海藻渣对甜椒生长及酸性红壤理化性质的影响

黄莹 陈迪文 吴庚福 敖俊华 周文灵 江永 秦益民 姜进举

摘    要：为明确海藻渣对甜椒生长及土壤改良的效果，通过盆栽试验分析不同用量海藻渣对甜椒生长、产量及土壤理化性质的影响。結果表明，与对照相比，添加不同比例海藻渣后甜椒叶片SPAD值均显著提高，根系鲜质量和根冠比均在添加量为8%时达到最大值。在海藻渣添加量为4%、6%和8%时，甜椒果横径、果纵径、单果质量和单株产量均显著高于对照，3个处理单株总产量较对照分别提高18.45%、16.19%、14.32%。随海藻渣施用量的增加，土壤碱解氮、有效磷、速效钾、有机质含量和pH值随之增加，土壤容重随之降低，土壤总孔隙度随之增加。综上所述，施用4%～8%海藻渣能有效改善酸性红壤理化性质，提高土壤肥力，促进甜椒生长，提高产量。

关键词：甜椒;海藻渣;红壤;理化性质

中图分类号：S641.3 文献标志码：A 文章编号：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

甜椒是富含维生素C的蔬菜，深受消费者喜爱，在我国种植面积逐年扩大[1]，华南地区种植面积相对较大。南方红壤地区属热带亚热带季风气候，土壤淋溶作用强烈，酸性强，有效养分和有机质含量较低，土壤物理结构差，再加上人为因素影响，面临水土流失、土壤退化、生产力下降等问题，对蔬菜生长和品质产生不利影响[2]。以往研究表明，在南方酸性土壤中使用不同土壤调理剂对于改善土壤结构和提高辣椒产量具有良好的效果[3-4]。海藻渣是工业生产中海藻加工提取过程产生的废渣，由于海藻中活性成分和营养成分不能被完全提取出来，因此海藻残渣保留有丰富的有效生物活性物质和营养元素，包括海藻多酚、海藻多糖、蛋白质、果胶、甘露醇、甜菜碱和大量矿物质等[5]。这些特有的活性成分和营养物质对改善土壤状况和生态环境[6]、增强植物抗逆能力[7]、促进作物增产稳产[8-9]和提升作物品质[10]有明显效果。已有研究表明，海藻渣可以制备作物育苗栽培基质或加工成有机肥等应用于农业生产。李悦等[11]指出利用海藻渣为原料制备的有机肥能促进白菜生长。方金等[12]研究表明，混配基质中海藻渣含量增加可促进黄瓜幼苗主要矿质营养元素积累。宋朝玉等[13]研究指出，增施海藻肥有利于提高棉花纤维长度等性状，提高其抗逆性。沈虹等[14]研究表明，在醋糟基质中添加海藻渣可降低菠菜硝酸盐和亚硝酸盐积累，添加量为15%时显著提高菠菜有机酸含量和可溶性蛋白含量，生物量最高。崔维香等[15]研究表明，海藻肥能提高苹果园土壤pH和有机质含量，提高土壤微生物活性和数量，促进微生物分泌有益物质。然而，目前有关海藻渣作为土壤改良剂以及对蔬菜生长的影响研究少有报道。笔者将海藻渣按照不同比例施用于土壤，通过盆栽试验对甜椒生物量、生长性状及土壤肥力、土壤pH、容重和总孔隙度进行分析，探讨海藻渣施用对甜椒生长及红壤理化性质的作用效果，为其在南方酸性红壤区甜椒种植和土壤改良中的应用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

甜椒品种为丽妃星，由台湾农友种苗公司选育。

供试红壤取自广东省广州市，其理化性质为：pH值4.53，碱解氮含量（w，下同）38.4 mg·kg-1 ，速效钾含量50.8 mg·kg-1，有效磷含量10.9 mg·kg-1，有机质含量5.5 g·kg-1。

