镁是作物正常生长发育所必需的营养元素,镁元素的缺乏会严重影响蔬菜的产量和品质。西南地区高温多雨、土壤酸化程度高等区域特征导致土壤镁素淋洗损失严重,且由于菜田氮磷钾肥料投入量和投入比例不合理,蔬菜复种指数增加,忽视中微量元素的投入等因素,菜田镁的缺乏逐渐成为西南地区作物产量和品质的限制因素,而低产低效的作物系统会产生较大环境代价,镁肥的施用成为提高作物产量和品质、减少环境效应的重要措施。目前,速效态镁肥生物有效性较高,但由于其较高的水溶性导致大量的淋洗和径流损失,而缓效态镁肥则可能在短时间内难以满足作物快速生长期的镁需求。因此,开发应用新型镁肥,对阻控淋洗,提高肥料的利用效率,减少环境代价具有重要意义。为此,本研究一方面针对西南地区辣椒-白菜养分需求规律,通过优化氮磷钾钙镁养分配比,设计了含钙镁的辣椒、白菜配方肥,并通过田间试验验证其对辣椒和白菜生长发育的影响及其环境效应评价;另一方面创新性地引入多种新型镁肥(纳米氢氧化镁、改性纳米氢氧化镁、磷酸铵镁),与传统硫酸镁对比,通过大田试验探究不同新型镁肥对西南地区典型辣椒-白菜蔬菜轮作系统生长发育的影响及其环境效应,通过盆栽试验定量化不同类型镁肥淋洗损失,评价其生物有效性。以期为辣椒-白菜高产优质栽培体系的镁营养管理提供理论依据和技术支撑。含钙镁配方肥大田试验结果表明:钙镁辣椒-白菜配方肥在西南辣椒-白菜种植系统中效果显著,能更好匹配辣椒-白菜的生长发育需求,在提高氮磷肥偏生产力的同时,能极大减少农业生产中的活性氮损失、温室气体排放潜值、酸化效应潜值、富营养化效应潜值,降低环境代价。(1)在两年两点的辣椒试验中,含钙镁普通复合肥和含钙镁辣椒配方肥的处理显著增加了辣椒干物质累积和产量,分别增产30.6~44.3%,提高氮肥偏生产力30.5~37.3%,增加了土壤钙镁盈余,并显著提高了农户经济效益。此外,在2018年试验中,施用含钙镁普通复合肥和含钙镁辣椒配方肥促进了辣椒植株钾、钙、镁养分向可食用部分的转移,并提高果实Vc含量。(2)在白菜试验中,含钙镁普通复合肥和含钙镁配方肥的处理显著增加了白菜干物质累积和产量,增产12.8~19.3%,提高了氮肥偏生产力6.67~12.8%,同时增加土壤钙镁盈余。提高白菜Vc含量10.4~15.1%。(3)与农民习惯施肥相比,减量施肥处理、配方肥处理及含钙镁配方肥处理均能显著降低活性氮损失、温室气体排放潜值、酸化效应潜值、富营养化效应潜值。新型镁肥大田试验结果表明:(1)硫酸镁的施用能够提高辣椒-白菜产量,但几种新型镁肥增产效果更好。与CK对照相比,施用硫酸镁、纳米氢氧化镁,改性纳米氢氧化镁、磷酸铵镁分别增加辣椒产量13.2%、31.6%、23.1%、22.2%(两年两地平均),白菜增产6.24%、17.2%、19.2%、1.41%。(2)新型镁肥的施用能够提高辣椒-白菜对钾、镁的吸收累积,且效果优于硫酸镁。此外,镁肥施用有提高辣椒-白菜中的Vc含量的趋势,新型镁肥处理Vc含量稍高于硫酸镁处理。(3)新型镁肥能提高镁肥利用效率及氮磷肥偏生产力,减轻农田环境负荷,降低环境代价。在辣椒上,各镁肥的利用率及农学效率大小为:磷酸铵镁>纳米氢氧化镁>改性纳米氢氧化镁>硫酸镁;在白菜上,各镁肥的利用率及农学效率大小为:改性纳米氢氧化镁>纳米氢氧化镁>硫酸镁>磷酸铵镁。盆栽淋洗试验结果表明:(1)与施用传统硫酸镁肥相比,改性纳米氢氧化镁肥和纳米氢氧化镁的施用均能够显著提高各个时期辣椒株高、茎粗及相对叶绿素含量等生理指标,并促进了辣椒地上部的钾、钙、镁累积,从而提升了辣椒地上部干物质量及辣椒产量。在白菜施用中量改性纳米氢氧化镁及施用高量纳米氢氧化镁也有较好增产效果。此外,磷酸铵镁在辣椒上作用效果也较为显著,相对增产41.6%,但对白菜生长基本上无显著影响;硫酸钾钙镁肥料在白菜上的作用效果相对较好,相对增产9.98%,但对辣椒生长无显著影响。(2)相比于施用硫酸镁肥,施用改性纳米氢氧化镁、纳米氢氧化镁以及磷酸铵镁均能减少钾、钙、镁淋洗损失。在辣椒试验中,镁淋失率大小顺序为:硫酸钾钙镁>硫酸镁>纳米氢氧化镁>改性纳米氢氧化镁>磷酸铵镁;在白菜试验中,镁淋失率大小顺序为:硫酸钾钙镁>磷酸铵镁>改性纳米氢氧化镁>硫酸镁>纳米氢氧化镁。综上所述,一方面,含钙镁辣椒、白菜配方肥能更好与西南地区辣椒-白菜系统养分需求相匹配,提高蔬菜产量和肥料利用率的同时降低环境代价;另一方面,与传统硫酸镁相比,纳米级氢氧化镁和磷酸铵镁在辣椒和白菜生产中能够有效阻控镁的淋洗损失,满足辣椒、白菜生长发育的需要。