李若楠，胡亞峰，黃紹文，史建碩，王麗英*，唐繼偉，張懷志，袁 碩，翟鳳芝，孫 璇

（1 中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所，北京100081；2 河北省農(nóng)林科學院農(nóng)業(yè)資源環(huán)境研究所，河北石家莊 050051；3 甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，甘肅定西 743000）

河北為典型的資源型缺水省份，近10年農(nóng)業(yè)用水量142億m3，占全省用水總量的70%以上[1–2]，蔬菜生產(chǎn)占農(nóng)業(yè)用水量的15%～20%[3]。地下水作為主要水源，長期超采嚴重，華北平原農(nóng)業(yè)灌溉用水占地下水總開采量的79%[4]，在冀中南地區(qū)已經(jīng)形成7個面積超過10萬hm2的集中連片地下水漏斗區(qū)[1, 4]。在嚴重缺水的基本省情下節(jié)水灌溉技術(shù)是進行蔬菜生產(chǎn)的必然需求。調(diào)查發(fā)現(xiàn)設(shè)施辣椒生產(chǎn)(n= 68)氮、磷和鉀施用量為推薦量的2.0、7.2和1.6倍[5]。實施節(jié)水灌溉也是設(shè)施蔬菜生產(chǎn)減肥增效的重要途徑。

目前辣椒滴灌水肥管理參數(shù)與運籌方案研究多基于露地生產(chǎn)，并以優(yōu)化水分運籌為主。如在地中海氣候地區(qū)，露地紅辣椒生產(chǎn)采用充分滴灌較溝灌產(chǎn)量更高，虧缺滴灌使水分利用效率提升但產(chǎn)量顯著下降，作物水分脅迫指數(shù)閾值在0.26，產(chǎn)量為44～48 t/hm2[6]；效益分析也發(fā)現(xiàn)，充分灌溉利潤最高[7]。在我國西北地區(qū)(甘肅)，露地辣椒膜下滴灌表層 (0—20 cm)土壤基質(zhì)勢閾值在–40 kPa 至–30 kPa 時，產(chǎn)量 30～35 t/hm2[8]；灌水定額 4180 m3/hm2，苗期、開花期、坐果期、膨大期、成熟期分別灌水1、3、2、2、1 次條件下，產(chǎn)量為 34.9 t/hm2[9]。在半濕潤地區(qū)，露地辣椒滴灌氮磷鉀總用量恒定情況下，推薦生殖生長前期增加滴灌肥量并配合40 cm×30 cm間距，產(chǎn)量為14.5 t/hm2[10]。但由于氣候、品種、產(chǎn)量等因素差異導(dǎo)致露地研究結(jié)果用于設(shè)施生產(chǎn)時借鑒性低。

羊角型辣椒(尖椒)是設(shè)施栽培的重要經(jīng)濟作物，鮮食受百姓喜愛。滴灌是促進設(shè)施辣椒生產(chǎn)節(jié)水增效的主要技術(shù)[11]，但水肥協(xié)同施用的研究比較鮮見，并以西北地區(qū)研究結(jié)果為主。寧夏膜下滴灌溫室辣椒灌水定額 210 m3/hm2、氮肥定額 75 kg/hm2，全生育期滴灌36次，實現(xiàn)產(chǎn)量58.6 t/hm2[12]。西北膜下滴灌溫室甜椒推薦節(jié)水生產(chǎn)模式為75%作物需水量 (ETc，187.9～199.4 mm)配施氮 (N) 150 kg/hm2，產(chǎn)量可達29.4 t/hm2[13]。辣味和香氣是鮮食辣椒的重要品質(zhì)指標。辣味源自辣椒堿類物質(zhì)，主要成分是辣椒素和二氫辣椒素，為數(shù)量性狀遺傳特征，并受到環(huán)境因素的影響[14]。而果實中豐富的揮發(fā)性化合物，使辣椒呈現(xiàn)獨特風味特點[15]。目前還未見有關(guān)溫室辣椒高產(chǎn)與增香提味的滴灌水肥協(xié)同研究結(jié)果。

