一种胡椒的施肥方法与流程

本发明涉及种植技术领域，特别涉及一种胡椒的施肥方法。

背景技术：

胡椒(pipernigruml.)是世界古老而著名香辛料，享有“香料之王”的美誉。除了用为餐桌调味品外，胡椒在食品工业中还是重要的防腐香料，医学上可用作健胃、利尿剂和呼吸道刺激剂，经过生物工程改造后的胡椒产品还广泛应用于现代制药、戒烟、戒毒和军事等领域。胡椒用途广、经济价值高，近年来年均亩产值可达2万元以上，是热区农民脱贫致富的重要经济作物之一。

海南是我国胡椒主产区，其种植面积与产量均占国内总量的90％以上。由于种植历史较短，目前海南胡椒管理仍沿用上世纪60年引种之初的传统管理技术。传统管理技术，特别是水肥管理属于高投入高产出模式，为了高产，通常采用大水大肥，而且施肥过程劳动强度大，目前随着生产物资和人工成本大幅上涨等因素影响，传统水肥管理难以为继，因此导致海南胡椒园弃管现象不断增加，严重影响了产业可持续发展。

水肥一体化技术是将灌溉与施肥融为一体的农业新技术。通常做法是借助压力系统(或地形自然落差)，将可溶性固体或液体肥料，按土壤养分含量和作物种类的需肥规律和特点，配兑成的肥液，再与灌溉水一起，由可控管道系统为作物供水、供肥。同时，水肥供应位置还与作物根系生长区域在空间上耦合，使得施入水肥能够直接为作物根系吸收。水肥一体化是一种高效、省工的水肥资源利用方式，在国内外很多作物上均已采用。

目前，胡椒的水肥一体化技术是在胡椒冠幅外10-15cm设置1个滴头供应水肥，这种凭经验确定施肥位置的方法，容易导致水肥施入位置与胡椒根系在空间上未能充分耦合，水肥利用效率还有进一步提高的空间。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种胡椒的施肥方法。该施肥方法可有效提高水肥利用效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种胡椒的施肥方法，采用滴灌的方式施用水肥，该施肥方法为：

1～2龄胡椒的施肥位置为距柱前方向30～40cm处；

3～5龄胡椒的施肥位置为距柱前方向50～70cm处和距柱后方向10～20cm处，距柱前方向50～70cm处的施肥量与距柱后方向10～20cm处的施肥量的质量比为(7:3)～(10:0)；

6～15龄胡椒的施肥位置为距柱前方向60～80cm处和距柱后方向20～30cm处，距柱前方向60～80cm处的施肥量与距柱后方向20～30cm处的施肥量的质量比为(7:3)～(10:0)；

15龄以上的胡椒的施肥位置为距柱前方向40～50cm处和距柱后方向20～30cm处，距柱前方向40～50cm处的施肥量与距柱后方向20～30cm处的施肥量的质量比为(4:6)～(7:3)。

本发明提出胡椒水肥施用的最佳位置及施用比例，通过不同胡椒树龄根系动态分布研究，水肥施入位置与不同树龄胡椒根系在空间上能充分耦合，从而提高胡椒产量和水肥资源利用效率。

