喷施叶面镁肥对设施甜椒干物质累积、养分利用和产量的影响

孟祥明　黄晓曼　李健　侯炜　焦加斌　谢榕榕　许炜东　郑朝元

摘要：【目的】研究噴施叶面镁肥对福建设施甜椒干物质累积分配、养分吸收利用和产量的影响，明确适宜的叶面镁肥喷施浓度，为设施甜椒叶面镁肥的科学施用提供理论依据。【方法】以甜椒品种特雅斯为供试材料，在福建省诏安县布置田间试验，试验设5个叶面镁肥喷施浓度处理，分别为0（对照）、0.5%（Mg0.5）、1.0%（Mg1.0）、2.0%（Mg2.0）、4.0%（Mg4.0）浓度的MgSO4·7H2O（喷施量700 L/ha），每处理重复4次，随机区组设计，探究喷施叶面镁肥对设施甜椒干物质累积、叶片SPAD镁浓度及积累量、氮磷钾浓度及设施甜椒产量、收益、成本等指标变化，进而确定适宜的叶面镁肥喷施浓度。【结果】喷施叶面镁肥能明显提升挂果老叶的SPAD值，与对照相比，Mg4.0处理叶片SPAD值最高，较对照SPAD值上升6.92%。喷施叶面镁肥有助于设施甜椒干物质的累计，增幅为1.39%～3.98%;且累积量的提升主要来自于果实，与不施叶面镁肥相比，Mg4.0处理的果实干物质累积量显著提升（P<0.05，下同），增幅为9.03%。喷施叶面镁肥可促进叶片镁和氮的吸收利用，抑制叶片钾的吸收利用，但不影响叶片磷的吸收利用;当叶面镁肥喷施浓度为4.0%时，叶片中氮和镁的累积量分别提升10.05%和14.06%，叶片中钾的累积量降低8.42%。喷施叶面镁肥有助于设施甜椒商品果产量的提升，增幅为1.56%～13.63%;且主要来自于优果率和总产量的提升。与对照相比，Mg4.0处理显著提升设施甜椒的肥料偏生产力，氮、磷、钾的增幅分别为13.62%、13.62%和13.63%;设施甜椒经济效益增幅为0.94%～24.56%，且Mg4.0处理的经济效益、成本收益率和新增纯收益率均最高。【结论】在土壤交换性镁含量处于缺乏状态时，喷施叶面镁肥提高了作物养分利用效率，促进了产量和经济效益的提升，具有显著的提质增效作用。可见，在设施甜椒技术综合管理体系中，叶面喷施镁肥是一种有效的养分补充措施。

关键词： 甜椒;叶面镁肥;干物质累积;养分利用;产量;经济效益

中图分类号： S641.3                            文献标志码： A 文章编号：2095-1191（2020）08-1953-07

Effects of foliar magnesium application on dry matter accumulation， nutrient utilization and yield of

facility sweet peppers

MENG Xiang-ming1， HUANG Xiao-man1， LI Jian1， HOU Wei1， JIAO Jia-bin1，

XIE Rong-rong1， XU Wei-dong2， ZHENG Chao-yuan1*

（1College of Resources and Environment/International Magnesium Institute， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou  350002， China; 2Agricultural and Rural Bureau of Zhaoan County， Zhaoan， Fujian  363500， China）