本研究以溫室冬春茬辣椒為對象，采用本研究團隊研發(fā)的滴灌水溶肥產(chǎn)品，設(shè)計形成9個滴灌水肥組合處理，通過兩個種植季分階段分析產(chǎn)量、土壤含水量、辣味和風味物質(zhì)、養(yǎng)分吸收對不同水肥組合的響應(yīng)，以期建立溫室辣椒關(guān)鍵生育階段土壤含水量控制參數(shù)，提出高產(chǎn)與增香提味的滴灌水肥運籌方案，保障設(shè)施辣椒高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)綠色生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 供試地點

供試溫室位于河北省農(nóng)林科學院大河試驗園區(qū)，為鋼混結(jié)構(gòu)塑料薄膜日光溫室(長56 m、寬9 m)。蔬菜種植區(qū)長 54 m，寬 7.5 m。溫室建于2013年，試驗前基質(zhì)栽培黃瓜，基質(zhì)槽內(nèi)鋪設(shè)塑料膜與土壤隔離。設(shè)施蔬菜滴灌水肥協(xié)同試驗起始于2016年8月，為土壤栽培。供試土壤類型為粘壤質(zhì)石灰性褐土。定位試驗開始前耕層土壤基礎(chǔ)理化性質(zhì)如下：NO3?-N 12.0 mg/kg，Olsen-P 16.3 mg/kg，NH4OAc-K 110.0 mg/kg，電導(dǎo)率 (EC5:1) 108.0 μS/cm，pH 8.2 (2.5∶1 v/w，25℃)。0—10、10—20、20—30、30—40 cm土層土壤田間持水量分別為體積含水量的23.7%、25.0%、26.9%、27.7%。

1.2 試驗設(shè)計

供試溫室秋冬茬種植番茄，2017和2018年冬春茬分別種植番茄和黃瓜。本研究對象為2019和2020年冬春茬辣椒，供試品種分別為天諾和瑞克斯旺37-74，果實為羊角型。2019年，辣椒2月22日定植，7月4日拉秧；2020年，2月23日定植，7月5日拉秧。每小區(qū)種植行距0.67 m，株距0.44 m。試驗開始前各處理基施商品有機肥9 t/hm2。2019和2020年商品有機肥干基N、P2O5、K2O養(yǎng)分含量(%)分別為3.47%、3.49%、1.60%和3.29%、3.34%、1.61%，含水量分別為39.3%和37.3%。

采用膜下滴灌灌水方式。供試滴灌肥料為團隊多年研發(fā)的黃博系列全水溶滴灌專用肥。采用兩因素三水平試驗設(shè)計，低(W1)、中(W2)、高(W3)3個水量分別配合低(F1)、中(F2)、高(F3) 3個肥量組合，組成9個水肥處理，用以分析滴灌水量、肥量和水肥交互作用效應(yīng)。按照辣椒每形成1000 kg產(chǎn)量需吸收 N 2.32 kg、P2O50.74 kg、K2O 3.60 kg[5]，根據(jù)供試辣椒品種特點與管理者種植水平，估算目標產(chǎn)量70～90 t/hm2下，辣椒N、P2O5、K2O吸收量分別為 162.4～208.8 kg/hm2、51.8～66.6 kg/hm2、467.5～495.0 kg/hm2。辣椒苗期至開花期間(2019年3月13日和2020年4月3日)施用高氮型滴灌專用肥1次，高氮型滴灌專用肥N–P2O5–K2O養(yǎng)分含量(%)為 22–12–16+TE+BS (TE 指螯合態(tài)微量元素，BS指海藻酸鉀、植物誘抗蛋白等植物刺激物)；對椒膨果至拉秧期間施用高鉀型滴灌專用肥9～10次(每7～10天滴灌 1次)，N–P2O5–K2O 養(yǎng)分含量 (%)為19–6–25+TE+BS。根據(jù)2019年商品果產(chǎn)量結(jié)果，2020年進一步優(yōu)化滴灌肥量。2019年F1、F2、F3處理滴灌追施N–P2O5–K2O總量分別為136.5–45.0–174.8 kg/hm2、208.9–69.8–265.1 kg/hm2、281.3–94.5–355.5 kg/hm2，對應(yīng) 2020 年分別為 79.5–27.0–99.8 kg/hm2、159.0–54.0–199.5 kg/hm2、238.5–81.0–299.3 kg/hm2。2019 和 2020 年生育期內(nèi)配合施肥滴水10～11次，2020年視土壤墑情滴灌清水1次。定苗、緩苗水按照常規(guī)管理進行，單次水量266.7 m3/hm2。各處理水、肥用量見表1。

