高子星 馬雪強(qiáng) 王君正 胡曉輝,2*

(1.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 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100)

辣椒(CapsicumannuumL.)在我國設(shè)施內(nèi)種植廣泛，也是延安地區(qū)主要設(shè)施蔬菜之一。延安地區(qū)設(shè)施土壤偏堿性[1]，農(nóng)業(yè)水資源承載力處于中等偏低水平[2-3]，且種植模式單一，造成土壤質(zhì)量逐年降低，這些問題嚴(yán)重阻礙了設(shè)施辣椒的可持續(xù)發(fā)展，影響了當(dāng)?shù)乩苯贩N植業(yè)的提檔升級(jí)?；|(zhì)栽培使蔬菜作物擺脫了對土壤的依賴，避免了土傳病害、連作障礙和土壤堿化的威脅，能夠恢復(fù)地力，具有良好的保水保肥特性，使實(shí)現(xiàn)節(jié)水減肥和水肥精準(zhǔn)管理的蔬菜栽培目標(biāo)成為可能[4]。

水肥對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)起著重要作用，也是限制我國旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因子[5]。眾多學(xué)者就水肥對辣椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響開展了大量研究，但多集中于春茬栽培。研究發(fā)現(xiàn)不同水肥耦合處理對辣椒的光合作用有顯著影響，且中等施肥量有利于辣椒營養(yǎng)元素的吸收[6]；辣椒產(chǎn)量與水肥投入之間存在閾值[7]；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[8]；較高的水肥用量可增加辣椒的株高、莖粗和葉面積指數(shù)但不利于產(chǎn)量的增加[9]；中等灌溉量和中等施肥量耦合處理可在節(jié)水省肥的基礎(chǔ)上獲得辣椒的高產(chǎn)并顯著提高果實(shí)綜合營養(yǎng)品質(zhì)[10]。以上結(jié)果表明，要獲得較高的辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)，水肥用量要控制在合適范圍[11]。延安地區(qū)冬季晴天多太陽輻射充足，適合進(jìn)行設(shè)施蔬菜越冬栽培，目前關(guān)于越冬蔬菜栽培的研究多為通過環(huán)境調(diào)控手段提高作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)[12-14]，由于受到環(huán)境條件的限制，越冬栽培存在生長情況不佳且產(chǎn)量不高等問題。有研究發(fā)現(xiàn)，茬口對作物氮積累量和產(chǎn)量有著顯著的影響，且要達(dá)到與春茬相同的氮積累與產(chǎn)量，越冬茬需要投入更多肥料[15]。由于溫度變化規(guī)律以及光照時(shí)長不同，越冬茬果實(shí)干物質(zhì)積累與分配也與春茬存在差異[16]。

目前關(guān)于越冬茬水肥利用規(guī)律的研究甚少，因此本研究通過設(shè)施基質(zhì)栽培辣椒不同水肥耦合試驗(yàn)，探索產(chǎn)量、水分利用率(WUE)和果實(shí)品質(zhì)對水肥耦合的響應(yīng)規(guī)律，結(jié)合主成分分析法和優(yōu)劣解距離法(TOPSIS)對各處理進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，旨在篩選出適用于延安地區(qū)及相似生態(tài)區(qū)設(shè)施辣椒越冬基質(zhì)栽培的兼顧果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量與水肥投入的水肥耦合方案，以期充分發(fā)揮基質(zhì)栽培節(jié)水節(jié)肥的優(yōu)勢并為實(shí)現(xiàn)辣椒高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

延安市屬于暖溫帶半濕潤易旱氣候區(qū)，冬季雨雪稀少，明朗干冷；年日照2 418 h，日照百分率達(dá)55%。試驗(yàn)于2019年9月—2020年1月在陜西延安安塞生態(tài)農(nóng)業(yè)示范園(36°87.00′ N，109°32.00′ E，海拔1 009.23 m)下沉式日光溫室(長×寬×下沉深度為110 m×12 m×1 m)內(nèi)進(jìn)行。供試品種為牛角椒 ‘拉菲78-9’(以色列海澤拉優(yōu)質(zhì)種子公司，以色列)，采用基質(zhì)袋培，基質(zhì)袋尺寸大小為80 cm×20 cm×16 cm(長×寬×高)，基質(zhì)容量為15 L/袋，每袋種植2株辣椒。栽培基質(zhì)(購自廣州生升農(nóng)業(yè)有限公司)理化性質(zhì)為：速效氮486.40 mg/kg、速效磷248.30 mg/kg、速效鉀275.90 mg/kg，全氮11.70 mg/g、全磷9.91 mg/g、全鉀12.00 mg/g，pH 6.21，電導(dǎo)率(EC)為0.15 mS/cm。采用水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)供應(yīng)水肥，灌溉和營養(yǎng)液供應(yīng)流速為1 L/h。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置灌溉量和營養(yǎng)液濃度2個(gè)因子。