作为优选，1～2龄胡椒的施肥位置为距柱前方向40cm处。

作为优选，3～5龄胡椒的施肥位置为距柱前方向60cm处和距柱后方向15cm处，距柱前方向60cm处的施肥量与距柱后方向15cm处的施肥量的质量比为7:3。

作为优选，6～15龄胡椒的施肥位置为距柱前方向70cm处和距柱后方向25cm处，距柱前方向70cm处的施肥量与距柱后方向25cm处的施肥量的质量比为7:3。

作为优选，15龄以上的胡椒的施肥位置为距柱前方向45cm处和距柱后方向25cm处，距柱前方向45cm处的施肥量与距柱后方向25cm处的施肥量的质量比为4:6。

作为优选，施肥的深度为距地面0～30cm。

作为优选，施肥的时期为每年8月、9月、12月和次年4月。

在本发明提供的一些实施例中，水肥中的肥料为硝酸钠，但本发明并非限定于此，本领域技术人员认可的肥料均在本发明的保护范围之内。

本发明提供了一种胡椒的施肥方法。该施肥方法采用滴灌的方式施用水肥，该施肥方法为：1～2龄胡椒的施肥位置为距柱前方向30～40cm处；3～5龄胡椒的施肥位置为距柱前方向50～70cm处和距柱后方向10～20cm处，距柱前方向50～70cm处的施肥量与距柱后方向10～20cm处的施肥量的质量比为(7:3)～(10:0)；6～15龄胡椒的施肥位置为距柱前方向60～80cm处和距柱后方向20～30cm处，距柱前方向60～80cm处的施肥量与距柱后方向20～30cm处的施肥量的质量比为(7:3)～(10:0)；15龄以上的胡椒的施肥位置为距柱前方向40～50cm处和距柱后方向20～30cm处，距柱前方向40～50cm处的施肥量与距柱后方向20～30cm处的施肥量的质量比为(4:6)～(7:3)。本发明具有如下技术效果：

(1)本发明提出的施肥方法适宜不同树龄阶段的胡椒水肥施用方案；

(2)本发明结合水肥一体化技术，合理设置施肥位置及比例，保证施肥区与胡椒根系分布区重叠，实现水肥与根系的空间耦合，提高水肥利用效率，促进胡椒的生长，提高胡椒的产量；

(3)本发明提出明确对应的施肥深度与施肥时间，避免过量施肥造成的肥料淋洗出根层造成环境污染；

(4)本发明为胡椒水肥施用策略与水肥一体化滴头设置等管理措施制定提供理论指导及技术支撑。

附图说明

图1胡椒植株生长及相关方向示意图；

图2胡椒植株根系水平分布示意图；

图3胡椒植株根系垂直分布示意图；

图4示1～2龄胡椒施肥位置示意图；

图5示3～5龄胡椒施肥位置示意图；

图6示6～15龄胡椒施肥位置示意图；

图7示15龄以上的胡椒施肥位置示意图；

图8示传统施肥位置；

图9不同施肥比例处理前后施肥区0-60cm土层中速效氮总量随取样时间的变化；

图10施肥后逐日降雨量及累计降雨量。

具体实施方式

本发明公开了一种胡椒的施肥方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。

本发明中柱前方向是指胡椒柱种苗定植一侧的方向，柱后方向是指胡椒柱未定植种苗一侧方向，与柱前方向刚好相反，具体参见图1。

本发明提供的胡椒的施肥方法中所用肥料或设施均可由市场购得。

下面结合实施例，进一步阐述本发明：

实施例1

1～2龄胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方30～40cm，且为诱导根系向外生长，以正前方40cm处最适宜，施肥深度为0-30cm。

3～5龄胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方50～70cm和胡椒石柱正后方的10～20cm处，施肥比例为7:3，施肥深度为0-30cm。

6～15龄胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方60～80cm和胡椒石柱正后方的20～30cm处，且根据根系分布数量，施肥比例为7:3，施肥深度为0-30cm。

15龄以上胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方40～50cm和胡椒石柱正后方的20～30cm处，且根据根系分布数量，施肥比例为4:6，施肥深度为0-30cm。

试验例1根系分布分析

该试验例对不同树龄的胡椒植株的根系分布进行了分析，验证实施例1的水肥施入位置的合理性。采用根钻法，以30cm×30cm的采样密度采集了1.5、3.0、6.0、15龄以上4个不同种植年限胡椒的根系，分洗出来后，用winrhizo软件定量分析，利用gs+分析数据，获得空间分布图，结果如图2、3所示，其中，图2为1.5龄、3.0龄、6～15龄及15龄胡椒植株根系水平分布示意图，图3为1.5龄、3.0龄、6龄及15龄胡椒植株根系垂直分布示意图。

根据1.5龄胡椒根系水平分布特点(见附图2a和附图3a)，该树龄胡椒根系在胡椒石柱正前方30cm处时分布最为密集，并以此为圆心向半径为60cm的圆形内向四周逐步减少；在垂直方向，此时根系最深已达到60cm，但90％以上根系仍集中在0-30cm土层中。因此，该树龄胡椒水肥施用位置在胡椒株正前方30～40cm(图4)，施肥深度0-30cm，水肥施入位置与1.5龄胡椒根系在空间上能充分耦合，可提高水肥效率。

在3.0龄时(见附图2b和附图3b)，在水平方向，胡椒根系生长重心逐步从胡椒柱正前方30cm处向其前后转移，分别在胡椒石株正前方60cm处和胡椒石柱正后方10cm处密集分布，形成椭圆形根系分布；在垂直方向，根系最深处于60cm，90％以上根系集中在0-30cm土层中。此树龄胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方50～70cm和胡椒石柱正后方的10～20cm处(图5)，且根据根系分布数量，施肥比例为7:3，施肥深度0-30cm，水肥施入位置与3.0龄胡椒根系在空间上能充分耦合，可提高水肥效率。

