周三利，蘆 倩，吳彥霖，董 昕，張恒嘉，王玉才，任曉燕，梁 超

(1.甘肅農業(yè)大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070； 2.甘肅農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

傳統(tǒng)的農業(yè)種植模式不僅耗水費肥，水肥利用效率低，而且對環(huán)境造成了一定的影響，有悖于我國建立綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的農業(yè)種植模式[1]。20世紀80年代，面對農業(yè)種植水肥利用效率低等問題，相關學者提出了“水肥耦合”理論。水肥耦合就是根據作物生長過程中各生育階段對水肥用量的不同需求，對農田水分和養(yǎng)分在時間、數量與方式上合理配合，綜合調控和一體化管理，減少灌水與肥料資源浪費，達到作物高產優(yōu)質的目的[2]。辣椒營養(yǎng)價值高，色香味美，經濟效益好，在世界各國都有大面積種植，中國是世界上辣椒種植面積最大的國家[3-4]。在作物栽培中，水和肥的使用對農業(yè)發(fā)展有著不可或缺的作用，俗話說“作物活不活在水，作物好不好在肥”，亦即“有收無收在于水，收多收少在于肥”，這句話很明確地闡述了水與肥在農業(yè)生產中的關鍵作用。隨著生活質量的不斷提升，人們對辣椒的產量、品質等的要求也越來越高。

1 植株生長

水是植物體內進行物質運輸的載體，植物不能直接利用固態(tài)的營養(yǎng)物質，只有當營養(yǎng)物質溶于水中時，才能在水的作用下運送至植物所需的各個部位進行吸收。植物通過水分供應，維持地上部分各器官的正常生長，反映在植株株高、莖粗、葉面積等指標上[5]。植物的正常生長還需要一個適宜的養(yǎng)分條件，對肥料種類和用量有一定的要求。

辣椒的生長狀況與水肥耦合模式直接相關。李翊華等[6]相關試驗研究表明，在中等的灌溉水量和肥料用量下，即氮、磷、鉀肥的用量分別為600、450和400 kg/hm2，田間持水量為75%～90%時，甜椒的株高、葉面積指數及莖粗等生長指標均有明顯提高，說明該水肥耦合方式有利于植株的生長，而在其他處理下，甜椒生長發(fā)育緩慢，沒有產生明顯的水肥耦合效應。張松婷等[7]研究指出，在水分處理相同的條件下，經過施肥處理的紅辣椒生長量明顯高于無施肥的試驗處理，在一定的氮肥與鉀肥用量下，紅辣椒的株高、莖粗等生長指標會達到最優(yōu)；在肥料相同的情況下，灌水量的多少對辣椒生長也會產生顯著的影響，灌水下限為田間最大持水量的70%時辣椒莖粗最大，與常規(guī)灌水相比增長高達8.03%。趙策[8]試驗結果表明，土壤水分含量增加會增強植物新陳代謝能力，有利于作物株高增長。通常情況下，肥料施用量存在一個閾值，在一定范圍內施肥將增加土壤肥力，有利于作物生長，但肥料用量過大會造成土壤養(yǎng)分濃度過高，抑制作物發(fā)育。

2 光合特性

光合作用參與植物體內的物質循環(huán)與能量循環(huán)，是植物正常生長的基礎和前提。水是植物進行光合作用的主要原材料[9]。羅永忠等[10]試驗研究了水分虧缺條件下苜蓿蒸騰速率的日變化規(guī)律，結果表明，作物蒸騰速率隨水分虧缺程度增大而下降，輕度水分調虧時蒸騰速率日變化最大，重度調虧時日變化最小。成雪峰等[11]試驗結果顯示，春小麥氣孔導度受灌水次數的影響明顯，灌水次數越少，氣孔導度越低。杜研等[12]研究發(fā)現，對核桃進行施肥后，作物葉綠素含量明顯增多，有利于光合作用的進行，促進了肥料的吸收利用與轉化，保證了核桃的正常生理代謝。

適宜的水肥用量有助于辣椒的生長，并增強其光合效率，從而有利于制造更多的干物質。馬國禮[13]探討了日光溫室條件下不同水氮組合對辣椒生長和肥料利用的影響，結果表明，在作物定植后180 d且灌水量相同條件下，辣椒施肥后蒸騰速率顯著高于未施肥的處理，水氮耦合作用明顯；植物凈光合速率經過施肥處理與未施肥間無顯著性差異；辣椒氣孔導度呈現隨施氮量增加而增加的趨勢。張松婷[14]研究了水肥耦合對紅辣椒生長的影響，結果表明，在盛花期當灌水下限為95%田間持水量、氮肥與鉀肥用量分別為187.5和262.5 kg/hm2時，紅辣椒光合參數均較高；在施肥量相同的情況下，當土壤水分為70%田間持水量時，作物光合生理特性均會達到高峰，表明適量的灌水施肥對紅辣椒生理有顯著的促進作用。

