酒糟沼渣对辣椒产质量及土壤养分的影响

崔宏浩，朱 青，陈正刚，张 钦，张爱华，秦 松，于恩江,3，吴兴洪,3，杨俐苹,杨秀海

(1.贵州省农业科学院 土壤肥料研究所，贵州 贵阳 550006；2.农业部 贵州耕地保育与农业环境科学观测试验站，贵州 贵阳 550006；3.贵州大学 农学院，贵州 贵阳 550025；4.中国农业科学院 农业资源与农业区划研究所，北京 100081；5.贵州省石阡县聚凤乡农业服务中心，贵州 石阡 555106)

【研究意义】辣椒(CapsicumfruteecensL.)又名海椒、辣子、番椒、牛角椒等，为茄科辣椒属1年或多年生草本植物，原产于中拉丁美洲热带地区。辣椒富含维生素C、辣椒素、辣椒碱等营养成分，是人们不可或缺的鲜食蔬菜和最重要的调味品之一，同时还是重要的工业原料，其深加工产品辣椒素、辣椒红素在特种用漆、医药等方面都有特殊用途[1]。贵州是辣椒种植大省，种植面积在23万hm2以上，也是辣椒加工大省，油辣椒在国内市场占有率达70 %[1]，国际知名辣椒品牌“老干妈”在贵州省遵义市拥有多个生产基地，辣椒已成为助推贵州经济发展、促进农民脱贫致富的重要经济作物之一。探究辣椒生产中的资源高效利用，对辣椒的绿色循环清洁化生产具有重要意义。随着生活水平的提高和饮食结构的变化，人们越来越重视辣椒的产量和营养品质。【前人研究进展】在辣椒种植中开展了肥料施用量、合理配比[2-3]、施用有机肥[4]和生物质炭[5]等相关研究，达到提高辣椒产量和改善品质的目的。有机肥通常含有丰富有机物质，如蛋白质、脂肪、氨基酸、纤维素、半纤维素及氮、磷、钾和微量元素，养分全面，肥效持久，不仅可提供作物生长所需养分，提高作物产量、改善品质[6-8]，而且在增强土壤肥力[4]、改善土壤结构、增加生物多样性[9]、降低作物发病率、增加有益生物同时抑制病原菌数量[10]、保护农业生态环境[9]等方面都有着特殊作用。沼渣是优质的有机肥[11]，有利于作物产量的增加和品质的改善[12-15]。因为沼渣含有大量的营养成分，包括有机质、氮、磷、钾和微量元素[11]，并含有未分解的纤维素类物质、新产生的微生物菌体[22]，抑制植食性线虫[16]，增加土壤速效养分含量及补充各种微量元素[18]等，在一定程度上增加土壤有机质[15]、改善土壤微生态结构、提高酶活性等[17，23]，最终促进作物生长。【本研究切入点】施用沼渣对辣椒产质量及土壤养分影响的研究很少，对于施用不同量贵州酒糟沼渣(酱香白酒酒糟发酵生产沼气的副产物)开展类似试验的研究鲜见报道。贵州酱香白酒酒糟发酵生产沼气的副产物沼渣，含有丰富有机质和一定的N、P、K等养分，其源头为粮食，不存在畜禽粪便等发酵产物中四环素类抗生素、重金属及其复合污染等对生态环境和人类健康构成潜在威胁[19]，可作为清洁优质有机肥料进行田间应用。【拟解决的关键问题】因此，结合贵州两大产业 ，“老干妈”产品的源头鲜辣椒种植和酱香白酒产业的末端副产物沼渣高效利用，研究贵州酒糟沼渣对辣椒产质量及土壤养分的影响，以期为辣椒生产中合理施用酒糟沼渣及贵州循环农业清洁化生产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试辣椒 品种为黔椒8号，辣椒苗由贵州省农业科学院辣椒所遵义市育苗基地培育，于2016年5月24日运到试验地，25日移栽。