灌溉量：設(shè)置3個(gè)水平，分別為基于基質(zhì)相對含水量(體積)的40%～45%(W1)、55%～60%(W2)和70%～75%(W3)進(jìn)行灌溉。每天上午8：00，使用手持基質(zhì)水分測定儀(HH150，Delta-T Devices LTD，英國)測定基質(zhì)相對含水量(精度0.1%)。根據(jù)測定結(jié)果進(jìn)行灌溉，通過旋翼式水表(LXS-25mmC/E型，寧波埃美柯有限公司，精度0.1 m3)記錄灌溉量，試驗(yàn)中W1、W2和W3的灌溉量分別為16.37、18.18和19.87 L/株。

營養(yǎng)液濃度：設(shè)置3個(gè)水平，分別為80%(F1)、100%(F2)和120%(F3)標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液濃度，3 d澆灌1次營養(yǎng)液，每次澆灌500 mL。標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液專用配方：354.00 mg/L Ca(NO3)2·4H2O，607.00 mg/L KNO3，96.00 mg/L NH4H2PO4，185.00 mg/L MgSO4·7H2O，25.00 mg/L Na2Fe-EDTA，2.13 mg/L H3BO3，2.86 mg/L MnSO4·4H2O，0.22 mg/L ZnSO4·7H2O，0.08 mg/L CuSO4·5H2O，0.02 mg/L(NH4)2MoO4·4H2O。

將灌溉量和營養(yǎng)液濃度2因子耦合，共9個(gè)耦合處理，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理重復(fù)3次，每個(gè)重復(fù)小區(qū)定植辣椒88株，其面積為23.06 m2。于2019年9月10日選取五葉一心、生長一致且健壯的辣椒苗定植于栽培袋中。定植株距為35 cm，大小行間隔種植，大行距為80 cm，小行距40 cm。定植后到門椒開花前灌溉量維持基質(zhì)相對含水量的55%～60%，門椒開花時(shí)(10月3日)開始不同試驗(yàn)處理，門椒成熟后每30 d進(jìn)行1次采收，辣椒果實(shí)均在綠熟期進(jìn)行采收和取樣，2020年1月25日第4次果實(shí)采收后結(jié)束試驗(yàn)，其余栽培技術(shù)按常規(guī)管理。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1產(chǎn)量測定

在每個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)小區(qū)隨機(jī)選取10株，每次采摘果實(shí)用電子天平(JE1002型，上海浦春計(jì)量儀器有限公司，精度0.001 g)稱量果實(shí)重量，并根據(jù)每公頃定植密度折算為公頃產(chǎn)量。

1.3.2水分利用效率

WUE=Y/ET

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為產(chǎn)量，kg/hm2；ET為全生育期內(nèi)每公頃作物耗水量，m3/hm2。

1.3.3果實(shí)品質(zhì)測定

在第2次辣椒采收期，在各處理重復(fù)小區(qū)的相同位點(diǎn)，選取10個(gè)綠熟期的果實(shí)進(jìn)行品質(zhì)測定。單果重用電子天平(JE1002型，上海浦春計(jì)量儀器有限公司，精度0.001 g)測定,果實(shí)長度采用游標(biāo)卡尺測定,選取果實(shí)中段用游標(biāo)卡尺測定果皮厚度,果實(shí)亮度和綠色度采用色度計(jì)(CR-400，Konica Minolta公司，日本)測定,辣椒果實(shí)維生素C含量采用鉬藍(lán)比色法測定[17],可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測定[17],游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測定[17],可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[17],還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測定[17],硝酸鹽含量采用水楊酸法測定[17],辣椒素含量采用高效液相色譜法(LC-30A，島津，日本)測定[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用 SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、主成分分析及試驗(yàn)因子方差分析，Duncan法進(jìn)行處理間多重顯著性比較(P<0.05)，運(yùn)用Pearson相關(guān)系數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析，參考胡曉輝等[10]的方法進(jìn)行TOPSIS法綜合計(jì)算分析，用Microsoft Excel 2016作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒產(chǎn)量的影響