海藻渣为泡叶藻进行海藻活性物质提取后剩余残渣，原料由青岛明月集团公司提供，经过加入微生物菌剂堆沤腐熟及调配而成，风干后测得其化学性质：pH 值7.68，氮（N）含量2.39%，磷（P2O5）含量0.65%，钾（K）含量1.02%，有机质含量19.18%。

1.2 试验设计

试验于2019年1—7月在广东省科学院生物工程研究所日光玻璃温室内进行。采用盆栽试验，供试土壤经过筛，风干，分装于规格为直径24 cm、高度30 cm的种植盆，每盆装5 kg土壤，底肥施用0.4 g KH2PO4，0.5 g KNO3，0.7 g Ca（NO3）2，与土壤混匀。试验设置6个处理，CK（对照）：不加海藻渣;T1：施用2%海藻渣，加入海藻渣为20 g·kg-1;T2：施用4%海藻渣，加入海藻渣为40 g·kg-1;T3：施用6%海藻渣，加入海藻渣为60 g·kg-1;T4：施用8%海藻渣，加入海藻渣为80 g·kg-1;T5：施用10%海藻渣，加入海藻渣为100 g·kg-1。1月16日基质育苗，3月14日移栽幼苗，每盆移栽1株，每个处理6盆，重复 4次。移栽7 d后开始采用浇施水溶肥进行追肥，每盆每次施用1 g水溶性专用复合肥（15-5-27），7 d施用1次。

1.3 测定项目与方法

甜椒分3批进行采收，3次采收时间分别为6月2日、6月22日、7月10日，分别测量果肉厚度、果横径、果纵径、单果质量和单株产量。最后一次收获时，采用SPAD502手持叶绿素仪测定甜椒植株叶片SPAD值，同时测定株高、茎叶鲜质量、根系鲜质量和根冠比。然后采集、处理和保存土壤样品。

土壤测定参照鲍士旦的方法[16]：采用水浸提电位法测定pH值，水土质量比为1∶5;采用重铬酸钾外加热法测定有机质含量，采用碱解扩散法测定碱解氮含量，采用盐酸氟化铵浸提-钼锑抗比色法测定有效磷含量，采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾含量。

土壤容重、总孔隙度分析：于植株收获后，采用200 cm3环刀取原状土，将取回的原状土样品使用干燥箱在105 ℃下干燥24 h后测定土壤容重。土壤总孔隙度计算式为P=（1-ρb/ρB）×100。式中：P为土壤总孔隙度（%），ρb为土壤干容重（g·cm-3），ρB为土壤比重，取265 g·cm-3。

1.4 统计分析

所有数据采用Excel 2007和SPSS19.0进行统计分析和作图，采用Duncan比较法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同海藻渣含量对甜椒生物量和农艺性状的影响

由表1可以看出，所有施用海藻渣处理的甜椒叶片SPAD值均显著高于CK处理，而施用不同量海藻渣处理之间叶片SPAD值差异不显著。各处理之间株高和茎叶鲜质量均无显著差异。根系鲜质量和根冠比在一定范围内均随海藻渣施用量增加而增大，且均在海藻渣施用量80 g·kg-1时达最大值，而后随海藻渣使用量增大根系鲜质量和根冠比均降低，但仍高于对照。除T1处理外，其他4个施用海藻渣处理根系鲜质量均显著高于对照，且该4个海藻渣处理之间根系鲜质量均无显著差异。除T4处理根冠比显著高于CK外，其他海藻渣处理根冠比与CK之间差异均不显著。表明海藻渣的施用有利于提高甜椒叶绿素含量，对甜椒根系生长有一定促进作用。

