不同營養液供應頻率對日光溫室袋培辣椒產量、品質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

（西北農林科技大學園藝學院，農業農村部西北設施園藝工程重點實驗室，陜西省設施農業工程技術研究中心，陜西楊凌 712100）

辣椒（Capsicum annuumL.）是我國重要的蔬菜作物之一，因其營養豐富、味美辛辣，受到廣大消費者的喜愛。陜北地區屬于干旱半干旱地區，水資源承載能力低（莊妍 等，2014）。近年來，隨著設施農業的快速發展，陜北地區辣椒栽培區域不斷擴大（任靚，2019），但土壤連作障礙、土傳病害、土壤鹽漬化等問題層出不窮（蔣衛杰 等，2000）?；|栽培使植物擺脫了對土壤的依賴，較土壤栽培具有增產提質的優點，同時可以克服土壤連作障礙、減少土傳病害的發生（張佼 等，2019），是我國設施蔬菜生產主要的栽培技術（劉偉 等，2006）。

肥水是影響作物生長和生產效益的重要因素，影響著蔬菜的產量和品質（胡曉輝 等，2020）。辣椒生育期和采收期長，對水肥的需求量大。眾多學者就水肥對作物生長、產量及品質的影響開展了大量研究，結果表明不同水肥耦合處理對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養元素的吸收（馬國禮 等，2018），辣椒產量與水肥投入之間存在閾值（李杏 等，2018），將栽培介質含水量控制在適當范圍時可獲得較高的辣椒產量和水分利用效率（楊會穎 等，2012），較高的水肥施用量可以促進辣椒營養生長但不利于產量的增加（陸軍勝 等，2018），中等肥水耦合處理可在節水節肥的基礎上獲得辣椒高產并顯著提高果實營養品質（胡曉輝 等，2020）。以上結果表明，要獲得較高的作物產量及品質，水肥用量應控制在合適的范圍（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，進而影響作物的生長（曹紅霞 等，2003；王建東 等，2008b）。張筱茜等（2018）研究發現，高頻率灌溉處理的番茄果實可溶性固形物、可溶性糖含量等較低頻率灌溉處理有很大改善；王韜等（2011）研究發現，高頻率灌溉處理可以提高甜瓜的品質。李道西等（2014）研究發現，適度水分虧缺，并適當增加灌水頻率有利于實現節水灌溉下黃瓜產量的增加。所以，如何進行合理的肥水管理對基質栽培非常重要（岳文俊 等，2015；蔡東升 等，2018）。對于基質栽培辣椒，前人的研究多集中在灌溉量及施肥量上，對于營養液供應頻率的研究鮮見報道。因此，本試驗以袋培辣椒為研究對象，通過設置不同的營養液供應頻率，并結合Topsis 法進行綜合評價分析，研究不同營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒產量、品質及水分利用效率的影響，旨在為陜北地區日光溫室越冬茬袋培辣椒生產及制定滴灌制度提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020 年9 月至2021 年1 月在西北農林科技大學延安蔬菜試驗示范站（北緯36°87′，東經109°32′，海拔1 009.23 m）下沉式日光溫室（長110 m，寬12 m，下沉深度1 m）內進行。供試辣椒品種為拉菲78-9（以色列海澤拉優質種子公司），采用基質袋培，基質袋規格：長×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勢一致的幼苗定植，定植密度為3 000 株·（667 m2）-1。

1.2 試驗設計

以單株辣椒需水量為標準，在前人的研究基礎上以基質相對含水率保持在55%～60%為最優水肥管理方案，從門椒坐果開始，按照單株共澆灌500 mL 山崎辣椒專用營養液，以6 d 為1 個澆灌周期，設置5 個供應頻率，分別為：T1，每天供應1 次；T2，每3 d 供應6 次；T3，每2 d 供應1 次；T4，每3 d 供應4 次；T5，每3 d 供應1 次。采用隨機區組設計，每處理10 袋，3 次重復，田間管理技術均相同。營養液濃度：山崎辣椒專用配方，濃度為100%的1 個劑量的營養液。3 層果實采收后結束試驗，分別取樣測定各項指標。

1.3 項目測定

每處理分別選取生長勢一致的植株10 株，記錄單株澆水量；每次采收的果實使用千分之一精度電子天平測定單位面積產量。

式中，I 為全生育期內單株作物耗水量（m3）；Y 為單株產量（kg）。

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

1.4 基于Topsis 法的辣椒產量、品質及水分利用效率綜合評價

對5 個營養液供應頻率處理的8 項指標（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、硝態氮含量、產量、水分利用效率）構成的決策矩陣X=（x）m×n按公式（2）進行歸一化處理，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、最小值構成的最優、最劣向量分別記為：