Abstract：【Objective】The purpose of this experiment was to study the effects of foliar magnesium（Mg） applications on dry matter accumulation， nutrient utilization and yield of facility sweet peppers， to provide a scientific theoretical basis for appropriate foliar Mg application on sweet pepper. 【Method】A field experiment of sweet pepper（Capsicum annuum L. cv. Teyasi） foliar Mg application at a gradient of 0（control）， 0.5%（Mg0.5）， 1.0%（Mg1.0）， 2.0%（Mg2.0） and 4.0%（Mg4.0） concentration of MgSO4·7H2O（application amount 700 L/ha） was conducted in Zhaoan County， Fujian Province. Four replicates of each treatment and a random block design were used in this experiment. Variations of dry matter accumulation， leaf SPAD value， Mg concentration and accumulation， concentrations of nitrogen（N）， phosphorus（P） and potassium（K）， yield of facility pepper， benefits and cost were analyzed to determine the proper leaf Mg application rate. 【Result】Foliar Mg application increased the SPAD value of the old fruit-bearing leaves. Compared with no Mg application， the SPAD value of the leaves was the highest at Mg4.0 treatment， which was 6.92% higher than no Mg application. Foliar Mg application was helpful for the accumulation of dry matter in facility sweet peppers， with an increase of 1.39%-3.98%， especially for fruits. Compared with no Mg application， the significantly increased rate of fruits dry matter was 9.03% at Mg4.0 treatment（P<0.05，the same below）. The absorption and utilization of Mg and N in leaves were increased， while that the leaf K concentration was  decreased with foliar Mg application increased. However， the leaf P concentration was not affected by foliar Mg application. When the concentration of foliar Mg application was 4%， the cumulative amount of N and Mg in the leaves increases by 10.05% and 14.06%， respectively， and the cumulative amount of K in the leaves decreased by 8.42%. Foliar Mg application increased the output of commercial sweet peppers by 1.56%-13.63%. Compared with no Mg application， Mg4.0 treatment significantly increased the fertilizer partial productivity（N， P， K） of the facility sweet pepper by 13.62%， 13.62%， and 13.63%， respectively. Meanwhile， the economic benefit of facility sweet pepper increased by 0.94%-24.56%. The economic benefit， costreturn rate and nwe pure return rate were the highest at Mg4.0 treatment. 【Conclusion】Foliar Mg application effectively promotes the utilization efficiency， yield and the economics benefits of sweet pepper while the soil exchangeable Mg is deficiency， which has significant effects on quality and efficiency improving. Foliar Mg fertilizer application can be an effective nutrition complementary method du-ring a comprehensive sweet pepper production technical system.

Key words： sweet peppers; foliar magnesium fertilizer; dry matter accumulation; nutrient utilization; yield; economic benefits

Foundation item： National Natural Science Foundation of China（41601244）;Open Research Foundation of International Magnesium Institute（IMI2018-09）;Project for Young and Middle-aged Researchers of Education Department of Fujian Province（JAT160174）

0 引言

【研究意义】镁是作物生长所必需的营养元素之一，缺镁可导致作物光和作用及碳水化合物运输分配受阻，降低作物的产量和品质。福建省是我国南椒北运的主产区（邹学校，2002;陈锦伟，2014），也是土壤镁缺乏现象较严重的区域（李丹萍等，2018）。作物缺镁已成为福建设施甜椒产业发展的重要限制因子。叶面镁肥喷施是缓解作物镁缺乏的重要手段之一（陈清和卢树昌，2015），因此明确镁肥喷施对设施甜椒生长发育和养分吸收的影响，对促进福建设施甜椒产业的健康发展具有重要意义。【前人研究进展】大量研究表明，施用镁肥有促进养分吸收利用及提高作物产量和品质的作用（Cakmak，2013;Gerendás and Führs，2013;刘书池等，2019）。在粮食作物中，玉米施用镁肥后产量增幅为7.2%～11.4%（李伏生，2000），大麦施用镁肥后增产8.6%（Babaeian et al.，2012）。在烟草中，施用镁肥可显著提高烟株叶绿素含量，增强植株抗病性，并显著增加烟株产量（邓超，2009）。在叶类蔬菜中，施用镁肥可促进小白菜对氮磷钾镁等元素的吸收利用，提高小白菜产量，增幅为12.4%～20.4%（黄东风等，2017）;基施镁肥能显著提高油菜产量，增幅为14.08%～25.68%，尤其是镁肥基施配合叶面喷施可进一步提升油菜的产量，增幅为2.74%～9.36%（田贵生等，2019）。在茄果类蔬菜中，番茄施用镁肥后，其果形、硬度和储存性等指标均显著提高（Hao and Papadopoulos，2003）;施镁可促进辣椒叶片光合，提高植株干物质和养分含量累积，增加果实单果重和挂果数，提升果实优果率，促进辣椒增产（王秀娟等，2011;裴国平和裴建文，2016;马存金等，2019）。【本研究切入點】在田间管理模式下，镁肥叶面施用对辣椒干物质和养分元素累积的影响至今尚未明确。【拟解决的关键问题】在福建省设施甜椒种植体系中，通过田间试验明确喷施叶面镁肥对设施甜椒干物质累积、养分元素吸收利用和设施甜椒产量及经济效益的影响，以确定适宜的叶面镁肥喷施浓度，为合理施用叶面镁肥提供理论依据。