1.1.2 供试肥料 尿素(N 46 %)、过磷酸钙(P2O512 %)、硫酸钾(K2O 50 %)；沼渣为中节能遵义公司利用酱香型白酒酒糟生产沼气的副产物，主要养分：总氮(N)3.95 %、磷(P2O5)2.16 %、钾(K2O)1.37 %、有机质88.6 %、钙1.2 %、镁0.758 %，重金属含量：总砷(As)1.48 mg/kg、总汞(Hg)0.025 mg/kg、总铅(Pb)13.4 mg/kg、总镉(Cd)0.05 mg/kg、铬(Cr)32.6 mg/kg，pH 7.5，全部指标符合有机肥料国家标准NY 525-2012[20]要求。

1.1.3 试验地概况 试验于2016年5-10月在贵州省铜仁市石阡县聚凤乡指甲平村进行，地处北纬27°23′52″、东经107°57′40″，海拔982 m，属亚热带温暖湿润季风气候，耕地于2015年种植烤烟冬闲，土壤类型为黄壤，耕层土壤pH 7.47，有机质34.8 g/kg、全氮0.23 %、全磷0.09 %、全钾1.56 %、碱解氮140.53 %、有效磷22.6 mg/kg和速效钾168 mg/kg。

1.2 试验设计

设6个处理，3次重复，共18个小区，随机区组排列，小区面积15 m2(3 m×5 m)。移栽前起垄，垄高20 cm左右，垄面宽50 cm并用塑料膜覆盖，两垄边缘之间宽50 cm，每垄种辣椒2行，株行距45 cm × 55 cm。各处理化肥施用量统一为 N 225 kg/hm2、P2O5180 kg/hm2和K2O 210 kg/hm2。沼渣施用量，T1(CK)，不施沼渣；T2，7500 kg/hm2；T3，11 250 kg/hm2；T4，15 000 kg/hm2；T5，22 500 kg/hm2；T6，30 000 kg/hm2。各处理中沼渣、磷肥、钾肥的全部及氮肥的60 %作为基肥，氮肥的 40 %作为追肥用水溶解于辣椒株距中间施用，其他管理措施一致。

1.3 样品采集与分析

1.3.1 土壤样品 采样方法：按照农业部《测土配方施肥技术规范》进行，取土深度为0～20 cm，采用多点取样法，将各采样点土样混合均匀，用四分法取混合土样1.00 kg。自然风干，去杂、磨碎，过20目尼龙筛。土壤指标测定：pH采用电位法，水土比1︰1；土壤有机质采用重铬酸钾外加热法；全氮采用半微量凯氏定氮法；全磷采用氢氧化钠熔融，钼锑抗比色法；全钾采用碳酸钠熔融，火焰光度法；碱解氮采用碱解扩散法；速效磷采用NaHCO3浸提，钼锑抗比色法；速效钾采用醋酸铵浸提，火焰光度法[21]。

1.3.2 植株样品 2016年8月25日对辣椒盛花期进行田间调查，每小区随机选3株用直尺测量株高；茎粗用游标卡尺(精度0.01 mm)于辣椒根颈处从2个垂直方向测量基径，取均值；叶长、叶宽为顶端起第3～4片叶主脉长度和最宽宽度，每株取3片叶，分别取均值。9月26日辣椒成熟期每小区取3株植株称鲜重，杀青烘干后称重(用于试验的果实部分通过含水率换算为干重)。取一部分新鲜果实放入105 ℃干燥箱中杀青30 min，再在60 ℃烘干至恒重称重，粉碎后测定辣椒果实养分含量。全氮采用H2SO4-H2O2联合消煮，蒸馏法测定；全磷采用H2SO4-H2O2联合消煮，钼锑抗比色法测定；全钾采用H2SO4-H2O2联合消煮，火焰光度法测定。同时，另取一部分新鲜果实用于测定辣椒品质，VC含量采用2，6-二氯靛酚滴定法；还原糖含量采用蒽酮硫酸比色法；游离氨基酸采用茚三酮比色法；硝酸盐含量采用紫外分光光度法[21]。辣椒产量为收获期几次田间实测产量之和。