不同處理對越冬基質(zhì)栽培辣椒產(chǎn)量的影響和方差分析如圖1和表1所示。試驗(yàn)因子灌溉量(W)、營養(yǎng)液濃度(F)及二者的耦合效應(yīng)(W×F)均極顯著影響辣椒產(chǎn)量(P<0.01)。W2F2處理的辣椒產(chǎn)量最大(30 903.11 kg/hm2)，顯著高于除W1F2處理外其他各處理，是W3F1處理(最小處理)產(chǎn)量的1.9倍。80%(F1)和100%(F2)標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，低灌溉量(W1)各處理與中灌溉量(W2)相比，辣椒產(chǎn)量并無顯著性差異，而高灌溉量下(W3)的辣椒產(chǎn)量顯著下降；120%(F3)標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，產(chǎn)量未隨灌溉量增加而顯著增加，說明在越冬茬將基質(zhì)含水量和施肥濃度保持在中低水平更有利于產(chǎn)量的提高。相同灌溉量水平下，辣椒產(chǎn)量隨營養(yǎng)液濃度增加先增加后降低，說明中營養(yǎng)液濃度有利于產(chǎn)量的提高。

VxWorks操作系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試采用宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)的工作方式，VxWorks操作系統(tǒng)有完善的主機(jī)端編程、調(diào)試、代碼管理工具。它是專門為嵌入式微處理器設(shè)計(jì)的高模塊化、高性能的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。VxWorks操作系統(tǒng)調(diào)度策略使用基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度，同級(jí)任務(wù)可采用輪轉(zhuǎn)制度，調(diào)度策略還支持優(yōu)先級(jí)繼承。當(dāng)前，VxWorks操作系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，市場占有率高，廣泛應(yīng)用于高科技產(chǎn)品中，包括各種消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化、無線通信產(chǎn)品、醫(yī)療儀器、數(shù)字電視以及各種多媒體設(shè)備，VxWorks操作系統(tǒng)應(yīng)用程序具有很好的安全性、容錯(cuò)性以及系統(tǒng)靈活性。

表1 各因子及其耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實(shí)產(chǎn)量的方差分析(F值)

W1、W2和W3分別為按照基質(zhì)相對含水量的40%～45%、55%～60%和70%～75%進(jìn)行灌溉；F1、F2和F3分別為80%、100%和120%標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液濃度。不同的小寫字母表示不同耦合處理之間的差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒水分利用效率的影響

不同處理對越冬基質(zhì)栽培辣椒WUE的影響和方差分析如圖2和表2所示。試驗(yàn)因子W和F均對WUE產(chǎn)生極顯著的影響(P<0.01)，W×F對WUE影響顯著(P<0.05)。W1F2處理的WUE最高(36.50 kg/m3)，W2F2處理次之(35.42 kg/m3)，兩者無顯著性差異但均顯著高于其他各處理，W3F1處理最低(17.02 kg/m3)且顯著低于其他各處理；F1與F2標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，W1與W2相比WUE無顯著性差異，但二者均顯著高于W3；F3標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，W2與W1和W3處理間差異不顯著，但W1顯著高于W3，可見在越冬茬將基質(zhì)含水量保持在中低水平更有利于提高WUE。相同灌溉量水平下，WUE隨營養(yǎng)液濃度的增加而先增加后降低，說明中營養(yǎng)液濃度更有利于提高WUE，而過高的營養(yǎng)液濃度不利于WUE的提高。

表2 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒水分利用效率的方差分析(F值)

