徐金崇 陳修斌 張雪冬

摘? ? 要：為獲得戈壁溫室辣椒有機(jī)生態(tài)型無土栽培最適宜水肥用量管理指標(biāo)，采用裂區(qū)試驗設(shè)計，以隴椒2號為試驗材料，研究了9種不同水肥配比對辣椒葉片最大量子產(chǎn)額（Fv/Fm）、光系統(tǒng)Ⅱ潛在活性（Fv/Fo）及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。結(jié)果表明，田間持水量65%～80%的W2處理與理論施肥量F2 （N 330 kg·hm-2+P2O5 180 kg·hm-2+K2O 285 kg·hm-2）組成的W2F2水肥用量組合，在辣椒結(jié)果前期、中期、末期的Fv/Fm與Fv/Fo均最大，分別為0.67、0.74、0.72和2.95、3.08、2.87；在辣椒株高、莖粗、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量等性狀的表現(xiàn)方面，W2F2均高于其他處理，分別為123.54 cm、1.78 cm、37.75個、1.65 kg和4 075.50 kg；果實中可溶性糖、可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量（w）等品質(zhì)指標(biāo)也高于其他處理，分別為67.53 mg·g-1、10.46%、4.46 mg·g-1、1.86 mg·g-1、325.43 μg·g-1。綜上，W2F2水肥用量組合的辣椒保持較高的代謝活性，產(chǎn)量最高、果實品質(zhì)最佳，這一結(jié)論可為戈壁溫室辣椒有機(jī)生態(tài)型無土栽培實現(xiàn)水肥高效利用及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：辣椒；不同水肥配比；葉綠素?zé)晒鈪?shù)；產(chǎn)量；品質(zhì)

中圖分類號：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1673-2871（2023）09-048-06

Effects of different water and fertilizer ratios on chlorophyll fluorescence parameters， yield and quality of pepper

XU Jinchong1， 2， CHEN Xiubin2， 3， ZHANG Xuedong2

（1. College of Horticulture， Gansu Agricultural University， Lanzhou 730070， Gansu， China; 2. College of Agriculture and Ecological Engineering， Hexi University， Zhangye 734000， Gansu， China; 3. Hexi Corridor Precision Facilities Horticultural Engineering Technology Research Center， Hexi University， Zhangye 734000， Gansu， China）

Abstract： In order to obtain the most suitable management index of water and fertilizer amount for organic ecological soilless culture of pepper in Gobi greenhouse， a pepper variety named Longjiao No. 2 was used as the test material， and the effects of 9 different water and fertilizer ratios on the maximum seed yield （Fv/Fm）， potential activity （Fv/Fo） of PSII of pepper leaves， yield and quality were studied by split-plot experimental design. The results showed that W2F2 water and fertilizer dosage combination consisting of W2 treatment with field water holding capacity of 65%-80% and theoretical fertilization amount of F2 （N 330 kg·hm-2+P2O5 180 kg·hm-2+K2O 285 kg·hm-2） had the highest Fv/Fm and Fv/Fo in the early， middle and late fruiting stages， which were 0.67， 0.74， 0.72 and 2.95， 3.08， 2.87， respectively. The plant height， stem diameter， fruit number per plant， yield per plant and yield of 667 m2 of pepper treated with W2F2 are higher than those of other treatments， which are 123.54 cm， 1.78 cm， 37.75 single， 1.65 kg and 4 075.50 kg， respectively， while the content of soluble sugar， soluble solid， vitamin C， soluble protein and free amino acid in fruit were also higher than those in other treatments， which were 67.53 mg·g-1， 10.46%， 4.46 mg·g-1， 1.86 mg·g-1， 325.43 μg·g-1， the above 9 treatments， the pepper maintained high metabolic activity and the highest yield with the combination of W2F2 water and fertilizer， and the fruit quality is the best. This research can provide theoretical guidance for organic ecological soilless cultivation of pepper in Gobi greenhouse to realize efficient utilization of water and fertilizer and high-yield and high-quality production.