1.4 数据处理

用软件Microsoft Excel 2007进行试验数据统计及作图；利用软件SPSS 20.0进行显著性检验，分析辣椒植株性状、生物量、品质、养分吸收、产量及土壤养分因子间的线性关系。

2 结果与分析

2.1 不同处理辣椒植株的性状

从表1看出，不同处理辣椒植株的性状存在明显差异，施用沼渣不同程度增加辣椒的株高、茎粗、叶长和叶宽，与CK相比，施用沼渣的株高增加7.63 %～17.13 %，茎粗增加8.47 %～16.95 %，叶长增加6.31 %～17.61 %，叶宽增加2.45 %～12.01 %；T3～T6处理的株高和茎粗显著增加，T4～T6处理的叶片叶长显著增加，T6处理的叶宽显著增加。

2.2 不同处理辣椒地上部的生物量

从表2看出，不同处理辣椒地上部生物量存在明显差异，其中，T2处理的生物量最小，辣椒单株鲜重和干重分别比CK显著降低30.27 %和23.97 %；T6处理的生物量最大，辣椒单株鲜重和干重分别比CK显著增加13.99 %和20.25 %。T3处理与CK间辣椒单株鲜重差异不显著，干重差异显著；T5处理与CK间辣椒单株鲜重差异显著，干重差异不显著。

表1 不同处理辣椒植株的性状

注：同列不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)，下同。

Note: Different lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP<0.05 level. The same as below.

表2 不同处理辣椒地上部的生物量

2.3 不同处理辣椒的产量

从图1看出，不同处理辣椒的小区产量存在一定差异。与CK相比，施用沼渣的辣椒产量增加8.43 %～34.37 %。T6处理的辣椒产量最高，与T3处理、T5处理间差异不显著，与其余处理间差异显著；T1～T5处理间差异不显著。

2.4 不同处理辣椒的品质

从表3看出，辣椒果实Vc含量除T2处理外，其余处理均有所增加，其中，T5处理比CK显著增加14.03 %，T5处理与T4处理间差异不显著，但T5处理显著高于其余处理；辣椒还原糖含量T4处理最低，比CK显著减少23.82 %，T2处理、T3处理、T6处理分别比CK显著增加22.53 %、18.03 %和20.92 %；辣椒游离氨基酸含量T2处理、T3处理分别比CK显著增加34.96 %和25.66 %，T4处理、T5处理分别比CK降低37.39 %和11.95 %，且T4处理与CK间差异显著；辣椒硝酸盐含量T2处理、T5处理分别比CK显著增加28.5 %和31.17 %，T4处理、T6处理分别比CK显著降低68.45 %和53.43 %。

图1 不同处理辣椒的小区产量Fig.1 Pepper yield per plot of different treatments

2.5 不同处理辣椒对养分的吸收量

从表4看出，辣椒N含量T2处理最大，与CK间差异不显著，显著高于其余处理；T6处理最小，与T3处理间差异不显著，显著低于其余处理。辣椒P含量T5处理低于CK，其余均高于CK，但处理间差异不显著。辣椒K含量T2处理最低，且显著低于其余处理；T5处理辣椒K含量最高，与T2处理、T4处理间差异显著。

2.6 不同处理辣椒土壤的养分含量

从表5看出，土壤pH随着沼渣施用量增加而先增加后降低，T6处理最小且与其余处理间差异显著。土壤有机质施沼渣处理比CK增加3.99 %～16.94 %，CK与T4处理间差异不显著，其余处理均显著高于CK。土壤全氮含量T5处理高于CK，其余处理均低于CK。土壤全磷含量T3处理最高， 显著高于CK 13.56 %；T4处理最低，比CK显著降低5.93 %。土壤全钾含量各处理间差异不显著。有效磷含量除T4处理低于CK外，其余处理均高于CK，其中T2处理、T3处理分别显著增加23.21 %和37.39 %。速效钾各处理间差异显著，其中T5处理最高，比CK显著增加46.85 %；T4处理最低，比CK显著降低26.05 %。碱解氮施沼渣处理均显著高于CK，增加量为31.82 %～52.1 %。

表3 不同处理辣椒的品质

表4 辣椒果实的养分吸收量

表5 不同处理土壤的养分含量

表6 辣椒植株性状与土壤养分各指标间的线性关系

注：* 、**分别表示相关性显著(P<0.05)和极显著(P<0.01)。

Note: * and ** indicate significance of correlation atP<0.05 andP<0.01 level, respectively.