1 材料与方法

1. 1 试验方法

试验于2018年9月—2019年4月在福建省诏安县桥东镇正禾有机农场内的设施大棚中进行。设施甜椒种植制度为连作，供试土壤为灰黄泥砂土，试验地基础地力如表1所示。试验采用移栽播种方式，2018年9月1日进行穴盘育苗，2018年10月1日进行移栽，甜椒持续采摘至2019年3月20日。全生育期按照当地高产水平的田间管理方式进行操作。

甜椒选用市售特雅斯作为试验品种。试验采用随机区组设计，以分析纯试剂MgSO4·7H2O为镁源，受田间试验地块大小限制，本研究在参考相关镁肥喷施试验（Ceylan，2016;田贵生等，2019）的基础上，结合当地镁肥喷施习惯（1% MgSO4·7H2O），设5个叶面镁肥喷施处理，即喷施浓度为0（对照，CK）、0.5%、1.0%、2.0%和4.0% MgSO4·7H2O，喷施量为700 L/ha，分别记为Mg0、Mg0.5、Mg1.0、Mg2.0和Mg4.0处理，各处理重复4次。每处理小区面积27 m2（宽4.00 m，长6.75 m）。试验田灌溉方式为膜下滴灌，种植密度为30000株/ha，株距、行距均为40 cm。氮磷钾肥料种类分别为尿素（N 46%）、磷酸二铵（N 18%、P2O5 46%）和硫酸钾（K2O 50%）。氮肥（N）用量为400 kg/ha，磷肥（P2O5）用量为100 kg/ha，钾肥（K2O）用量为500 kg/ha，共施用8次，即基肥（1次）、花前追肥（3次）和结果期追肥（4次）。基肥撒施用量为：N 120 kg/ha，P2O5 30 kg/ha，K2O 150 kg/ha;追肥采用水溶滴灌方式，每次施用量相同，分别为：N 40 kg/ha、P2O5 10 kg/ha、K2O 50 kg/ha;叶面镁肥喷施4次，具体喷施时间为开花期、第1次采摘后、第2次采摘后和第3次采摘后。不同镁肥处理每次喷施镁含量分别为0、0.34、0.68、1.36和2.72 kg/ha，累积喷施镁分别为0、1.36、2.72、5.44和10.88 kg/ha。于无风晴天傍晚喷施，添加喷施量0.01%的表面活性剂（吐温-20），不喷施镁肥的处理喷施等量清水。为避免有机肥中带来额外镁投入，所有处理均不施用有机肥。

1. 2 测定项目及方法

于2018年9月10日翻耕地块，并按照S形取样方式采集各小区的土壤样品，土钻取6点同层土壤混合，多次采用四分法对角取样1 kg左右，磨碎后过20目和100目网筛，混合均匀后测定相应土壤养分（鲁如坤，2000）。测定土壤有机质（油浴加热重铬酸钾容量法）、碱解氮（碱解扩散法）、有效磷（NaHCO3浸提—钼锑抗比色法）、有效钾（NH4OAc浸提—火焰光度法）、交换性镁（NH4OAc浸提-ICP-OES法）和pH（电位法）。

每小区选取20株长势均一的甜椒植株，分别于结果初期（2018年12月20日）、结果盛期（2019年1月20日、2019年2月20日）和结果末期（2019年3月20日）进行4次测产，统计商品果重和非商品果重。在结果盛期（2019年1月20日），每小区选取连续生长且有代表性的3株植株样品，用SPAD-502叶绿素测定仪（邱权等，2016）测定挂果老叶（门椒叶片）和非挂果新叶（八面风椒叶片）的叶片SPAD值，随后整株取出，采集其根、茎、叶和果实样品带回实验室。样品用纯水清洗干净后，放入烘箱110 ℃殺青30 min，随后60 ℃烘干至恒重，测量干重。烘干样品粉碎后，测定氮（H2SO4-H2O2消煮，流动分析法）、磷（H2SO4-H2O2消煮，ICP-OES法）、钾（H2SO4-H2O2消煮，火焰光度法）和镁（HNO3-HClO4消煮，ICP-OES法）等养分含量，其中植株氮、磷、钾的含量分别以N、P2O5和K2O计。

