海藻渣對甜椒生長及酸性紅壤理化性質(zhì)的影響

黃瑩 陳迪文 吳庚福 敖俊華 周文靈 江永 秦益民 姜進舉

摘? ? 要：為明確海藻渣對甜椒生長及土壤改良的效果，通過盆栽試驗分析不同用量海藻渣對甜椒生長、產(chǎn)量及土壤理化性質(zhì)的影響。結(jié)果表明，與對照相比，添加不同比例海藻渣后甜椒葉片SPAD值均顯著提高，根系鮮質(zhì)量和根冠比均在添加量為8%時達到最大值。在海藻渣添加量為4%、6%和8%時，甜椒果橫徑、果縱徑、單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量均顯著高于對照，3個處理單株總產(chǎn)量較對照分別提高18.45%、16.19%、14.32%。隨海藻渣施用量的增加，土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量和pH值隨之增加，土壤容重隨之降低，土壤總孔隙度隨之增加。綜上所述，施用4%～8%海藻渣能有效改善酸性紅壤理化性質(zhì)，提高土壤肥力，促進甜椒生長，提高產(chǎn)量。

關(guān)鍵詞：甜椒;海藻渣;紅壤;理化性質(zhì)

中圖分類號：S641.3 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2021）08-062-06

Effects of algae residue application on the growth of sweet pepper and physicochemical? properties of acid red soil

HUANG Ying1， CHEN Diwen1， WU Gengfu2， AO Junhua1， ZHOU Wenling1， JIANG Yong1， QIN Yimin3， JIANG Jinju3

（1. Institute of Nanfan & Seed Industry， Guangdong Academy of Sciences， Guangzhou 510316， Guangdong， China; 2. College of Resources and Environment， Zhongkai University of Agriculture and Engineering， Guangzhou 510550， Guangdong， China; 3. Ministry of Agriculture and Rural Affairs Key Laboratory of Seaweed Fertilizers/State Key Laboratory of Bioactive Seaweed Substances/Qingdao Brightmoon Seaweed Group Co Ltd， Qingdao 266400， Shandong， China）

Abstract： To clarify the effects of algae residue application on the growth of sweet pepper and soil improvement， a spot experiment was conducted to analyze the effects of different amounts of algae residue on sweet pepper growth， yield， and soil physicochemical properties. The result showed that the SPAD value of sweet pepper leaves treated with different amounts of algae residue was significantly higher than that of CK treatment. The root fresh weight and root-shoot ratio reached the maximum when the addition of algae residue was 8%. The fruit transverse diameter， longitudinal diameter， the single fruit weight and yield per plant were significantly higher than those of CK treatment when the addition of seaweed residue was 4%，6% and 8%. The total yield per plant of the three treatments was increased by 18.45%，16.19% and 14.32% respectively. With the increase of algae residue application， soil available nitrogen， available phosphorus， available potassium， organic matter， soil pH， soil porosity were increased significantly， and soil bulk density was decreased significantly. Applying 4%-8%algae residue could effectively improve the physicochemical properties of acid red soil and soil fertility， promote the growth of sweet pepper and increase yield.