圖2 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒水分利用效率的影響

2.3 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響

2.3.1水肥耦合對越冬辣椒果實(shí)商品品質(zhì)的影響

如表4所示，試驗(yàn)因子W極顯著(P<0.01)影響辣椒單果重和果實(shí)亮度，對其他指標(biāo)無顯著性影響；F除對果長影響顯著(P<0.05)外，對其他指標(biāo)影響均極顯著(P<0.01)；W×F僅對果皮亮度和綠色度產(chǎn)生顯著影響(P<0.05)。由表3可知，不同處理對辣椒果實(shí)的商品品質(zhì)影響各異。W1水平下3種營養(yǎng)液濃度處理的辣椒果長、果皮厚度和綠色度無顯著差異，而亮度則隨營養(yǎng)液濃度增加顯著降低；W2水平下辣椒的單果重高于W1，且在F1和F3下達(dá)到顯著差異；F2水平下3種灌溉量處理間單果重和果皮厚度無顯著性差異。W2F2與W2F3處理下辣椒的果長和果皮厚度差異均不顯著，但二者果長顯著高于W2F1處理，果皮厚度則顯著低于W2F1處理；W3水平下3種營養(yǎng)液濃度處理的辣椒果長和亮度無顯著差異，而W3F2與W3F1處理辣椒的果皮厚度和綠色度差異不顯著，但二者的果皮厚度顯著高于W3F3處理，綠色度顯著低于W3F3處理。

表3 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實(shí)商品品質(zhì)的影響及方差分析(F值)

表4 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實(shí)商品品質(zhì)的方差分析(F值)

2.3.2水肥耦合對越冬袋培辣椒果實(shí)營養(yǎng)品質(zhì)的影響

試驗(yàn)因子W對維生素C、可溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖、可溶性總糖和辣椒素含量影響極顯著(P<0.01)(表6)，對硝態(tài)氮含量影響顯著(P<0.05)；F對所有營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)影響均極顯著(P<0.01)；W×F對除游離氨基酸、辣椒素和硝態(tài)氮外的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)均產(chǎn)生極顯著影響(P<0.01)。由表5可知，維生素C和可溶性蛋白含量在W1和W3水平下隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加，在W2水平下則表現(xiàn)為先增加后降低；相同營養(yǎng)液濃度水平下，維生素C和游離氨基酸含量隨灌溉量的增加先增加后降低；W1和W2水平下，游離氨基酸含量隨灌溉量的增加而先增加后降低，W3水平下，游離氨基酸含量隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加；相同灌溉量水平下，還原糖、可溶性總糖和辣椒素含量均隨營養(yǎng)液濃度的增加而先增加后降低，硝態(tài)氮含量隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加。

2.3.3Pearson相關(guān)性分析

由表7可知，單果重與還原糖含量呈極顯著正相關(guān)，與果長、維生素C、游離氨基酸和可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；果長與游離氨基酸含量呈極顯著正相關(guān)，與維生素C和可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；果皮厚度與可溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖和可溶性總糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與維生素C含量和硝態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，即果皮越厚，可溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖、可溶性總糖、硝態(tài)氮和維生素C的含量越低；果實(shí)亮度與還原糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與可溶性總糖和硝態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)；維生素C含量與游離氨基酸含量呈極顯著正相關(guān)，與還原糖和可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；可溶性蛋白含量與可溶性總糖含量呈極顯著正相關(guān)，與游離氨基酸和還原糖和硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)。由此可見不同水肥耦合處理的辣椒品質(zhì)指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性，表明12項(xiàng)指標(biāo)間存在信息重疊，若進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)必須剔除評(píng)價(jià)指標(biāo)間重復(fù)信息，避免結(jié)果出現(xiàn)偏差。

對單果重、果長、果皮厚度、亮度、綠色度、維生素C含量、可溶性蛋白含量、游離氨基酸含量、還原糖含量、可溶性總糖含量、辣椒素含量和硝態(tài)氮含量等12個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行主成分分析，尋求影響越冬茬基質(zhì)栽培辣椒果實(shí)品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，所得的相關(guān)矩陣的特征值和方差貢獻(xiàn)率見表8，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的因子負(fù)荷矩陣見表9。以特征值大于1的原則[19]提取3個(gè)主成分，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為90.72%，可代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息。

由表8和表9可知，第1主成分包含了原始信息量的62.68%，其大小主要由游離氨基酸、還原糖和可溶性總糖決定，這些指標(biāo)均為辣椒果實(shí)的營養(yǎng)成分，可命名為營養(yǎng)因子；第2主成分包含了原始信息量的14.09%，其大小主要由辣椒素決定，該指標(biāo)影響辣椒的辛辣程度，可命名為辣度因子；第3主成分包含了原始信息量的13.95%，其大小主要由綠色度決定，可命名為色澤因子。