Key words： Different water and fertilizer ratio; Pepper; Chlorophyll fluorescence parameters; Yield; Quality

河西走廊屬“三北”戈壁沙漠及沙地風(fēng)沙區(qū)，該區(qū)南側(cè)為祁連山脈，正東、東北和正西方向依次被騰格里、巴丹吉林和庫姆塔格3大沙漠包圍。甘肅省土地總面積42.58萬hm2，非耕地面積18.12萬hm2，占土地總面積的42.55%，主要集中在河西走廊地區(qū)，該地區(qū)日光溫室占甘肅省的65%，非耕地設(shè)施農(nóng)業(yè)面積占甘肅省的95%以上[1-2]。近年來，河西走廊的張掖市認(rèn)真貫徹甘肅省政府《關(guān)于河西戈壁農(nóng)業(yè)發(fā)展的意見》[甘政辦發(fā)（2017）138號]，把發(fā)展戈壁農(nóng)業(yè)作為加快全市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的突破口和著力點，在生態(tài)保護(hù)和資源合理利用的前提下，以農(nóng)業(yè)廢棄物為主要生產(chǎn)原料，配套基質(zhì)無土栽培技術(shù)，有力推動戈壁農(nóng)業(yè)的發(fā)展，戈壁溫室蔬菜種植已經(jīng)成為本區(qū)“農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收”的支柱產(chǎn)業(yè)。

辣椒（Capsicum annuum L.）以采收期長、產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益顯著等特點，而成為戈壁溫室種植的主要作物之一。生產(chǎn)上辣椒主要采用有機(jī)生態(tài)型無土栽培，在肥水管理方面存在2個方面的問題：一方面在栽培過程中由于基質(zhì)營養(yǎng)不能完全滿足其生育期對養(yǎng)分的需求，而導(dǎo)致生產(chǎn)者在栽培過程中盲目追肥，造成基質(zhì)營養(yǎng)失衡，使基質(zhì)出現(xiàn)次生鹽漬化；另一方面在水分管理上，往往憑經(jīng)驗大量灌水，造成水資源浪費、水肥利用效率降低。近年來，有許多學(xué)者在水肥高效利用方面開展了相關(guān)研究。Ozbahce等[3]認(rèn)為，適當(dāng)?shù)乃痔澣笨梢蕴岣叻旬a(chǎn)量，虧水25%的噴灌處理使番茄產(chǎn)量和水分利用效率均有不同程度的提高。陳修斌等[4]研究了水氮配施對綠洲溫室黃瓜氮素代謝及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，得到了黃瓜高產(chǎn)時的最適水氮用量指標(biāo)。李琨等[5]研究了不同灌水下限對日光溫室有機(jī)生態(tài)型無土栽培辣椒生長指標(biāo)的影響，得到了灌水下限為田間持水量的70%可以作為辣椒理想的水分控制指標(biāo)。李培[6]研究了以草炭、河沙、珍珠巖體積比1∶1∶1為基質(zhì)，配施氮肥、磷肥、鉀肥分別為80、175、140 kg·hm-2，在辣椒開花期效果最好，單株產(chǎn)量和總產(chǎn)量也最高。目前關(guān)于水肥一體化在保護(hù)地土壤栽培條件下或施肥灌水單一因子對作物的生長發(fā)育影響方面的研究較多，盡管前人研究得出了辣椒適宜的灌水下限，但由于不同地區(qū)溫光環(huán)境差異較大，加上不同水肥用量對蔬菜作物產(chǎn)生不同的耦合效果，只有適宜的水肥用量才能產(chǎn)生水肥耦合正效應(yīng)，從而影響到作物生長與產(chǎn)量[7]。目前，有關(guān)不同水肥用量指標(biāo)對有機(jī)生態(tài)型無土栽培辣椒的影響尚缺乏系統(tǒng)研究。筆者立足河西走廊戈壁溫室辣椒基質(zhì)栽培條件，分別設(shè)置3個不同的灌水量與施肥量配比，探討水肥一體化對辣椒生長過程中葉片最大量子產(chǎn)額、光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）潛在活性及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以期篩選出辣椒生長的最適宜水肥量化管理指標(biāo)，為實現(xiàn)荒漠干旱地區(qū)溫室有機(jī)生態(tài)型無土栽培的水肥用量精準(zhǔn)調(diào)控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 地點與材料