2.2 不同海藻渣含量对甜椒果实性状的影响

由表2可以看出，第1批和第3批取样时各处理甜椒果肉厚度无显著差异，第2批取样时仅T3和T4处理果肉厚度显著高于CK，其他处理果肉厚度均与CK无显著差异。T2、T3、T4处理各批次取样果横径均显著高于CK处理，其中，T3处理在3个批次取样中果横径均最大，较CK处理分别提高7.51%、5.05%、6.35%。除T5处理外，其他4个处理各批次取样果纵径均显著高于CK，其中T2处理在3个批次取样中果纵径均最大，较CK处理分别提高10.31%、11.02%、10.47%。

由表3可以看出，除T5处理外，其他各处理各批次取样单果质量均显著高于CK处理。其中，T3处理在3个批次取样中单果质量均最大，较CK处理分别提高11.31%、12.20%、12.91%。在第1批取样时，T2和T3处理单株产量较CK处理分别显著提高11.85%和8.91%，其他处理与CK无显著差异。在第2批和第3批取样时，所有施用海藻渣处理单株产量均显著高于CK，T2、T3、T4处理3个批取样甜椒单株总产量显著高于其他处理，较CK处理分别提高18.45%、16.19%、14.32%。综上所述，海藻渣施用量在4%～8%的情况下，对提高甜椒产量有较好效果。

2.3 不同海藻渣含量对土壤肥力的影响

由表4可以看出，随着海藻渣施用量提高，土壤中的堿解氮、有效磷、速效钾和有机碳含量逐渐增大。每增加2%海藻渣，碱解氮增幅为2.65%～9.61%，有效磷增幅为2.03%～10.59%，速效钾增幅为0.53%～7.15%。在当海藻渣施用量达到6%时，土壤中碱解氮含量显著高于CK处理;当海藻渣施用量达到8%时，土壤中有效磷含量显著高于CK;当海藻渣施用量达到4%时，土壤中速效钾含量显著高于CK;施用海藻渣的所有处理有机质含量均显著高于CK处理。表明施用一定量海藻渣能有效提高土壤肥力。

2.4 不同海藻渣含量对土壤pH值的影响

由图1可以看出，随着海藻渣施用量增加，土壤pH值不断升高，T5处理土壤pH值达到最大。其中T4、T5处理的pH值显著高于CK。表明施用一定量的海藻渣能调节土壤pH，有助于改善红壤的酸性环境。

2.5 不同海藻渣含量对土壤容重和总孔隙度的影响

由表4可以看出，施用海藻渣对土壤容重和总孔隙度产生了一定影响，随着海藻渣用量增加，红壤的容重不断降低，总孔隙度不断增大。除T1处理外，其他处理土壤容重均显著低于CK，T5处理土壤容重最小，比CK降低7.20%。除T1处理外，其他处理土壤总孔隙度均显著高于CK，T5处理土壤总孔隙度最高，比CK提高6.80%。

2.6 海藻渣施用量、甜椒农艺性状及土壤养分性状相关性分析

从表6的相关性分析结果可以看出，土壤有机质、速效钾、有效磷、碱解氮含量及pH值等与海藻渣施用量呈极显著正相关，甜椒根系鲜质量与海藻渣施用量呈极显著正相关，甜椒根冠比与海藻渣施用量呈显著正相关。单株产量与单果质量呈极显著正相关，单株产量与根冠比、果纵径、果横径均呈显著正相关。单果质量与果纵径和果横径呈极显著正相关，与株高、根系鲜质量、茎叶鲜质量呈显著正相关性，根系鲜质量与所有土壤养分指标均呈极显著正相关，因此单果质量与土壤养分指标间接相关，而土壤养分含量与海藻渣的施用量紧密相关。结果表明，海藻渣施用量通过影响根系生长而间接影响到果实产量。