6龄胡椒为盛产期，此时胡椒根系最为发达(见附图2c和附图3c)，在水平方向，在胡椒柱前100cm到柱后70cm的位置均有分布，并在柱前30～60cm处根系分布密集；在垂直方向，根系最深已达80-90cm，但绝大多数根系仍分布在0-30cm土层。此树龄胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方60～80cm和胡椒石柱正后方的20～30cm处(图6)，且根据根系分布数量，施肥比例为7:3，施肥深度0-30cm，水肥施入位置与6龄胡椒根系在空间上能充分耦合，可提高水肥效率。

15龄胡椒根系生长中心发生明显变化(见附图2d和附图3d)，在水平方向，此时胡椒头前根系逐步衰老死亡，而胡椒头后(即石柱后)成为胡椒根系密集分布区，其中胡椒柱后0～30cm处是胡椒根系分布集中区；在垂直方向，根系逐步向地表聚集，根系最深60cm，大多数根系仍分布在0-30cm土层。此树龄胡椒水肥施用位置在胡椒石柱正前方40～50cm和胡椒石柱正后方的20～30cm处(图7)，且根据根系分布数量，施肥比例为4:6，施肥深度0-30cm，水肥施入位置与15龄胡椒根系在空间上能充分耦合，可提高水肥效率。

试验例28～10龄胡椒不同施肥比例处理对比

(i)不同施肥比例处理0-60cm土层中速效氮总量随时间变化的比较

将3kg硝酸钠溶于50l水后作为每个处理胡椒的水肥总量，通过滴灌系统给8-10龄胡椒施肥，根据附图2c中根系分布，将施肥位置确定为胡椒柱前70cm和胡椒石柱正后方的25cm处，柱前后施肥位置的施肥量比例分10:0、7:3和5:5共3种处理。每个施肥处理均有3个重复，每个重复10株胡椒。肥料施入后，分别于施肥后第1天(8月26日)、第20天(9月15日)和35天(9月30日)，在前后施肥位置处用土钻取0-20cm、20-40cm和40-60cm土壤，每个施肥处理均取3个重复。取回土样在实验室风干后测定相应碱解氮含量，将三者求和后做为0-60cm土层中速效氮总量。

试验结果：由图9可知，施肥后随着时间增加，3种不同施肥比例处理的0-60cm土层速效氮总量均呈下降趋势，这是由于施肥后出现降雨(图10)，其中8月26日至9月15日累计降雨量为23.2mm，9月15日至9月30日累计降雨量为35.6mm，降雨进入土壤后向下入渗，引起0-60cm土层中碱解氮随之淋洗而离开胡椒根层。但3个处理之间养分损失程度不同，其中10:0处理碱解氮损失程度最大，8月26日至9月15日损失34.9％，9月15日至9月30日则为18.9％；其次为7:3处理，分别损失33.1％和18.6％；5:5处理损失最少，分别为32.6％和17.8％。10:0处理损失最大，主要是施肥集中在1个位置，此时肥料施入量大于土壤固持养分能力的最大量，当有降水来临时，土壤中养分易随水分下渗损失。相同原理，施入70％处，养分损失量也远大于50％和30％处。

以上结果表明，随着施肥时间增加，5:5处理0-60cm土壤中碱解氮含量始终维持最高，且在前后施肥位置中碱解氮含量始终保持1:1的比例；7:3处理0-60cm土壤中碱解氮含量次之，10:0处理下降幅度最大，土壤碱解氮含量最低。

(ii)不同施肥比例处理间叶片总氮含量、spad值和光合速率变化比较

处理设置与施肥步骤均与(i)相同，同时以传统方案中施肥位置(冠幅外10cm处，在胡椒柱前90cm处，参照图8)作为对照。分别于施肥后第1天(8月26日)、第20天(9月15日)和35天(9月30日)分别测定各处理叶片spad值、光合速率，每个处理取8～9株胡椒叶片，带回实验室后测定叶片总氮含量。结果见表1：

表1不同施肥处理植株叶片总氮含量值随时间变化比较(单位：mg/kg)