Key words： Sweet pepper; Algae residue; Red soil; Physicochemical properties

甜椒是富含維生素C的蔬菜，深受消費者喜愛，在我國種植面積逐年擴大[1]，華南地區(qū)種植面積相對較大。南方紅壤地區(qū)屬熱帶亞熱帶季風(fēng)氣候，土壤淋溶作用強烈，酸性強，有效養(yǎng)分和有機質(zhì)含量較低，土壤物理結(jié)構(gòu)差，再加上人為因素影響，面臨水土流失、土壤退化、生產(chǎn)力下降等問題，對蔬菜生長和品質(zhì)產(chǎn)生不利影響[2]。以往研究表明，在南方酸性土壤中使用不同土壤調(diào)理劑對于改善土壤結(jié)構(gòu)和提高辣椒產(chǎn)量具有良好的效果[3-4]。海藻渣是工業(yè)生產(chǎn)中海藻加工提取過程產(chǎn)生的廢渣，由于海藻中活性成分和營養(yǎng)成分不能被完全提取出來，因此海藻殘渣保留有豐富的有效生物活性物質(zhì)和營養(yǎng)元素，包括海藻多酚、海藻多糖、蛋白質(zhì)、果膠、甘露醇、甜菜堿和大量礦物質(zhì)等[5]。這些特有的活性成分和營養(yǎng)物質(zhì)對改善土壤狀況和生態(tài)環(huán)境[6]、增強植物抗逆能力[7]、促進作物增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[8-9]和提升作物品質(zhì)[10]有明顯效果。已有研究表明，海藻渣可以制備作物育苗栽培基質(zhì)或加工成有機肥等應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。李悅等[11]指出利用海藻渣為原料制備的有機肥能促進白菜生長。方金等[12]研究表明，混配基質(zhì)中海藻渣含量增加可促進黃瓜幼苗主要礦質(zhì)營養(yǎng)元素積累。宋朝玉等[13]研究指出，增施海藻肥有利于提高棉花纖維長度等性狀，提高其抗逆性。沈虹等[14]研究表明，在醋糟基質(zhì)中添加海藻渣可降低菠菜硝酸鹽和亞硝酸鹽積累，添加量為15%時顯著提高菠菜有機酸含量和可溶性蛋白含量，生物量最高。崔維香等[15]研究表明，海藻肥能提高蘋果園土壤pH和有機質(zhì)含量，提高土壤微生物活性和數(shù)量，促進微生物分泌有益物質(zhì)。然而，目前有關(guān)海藻渣作為土壤改良劑以及對蔬菜生長的影響研究少有報道。筆者將海藻渣按照不同比例施用于土壤，通過盆栽試驗對甜椒生物量、生長性狀及土壤肥力、土壤pH、容重和總孔隙度進行分析，探討海藻渣施用對甜椒生長及紅壤理化性質(zhì)的作用效果，為其在南方酸性紅壤區(qū)甜椒種植和土壤改良中的應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

甜椒品種為麗妃星，由臺灣農(nóng)友種苗公司選育。

供試紅壤取自廣東省廣州市，其理化性質(zhì)為：pH值4.53，堿解氮含量（w，下同）38.4 mg·kg-1 ，速效鉀含量50.8 mg·kg-1，有效磷含量10.9 mg·kg-1，有機質(zhì)含量5.5 g·kg-1。

海藻渣為泡葉藻進行海藻活性物質(zhì)提取后剩余殘渣，原料由青島明月集團公司提供，經(jīng)過加入微生物菌劑堆漚腐熟及調(diào)配而成，風(fēng)干后測得其化學(xué)性質(zhì)：pH 值7.68，氮（N）含量2.39%，磷（P2O5）含量0.65%，鉀（K）含量1.02%，有機質(zhì)含量19.18%。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2019年1—7月在廣東省科學(xué)院生物工程研究所日光玻璃溫室內(nèi)進行。采用盆栽試驗，供試土壤經(jīng)過篩，風(fēng)干，分裝于規(guī)格為直徑24 cm、高度30 cm的種植盆，每盆裝5 kg土壤，底肥施用0.4 g KH2PO4，0.5 g KNO3，0.7 g Ca（NO3）2，與土壤混勻。試驗設(shè)置6個處理，CK（對照）：不加海藻渣;T1：施用2%海藻渣，加入海藻渣為20 g·kg-1;T2：施用4%海藻渣，加入海藻渣為40 g·kg-1;T3：施用6%海藻渣，加入海藻渣為60 g·kg-1;T4：施用8%海藻渣，加入海藻渣為80 g·kg-1;T5：施用10%海藻渣，加入海藻渣為100 g·kg-1。1月16日基質(zhì)育苗，3月14日移栽幼苗，每盆移栽1株，每個處理6盆，重復(fù) 4次。移栽7 d后開始采用澆施水溶肥進行追肥，每盆每次施用1 g水溶性專用復(fù)合肥（15-5-27），7 d施用1次。