表1 2019和2020年溫室冬春茬辣椒滴灌水量和專用肥施用量Table 1 Total water and chemical fertilizer input in the treatments in 2019 and 2020

試驗為隨機區(qū)組排列，各處理3次重復(fù)。試驗小區(qū)面積為 15 m2(7.5 m×2.0 m)。定位試驗開始前，小區(qū)內(nèi)保持原狀土，在小區(qū)四周開挖溝槽放入4 mm PVC板，埋深100 cm，進行小區(qū)隔離。在F2處理下，低(W1)、中(W2)、高(W3)水量各小區(qū)(9個小區(qū))安裝土壤水鹽原位監(jiān)測設(shè)備(單桿多節(jié)式水鹽傳感器，內(nèi)含7層水鹽同測傳感探頭，巍圖科技)，2019年冬春茬辣椒季每1 h監(jiān)控記錄0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80 和 80—100 cm土層體積含水量變化。試驗由具有蔬菜栽培經(jīng)驗的技術(shù)人員進行日常管理，包括除草、定期噴藥預(yù)防病蟲害。

1.3 測試項目及方法

每次收獲時(2019年4月15日—7月4日，采收31次；2020年4月23日—7月5日，采收24次)記錄各小區(qū)產(chǎn)量和果實數(shù)量。在采收盛期選取商品果實測定水分含量。在2020年采收末期，連續(xù)3天調(diào)查各小區(qū)臍腐病病果數(shù)量。拉秧期各小區(qū)選取兩株代表性樣品，分根、莖、葉60℃烘干，測定干重。各小區(qū)選取5 株，采集全生育期打下葉片，烘干測定干重。植株和果實干樣研磨成粉測定全氮、全磷、全鉀含量。

采收末期在兩株之間靠近根部按照S形采集0—20 cm土壤樣品，每小區(qū)10鉆制備混合樣，測定硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量。植株和果實樣品均用硫酸–過氧化氫消煮，全氮用蒸餾定氮法測定，全磷用鉬銻抗比色法測定，全鉀用原子吸收分光光度計測定[16]。土壤硝態(tài)氮采用 2 mol/L KCl浸提，紫外分光光度法測定；土壤速效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用1 mol/L醋酸銨溶液浸提，火焰光度計測定；土壤電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀測定(水土比為5∶1)；土壤pH采用pH計測定(水土比為2.5∶1)[16]。田間持水量是在原位飽灌后24 h，由土壤水分原位監(jiān)測設(shè)備軟件作物水鹽廓線監(jiān)測分析系統(tǒng)(IrriScan)分析得出；采用分析系統(tǒng)堆棧模式，當土壤含水量曲線為水平線時達到飽灌條件，觀察飽灌后24 h含水量曲線變化，讀取土壤維持的較穩(wěn)定的含水量數(shù)值，即為田間持水量。土壤相對含水量為土壤含水量占田間持水量的百分數(shù)，即土壤含水量/田間持水量×100%。

2020年采收盛期，在各小區(qū)選取20個商品果實，送至中國農(nóng)業(yè)科學院蔬菜花卉研究所蔬菜品質(zhì)代謝平臺測定辣椒素、二氫辣椒素以及揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量。辣椒素和二氫辣椒素含量采用Zheng等[17]方法測定，揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量參考Qi等[18]的方法測定。揮發(fā)性香氣物質(zhì)香氣/味閾值為能夠辨別出其香味或味道的最低濃度，閾值越低，成分的香勢越強。表2中香氣閾值來自《食用調(diào)香術(shù)》[19]，為20℃水中的香氣閾值。香味閾值來自《化合物香味閾值匯編》[20]，采用化合物在水中的香味閾值，包括察覺閾值和識別閾值，察覺閾值指能察覺而不必鑒定或識別出刺激物的最低濃度，識別閾值指能鑒定或識別出刺激物的最低濃度。香氣/味活度值(OAV)為某一揮發(fā)性香氣物質(zhì)含量與其閾值的比值，活度值越高，對辣椒主體風味貢獻越顯著。本研究選取香氣閾值和香味閾值中的覺察閾值計算OAV。