3 產量

植物產量受灌水量、肥料用量、栽培管理方式及環(huán)境等多種作用的影響。高佳等[15]試驗結果表明，整個生育期不進行任何水分調虧處理而進行充分灌溉時，辣椒產量達到最高；苗期輕度和中度水分調虧時總產量無明顯下降，而苗期重度水分調虧時辣椒總產量將顯著降低17.18%。陳淼等[16]大田試驗結果表明，對辣椒進行不同施肥處理，隨著肥料用量的增加，辣椒產量將顯著提高62.89%～124.16%。

水肥用量的合理供應是實現作物優(yōu)質高產的重要保證，水肥用量失調將導致植物生長受阻，產量降低。馬艷華[17]研究發(fā)現，在灌溉水量相同時，辣椒單盆產量隨氮肥施用量的增加而顯著增加；而在施肥量相同條件下，辣椒產量隨灌水量增加呈先增加后降低的趨勢。劉方等[18]探討了缺水條件下水肥耦合對辣椒生長發(fā)育的影響，結果表明干旱缺水期灌水使土壤水分得到及時補充，有利于土壤肥效的發(fā)揮，水肥耦合交互作用明顯，促進了辣椒生長，提高了作物產量。楊紅等[19]試驗結果表明，在虧水、肥料施用量較高和不施肥處理情況下辣椒產量明顯降低，而在水肥施用量適宜的條件下水肥協(xié)調，辣椒產量顯著提高。

4 品質

作物品質通常以所含營養(yǎng)物質組成及含量評價。作物體內水分不僅具有營養(yǎng)物質輸送作用，而且土壤水分含量高低還會影響光合產物向不同器官的分配比率，從而影響作物果實的品質[20]。施肥對作物品質也有重要作用。吳玥[21]通過盆栽和田間試驗研究了氮肥施用對辣椒品質的影響及其機制，結果表明，氮肥施用量對辣椒維生素C含量有顯著影響，當氮肥用量增加時維生素C含量表現為先增后降，施氮量為60 mg/kg時維生素C含量最高且顯著高于其他處理，因此合理施用氮肥有助于提高辣椒果實中的維生素C含量，還可協(xié)調其他礦質營養(yǎng)，為消費者提供安全的農產品。

合理的水肥搭配是確保高品質蔬菜的重要條件。周紅偉等[22]研究指出，相對于正常施肥處理，滴灌施肥條件下辣椒品質指標均有變化：辣椒素平均提高13.61%，可溶性糖平均提高20%，可溶性蛋白質平均提高1.16%，表明滴灌施肥可提高辣椒品質。高晶霞等[23]研究灌水施肥用量對拱棚辣椒品質的影響后發(fā)現，各個生育時期分別進行適量的水肥處理對辣椒品質具有明顯的促進作用。

5 結束語

水肥耦合的目標之一就是在節(jié)水節(jié)肥前提下提高作物產量并改善品質。適宜的灌水量與施肥量使土壤中水肥含量得到及時補充，有利于土壤肥效的發(fā)揮，促進植株株高、莖粗的生長。水肥用量的合理配比為辣椒生長提供良好的水肥環(huán)境，使水肥耦合交互作用更加明顯，有助于提高作物的光合效率，從而制造更多的干物質供植株生長利用。植物生長過程中水肥用量存在一定閾值，當投入量超過該閾值時，作物增產不明顯甚至有減產的趨勢。

作物栽培的目標之一是節(jié)約水肥用量，在保證作物正常生長的前提下提高產量和改善品質。這就要求做到科學合理地管控農田土壤水肥條件。

(1)尋求作物適宜的水肥耦合模式。我國自提出“兩減”(化肥、農藥減量使用)政策以來，雖已經取得了巨大的成果，但還存在一定的不足，主要是因為對灌溉用水量及化肥可減量的不確定性[24]。在今后的試驗中，應重點做到科學灌水施肥，增加有機肥的使用量，尋求適合作物生長的水肥耦合模式。

(2)加強田間管理的數字化、信息化和精準化。未來我國農業(yè)會朝著數字化、信息化、精準化方向發(fā)展，通過“3S”技術和人工智能等先進技術，實現農業(yè)種植的高產、優(yōu)質、精準、省時和省工[25]。

(3)試驗向多因素綜合。作物試驗研究中，大多數都是基于水、肥的單因素或雙因素研究，對水、肥、氣、熱等多因素的綜合研究很少。今后應當加強多因素試驗研究，并將試驗結果反映在大田作物上，指導大田試驗的順利進行。