試驗于2022年1－8月在張掖市高臺縣合黎鄉(xiāng)戈壁溫室內(nèi)進(jìn)行。日光溫室墻體采用砂石結(jié)構(gòu)，墻體基部寬度2.5 m，上部2.5 m，后墻高度3.0 m，側(cè)墻脊高5.0 m、跨度10.0 m、長度80.0 m，坐北朝南，東西延長；溫室骨架采用無立柱鋼架結(jié)構(gòu)，透明覆蓋材料采用EVA塑料薄膜，外保溫覆蓋物為棉被。采用地下式槽培方式進(jìn)行種植，槽規(guī)格為長9.0 m、寬0.6 m、深度0.3 m，槽間距0.6 m，槽內(nèi)鋪設(shè)塑料膜。供試的基質(zhì)為爐渣∶玉米秸稈∶食用菌下腳料∶珍珠巖∶牛糞=1∶2∶1∶0.5∶0.5，按體積比混合均勻后裝入栽培槽內(nèi)；基質(zhì)容重0.48 g·cm-3、總孔隙度68.35%、pH 7.85、電導(dǎo)率1.26 mS·cm-1、有機(jī)質(zhì)含量（w，后同）16.75 g·kg-1、堿解氮含量276.34 mg·kg-1、速效磷含量235.62 mg·kg-1、速效鉀含量268.53 mg·kg-1。供試?yán)苯菲贩N隴椒2號，為甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的皺皮辣椒雜交種。

1.2 試驗設(shè)計

采用裂區(qū)試驗設(shè)計[8-9]，灌水處理為主區(qū)，施肥處理為副區(qū)；灌水量參考李靜等[10]設(shè)置W1、W2、W3等3個水平；施肥設(shè)F1、F2、F3等3個水平，其中F2為辣椒在目標(biāo)產(chǎn)量75 t·hm-2的理論值減去基質(zhì)中可提供的養(yǎng)分值所得，F(xiàn)1和F3為F2分別上浮和下浮20%的數(shù)值。試驗處理見表1。

試驗共9個處理，每處理種植1槽，每槽為1個小區(qū)，小區(qū)長9.0 m、寬1.2 m，面積10.8 m2，各處理3次重復(fù)。2022年1月8日進(jìn)行辣椒育苗，3月25日定植，每槽種植2行，株距45 cm、行距50 cm，保苗數(shù)2470 株·667 m-2，辣椒采用3稈整枝法，生長過程中不需要摘心。試驗采用膜下滴灌技術(shù)，利用水分測定儀控制土壤水分，灌水量參考韋澤秀等[11]確定的方法，用公式M=r×p×h×θf×（q1－q2）/η計算。其中M-灌水量（g·cm-2），r-基質(zhì)體積質(zhì)量（0～30 cm），取值為0.48 g·cm-3，p-土壤濕潤比，取100%，h與θf代表灌水計劃濕潤層和最大田間持水率，取值分別為0.25 m和22%，q1與q2分別表示土壤水分上限和實際含水率，η-水分利用系數(shù)，滴灌取0.9，不同處理在達(dá)到田間持水率的下限時進(jìn)行灌溉。供試氮肥為尿素（N含量 46.4%），磷肥與鉀肥分別為過磷酸鈣（P2O5含量 12%）和硫酸鉀（K2O含量 50%），磷肥作基肥一次性施入，氮肥與鉀肥用量的50%作基肥，剩余分3次在辣椒結(jié)果前期、中期與末期等量施入。其他管理同常規(guī)田間種植管理一致。

1.3 測定項目

1.3.1 葉片生理活性測定 在辣椒結(jié)果前期（5月8日）、中期（6月8日）、末期（7月7日），于上午10：00－12：00，每個處理選擇相同位置的葉片，用英國Hansatech公司的Handy PEA植物效率分析儀測定經(jīng)過暗適應(yīng)20 min以上的葉片初始熒光（Fo）、最大熒光（Fm）、可變熒光（Fv），并計算PSⅡ原初光能轉(zhuǎn)換效率（Fv/Fm）[12]，葉片PSⅡ活性（Fv/Fo）、其中，F(xiàn)v＝（Fm-Fo），F(xiàn)v/Fo=（Fm-Fo）/Fo，F(xiàn)v/Fm=（Fm-Fo）/Fm，每個處理隨機(jī)測定4株，3次重復(fù)，取其平均值。

1.3.2 植株形態(tài)指標(biāo)與產(chǎn)量測定 每處理隨機(jī)標(biāo)記3株，于辣椒采收末期（7月20日），用卷尺測定株高，用游標(biāo)卡尺在辣椒莖基部距地面2 cm處測量莖粗；每次收獲時，統(tǒng)計取樣辣椒的單果質(zhì)量，同時分別記錄各處理的結(jié)果數(shù)與小區(qū)產(chǎn)量，然后進(jìn)行各處理產(chǎn)量的匯總，最后折合成667 m2產(chǎn)量。