表2 香氣物質(zhì)香氣/味閾值 (μg/kg)Table 2 Odor/flavor thresholds of aroma compounds

1.4 數(shù)據(jù)處理

本研究采用 Microsoft Excel 2016 軟件進行數(shù)據(jù)處理與圖表制作。采用SAS軟件兩因素方差分析對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。

2 結(jié)果與分析

2.1 滴灌水肥用量對辣椒產(chǎn)量的影響

從表3可知，2019和2020年滴灌水量對辣椒商品果總產(chǎn)量、果實數(shù)和單果重的影響極顯著(P<0.01)，而施肥量對其影響未達顯著水平，除2020年單果重外灌水量和施肥量的交互作用均不顯著。灌水量處理之間，2019年W3處理商品果總產(chǎn)量、果實數(shù)和單果重均顯著高于W2處理13.1%、9.0%和3.8%，W2處理又顯著高于W1處理 68.9%、47.0%和15.2%；2020年W3處理商品果總產(chǎn)量顯著高于W2處理10.5%，但果實數(shù)兩處理間無顯著差異，而W2處理商品果總產(chǎn)量和果實數(shù)分別顯著高于W1 64.7%和32.9%。水肥交互作用下，2020年單果重W3F3處理最高。

表3 不同水肥用量下辣椒商品總產(chǎn)量及其構(gòu)成Table 3 Commodity yields and its components of drip irrigated pepper as affected by irrigation and fertilizer rates

分析2019年不同階段采收的商品果產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，滴灌水量的影響存在差異(表4)。從第3次滴灌施肥開始，辣椒從開花坐果期進入采收期。在第4～10次滴灌施肥期間，滴灌水量對階段商品果產(chǎn)量影響極顯著(P<0.01)，W2、W3處理采收的商品果產(chǎn)量顯著高于W1，增幅為38.3%～194.9%，其中第6、7、9次水肥管理期間采收的商品果產(chǎn)量3個處理間差異顯著。

表4 2019年不同水肥用量下辣椒的階段商品果產(chǎn)量 (t/hm2)Table 4 Periodical commercial fruits yields of pepper as affected by irrigation and fertilizer rates in 2019

非商品果以臍腐病果為主，也包括日灼果實、畸形果等。從表5可知，滴灌水量對非商品果產(chǎn)量和臍腐病果的形成影響極顯著(P<0.01)，而施肥量僅對2019年非商品果產(chǎn)量有顯著影響(P<0.05)，水肥交互作用影響不顯著。灌水量處理之間，W3處理2019年非商品果產(chǎn)量、臍腐病果單日產(chǎn)量和病果數(shù)顯著低于W2，W2又顯著低于W1；W2和W3處理2020年非商品果產(chǎn)量顯著低于W1。施肥量處理之間，F(xiàn)1處理2019年非商品果產(chǎn)量顯著低于F3，但與F2無顯著差異。

表5 不同水肥用量下辣椒非商品果產(chǎn)量和采收后期臍腐病果形成量Table 5 Yield of non-commodity and blossom-end rot fruits at late harvest of pepper as affected by irrigation and fertilizer rates

2.2 滴灌水肥用量對辣椒根區(qū)土壤含水量的影響

隨著生育期的推進，W1處理拉秧期根區(qū)(0—40 cm)土壤含水量較苗期顯著降低，W2處理拉秧期較苗期表現(xiàn)為緩慢下降，W3處理苗期至拉秧期根區(qū)土壤含水量保持較為平穩(wěn)(表6)。生育期根區(qū)土壤相對含水量平均分別為51%、77%和88%。從第2次滴灌施肥開始，W2、W3處理土壤含水量顯著高于W1，體積含水量較W1處理分別增加4.6～9.3、6.3～13.5個百分點，相對含水量增幅分別為18～36、25～53個百分點。

表6 2019年不同灌水量下辣椒各水肥管理階段根區(qū)0—40 cm土層土壤含水量(%)Table 6 Soil water contents at 0–40 cm soil layer in each irrigation period as affected by irrigation rates in 2019