相关指标计算公式（高磊等，2017）如下：

镁累积量（mg/株）=各器官镁浓度（mg/g）×干物质累积量（g/株）

氮累积量（mg/株）=各器官氮浓度（mg/g）×干物质累积量（g/株）

磷累积量（mg/株）=各器官磷浓度（mg/g）×干物质累积量（g/株）

钾累积量（mg/株）=各器官钾浓度（mg/g）×干物质累积量（g/株）

优果率（%）=商品果产量/果实总产量

经济效益=果实收益（万元/ha）-投入成本（万元/ha）

成本收益率=收益/成本

新增纯收益率（%）=（处理收益-对照收益）/对照收益×100

1. 3 统计分析

试验数据采用Excel 2016进行处理，使用SPSS 22.0进行单因素方差分析（One-way ANOVA），并用LSD法对处理间差异进行显著性比较，采用SigmaPlot 12.5作图。

2 结果与分析

2. 1 喷施叶面镁肥对设施甜椒干物质累积量和叶片SPAD值的影响

如表2所示，在设施甜椒结果盛期，全株干物质累积量随着叶面镁肥喷施浓度的增加而增加，增长幅度在1.39%～3.98%。与CK相比，Mg0.5、Mg1.0和Mg2.0处理并未显著增加植株干物质累积（P>0.05，下同），而Mg4.0处理能显著增加植株干物质累积量（P<0.05，下同）。设施甜椒的果实干物质累积量随叶面镁肥喷施浓度的增加而增加，与CK相比，Mg4.0处理的果实干物质累积量显著提升。叶面喷施镁肥未显著影响设施甜椒根、茎和叶片的干物质累积。

由图1可看出，喷施叶面镁肥能明显提升挂果老叶的SPAD值，但对未挂果新叶的SPAD值影响不明显。其中，挂果老叶的SPAD值随叶面镁肥喷施浓度的增加呈上升趋势，与CK相比，Mg2.0处理叶片SPAD值开始显著升高，Mg4.0处理叶片SPAD值最高，较CK上升6.92%。可见，喷施叶面镁肥有助于提升设施甜椒叶片光合能力，促进植株的干物质累积，其中以4.0% MgSO4·7H2O（700 L/ha）提升效果最显著。

2. 2 喷施叶面镁肥对设施甜椒镁浓度和镁累积量的影响

从表3可知，各叶面镁肥喷施处理下结果盛期设施甜椒根、茎、叶片和果实的镁浓度分别为1.59～1.68、3.96～4.12、7.11～7.95和1.82～1.88 mg/g。Mg4.0处理设施甜椒各器官的镁浓度最高;根、茎和果实的镁浓度随叶面镁肥喷施浓度的增加呈上升趋势，但各处理间无显著差异。与CK相比，Mg2.0和Mg4.0处理能显著提高设施甜椒叶片镁浓度，其中Mg4.0处理叶片镁浓度提高11.81%。

各叶面镁肥喷施处理下结果盛期设施甜椒根、茎、叶片和果实的镁累积量范围分别为10.74～11.64、147.87～156.46、279.11～318.34和44.94～51.46 mg/株。果实的镁累积量随叶面喷施浓度的增加呈上升趋势，但各处理间无显著差异;与CK相比，喷施叶面镁肥有助于提高设施甜椒叶片镁累积量，增幅为4.77%～14.06%，其中Mg4.0处理甜椒叶片镁累积量为318.34 mg/株，较CK显著升高。综上所述，喷施4.0% MgSO4·7H2O对设施甜椒叶片的镁浓度和累积量提升最显著。

