不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室袋培辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響

趙玉紅 康 珍 孫 濤 朱軻鈺 張 琪 胡曉輝

（西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西省設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，陜西楊凌 712100）

辣椒（Capsicum annuumL.）是我國(guó)重要的蔬菜作物之一，因其營(yíng)養(yǎng)豐富、味美辛辣，受到廣大消費(fèi)者的喜愛(ài)。陜北地區(qū)屬于干旱半干旱地區(qū)，水資源承載能力低（莊妍 等，2014）。近年來(lái)，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，陜北地區(qū)辣椒栽培區(qū)域不斷擴(kuò)大（任靚，2019），但土壤連作障礙、土傳病害、土壤鹽漬化等問(wèn)題層出不窮（蔣衛(wèi)杰 等，2000）?；|(zhì)栽培使植物擺脫了對(duì)土壤的依賴，較土壤栽培具有增產(chǎn)提質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可以克服土壤連作障礙、減少土傳病害的發(fā)生（張佼 等，2019），是我國(guó)設(shè)施蔬菜生產(chǎn)主要的栽培技術(shù)（劉偉 等，2006）。

肥水是影響作物生長(zhǎng)和生產(chǎn)效益的重要因素，影響著蔬菜的產(chǎn)量和品質(zhì)（胡曉輝 等，2020）。辣椒生育期和采收期長(zhǎng)，對(duì)水肥的需求量大。眾多學(xué)者就水肥對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響開(kāi)展了大量研究，結(jié)果表明不同水肥耦合處理對(duì)辣椒植株的光合作用有顯著影響，且中等施肥條件下有利于營(yíng)養(yǎng)元素的吸收（馬國(guó)禮 等，2018），辣椒產(chǎn)量與水肥投入之間存在閾值（李杏 等，2018），將栽培介質(zhì)含水量控制在適當(dāng)范圍時(shí)可獲得較高的辣椒產(chǎn)量和水分利用效率（楊會(huì)穎 等，2012），較高的水肥施用量可以促進(jìn)辣椒營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)但不利于產(chǎn)量的增加（陸軍勝 等，2018），中等肥水耦合處理可在節(jié)水節(jié)肥的基礎(chǔ)上獲得辣椒高產(chǎn)并顯著提高果實(shí)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)（胡曉輝 等，2020）。以上結(jié)果表明，要獲得較高的作物產(chǎn)量及品質(zhì)，水肥用量應(yīng)控制在合適的范圍（胡田田 等，2019）。澆灌頻率是制定作物灌溉方案的核心因素（王建東 等，2008a），已有研究表明灌溉頻率可以改變土壤水分的空間分布及蓄水量，進(jìn)而影響作物的生長(zhǎng)（曹紅霞 等，2003；王建東 等，2008b）。張?bào)丬绲龋?018）研究發(fā)現(xiàn)，高頻率灌溉處理的番茄果實(shí)可溶性固形物、可溶性糖含量等較低頻率灌溉處理有很大改善；王韜等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，高頻率灌溉處理可以提高甜瓜的品質(zhì)。李道西等（2014）研究發(fā)現(xiàn)，適度水分虧缺，并適當(dāng)增加灌水頻率有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)水灌溉下黃瓜產(chǎn)量的增加。所以，如何進(jìn)行合理的肥水管理對(duì)基質(zhì)栽培非常重要（岳文俊 等，2015；蔡?hào)|升 等，2018）。對(duì)于基質(zhì)栽培辣椒，前人的研究多集中在灌溉量及施肥量上，對(duì)于營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本試驗(yàn)以袋培辣椒為研究對(duì)象，通過(guò)設(shè)置不同的營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率，并結(jié)合Topsis 法進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)分析，研究不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響，旨在為陜北地區(qū)日光溫室越冬茬袋培辣椒生產(chǎn)及制定滴灌制度提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2020 年9 月至2021 年1 月在西北農(nóng)林科技大學(xué)延安蔬菜試驗(yàn)示范站（北緯36°87′，東經(jīng)109°32′，海拔1 009.23 m）下沉式日光溫室（長(zhǎng)110 m，寬12 m，下沉深度1 m）內(nèi)進(jìn)行。供試?yán)苯菲贩N為拉菲78-9（以色列海澤拉優(yōu)質(zhì)種子公司），采用基質(zhì)袋培，基質(zhì)袋規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高為80 cm × 20 cm × 16 cm。每袋種植2 株，2020 年9月17 日選擇三葉一心期且長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗定植，定植密度為3 000 株·（667 m2）-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以單株辣椒需水量為標(biāo)準(zhǔn)，在前人的研究基礎(chǔ)上以基質(zhì)相對(duì)含水率保持在55%～60%為最優(yōu)水肥管理方案，從門椒坐果開(kāi)始，按照單株共澆灌500 mL 山崎辣椒專用營(yíng)養(yǎng)液，以6 d 為1 個(gè)澆灌周期，設(shè)置5 個(gè)供應(yīng)頻率，分別為：T1，每天供應(yīng)1 次；T2，每3 d 供應(yīng)6 次；T3，每2 d 供應(yīng)1 次；T4，每3 d 供應(yīng)4 次；T5，每3 d 供應(yīng)1 次。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每處理10 袋，3 次重復(fù)，田間管理技術(shù)均相同。營(yíng)養(yǎng)液濃度：山崎辣椒專用配方，濃度為100%的1 個(gè)劑量的營(yíng)養(yǎng)液。3 層果實(shí)采收后結(jié)束試驗(yàn)，分別取樣測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