2.3 滴灌水肥用量對辣椒揮發(fā)性香氣物質(zhì)的影響

辣椒鮮果檢出32種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，其中碳氫化合物、醛類、吡嗪類、呋喃類等組分含量較高(表7)。灌水量對鮮果中碳氫化合物、醛類、吡嗪類、呋喃類等主要香氣組分的含量影響極顯著(P<0.01)，除吡嗪類、酸類和酮類外施肥量對其余香氣組分含量的影響不顯著，水肥交互作用均不顯著。灌水量處理之間比較，W1處理香氣組分以萜烯類含量最高，W2、W3處理以脂肪醛類最高，W1處理萜烯類、吡嗪類組分含量顯著高于W2處理，W2處理又顯著高于W3；W1和W2處理脂肪醛類組分含量顯著高于W3處理；W1處理呋喃類含量顯著高于W2和W3處理。施肥量處理之間比較，F(xiàn)2、F3處理吡嗪類組分含量顯著高于F1，F(xiàn)3處理酸類和酮類組分含量顯著高于F1處理。

表7 2020年不同水肥用量下辣椒鮮果揮發(fā)性香氣組分含量 (ng/g，F(xiàn)W)Table 7 Aroma compounds contents in fresh pepper fruits as affected by irrigation and fertilizer rates in 2020

構(gòu)成辣椒鮮果主體香氣的物質(zhì)為2-甲氧基-3-異丁基吡嗪，為辛香氣最主要的貢獻者(表8)，其香氣活度值(OAV)超其他香氣成分1000多倍。其次為(E,E)-2,4-壬二烯醛、正己醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛，為鮮果增添水果、芫荽、脂肪等香氣。灌水量對鮮果中2-甲氧基-3-異丁基吡嗪、(E,E)-2,4-壬二烯醛的活度影響極顯著(P<0.01)，對正己醛的活度影響顯著(P<0.05)，施肥量對2-甲氧基-3-異丁基吡嗪的活度影響顯著(P<0.05)，水肥交互作用均不顯著。灌水量處理之間，W1處理2-甲氧基-3-異丁基吡嗪、(E,E)-2,4-壬二烯醛的活度顯著高于W2處理，W2處理又顯著高于W3處理；W1和W2處理正己醛的活度顯著高于W3處理。施肥量處理之間，F(xiàn)2、F3處理2-甲氧基-3-異丁基吡嗪的活度顯著高于F1處理。

表8 不同水肥用量下辣椒鮮果揮發(fā)性香氣物質(zhì)活度 (2020年)Table 8 Activity value of main odorants in fresh pepper fruits as affected by water and fertilizer rates (2020)

2.4 滴灌水肥用量對辣椒辣味物質(zhì)含量的影響

從圖1可見，鮮果中辣椒素含量為二氫辣椒素的1.8～2.7倍。滴灌水量對鮮果二氫辣椒素含量的影響達極顯著水平(P<0.01)，而施肥量及其與灌水量的交互作用對辣椒素類物質(zhì)含量的影響不明顯。滴灌水量處理之間比較，W1處理二氫辣椒素含量顯著高于W2和W3處理。

圖1 不同滴灌水肥用量下辣椒鮮果辣椒素和二氫辣椒素含量Fig. 1 Capsaicin and dihydrocapsaicin contents of fresh pepper fruits as affected by irrigation and fertilizer rates

2.5 滴灌水肥用量對辣椒養(yǎng)分吸收的影響

從表9可知，2019和2020年，滴灌水量對全株養(yǎng)分吸收量影響極顯著(P<0.01)，施肥量對全株鉀素吸收量影響極顯著(P<0.01)，水肥交互作用均不明顯。灌水量處理之間比較，W2和W3處理兩季全株氮、磷、鉀吸收量均顯著高于W1處理，對應(yīng)增幅為19.2%～28.7%、27.3%～34.3%、14.8%～21.1%。施肥量處理之間比較，F(xiàn)2、F3處理兩季全株鉀吸收量和2020年全株氮素吸收量均顯著高于F1處理。

表9 不同滴灌水肥用量下辣椒的養(yǎng)分吸收量(kg/hm2)Table 9 Nutrient uptakes of pepper as affected by irrigation and fertilizer rates