1.3 測定項目與方法

甜椒分3批進行采收，3次采收時間分別為6月2日、6月22日、7月10日，分別測量果肉厚度、果橫徑、果縱徑、單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量。最后一次收獲時，采用SPAD502手持葉綠素儀測定甜椒植株葉片SPAD值，同時測定株高、莖葉鮮質(zhì)量、根系鮮質(zhì)量和根冠比。然后采集、處理和保存土壤樣品。

土壤測定參照鮑士旦的方法[16]：采用水浸提電位法測定pH值，水土質(zhì)量比為1∶5;采用重鉻酸鉀外加熱法測定有機質(zhì)含量，采用堿解擴散法測定堿解氮含量，采用鹽酸氟化銨浸提-鉬銻抗比色法測定有效磷含量，采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀含量。

土壤容重、總孔隙度分析：于植株收獲后，采用200 cm3環(huán)刀取原狀土，將取回的原狀土樣品使用干燥箱在105 ℃下干燥24 h后測定土壤容重。土壤總孔隙度計算式為P=（1-ρb/ρB）×100。式中：P為土壤總孔隙度（%），ρb為土壤干容重（g·cm-3），ρB為土壤比重，取265 g·cm-3。

1.4 統(tǒng)計分析

所有數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS19.0進行統(tǒng)計分析和作圖，采用Duncan比較法進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同海藻渣含量對甜椒生物量和農(nóng)藝性狀的影響

由表1可以看出，所有施用海藻渣處理的甜椒葉片SPAD值均顯著高于CK處理，而施用不同量海藻渣處理之間葉片SPAD值差異不顯著。各處理之間株高和莖葉鮮質(zhì)量均無顯著差異。根系鮮質(zhì)量和根冠比在一定范圍內(nèi)均隨海藻渣施用量增加而增大，且均在海藻渣施用量80 g·kg-1時達最大值，而后隨海藻渣使用量增大根系鮮質(zhì)量和根冠比均降低，但仍高于對照。除T1處理外，其他4個施用海藻渣處理根系鮮質(zhì)量均顯著高于對照，且該4個海藻渣處理之間根系鮮質(zhì)量均無顯著差異。除T4處理根冠比顯著高于CK外，其他海藻渣處理根冠比與CK之間差異均不顯著。表明海藻渣的施用有利于提高甜椒葉綠素含量，對甜椒根系生長有一定促進作用。

2.2 不同海藻渣含量對甜椒果實性狀的影響

由表2可以看出，第1批和第3批取樣時各處理甜椒果肉厚度無顯著差異，第2批取樣時僅T3和T4處理果肉厚度顯著高于CK，其他處理果肉厚度均與CK無顯著差異。T2、T3、T4處理各批次取樣果橫徑均顯著高于CK處理，其中，T3處理在3個批次取樣中果橫徑均最大，較CK處理分別提高7.51%、5.05%、6.35%。除T5處理外，其他4個處理各批次取樣果縱徑均顯著高于CK，其中T2處理在3個批次取樣中果縱徑均最大，較CK處理分別提高10.31%、11.02%、10.47%。

由表3可以看出，除T5處理外，其他各處理各批次取樣單果質(zhì)量均顯著高于CK處理。其中，T3處理在3個批次取樣中單果質(zhì)量均最大，較CK處理分別提高11.31%、12.20%、12.91%。在第1批取樣時，T2和T3處理單株產(chǎn)量較CK處理分別顯著提高11.85%和8.91%，其他處理與CK無顯著差異。在第2批和第3批取樣時，所有施用海藻渣處理單株產(chǎn)量均顯著高于CK，T2、T3、T4處理3個批取樣甜椒單株總產(chǎn)量顯著高于其他處理，較CK處理分別提高18.45%、16.19%、14.32%。綜上所述，海藻渣施用量在4%～8%的情況下，對提高甜椒產(chǎn)量有較好效果。