由表1可知，在施肥后第1天(8月26日)，由于施入时间较短，胡椒还未充分吸收施入氮肥，不同处理间叶片总氮含量相差不大，其中7:3处理叶片氮素含量高于10:0处理，但二者未达到显著性差异，但均显著高于5:5处理和传统方案处理；第20天时(9月15日)，不同处理间叶片总氮含量两两之间均达到显著性差异，7:3处理＞10:0处理＞5:5处理＞传统方案处理；第30天(9月30日)时，叶片总氮含量均有所下降，但不同处理间总氮含量仍表现为7:3处理＞10:0处理＞5:5处理＞传统方案处理，且差异达到显著水平。

以上结果表明，在相同施肥量下，柱前后施肥量为7:3时，最有利于养分被胡椒吸收，从而表现为叶片总氮含量始终高于其他3个处理；其次为10:0处理；而5:5处理胡椒叶片总氮含量始终处于最低水平，不利于养分被胡椒吸收；而传统施肥处理尽管肥料施入比例与10:0处理相同，但由于施肥位置靠外，胡椒根系分布相对较少，因而也不利于养分吸收。

表2不同施肥处理植株叶片spad值随时间变化比较

spad值表征了植物叶片中的叶绿素含量。表2中叶片spad值随时间变化与表1中叶片总氮含量变化相似，这表明柱前后施肥量为7:3时，可以有效提高叶片叶绿素含量，从而提高叶片光合的潜在能力；其次分别为10:0处理、5:5处理和传统方案处理。

表3不同施肥处理植株叶片光合速率随时间变化比较

(单位：μmolco2·m^-2s^-1)

表3中不同处理间叶片光合速率变化与总氮含量、spad值相似，表明柱前后施肥量为7:3，可以有效促进叶片光合能力，其次为10:0处理、5:5处理和传统方案处理。

综合(i)、(ii)结果可知，尽管5:5处理中0-60cm土壤中速效氮含量最高，但由于未与胡椒根系真实分布情况相匹配，因而大部分施入养分(主要是胡椒柱后养分)并不能被胡椒吸收，因此其叶片总氮含量、spad值和光合速率并未随之增加；而7:3处理养分施入在胡椒柱前后的比例最符合根系分布规律，因此叶片总氮含量、spad值和光合速率最高，其次为10:0处理；传统方案处理尽管施肥比例与10:0处理相同，但由于施肥位置靠外，胡椒根系分布相对较少，因而施入养分也不能充分被作物吸收。

试验例31.5龄胡椒不同施肥比例处理叶片spad值和光合速率对比

将3kg硝酸钠溶于50l水后，通过滴灌系统给1.5龄胡椒施肥，根据附图2a中根系分布，将施肥位置确定为胡椒柱前40cm处，并以传统方案中施肥位置(冠幅外10cm处，在胡椒柱前60cm处)作为对照。每个施肥处理均有3个重复，每个重复10株胡椒。肥料施入后，分别于施肥后第1天(8月26日)、第20天(9月15日)和35天(9月30日)，测定各处理叶片spad值、光合速率。

表4不同施肥位置处理植株叶片spad值随时间变化比较

表4中为1.5龄胡椒叶片spad值随时间变化情况。从表中可知，优化方案中叶片spad值在第20天和第35天均显著高于传统方案的植株叶片spad值，表明优化方案促进了胡椒对氮肥吸收，这与二者施肥位置存在差异有关。优化方案中施肥位置对应根系数量远大于原方案位置的根系数量，施入养分与胡椒根系分布存在更大程度耦合，有利于养分吸收。

表5不同施肥位置处理植株叶片光合速率随时间变化比较

(单位：μmolco2·m^-2s^-1)

表5中1.5龄胡椒叶片光合速率变化情况与表4中spad值变化相同。优化方案中叶片光合速率值在第20天和第35天均显著高于原方案，进一步证实了优化方案中施肥位置的设定有利于胡椒养分吸收。

试验例44龄胡椒不同施肥比例处理叶片spad值和光合速率对比

将3kg硝酸钠溶于50l水后，通过滴灌系统给4龄胡椒施肥，根据附图2b中根系分布，将施肥位置确定为胡椒柱正前方60cm和胡椒柱正后方的15cm处。柱前后施肥位置的施肥量比例分10:0、7:3和5:5共3种处理。同时以传统方案中施肥位置(冠幅外10cm处，在胡椒柱前80cm处)作为对照。每个施肥处理均有3个重复，每个重复10株胡椒。肥料施入后，分别于施肥后第1天(8月26日)、第20天(9月15日)和35天(9月30日)，测定各处理叶片spad值、光合速率。