3 討論

3.1 基于高產(chǎn)的滴灌灌水管理與土壤含水量分段調(diào)控值

從全生育期角度，滴灌辣椒高產(chǎn)較適宜的水肥組合為W3F1。W1、W2處理灌水不足，兩處理商品果產(chǎn)量較W3處理降低與商品果實數(shù)的下降有關(guān)，表明水分虧缺可能導(dǎo)致了花量減少或花粉敗育。研究表明干旱脅迫導(dǎo)致辣椒開花數(shù)的下降和落花率的增加，顯著抑制了花粉活力和花粉在柱頭上的萌發(fā)率，引起結(jié)實數(shù)的下降和落果率的上升[21]。膜下滴灌露地辣椒上的研究表明，在果實大量形成的開花坐果期和盛果期，水分虧缺使辣椒單果重顯著下降，抑制了青果膨大[22]。而本研究W1和W2處理灌水不足導(dǎo)致的商品單果重下降與果實含水量的降低有關(guān)，這可能與未膨大果實計入了非商品果有關(guān)。水分虧缺加之果實蒸騰量小，還抑制了鈣向果實的運輸，采收末期臍腐病果顯著增加(臍腐病主要由生理性缺鈣所致)。前人研究發(fā)現(xiàn)水分虧缺(33%作物需水量)導(dǎo)致露地甜椒日灼果實率增加，但是臍腐病率未受影響[23]。這可能與蔬菜對鈣的需求或土壤鈣供應(yīng)水平差異有關(guān)。從全生育期角度，W3處理灌水充足。然而，從不同采收階段角度進行分析發(fā)現(xiàn)，在第3、4、5、8、10次水肥管理期間，W2與W3處理采收商品果產(chǎn)量差異不顯著，說明W3處理灌水管理存在階段性過量問題，灌溉深度超過了根系深度，導(dǎo)致灌水浪費。因此，基于不同階段產(chǎn)量響應(yīng)對灌水管理進行優(yōu)化，能進一步提高水分利用效率，而探明階段土壤含水量適宜范圍，則為生產(chǎn)中灌水管理的彈性調(diào)控提供依據(jù)。

辣椒坐果至采收有時間差，冬春茬口前期、中期、后期采收果實形成約需20～25、10～15、5～7天，采收高峰期一般在5月上旬至6月上旬。分析不同階段產(chǎn)量與滴灌水量、土壤含水量的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，4月15日至4月25日采收產(chǎn)量主要受開花坐果期(3月中旬—4月中旬)灌水管理的影響，該階段產(chǎn)量水平低，3處理無顯著差異(表4)，以W1處理灌水管理較優(yōu)，這與該時期蒸發(fā)蒸騰量低有關(guān)，據(jù)此得出適宜的根區(qū)土壤相對含水量為65% (表6相關(guān)數(shù)據(jù)平均得出，下同)，土壤相對含水量控制下限為56%。4月26日至5月16日采收產(chǎn)量主要受第3～5次肥水管理(4月中旬—5月中旬)影響，該階段形成產(chǎn)量占比29%～37%，以W2處理較優(yōu)，適宜的土壤相對含水量為79%，控制下限為70%。5月17日至6月25日采收產(chǎn)量主要受第5～9次肥水管理(5月中旬—6月下旬)影響，該階段產(chǎn)量占比52%～62%，為高產(chǎn)形成的關(guān)鍵時期，以W3處理較優(yōu)，該時期植株生長旺盛，設(shè)施內(nèi)溫度高，蒸發(fā)蒸騰量大，產(chǎn)量的形成對于水分十分敏感，適宜的土壤相對含水量為88%，控制下限為79%。西北旱區(qū)節(jié)水高產(chǎn)(63～65 t/hm2)膜下溝灌溫室越冬長茬辣椒研究也表明，果實成熟期控制相對含水量80%～90%較為適宜[24]。6月26日至7月4日臨近拉秧，期間采收產(chǎn)量主要受第9～10次肥水管理(6月下旬—7月上旬)影響，以W2處理較優(yōu)，適宜的土壤相對含水量為73%，控制下限為64%。

綜合上述，冬春茬辣椒開花坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期分別按照2019年供試低水量(W1)、中水量(W2)、高水量(W3)、中水量(W2)進行滴灌管理，根區(qū)土壤相對含水量適宜值分別為65%、79%、88%、73%，控制下限分別為56%、70%、79%、64%，能實現(xiàn)辣椒高產(chǎn)(87 t/hm2)。