2. 3 喷施叶面镁肥对设施甜椒叶片氮磷钾浓度及累积量的影响

从表4可知，各叶面镁肥喷施处理下设施甜椒叶片氮浓度为26.96～29.12 mg/g，与CK相比，喷施叶面镁肥能增加叶片的氮浓度，增幅为2.34%～8.01%，其中，Mg4.0处理的叶片氮浓度最高，显著高于CK。设施甜椒叶片磷浓度范围为3.68～3.92 mg/g，各叶面镁肥喷施处理间甜椒叶片磷浓度无显著差异。设施甜椒叶片钾浓度为36.18～40.37 mg/g，与CK相比，喷施叶面镁肥降低了叶片的钾浓度，降幅为3.86%～10.38%，其中，Mg1.0和Mg4.0处理的叶片钾浓度显著降低，以Mg4.0处理甜椒叶片钾浓度最低，为36.18 mg/g。

各叶面镁肥喷施处理下，设施甜椒叶片氮累积量为1058.59～1165.01 mg/株，与CK相比，喷施叶面镁肥能增加叶片的氮累积量，增幅为3.95%～10.05%，以Mg4.0处理的甜椒叶片氮累积量最高，显著高于CK。设施甜椒叶片磷累积量为141.79～153.74 mg/株，各处理间无显著差异。设施甜椒叶片钾浓度为1448.08～1581.30 mg/株，与CK相比，喷施叶面镁肥会降低叶片的钾累积量，降幅为0.23%～8.42%，其中Mg4.0处理的甜椒叶片钾累积量最低，显著低于CK。

2. 4 喷施叶面镁肥对设施甜椒产量和养分利用率的影响

从表5可知，与CK相比，喷施叶面镁肥有助于提升设施甜椒总产量，增幅为1.32%～9.87%。其中，Mg4.0处理的设施甜椒总产量最高，达60.90 t/ha，显著高于对照及Mg0.5和Mg1.0处理。喷施叶面镁肥提高了设施甜椒优果率，增幅为0.19%～3.40%，以Mg4.0处理的设施甜椒果实商品率最高，显著高于CK。受总产量和果实优果率影响，喷施叶面镁肥有效提高了设施甜椒商品果产量，增幅为1.56%～13.63%，其中Mg4.0处理的设施甜椒商品果产量最高，达52.53 t/ha，显著高于CK及Mg0.5和Mg1.0處理。

如表6所示，与CK相比，设施甜椒的肥料偏生产力（氮、磷、钾）随着叶面镁肥喷施浓度的增加而增加，其中，Mg4.0处理显著增加。与CK相比，氮肥偏生产力增幅为1.55%～13.62%，磷肥偏生产力增幅为1.55%～13.62%，钾肥偏生产力增幅为1.56%～13.63%，Mg4.0处理的氮、磷、钾肥偏生产力均最高，分别达131.32、525.28和105.06 kg/kg。

2. 5 叶面镁肥喷施对设施甜椒经济效益的影响

如表7所示，不同处理间的设施甜椒经济效益存在差异，且随着叶面镁肥喷施浓度的增加而增加。不施叶面镁肥处理（CK）的收益最低，为22.86万元/ha;Mg4.0处理的收益最高，达24.94万元/ha。受收益及成本的影响，不同处理的经济效益在8.47万～10.55万元/ha;与CK相比，经济效益增幅为0.94%～24.56%。不同处理的成本收益率也存在差异，变化范围在1.59～1.74，喷施叶面镁肥对成本收益率的增幅为0～9.43%，以Mg4.0处理的成本收益率最高，显著高于CK和Mg0.5处理。喷施叶面镁肥处理可获得3.17%～8.99%的新增纯收益率，也是以Mg4.0处理的新增纯收益率最高。

3 讨论

镁是叶绿素中心元素，影响植株的光合作用（Cakmak，2013）。研究发现，适量补镁可提高辣椒光合作用，促进碳水化合物的生产和运输（马存金等，2019）。本研究结果表明，喷施叶面镁肥显著提升了设施甜椒功能叶（即未挂果新叶）的SPAD值，其原因可能是CK的镁供应不足，植株中的镁素优先供应到新叶中，使得完全展开的成熟叶片光合能力降低。此外，Hauer-Jákli和Tr?nkner（2019）研究表明，植株镁素供应量直接影响碳水化合物在植物体内的累积分配。本研究结果表明，喷施叶面镁肥促进了植株干物质的累积，尤其对果实干物质累积的促进更明显，其原因可能是镁提高了叶片光合能力，并强化碳水化合物在源库之间的装载运输能力，促使碳水化合物向果实中转移累积。因此，生产上结合设施甜椒干物质累积规律，保证生长关键期的镁素供应可促进植株生长，有效提升干物质累积。