表8 主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率

表9 因子負(fù)荷矩陣

結(jié)合相關(guān)性分析(表7)和因子分析的結(jié)果，在營養(yǎng)因子中，3個(gè)代表指標(biāo)顯著相關(guān)，可溶性總糖可更客觀反映辣椒果實(shí)的營養(yǎng)特性，可用作替代指標(biāo)；辣椒素和綠色度分別用作辣度因子和色澤因子的替代指標(biāo)。因此，將不同處理辣椒果實(shí)品質(zhì)評(píng)價(jià)因子簡化為：可溶性總糖、辣椒素含量和綠色度。即用3項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)基本可以反映辣椒果實(shí)各方面的品質(zhì)要求。

2.4 基于TOPSIS法的越冬基質(zhì)栽培辣椒不同水肥耦合處理的綜合評(píng)價(jià)

將產(chǎn)量、水分利用效率及主成分分析確定的三個(gè)果實(shí)品質(zhì)替代指標(biāo)(可溶性總糖、辣椒素和綠色度)的實(shí)測值歸一化，利用TOPSIS法可得到各處理的貼合度Ci值(表10)，Ci值的大小可反映各處理綜合評(píng)價(jià)的優(yōu)劣。如表10所示，各單一指標(biāo)的實(shí)測量與所有處理貼合度的排序進(jìn)行Spearman相關(guān)分析。結(jié)果表明：在灌溉量相同的水平下，Ci值隨營養(yǎng)液濃度的增加先增加后降低；F1和F2水平下，Ci值隨灌溉量的增加先增加后降低。W2F2的Ci值最高為0.71，W3F1的Ci值最低為0.28；Ci值排序前三位的處理為W2F2、W1F2和W3F2。除辣椒素和綠色度外，其他指標(biāo)都與貼合度的排序呈顯著正相關(guān)，表明依據(jù) TOPSIS法對辣椒水肥耦合方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)可信度高。

表10 基于TOPSIS法的各處理辣椒綜合評(píng)價(jià)及排序

3 討 論

水分和養(yǎng)分是設(shè)施內(nèi)辣椒栽培獲得高產(chǎn)高品質(zhì)的關(guān)鍵因素[20]，基質(zhì)栽培中，水肥投入直接表現(xiàn)為基質(zhì)含水量和供應(yīng)的營養(yǎng)液濃度。適當(dāng)?shù)乃止芾砜商岣咦魑锏漠a(chǎn)量和水分利用效率，對于降低辣椒種植成本具有重要作用[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，越冬栽培條件下，灌溉量和營養(yǎng)液濃度對產(chǎn)量和WUE均有顯著性影響，產(chǎn)量和WUE對灌溉量和營養(yǎng)液濃度存在閾值效應(yīng)，即高灌溉量和高濃度營養(yǎng)液處理的辣椒產(chǎn)量均低于中灌溉量和中濃度營養(yǎng)液處理的產(chǎn)量，中等灌溉量中等水平營養(yǎng)液濃度耦合處理(W2F2)下可獲得最高產(chǎn)量和最大的WUE，這與胡曉輝等[10]在春茬栽培中所得的結(jié)果一致。說明不同茬口條件下，適量灌溉和施肥均可獲得辣椒的高產(chǎn)和高水分利用效率。高灌溉量和高濃度營養(yǎng)液條件下，產(chǎn)量不高可能與辣椒營養(yǎng)生長過度有關(guān)[6]。高營養(yǎng)液濃度條件下產(chǎn)量和WUE均低于中等營養(yǎng)液濃度，可能是高施肥降低了葉片光合速率[22]，進(jìn)而導(dǎo)致作物蒸騰拉力降低，光合速率下降，并最終影響到生物量的積累與分配和對水分的吸收與利用。低灌溉量中營養(yǎng)液濃度耦合處理(W1F2)產(chǎn)量和WUE與W2F2處理并無顯著性差異，可能是辣椒生長期灌水量處于較低水平時(shí)增加施氮量能促進(jìn)辣椒植株對水分的利用[23]，也可能與越冬栽培的環(huán)境因素有關(guān)。