3.2 基于果實增香提味兼顧產(chǎn)量的滴灌灌水管理與土壤含水量分段調(diào)控值

隨著滴灌水量的降低，鮮果主體香氣愈發(fā)濃郁，并且辣味有所提升。這與W1處理鮮果含水量偏低(W1、W2、W3處理鮮果含水量分別為92.2%、93.5%、94.2%)，以致香氣和辣味成分濃縮有關(guān)，即W1處理通過降低果實含水量間接提升了鮮果香氣和辣味。進一步分析發(fā)現(xiàn)，W1、W2、W3處理果實干基主體香氣物質(zhì)2-甲氧基-3-異丁基吡嗪含量分別為2004.3、1707.8、1444.9 ng/(g, DW)，3 處理差異顯著，表明W1處理所致水分虧缺也能促進主體香氣物質(zhì)合成，直接顯著提升鮮果香氣。但是，分析結(jié)果表明，果實干基辣椒素和二氫辣椒素含量處理間無顯著差異，而且干基辣椒素含量隨滴灌水量的降低呈下降趨勢。在牛角型辣椒上的研究表明，果實完全成熟期輕度干旱脅迫(土壤相對含水量55%～70%)，辣椒素和二氫辣椒素含量顯著增加，但是中度干旱脅迫(土壤相對含水量40%～50%)辣椒素和二氫辣椒素含量顯著降低[25]。本研究鮮果辣椒素和二氫辣椒素含量變化與上述結(jié)果間的差異可能與辣椒品種和供試條件不同有關(guān)。在制干辣椒上的研究表明干旱(土壤相對含水量45%)、鹽及其雙重脅迫使不同發(fā)育階段果實辣椒素含量顯著下降[26]，本研究果實干基辣椒素變化規(guī)律與前人制干辣椒上的研究結(jié)果一致。鮮果香氣和辣味對滴灌水量的生理響應(yīng)機制還有待進一步研究。

綜合上述，適度的水分虧缺能實現(xiàn)冬春茬辣椒鮮果增香提味同時兼顧產(chǎn)量。上述坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期分別參照供試低水量(W1)、低～中水量(W1～W2)、中水量(W2)、低水量(W1)進行滴灌管理，能實現(xiàn)果實增香提味并達中等產(chǎn)量(65～75 t/hm2)，對應(yīng)上述階段土壤相對含水量適宜值分別為65%、70%、74%、38%，控制下限分別為56%、60%、65%、35% (據(jù)表6相關(guān)數(shù)據(jù)平均得出)。這與西北設(shè)施越冬長茬辣椒(產(chǎn)量88～115 t/hm2)改善水分利用效率與果實品質(zhì)，適宜在開花—坐果期、初期膨果—采收期維持土壤相對含水量70%的結(jié)論較為接近[27]。

3.3 基于高產(chǎn)與增香提味的滴灌適宜肥料用量

兩季F1處理辣椒均達高產(chǎn)水平(60 t/hm2)。前茬收獲后土壤為中等肥力水平，F(xiàn)1、F2、F3處理兩季肥料施入總氮量為全株氮素吸收量的1.2～1.3、1.4～1.6、1.7～1.8倍，施入總磷量為全株吸收量的3.4～3.8、3.4～4.2、3.8～4.5倍，施入總鉀量為全株吸收量的0.8～1.1、0.9～1.3、1.0～1.6倍(據(jù)表1和表9計算得出)。F1處理施入氮素和鉀素量總體在適宜水平，因此產(chǎn)量最高；但磷素施入超量，這與基施的有機肥料磷素含量高有關(guān)。隨著施肥量的增加商品果產(chǎn)量略有降低而臍腐病果量增加，表明過量施肥加重抑制了Ca2+向果實的運輸。這一方面可能與土壤電導(dǎo)率升高有關(guān)，F(xiàn)3處理拉秧期土壤電導(dǎo)率為608.2 μs/cm，達輕度鹽漬化[28]，在水培甜椒上研究表明，鹽分處理所致商品果產(chǎn)量下降主要與臍腐病果增加有關(guān)[29]；另一方面，土壤中氮磷鉀的積累也會加重臍腐病的發(fā)生[30]。辣椒主體香氣物質(zhì)和辣味以F2和F3處理較優(yōu)，表明適當增施肥料有利于提升辣椒果實香氣和辣味。前人研究也揭示土壤養(yǎng)分供應(yīng)影響辣椒果實辣味，本地辣椒較高的辣度、辣椒素合成活性和積累量與沖積土較高的有機質(zhì)含量、微生物活性、氮磷鉀供應(yīng)水平有關(guān)[31]。