每處理分別選取生長(zhǎng)勢(shì)一致的植株10 株，記錄單株澆水量；每次采收的果實(shí)使用千分之一精度電子天平測(cè)定單位面積產(chǎn)量。

式中，I 為全生育期內(nèi)單株作物耗水量（m3）；Y 為單株產(chǎn)量（kg）。

2020 年12 月，每處理分別在第2 層果實(shí)的相同位置選取10 個(gè)大小、色澤基本相同的成熟果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測(cè)定。VC 含量采用鉬藍(lán)比色法測(cè)定，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250 染色法測(cè)定，游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測(cè)定，可溶性總糖含量采用蒽酮比色法測(cè)定，還原糖含量采用3，5-二硝基水楊酸法測(cè)定，硝態(tài)氮含量采用水楊酸法測(cè)定（高俊鳳，2006）。

1.4 基于Topsis 法的辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率綜合評(píng)價(jià)

對(duì)5 個(gè)營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率處理的8 項(xiàng)指標(biāo)（可溶性蛋白含量、還原糖含量、可溶性總糖含量、VC含量、游離氨基酸含量、硝態(tài)氮含量、產(chǎn)量、水分利用效率）構(gòu)成的決策矩陣X=（x）m×n按公式（2）進(jìn)行歸一化處理，得到新的決策矩陣Y=（y）m×n。

新的決策矩陣Y=（y）m×n各列最大值、最小值構(gòu)成的最優(yōu)、最劣向量分別記為：

各項(xiàng)指標(biāo)最優(yōu)理想解與最劣理想解的距離計(jì)算公式如下：

第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象與最優(yōu)理想解的貼合度。貼合度Ci取值在0～1 之間，當(dāng)評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)的向量為最優(yōu)解向量時(shí)，Ci=1；當(dāng)評(píng)價(jià)對(duì)象指標(biāo)的向量為最劣解向量時(shí)，Ci=0。Ci越接近1，則表示評(píng)價(jià)目標(biāo)越接近最優(yōu)水平，相應(yīng)的評(píng)價(jià)對(duì)象排序越靠前；反之，Ci越接近0，表示評(píng)價(jià)目標(biāo)越接近最劣水平。評(píng)價(jià)結(jié)果最靠近最優(yōu)解同時(shí)又最遠(yuǎn)離最劣解時(shí)，為最好（胡曉輝 等，2020）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)并做圖，利用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行單因素方差分析，運(yùn)用Duncan 法進(jìn)行多重顯著性比較（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒產(chǎn)量的影響

由圖1 可知，不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒的產(chǎn)量具有顯著影響，其中T2 和T1 處理的產(chǎn)量較高，分別為10 161.66、10 062.98 kg·hm-2，顯著高于其他處理。

2.2 不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響

不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的影響顯著（表1）。T1 處理的還原糖、VC、游離氨基酸含量最高，T2 處理的可溶性蛋白含量最高，可溶性總糖含量T3 處理最高，但T2 和T3 處理的硝態(tài)氮含量顯著高于其他處理。

表1 不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響

2.3 不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒水分利用效率的影響

由圖2 可知，不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率處理間水分利用效率差異顯著。T1 處理的水分利用效率最高，達(dá)77.99 kg·m-3，顯著高于其他4 個(gè)處理；T3 和T2 處理次之，分別為55.27、55.04 kg·m-3；T5 處理最低，且與T4 處理無(wú)顯著差異。

2.4 不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率處理辣椒產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)及水分利用效率綜合評(píng)價(jià)

影響日光溫室越冬茬辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的因素很多，單一指標(biāo)很難判斷營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，因此需要將各指標(biāo)綜合起來(lái)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)。本試驗(yàn)將各處理產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)、水分利用效率等的實(shí)測(cè)值歸一化后，利用Topsis 法可得到各處理的貼合度Ci值。Ci值越大，說(shuō)明該處理越好。從表2 可以看出，T1 處理的Ci值最大，為0.858，綜合排名第一；其次是T3 處理；T4 處理Ci值最小。

表2 基于Topsis 法的不同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率處理辣椒產(chǎn)量、果實(shí)品質(zhì)及水分利用效率綜合評(píng)價(jià)和排名