2.3 不同海藻渣含量對土壤肥力的影響

由表4可以看出，隨著海藻渣施用量提高，土壤中的堿解氮、有效磷、速效鉀和有機碳含量逐漸增大。每增加2%海藻渣，堿解氮增幅為2.65%～9.61%，有效磷增幅為2.03%～10.59%，速效鉀增幅為0.53%～7.15%。在當(dāng)海藻渣施用量達到6%時，土壤中堿解氮含量顯著高于CK處理;當(dāng)海藻渣施用量達到8%時，土壤中有效磷含量顯著高于CK;當(dāng)海藻渣施用量達到4%時，土壤中速效鉀含量顯著高于CK;施用海藻渣的所有處理有機質(zhì)含量均顯著高于CK處理。表明施用一定量海藻渣能有效提高土壤肥力。

2.4 不同海藻渣含量對土壤pH值的影響

由圖1可以看出，隨著海藻渣施用量增加，土壤pH值不斷升高，T5處理土壤pH值達到最大。其中T4、T5處理的pH值顯著高于CK。表明施用一定量的海藻渣能調(diào)節(jié)土壤pH，有助于改善紅壤的酸性環(huán)境。

2.5 不同海藻渣含量對土壤容重和總孔隙度的影響

由表4可以看出，施用海藻渣對土壤容重和總孔隙度產(chǎn)生了一定影響，隨著海藻渣用量增加，紅壤的容重不斷降低，總孔隙度不斷增大。除T1處理外，其他處理土壤容重均顯著低于CK，T5處理土壤容重最小，比CK降低7.20%。除T1處理外，其他處理土壤總孔隙度均顯著高于CK，T5處理土壤總孔隙度最高，比CK提高6.80%。

2.6 海藻渣施用量、甜椒農(nóng)藝性狀及土壤養(yǎng)分性狀相關(guān)性分析

從表6的相關(guān)性分析結(jié)果可以看出，土壤有機質(zhì)、速效鉀、有效磷、堿解氮含量及pH值等與海藻渣施用量呈極顯著正相關(guān)，甜椒根系鮮質(zhì)量與海藻渣施用量呈極顯著正相關(guān)，甜椒根冠比與海藻渣施用量呈顯著正相關(guān)。單株產(chǎn)量與單果質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)，單株產(chǎn)量與根冠比、果縱徑、果橫徑均呈顯著正相關(guān)。單果質(zhì)量與果縱徑和果橫徑呈極顯著正相關(guān)，與株高、根系鮮質(zhì)量、莖葉鮮質(zhì)量呈顯著正相關(guān)性，根系鮮質(zhì)量與所有土壤養(yǎng)分指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)，因此單果質(zhì)量與土壤養(yǎng)分指標(biāo)間接相關(guān)，而土壤養(yǎng)分含量與海藻渣的施用量緊密相關(guān)。結(jié)果表明，海藻渣施用量通過影響根系生長而間接影響到果實產(chǎn)量。

3 討論與結(jié)論

農(nóng)林有機廢棄物資源化利用已經(jīng)逐漸成為當(dāng)今世界綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的熱點領(lǐng)域[17]。研究表明，海藻富含多種對植物有益的活性物質(zhì)，海藻加工過程中產(chǎn)生大量的廢棄物-海藻渣中也相應(yīng)具有部分營養(yǎng)物質(zhì)和活性物質(zhì)，對于改良土壤和促進作物生長有益。殷穎等[18]研究表明，海藻肥能明顯提高菠菜葉片葉綠素含量;馮敬濤等[19]研究表明，海藻提取物能顯著提高蘋果葉綠素a含量，促進蘋果幼苗生長。這可能與海藻中的海藻酸、海藻多酚、甘露醇和甜菜堿等生物活性物質(zhì)抑制葉綠素的降解有關(guān)[20]。本研究結(jié)果顯示，與對照相比，施用海藻渣處理甜椒葉片SPAD值均顯著提高;甜椒單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量隨著海藻渣施用量增大先提高后降低，但均高于對照，在施用量為4%～8%的情況下，單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量均顯著高于對照處理，均在施用量為6%時達最大。表明甜椒葉片葉綠素含量提高，有利于提高甜椒的光合能力，促進光合產(chǎn)物合成，光合產(chǎn)物增加有利于果實發(fā)育[21]。地上部的良好生長必須有良好的根系來吸收土壤養(yǎng)分和水分。海藻本身含有的植物內(nèi)源激素有利于刺激根系生長[22]。本研究中施用海藻渣后甜椒根系鮮質(zhì)量、莖葉鮮質(zhì)量和根冠比增加，表明海藻渣促進了甜椒根系生長發(fā)育，有利于地上部的生長，這與趙魯?shù)萚23]的研究結(jié)果一致。