僅從高產(chǎn)角度，溫室滴灌辣椒可參考F1處理進行施肥；從鮮果增香提味兼顧產(chǎn)量角度，可適量增施肥料，但不宜超過F2處理水平。研究表明，中高土壤肥力設(shè)施辣椒上，基施N 536～720 kg/km2、P2O5462～600 kg/km2、K2O 200～240 kg/km2，并采用水肥一體化追施 N 168～195 kg/km2、P2O5111～124 kg/km2、K2O 298～339 kg/km2，產(chǎn)量為 60.6～98.7 t/hm2[32]。中等土壤肥力溫室辣椒上，雞糞帶入N 407.2 kg/km2、P2O5370.6 kg/km2、K2O 337.6 kg/km2，化肥施入 N 129.8 kg/km2、P2O5116.2 kg/km2、K2O 190.5 kg/km2，產(chǎn)量為 47.1 t/hm2[33]。中等土壤肥力設(shè)施辣椒上，基施黃腐酸肥料600 kg/hm2，施入N 382.5 kg/km2、P2O5102.0 kg/km2、K2O 765.0 kg/hm2，產(chǎn)量為27.9 t/hm2[34]。本研究溫室辣椒產(chǎn)量水平高，而所得適宜肥料用量較前人結(jié)果進一步下降。

基于高產(chǎn)與增香提味兼顧高產(chǎn)，建立溫室冬春茬辣椒滴灌水肥精準量化管理方案。在與供試條件接近的溫室推薦：基施商品有機肥9 t/hm2，苗期至開花期視長勢滴灌N–P2O5–K2O配比接近22–12–16的專用肥1次，水量90 m3/hm2，肥量37.5 kg/hm2；從對椒坐果(黑棗大小)開始選擇配比接近19–6–25的專用肥，每7～10天滴灌水肥1次，若以實現(xiàn)高產(chǎn)為目標時，辣椒坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期水量依次控制在90～120、195、270、195 m3/hm2，肥量依次控制在 37.5、37.5、37.5～75.0、37.5 kg/hm2，對應(yīng)水肥管理頻次分別為2、3、4、1次，可在采收末期增加滴灌清水1次，全生育期灌水量2325～2385 m3/hm2，滴灌專用肥量412.5～562.5 kg/hm2；若以實現(xiàn)鮮果增香提味兼顧產(chǎn)量為目標時，上述時期水量依次控制在90～120、150、195、120 m3/hm2，肥量依次控制在 37.5、37.5～75.0、75.0、37.5 kg/hm2，對應(yīng)水肥管理頻次分別為2、3、4、1次，全生育期滴灌水量1530～1590 m3/hm2，滴灌專用肥量 525～637.5 kg/hm2。

4 結(jié)論

適宜的灌水量能增加辣椒商品果實數(shù)，減少臍腐病果量，促進商品果產(chǎn)量的形成。采收期間適當降低滴灌水量形成輕度干旱脅迫(土壤相對含水量72%～75%)，但能促使果實汁液濃縮，促進多種香氣成分積累，提升主體香氣物質(zhì)(2-甲氧基-3-異丁基吡嗪)的活度。采收期間適當增加滴灌肥量(單次75 kg/hm2)，能提升主體香氣物質(zhì)活度和辣椒素含量，從而實現(xiàn)鮮果增香提味并兼顧產(chǎn)量形成。以滴灌冬春茬辣椒產(chǎn)量75～90 t/hm2為高產(chǎn)指標，65～75 t/hm2為增香提味兼顧產(chǎn)量指標，分別提出坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期根區(qū)土壤相對含水量適宜值與控制下限，建立滴灌水肥精準量化管理方案。