1.3.3 果實品質(zhì)測定 于辣椒結(jié)果末期，隨機(jī)選取不同處理的3個果實，測定其可溶性糖、可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量[13]；采用苯酚法測定可溶性糖含量，采用TD-45數(shù)字折光儀測定可溶性固形物含量，采用鉬藍(lán)比色法測定維生素C含量，采用紫外分光光度法測定可溶性蛋白質(zhì)含量，采用茚三酮法測定游離氨基酸含量。3次重復(fù)，取其平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 9.50和Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，采用Duncan’s法進(jìn)行差異顯著性分析，顯著性水平為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對辣椒生長最大量子產(chǎn)額和潛在活性的影響

從圖1可以看出，在辣椒結(jié)果前期、中期與末期，不同處理對辣椒生長最大量子產(chǎn)額（Fv/Fm）的影響不同，W2F2水肥用量組合的Fv/Fm數(shù)值最高，分別為0.67、0.74和0.72，其中處理中期和末期顯著高于其他處理；而同一處理在不同生長階段，辣椒葉片最大量子產(chǎn)額的變化均呈現(xiàn)出中期>末期>前期的變化規(guī)律。

由圖2可以看出，在辣椒結(jié)果前期、中期與末期，不同處理對辣椒葉片生長潛在活性（Fv/Fo）的影響也以W2F2為最高，分別為2.95、3.08和2.87，均顯著高于其他處理，除了W1F1、W2F2、W3F3處理外，剩余處理Fv/Fo的大小表現(xiàn)出中期>末期>前期的變化規(guī)律，與最大量子產(chǎn)額的變化保持一致。

2.2 不同處理對辣椒生長與產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，W2F2的水肥用量組合溫室辣椒的株高、莖粗、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量等性狀的數(shù)值最高，分別為123.54 cm、1.78 cm、37.75個、1.65 kg和4 075.50 kg，其中株高、莖粗、667 m2產(chǎn)量均顯著高于其他處理。從植株高度上來看，W3F1最低，其值為102.65 cm，與W3F1相比，采用W2F2的水肥用量組合株高顯著提高20.35%。辣椒的莖粗、單株結(jié)果數(shù)與單株產(chǎn)量等性狀指標(biāo)，W3F3最低，分別為1.18 cm、29.86個和1.31 kg；與W3F3相比，W2F2辣椒的莖粗、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量分別顯著提高50.85%、26.42%、25.95%，這說明采用W2F2的水肥用量組合，有利于促進(jìn)辣椒植株生長與產(chǎn)量提高。

辣椒生長發(fā)育受到外界水、肥、氣、熱等因子影響。從表3可以看出，水分對辣椒株高、莖粗、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量等性狀的影響都呈顯著性差異，而施肥對其性狀的影響均呈極顯著差異，水肥互作對辣椒莖粗、單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量有極顯著影響，對株高有顯著影響。

2.3 不同處理對辣椒品質(zhì)的影響

由表4可以看出，W2F2處理的辣椒可溶性糖、可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白質(zhì)、游離氨基酸含量等品質(zhì)指標(biāo)均最高，分別為67.53 mg·g-1、10.46%、4.46 mg·g-1、1.86 mg·g-1、325.43 μg·g-1，其中可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離氨基酸含量均顯著高于其他處理；而W3F3處理的辣椒可溶性糖、可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白質(zhì)、游離氨基酸含量等指標(biāo)均最低，分別為54.36 mg·g-1、8.57%、3.27 mg·g-1、0.84 mg·g-1、238.62 μg·g-1。與W3F3相比，W2F2各指標(biāo)分別顯著提高24.23%、22.05%、36.39%、121.43%、36.38%，說明在W2F2水肥配比條件下，辣椒的品質(zhì)指標(biāo)最優(yōu)。

從表5可以看出，灌水對辣椒可溶性糖、可溶性固形物和可溶性蛋白質(zhì)含量有極顯著影響，對維生素C與游離氨基酸含量有顯著影響；不同施肥水平對可溶性糖、維生素C、游離氨基酸含量有極顯著影響，對可溶性固形物、可溶性蛋白質(zhì)含量有顯著影響；水肥互作對維生素C與可溶性蛋白質(zhì)含量有極顯著影響，對可溶性糖含量有顯著影響，而對可溶性固形物與游離氨基酸含量的影響不顯著。