表6不同施肥处理植株叶片spad值随时间变化比较

表6中为4龄胡椒叶片spad值随时间变化。从表中可知，在相同施肥位置下，7:3处理的spad值在第20天和第35天均显著高于其他处理，其次为10:0处理和5:5处理；传统方案施肥位置相对10:0处理靠外，因而尽管施肥比例相同，其叶片spad值也相对最低。因此，7:3处理最有利于4龄胡椒养分吸收，从而提高了叶片spad值。

表7不同施肥处理植株叶片光合速率随时间变化比较

(单位：μmolco2·m^-2s^-1)

表7中为4龄胡椒叶片光合速率值变化情况，与表6中spad值变化基本一致。7:3处理的光合速率值在第20天和第35天均显著高于其他处理，其次为10:0处理、5:5处理和传统方案处理。

试验例518～20龄不同施肥比例处理间叶片spad值和光合速率比较

将3kg硝酸钠溶于50l水后，通过滴灌系统给18～20龄胡椒施肥，根据附图2d中根系分布，将施肥位置确定为胡椒柱正前方45cm和胡椒柱正后方的25cm处。柱前后施肥位置的施肥量比例分10:0、7:3和4:6共3种处理。同时以传统方案中施肥位置(冠幅外10cm处，在胡椒柱正前方90cm处)作为对照。每个施肥处理均有3个重复，每个重复10株胡椒。肥料施入后，分别于施肥后第1天(8月26日)、第20天(9月15日)和35天(9月30日)，测定各处理叶片spad值、光合速率。

表8不同施肥处理植株叶片spad值随时间变化比较

表8中为18～20龄胡椒叶片spad值随时间变化。与其它树龄胡椒不同，18～20龄胡椒中4:6处理spad值在第20天和第35天均显著高于其他处理，其次为7:3处理、10:0处理和传统方案处理。造成这一差异的原因与老龄胡椒根系分布重心从胡椒柱前转移到胡椒柱后有关，4:6处理使得施入肥料与该树龄胡椒根系分布最大程度耦合，从而最有利于养分吸收，提高了叶片spad值。

表9不同施肥处理植株叶片光合速率随时间变化比较

(单位：μmolco2·m^-2s^-1)

表9中为18～20龄胡椒叶片光合速率值变化情况，与表8中spad值变化基本一致。4:6处理的光合速率值在第20天和第35天均显著高于其他处理，其次为7:3处理、10:0处理和传统方案处理。上述结果进一步证实了4:6的施肥比例更有利于18～20龄胡椒养分吸收。

试验例68～10龄胡椒不同施肥位置处理对比

将3kg硝酸钠溶于50l水后，通过滴灌系统给8-10龄胡椒施肥，将施肥位置为胡椒柱前70cm和胡椒石柱正后方的25cm处作为处理1，柱前后施肥位置的施肥量比例7:3。同时将施肥位置为胡椒柱前60cm和胡椒石柱正后方的15cm处作为对照处理，柱前后施肥比例也为7:3。每个施肥处理均有3个重复，每个重复10株胡椒。肥料施入后，分别于施肥后第1天(8月26日)、第20天(9月15日)和35天(9月30日)分别测定各处理叶片spad值、光合速率，每个处理取8～9株胡椒叶片，带回实验室后测定叶片总氮含量。

表10不同施肥位置处理植株叶片总氮含量值随时间变化比较(mg/kg)

由表10可知，肥料施入后第20天叶片总氮含量浓度显著高于对照处理，其它取样时间也表现为处理1高于对照处理，但差异未达到显著水平，这些结果表明，尽管2个处理胡椒柱前后施肥比例相同，但处理1中施肥位置更有利于胡椒养分吸收。

表11不同施肥位置处理植株叶片spad值随时间变化比较

表11为叶片spad值随施肥时间变化情况。由表中可知，叶片spad值变化趋势与叶片总氮含量变化一致，进一步证实处理1的施肥位置有利于胡椒养分吸收。

表12不同施肥位置处理植株叶片光合速率随时间变化比较

(单位：μmolco2·m^-2s^-1)

表12中为叶片光合速率随施肥时间变化情况。表中结果表明，处理1植株叶片光合速率在肥料施入后第20天和第35天均高于对照处理，从而有利于同化产物生产，促进产量形成。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。