各項指標最優理想解與最劣理想解的距離計算公式如下：

第i個評價對象與最優理想解的貼合度。貼合度Ci取值在0～1 之間，當評價對象指標的向量為最優解向量時，Ci=1；當評價對象指標的向量為最劣解向量時，Ci=0。Ci越接近1，則表示評價目標越接近最優水平，相應的評價對象排序越靠前；反之，Ci越接近0，表示評價目標越接近最劣水平。評價結果最靠近最優解同時又最遠離最劣解時，為最好（胡曉輝 等，2020）。

1.5 數據處理

采用Microsoft Excel 2007 軟件記錄試驗數據并做圖，利用SPSS 20.0 軟件進行單因素方差分析，運用Duncan 法進行多重顯著性比較（P＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒產量的影響

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

2.2 不同營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒果實品質的影響

不同營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒果實品質指標的影響顯著（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 處理的硝態氮含量顯著高于其他處理。

表1 不同營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒果實品質的影響

2.3 不同營養液供應頻率對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，不同營養液供應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77.99 kg·m-3，顯著高于其他4 個處理；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 處理無顯著差異。

2.4 不同營養液供應頻率處理辣椒產量、果實品質及水分利用效率綜合評價

影響日光溫室越冬茬辣椒產量和品質的因素很多，單一指標很難判斷營養液供應頻率對產量和品質的影響，因此需要將各指標綜合起來對其進行評價。本試驗將各處理產量、果實品質指標、水分利用效率等的實測值歸一化后，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 法的不同營養液供應頻率處理辣椒產量、果實品質及水分利用效率綜合評價和排名

3 討論與結論

產量和品質是評判作物生長狀況的重要指標。大量研究表明，水分和養分是限制辣椒生長的關鍵因子（高文瑞 等，2021）?；|栽培中，水肥投入直接表現為基質含水量和營養液供應量，適當的水肥管理可以提高辣椒產量。在單株灌水量一定的條件下，作物產量隨施肥量的增加表現為先增加后降低的拋物線關系（杜磊 等，2016；張忠學 等，2017），說明作物生產中水肥的供應量存在一定的閾值，低于一定閾值時，增加水肥施用量的增產效果明顯；而高于一定閾值時，增加水肥施用量對作物增產的作用不大（王鵬勃 等，2015）。本試驗在單株相同營養液供應條件下研究營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒產量、品質及水分利用效率的影響，結果表明每天供應1 次營養液處理的產量較高，果實中還原糖、VC、游離氨基酸含量高于其他處理，且硝態氮含量較低。本試驗條件下各處理果實中VC 含量較低，可能是試驗期間長期低溫寡照所致（王金玲，2004）。胡瑩瑩（2014）研究表明，間歇提供營養液比連續供液更有利于提高番茄的產量和品質。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。這些研究結果表明，不同作物對肥水的需求不同，對水肥供應產生的效果也不同。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移（郭鵬飛等，2018）。土壤水分充足或虧缺均會影響植株發育，灌溉水分不足時植株矮小、葉片萎縮、單株葉面積減少，導致小麥籽粒成熟期延長、生長緩慢，進而引起產量減少（董寶娣 等，2007）。王世杰等（2018）研究發現，在中度虧缺灌溉下土壤相對含水率保持在55%～65%時水分利用效率最高。本試驗中，基質相對含水率保持在55%～60%時，每天供應1 次營養液處理的水分利用效率最高，該結果與孔德杰等（2011）的研究結果一致；每3 d 供應1 次營養液處理的水分利用效率最低，這可能是因為高頻次灌水的灌水量較少，干濕交替導致表層土壤孔隙狀況發生變化，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，穩滲持續時間延長，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）。

影響作物產量和品質的因素很多，且各指標之間的信息容易重疊，僅依靠單個指標很難判斷處理的優劣。因此，應將這些指標綜合起來進行評價（吳澎 等，2018）。多目標決策方法Topsis 通過評估不同對象之間的相對相似度以及積極和消極的理想狀態來計算綜合效益，為解決兼顧果實品質、產量與水肥投入的問題提供了一種理想的解決方案（胡曉輝 等，2020）。本試驗將辣椒產量、品質指標及水分利用效率結合起來進行綜合評價，得出每天供應1 次的營養液供應頻率為適合陜北地區日光溫室越冬茬袋培辣椒的最優方案。

綜上，在本試驗條件下，不同的營養液供應頻率對日光溫室越冬茬袋培辣椒產量、品質指標及水分利用效率均有顯著影響。產量以每3 d 供應6 次營養液和每天供應1 次營養液的處理較高，分別為10 161.66、10 062.98 kg·hm-2；每天供應1 次營養液處理的果實還原糖、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 法綜合評價結果顯示，綜合排名第一的供應頻率是每天供應1 次營養液。由此可見，適合陜北地區日光溫室越冬茬基質袋培辣椒的最優營養液供應方案為：基質相對含水率保持在55%～60%的基礎上，每天供應1 次。