镁可显著影响植株对养分元素的吸收和利用（黄莹等，2019）。Grzebisz（2013）研究发现，镁素具有诱导氮素吸收的作用，当氮素供应量相对较低，镁素供应相对较高时，促进效果尤其显著。本研究结果表明，喷施叶面镁肥提高了植株叶片的氮浓度和镁浓度，植株中氮和镁的累积量也有所增加，但降低了植株叶片钾浓度，抑制钾在植株中的累积;与Ceylan等（2016）在小麦上的研究结果类似，即小麦叶片镁喷施可促进镁和氮的同化吸收，但在一定程度上和钾存在拮抗作用。

镁具有调节作物产量和品质的作用。Gerendás和Führs（2013）指出，适当施用镁肥有助于蔬菜作物产量和外观品质的提高。本研究结果表明，喷施叶面镁肥显著提升了设施甜椒果实商品率、商品果产量和经济效益，与Hao和Papadopoulos（2003）在番茄上的研究结果类似，即适当的镁素补充可平衡植株体内养分含量，特别是改善作物对钙的吸收，进而提升番茄果实优果率。随着叶面镁肥喷施浓度的增加，设施甜椒氮磷钾的肥料偏生产力不断提升，叶面喷施镁肥带来的产量提升是引起肥料利用率提升的主要原因;与彭强（2013）在设施甜椒上的研究结果（161.96 kg/kg）相比，本研究中的氮肥偏生产力较低，不同的叶面镁肥施用量是造成这一差异的主要原因。福建省设施甜椒种植以秋冬茬为主，具有采摘时间更长、养分投入更多的种植特点。因此，在福建省设施甜椒种植体系中，当土壤镁养分处于缺乏状态时，喷施4.0%叶面镁肥可在提高设施甜椒产量和经济效益的同时大幅提高肥料利用效率。

喷施叶面镁肥是作物镁肥补充的重要生产措施，可快速缓解作物缺镁带来的不利影响。Ceylan等（2016）研究发现，喷施叶面镁肥可缓解缺镁对小麦灌浆的不利影响，显著提高小麦产量;田贵生等（2019）研究表明，当土壤有效镁供应不足时，喷施0.5%硫酸镁可显著提高油菜产量，增幅为2.74%～9.36%。目前，关于蔬菜作物的镁肥喷施研究较少，且主要推荐喷施浓度为0.5%～2.0%。本研究在前人研究的基础上设置5个喷施浓度（0、0.5%、1.0%、2.0%和4.0%），其中以喷施4.0%叶面镁肥效果最显著，高于油菜中的推荐喷施浓度（0.5%）。作物种类不同和土壤交换性镁含量不同可能是造成这一差异的主要原因：一方面，甜椒对镁的需求量较高;另一方面，本研究土壤交换性镁为56.5 mg/kg，处于极度缺乏状态（白由路等，2004）。在此条件下，设施甜椒将更依赖外界的镁素供应。

4 结论

在土壤交换性镁含量处于缺乏状态时，喷施叶面镁肥提高了作物养分利用效率，促进了产量和经济效益的提升，具有显著的提质增效作用。可见，在设施甜椒技术综合管理体系中，叶面喷施镁肥是一种有效的养分补充措施。

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（责任编辑 邓慧灵）

收稿日期：2020-01-16

基金项目：国家自然科学基金项目（41601244）;国际镁营养研究所开放基金项目（IMI2018-09）;福建省教育厅中青年项目（JAT160174）

作者简介：*为通讯作者，郑朝元（1983-），博士，主要从事养分资源综合管理及土壤健康研究工作，E-mail：zhengcy@cau.edu.cn。孟祥明（1992-），研究方向为养分资源管理，E-mail：18363972443@163.com