蔬菜的營養(yǎng)品質(zhì)與水、肥和介質(zhì)等環(huán)境因素密切相關(guān)[11]。本研究發(fā)現(xiàn)灌溉量和營養(yǎng)液濃度顯著影響辣椒的各項(xiàng)果實(shí)品質(zhì)，游離氨基酸、還原糖、可溶性總糖和維生素C含量等部分果實(shí)品質(zhì)隨營養(yǎng)液濃度的增加出現(xiàn)“飽和效應(yīng)”、隨灌溉量的增加出現(xiàn)“稀釋效應(yīng)”，這與王鵬勃等[24]所得結(jié)論相同。而張智等[25]研究認(rèn)為，較低施肥量可以提升草莓果實(shí)品質(zhì)，說明不同栽培條件下不同作物果實(shí)品質(zhì)對水肥響應(yīng)的規(guī)律不同。本研究中，硝態(tài)氮含量在灌溉量一定的情況下隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加，可能是基質(zhì)中氮素供給能力逐漸增強(qiáng)引起硝酸根離子含量的增加[24]。W2F2處理果實(shí)中游離氨基酸處于較高水平，這與朱艷麗等[26]在番茄上的研究結(jié)果一致，可能是該條件下葉片保護(hù)酶活性較高，且丙二醛含量低，提高了植物自身的適應(yīng)性。果實(shí)品質(zhì)由多個(gè)指標(biāo)組成，可代表果實(shí)的形狀、色澤、口感和營養(yǎng)等，各個(gè)指標(biāo)具有一定的差異性和相關(guān)性。通過因子分析可以將指標(biāo)降維，簡化指標(biāo)因子，從而更加合理有效地評(píng)價(jià)果實(shí)品質(zhì)[16]。主成分分析法在蔬菜作物的研究中有著廣泛的應(yīng)用，顯示出其科學(xué)性和可靠性。Liu等[27]研究發(fā)現(xiàn)通過主成分分析所得的番茄果實(shí)品質(zhì)中外觀品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)呈反比，該結(jié)論與本研究所得結(jié)論不同，可能與試驗(yàn)設(shè)計(jì)和作物不同有關(guān)。吳澎等[16]發(fā)現(xiàn)可溶性總糖含量、出汁率、維生素 C含量、可食率和單果質(zhì)量可作為評(píng)價(jià)甜櫻桃的關(guān)鍵指標(biāo)，Wang等[28]則發(fā)現(xiàn)馬鈴薯的代表性指標(biāo)為單株產(chǎn)量、還原糖含量和可溶性蛋白含量。本研究篩選出的關(guān)鍵性指標(biāo)均與前人研究結(jié)果不同，說明對于不同栽培模式下的不同作物果實(shí)，確定與栽培環(huán)境和栽培模式相符的果實(shí)品質(zhì)代表性指標(biāo)更具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

多目標(biāo)決策方法TOPSIS通過評(píng)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(tài)來計(jì)算綜合效益[10]，為解決兼顧果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量與水肥投入的問題提供了一種解決方案[29]。為避免2種算法單獨(dú)使用存在的不足，保證結(jié)果的可靠性，本研究運(yùn)用TOPSIS將主成分分析所得果實(shí)品質(zhì)的代表性特征指標(biāo)與產(chǎn)量和WUE進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定最佳耦合處理為W2F2處理。本試驗(yàn)中，W3F2處理與W2F2處理的產(chǎn)量和WUE并無顯著性差異，且綜合評(píng)價(jià)得分接近，在辣椒越冬栽培現(xiàn)有最佳灌溉量基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低灌溉量是否可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化，還需要進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

本研究得出，營養(yǎng)液濃度對辣椒果實(shí)商品品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、產(chǎn)量及WUE均有顯著性影響，灌溉量對除果長、果皮厚度及綠色度外的果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)、產(chǎn)量和WUE也產(chǎn)生顯著性影響；除單果重、果長、果皮厚度、游離氨基酸、辣椒素和硝態(tài)氮外，二者的耦合效應(yīng)對其它果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)也有顯著性影響。綜合評(píng)價(jià)表明，延安地區(qū)及相似生態(tài)區(qū)越冬袋培辣椒最佳水肥耦合方案為W2F2，即依據(jù)基質(zhì)相對含水量55%～60%進(jìn)行灌溉，按照每3天施用1次且每次單株供應(yīng)量為500 mL澆灌100%劑量的山崎辣椒營養(yǎng)液。