2.7 各因子间的线性关系

从表6可知，辣椒株高与叶长、叶宽呈显著正相关，与茎粗呈极显著正相关。辣椒产量与株高、茎粗呈显著正相关，与辣椒N含量呈显著负相关。Vc与辣椒K、土壤全钾含量呈显著正相关。氨基酸与还原糖、有效磷含量呈显著正相关。硝酸盐与土壤全氮、速效钾含量呈显著正相关。辣椒N含量与单株鲜重、单株干重呈显著负相关。有机质与有效磷、碱解氮呈显著正相关。

3 讨 论

3.1 沼渣对辣椒植株性状及产量的影响

研究结果表明，化肥配施沼渣能提升辣椒植株性状，与姜成等[22-23]的研究结果，即有机肥能够促进作物生长发育及其根茎增粗的结果一致。有机肥输入对土壤微生物活力的影响远高于化肥，长期施用有机肥能调节土壤碳氮比[24]、提高土壤有机质、促进微生物代谢和繁育、增加土壤微生物数量[9，25]。同时土壤微生物通过分泌各种酶调节土壤元素的转化过程，控制土壤有机质合成、分解[26]和有机残渣的降解[9]。土壤酶活力是土壤微生物群落对于代谢需求和营养有效性的直观表达[27]，同时环境因素对酶促反应速度的影响可以由土壤酶促动力学阐明[28-29]。长期配施有机肥能显著调节土壤营养环境，为作物稳产高产创造良好的土壤生态环境[9]。化肥配施沼渣能增加辣椒产量，当沼渣用量达30 000 kg/hm2时辣椒产量显著高于对照，与陈琨等[8]的研究结果一致。

3.2 沼渣对辣椒品质及土壤养分因子的影响

有研究表明，施用有机肥可以提高作物产量和品质[30-31]，并改善作物的微生态结构[32]；施用有机肥能增加辣椒[7]、大葱[33]、芹菜[34]的维生素C含量；但也有研究显示，施用有机肥不能提高辣椒维生素C的含量[8]。本试验中，随着沼渣施用量的增加辣椒维生素C含量呈增加趋势，但其余营养品质指标变化规律不明显，辣椒N含量呈下降趋势，辣椒P含量无显著变化，辣椒K含量变化规律不明显。有研究表明，NPK与有机肥长期配施能明显提高土壤各养分含量[25]，沼渣长期施用会使土壤的硝化作用减缓，增加土壤pH防止土壤酸化，缓慢提高土壤中有机质含量，在一定程度上提高土壤全量养分和速效养分的含量[15]。研究结果表明，施用沼渣能显著增加土壤有机质含量，但随着沼渣施用量增加其变化规律不明显，其余土壤养分因子的变化无明显规律，可能是由于1年的试验时间未能使沼渣中养分完全释放，或者沼渣养分释放速度不稳定导致。

4 结 论

综上所述，辣椒种植过程中施用酒糟沼渣能提高植株性状，增加辣椒产量和Vc含量、降低辣椒N含量，增加土壤有机质，且当沼渣施用量达到一定量时能达到显著水平。辣椒产量与株高、茎粗呈显著正相关，与辣椒N含量呈显著负相关；Vc与辣椒K、土壤全钾含量呈显著正相关；硝酸盐与土壤全氮、速效钾呈显著正相关；有机质与土壤有效磷、碱解氮呈显著正相关。在常规施肥的基础上增施酒糟沼渣，对辣椒生长发育有一定的促进作用。综合结果表明，酒糟沼渣适量施用能增加辣椒产量，改善辣椒品质，生产中在氮磷钾肥常规施肥的基础上，以酒糟沼渣施用量30 000 kg/hm2的效果最好。

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