土壤有機質(zhì)是土壤養(yǎng)分的儲藏庫和土壤微生物的物質(zhì)基礎(chǔ)，對土壤酸堿性有良好的緩沖作用[24]。本試驗中土壤有機質(zhì)含量隨海藻渣施用量增加而顯著增加，且提高幅度與海藻渣施用量呈正相關(guān)，這可能與海藻渣中有機質(zhì)成分有關(guān)。土壤中堿解氮、有效磷和速效鉀含量與作物生長關(guān)系密切[16]。有研究表明，施用海藻提取物能提高土壤中堿解氮、有效磷及速效鉀含量，降低土壤對外源磷的固定，提高磷的有效性[25-26]。本研究結(jié)果表明，對照處理甜椒收獲時土壤氮磷鉀養(yǎng)分比種植時有所提高，而施用海藻渣處理氮磷鉀養(yǎng)分提高幅度更大，可能是因為海藻渣本身含有一定的營養(yǎng)元素，同時海藻渣中的活性物質(zhì)或其他成分通過提高土壤微生態(tài)等間接提高了土壤有效養(yǎng)分含量[27]。我國南方紅壤肥力較低，施用海藻渣有利于提高土壤肥力，提供甜椒生長所需養(yǎng)分，進而提高甜椒產(chǎn)量。

土壤的酸堿性是影響辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素之一，辣椒生長的適宜pH范圍為中性或微偏酸[28]，但是南方地區(qū)耕地紅壤多為酸性至強酸性土壤。采用堿解工藝降解后的海藻渣通常偏堿性，施入后提高了土壤pH。本研究中土壤pH隨海藻渣施用量增加而增高，海藻渣添加比例為8%和10%時土壤pH顯著高于對照處理，表明海藻渣對酸性土壤pH有一定程度的調(diào)節(jié)作用。本研究結(jié)果還顯示，隨著海藻渣施用量的增加，土壤容重逐漸降低，總孔隙度不斷增加，與前人研究結(jié)果一致[29]。這可能是因為海藻中存在的天然海洋活性物質(zhì)如海藻酸等能調(diào)節(jié)土壤-微生物-植物相互關(guān)系，改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，進而降低土壤板結(jié)狀況，疏松土壤[30]。土壤容重和孔隙度是土壤熟化程度指標(biāo)，熟化程度較高的土壤其容重較小，孔隙度大。而紅壤質(zhì)地黏重，土壤緊實，不利于水分空氣流通和作物根系生長，影響作物對有效養(yǎng)分的吸收，海藻渣對改善這些不良物理結(jié)構(gòu)具有較好效果，在研發(fā)新型土壤改良劑中具有良好的利用價值。本試驗為盆栽試驗取得的結(jié)果，大田生產(chǎn)上的使用效果以及最佳施用量還需進一步的田間試驗進行驗證和探索。

綜上所述，用一定量的海藻渣能顯著提高土壤pH值及有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，并降低土壤容重，提高土壤總孔隙度，有效改善紅壤的酸性環(huán)境和物理結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，從而促進甜椒生長，提高甜椒產(chǎn)量。其中，海藻渣用量為4%～8%對甜椒產(chǎn)量的提升效果較好。

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