3 讨论与结论

农林有机废弃物资源化利用已经逐渐成为当今世界绿色农业发展的热点领域[17]。研究表明，海藻富含多种对植物有益的活性物质，海藻加工过程中产生大量的废弃物-海藻渣中也相应具有部分营养物质和活性物质，对于改良土壤和促进作物生长有益。殷颖等[18]研究表明，海藻肥能明显提高菠菜叶片叶绿素含量;冯敬涛等[19]研究表明，海藻提取物能显著提高苹果叶绿素a含量，促进苹果幼苗生长。这可能与海藻中的海藻酸、海藻多酚、甘露醇和甜菜碱等生物活性物质抑制叶绿素的降解有关[20]。本研究结果显示，与对照相比，施用海藻渣处理甜椒叶片SPAD值均显著提高;甜椒单果质量和单株产量随着海藻渣施用量增大先提高后降低，但均高于对照，在施用量为4%～8%的情况下，单果质量和单株产量均显著高于对照处理，均在施用量为6%时达最大。表明甜椒叶片叶绿素含量提高，有利于提高甜椒的光合能力，促进光合产物合成，光合产物增加有利于果实发育[21]。地上部的良好生长必须有良好的根系来吸收土壤养分和水分。海藻本身含有的植物内源激素有利于刺激根系生长[22]。本研究中施用海藻渣后甜椒根系鲜质量、茎叶鲜质量和根冠比增加，表明海藻渣促进了甜椒根系生长发育，有利于地上部的生长，这与赵鲁等[23]的研究结果一致。

土壤有机质是土壤养分的储藏库和土壤微生物的物质基础，对土壤酸碱性有良好的缓冲作用[24]。本试验中土壤有机质含量随海藻渣施用量增加而显著增加，且提高幅度与海藻渣施用量呈正相关，这可能与海藻渣中有机质成分有关。土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量与作物生长关系密切[16]。有研究表明，施用海藻提取物能提高土壤中碱解氮、有效磷及速效钾含量，降低土壤对外源磷的固定，提高磷的有效性[25-26]。本研究结果表明，对照处理甜椒收获时土壤氮磷钾养分比种植时有所提高，而施用海藻渣处理氮磷钾养分提高幅度更大，可能是因为海藻渣本身含有一定的营养元素，同时海藻渣中的活性物质或其他成分通过提高土壤微生态等间接提高了土壤有效养分含量[27]。我国南方红壤肥力较低，施用海藻渣有利于提高土壤肥力，提供甜椒生长所需养分，进而提高甜椒产量。

土壤的酸碱性是影响辣椒产量和品质的重要因素之一，辣椒生长的适宜pH范围为中性或微偏酸[28]，但是南方地区耕地红壤多为酸性至强酸性土壤。采用碱解工艺降解后的海藻渣通常偏碱性，施入后提高了土壤pH。本研究中土壤pH随海藻渣施用量增加而增高，海藻渣添加比例为8%和10%时土壤pH显著高于对照处理，表明海藻渣对酸性土壤pH有一定程度的调节作用。本研究结果还显示，随着海藻渣施用量的增加，土壤容重逐渐降低，总孔隙度不断增加，与前人研究结果一致[29]。这可能是因为海藻中存在的天然海洋活性物质如海藻酸等能调节土壤-微生物-植物相互关系，改善土壤的团粒结构，进而降低土壤板结状况，疏松土壤[30]。土壤容重和孔隙度是土壤熟化程度指标，熟化程度较高的土壤其容重较小，孔隙度大。而红壤质地黏重，土壤紧实，不利于水分空气流通和作物根系生长，影响作物对有效养分的吸收，海藻渣对改善这些不良物理结构具有较好效果，在研发新型土壤改良剂中具有良好的利用价值。本试验为盆栽试验取得的结果，大田生产上的使用效果以及最佳施用量还需进一步的田间试验进行验证和探索。

综上所述，用一定量的海藻渣能显著提高土壤pH值及有机质、碱解氮、有效磷和速效钾含量，并降低土壤容重，提高土壤总孔隙度，有效改善红壤的酸性环境和物理结构，提高土壤肥力，从而促进甜椒生长，提高甜椒产量。其中，海藻渣用量为4%～8%对甜椒产量的提升效果较好。

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