3 討論與結(jié)論

筆者試驗采用田間持水量65%～80%的W2處理與理論施肥量F2（N 330 kg·hm-2+P2O5 180 kg·hm-2+K2O 285 kg·hm-2）組成的W2F2水肥用量組合，結(jié)果表明，辣椒葉片最大量子產(chǎn)額（Fv/Fm）和PSⅡ潛在活性（Fv/Fo）均高于其他處理，這說明由不同的水肥用量與基質(zhì)耦合共同組成的生長環(huán)境，營養(yǎng)配比組分在數(shù)量上存在較大差異，從而導(dǎo)致植株根系對養(yǎng)分與水分的吸收能力不同。采用W2F2處理，更有利于辣椒植株對水分與養(yǎng)分的吸收，水肥耦合產(chǎn)生了疊加作用；而由較高灌水量（W1）與較低灌水量（W3）組成的水肥處理組合（W1F1、W1F2、W1F3、W3F1、W3F2、W3F3），因水肥組分營養(yǎng)失調(diào)使辣椒生長的基質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生逆境脅迫，導(dǎo)致植株對水分與養(yǎng)分的吸收產(chǎn)生生理障礙，具體反映為Fv/Fm與Fv/Fo數(shù)值大小存在較大差異，這與陳修斌等[14]在番茄上的研究結(jié)果相一致。

不同用量的水肥配比處理是通過水肥間的促進(jìn)效應(yīng)來達(dá)到提高作物生長與產(chǎn)量的效果，合理的灌水與施肥能夠高產(chǎn)與增收[15]。本試驗中以W2F2處理的辣椒株高、莖粗顯著高于其他處理，究其原因主要是該處理下的辣椒保持較強(qiáng)的光化學(xué)效率與生理代謝水平，植株生長發(fā)育加快，促進(jìn)了植株高度的增加與莖的加粗生長，水肥的互作效應(yīng)對株高與莖粗的影響呈顯著與極顯著差異。由于辣椒光合效率的提高，營養(yǎng)物質(zhì)的貯藏與轉(zhuǎn)化增加，因此W2F2處理在單株結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量等性狀數(shù)值上也高于其他處理，說明合理水肥配比，有“以水促肥，以肥調(diào)水”的作用，能達(dá)到水肥高效利用的目的。水肥交互作用對辣椒結(jié)果數(shù)量、單株產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量均有不同程度的影響，這與張富倉等[16]的研究結(jié)論相一致。在所有處理中，以W2F2條件下的辣椒產(chǎn)量最高，這表明該處理最適合于辣椒對營養(yǎng)元素的吸收，其他配比由于水肥的用量不同，導(dǎo)致營養(yǎng)與水分配比失衡，從而使?fàn)I養(yǎng)元素之間產(chǎn)生拮抗作用，影響了辣椒對營養(yǎng)元素的吸收，進(jìn)而表現(xiàn)出植株形態(tài)性狀與產(chǎn)量的差異，這與陳倫壽等[17]的研究結(jié)論相吻合。

可溶性糖含量是光合作用的重要產(chǎn)物，在物質(zhì)代謝中有著重要作用，果實的可溶性固形物與可溶性糖含量也存在一定關(guān)系[18-19]。筆者的研究中，以中等施肥水平組成的水肥處理組合（W1F2、W2F2、W3F2）的可溶性固形物、可溶性糖含量均高于由較高施肥水平和較低施肥水平組成的水肥處理組合，說明由于水肥組成的用量不同，導(dǎo)致其營養(yǎng)成分的積累有較大差異。維生素C含量是衡量辣椒品質(zhì)的重要指標(biāo)，灌水或施肥過多、過少都會引起辣椒果實維生素Ｃ含量的差異。可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量可以反映植株體內(nèi)氮素代謝水平，水肥配比失衡時會導(dǎo)致氮素代謝發(fā)生障礙，本研究中以W2F2處理的辣椒維生素C含量最高，可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量均顯著高于其他處理，說明W2F2處理的水肥環(huán)境促進(jìn)了辣椒從基質(zhì)中吸收水分與養(yǎng)分的能力，植株保持較高的代謝水平，增加果實營養(yǎng)物質(zhì)的貯藏與轉(zhuǎn)化，從而提高品質(zhì)，這與李恭峰等[20]、曾化偉等[21]的研究結(jié)果一致。

筆者的試驗結(jié)果表明，采用W2F2組成的水肥處理，辣椒葉片保持較高的光化學(xué)效率與生理代謝水平，株高、莖粗等農(nóng)藝性狀與667 m2產(chǎn)量表現(xiàn)最優(yōu)，果實中可溶性糖、可溶性固形物、維生素C、可溶性蛋白質(zhì)和游離氨基酸含量也高于其他處理。這一研究結(jié)果，可為本地區(qū)戈壁溫室辣椒基質(zhì)栽培中實現(xiàn)水肥科學(xué)調(diào)控及高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

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