3 討論與結(jié)論

產(chǎn)量和品質(zhì)是評(píng)判作物生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)。大量研究表明，水分和養(yǎng)分是限制辣椒生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子（高文瑞 等，2021）?；|(zhì)栽培中，水肥投入直接表現(xiàn)為基質(zhì)含水量和營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)量，適當(dāng)?shù)乃使芾砜梢蕴岣呃苯樊a(chǎn)量。在單株灌水量一定的條件下，作物產(chǎn)量隨施肥量的增加表現(xiàn)為先增加后降低的拋物線關(guān)系（杜磊 等，2016；張忠學(xué) 等，2017），說(shuō)明作物生產(chǎn)中水肥的供應(yīng)量存在一定的閾值，低于一定閾值時(shí)，增加水肥施用量的增產(chǎn)效果明顯；而高于一定閾值時(shí)，增加水肥施用量對(duì)作物增產(chǎn)的作用不大（王鵬勃 等，2015）。本試驗(yàn)在單株相同營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)條件下研究營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率的影響，結(jié)果表明每天供應(yīng)1 次營(yíng)養(yǎng)液處理的產(chǎn)量較高，果實(shí)中還原糖、VC、游離氨基酸含量高于其他處理，且硝態(tài)氮含量較低。本試驗(yàn)條件下各處理果實(shí)中VC 含量較低，可能是試驗(yàn)期間長(zhǎng)期低溫寡照所致（王金玲，2004）。胡瑩瑩（2014）研究表明，間歇提供營(yíng)養(yǎng)液比連續(xù)供液更有利于提高番茄的產(chǎn)量和品質(zhì)。劉淑艷等（2016）研究表明，坐果期灌水間隔為1 d 有利于日光溫室春夏茬黃瓜產(chǎn)量形成。但郭文忠等（2007）研究表明，春夏茬黃瓜適宜灌水頻率為間隔3 d。這些研究結(jié)果表明，不同作物對(duì)肥水的需求不同，對(duì)水肥供應(yīng)產(chǎn)生的效果也不同。在滴灌定額一定的條件下，滴灌頻率和施肥量影響土壤水分的分布和運(yùn)移（郭鵬飛等，2018）。土壤水分充足或虧缺均會(huì)影響植株發(fā)育，灌溉水分不足時(shí)植株矮小、葉片萎縮、單株葉面積減少，導(dǎo)致小麥籽粒成熟期延長(zhǎng)、生長(zhǎng)緩慢，進(jìn)而引起產(chǎn)量減少（董寶娣 等，2007）。王世杰等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，在中度虧缺灌溉下土壤相對(duì)含水率保持在55%～65%時(shí)水分利用效率最高。本試驗(yàn)中，基質(zhì)相對(duì)含水率保持在55%～60%時(shí)，每天供應(yīng)1 次營(yíng)養(yǎng)液處理的水分利用效率最高，該結(jié)果與孔德杰等（2011）的研究結(jié)果一致；每3 d 供應(yīng)1 次營(yíng)養(yǎng)液處理的水分利用效率最低，這可能是因?yàn)楦哳l次灌水的灌水量較少，干濕交替導(dǎo)致表層土壤孔隙狀況發(fā)生變化，灌水后用于作物蒸騰和表層的水量逐漸增大，使得下次灌水后下滲水量和深度逐漸減小，因而水分利用效率高；而低頻次灌水的灌水量較多，穩(wěn)滲持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)，干濕交替作用不明顯，故水分利用效率隨著灌水頻率的降低而逐漸降低（陳俊英 等，2012）。

影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)的因素很多，且各指標(biāo)之間的信息容易重疊，僅依靠單個(gè)指標(biāo)很難判斷處理的優(yōu)劣。因此，應(yīng)將這些指標(biāo)綜合起來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)（吳澎 等，2018）。多目標(biāo)決策方法Topsis 通過(guò)評(píng)估不同對(duì)象之間的相對(duì)相似度以及積極和消極的理想狀態(tài)來(lái)計(jì)算綜合效益，為解決兼顧果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量與水肥投入的問(wèn)題提供了一種理想的解決方案（胡曉輝 等，2020）。本試驗(yàn)將辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)及水分利用效率結(jié)合起來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，得出每天供應(yīng)1 次的營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率為適合陜北地區(qū)日光溫室越冬茬袋培辣椒的最優(yōu)方案。

綜上，在本試驗(yàn)條件下，不同的營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)頻率對(duì)日光溫室越冬茬袋培辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)指標(biāo)及水分利用效率均有顯著影響。產(chǎn)量以每3 d 供應(yīng)6 次營(yíng)養(yǎng)液和每天供應(yīng)1 次營(yíng)養(yǎng)液的處理較高，分別為10 161.66、10 062.98 kg·hm-2；每天供應(yīng)1 次營(yíng)養(yǎng)液處理的果實(shí)還原糖、VC、游離氨基酸含量均高于其他處理，且該處理水分利用效率最高（77.99 kg·m-3）。Topsis 法綜合評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，綜合排名第一的供應(yīng)頻率是每天供應(yīng)1 次營(yíng)養(yǎng)液。由此可見(jiàn)，適合陜北地區(qū)日光溫室越冬茬基質(zhì)袋培辣椒的最優(yōu)營(yíng)養(yǎng)液供應(yīng)方案為：基質(zhì)相對(duì)含水率保持在55%～60%的基礎(chǔ)上，每天供應(yīng)1 次。