不同营养液供应频率对日光温室袋培辣椒产量、品质及水分利用效率的影响

赵玉红 康 珍 孙 涛 朱轲钰 张 琪 胡晓辉

（西北农林科技大学园艺学院，农业农村部西北设施园艺工程重点实验室，陕西省设施农业工程技术研究中心，陕西杨凌 712100）

辣椒（Capsicum annuumL.）是我国重要的蔬菜作物之一，因其营养丰富、味美辛辣，受到广大消费者的喜爱。陕北地区属于干旱半干旱地区，水资源承载能力低（庄妍 等，2014）。近年来，随着设施农业的快速发展，陕北地区辣椒栽培区域不断扩大（任靓，2019），但土壤连作障碍、土传病害、土壤盐渍化等问题层出不穷（蒋卫杰 等，2000）。基质栽培使植物摆脱了对土壤的依赖，较土壤栽培具有增产提质的优点，同时可以克服土壤连作障碍、减少土传病害的发生（张佼 等，2019），是我国设施蔬菜生产主要的栽培技术（刘伟 等，2006）。

肥水是影响作物生长和生产效益的重要因素，影响着蔬菜的产量和品质（胡晓辉 等，2020）。辣椒生育期和采收期长，对水肥的需求量大。众多学者就水肥对作物生长、产量及品质的影响开展了大量研究，结果表明不同水肥耦合处理对辣椒植株的光合作用有显著影响，且中等施肥条件下有利于营养元素的吸收（马国礼 等，2018），辣椒产量与水肥投入之间存在阈值（李杏 等，2018），将栽培介质含水量控制在适当范围时可获得较高的辣椒产量和水分利用效率（杨会颖 等，2012），较高的水肥施用量可以促进辣椒营养生长但不利于产量的增加（陆军胜 等，2018），中等肥水耦合处理可在节水节肥的基础上获得辣椒高产并显著提高果实营养品质（胡晓辉 等，2020）。以上结果表明，要获得较高的作物产量及品质，水肥用量应控制在合适的范围（胡田田 等，2019）。浇灌频率是制定作物灌溉方案的核心因素（王建东 等，2008a），已有研究表明灌溉频率可以改变土壤水分的空间分布及蓄水量，进而影响作物的生长（曹红霞 等，2003；王建东 等，2008b）。张筱茜等（2018）研究发现，高频率灌溉处理的番茄果实可溶性固形物、可溶性糖含量等较低频率灌溉处理有很大改善；王韬等（2011）研究发现，高频率灌溉处理可以提高甜瓜的品质。李道西等（2014）研究发现，适度水分亏缺，并适当增加灌水频率有利于实现节水灌溉下黄瓜产量的增加。所以，如何进行合理的肥水管理对基质栽培非常重要（岳文俊 等，2015；蔡东升 等，2018）。对于基质栽培辣椒，前人的研究多集中在灌溉量及施肥量上，对于营养液供应频率的研究鲜见报道。因此，本试验以袋培辣椒为研究对象，通过设置不同的营养液供应频率，并结合Topsis 法进行综合评价分析，研究不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒产量、品质及水分利用效率的影响，旨在为陕北地区日光温室越冬茬袋培辣椒生产及制定滴灌制度提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020 年9 月至2021 年1 月在西北农林科技大学延安蔬菜试验示范站（北纬36°87′，东经109°32′，海拔1 009.23 m）下沉式日光温室（长110 m，宽12 m，下沉深度1 m）内进行。供试辣椒品种为拉菲78-9（以色列海泽拉优质种子公司），采用基质袋培，基质袋规格：长×宽×高为80 cm × 20 cm × 16 cm。每袋种植2 株，2020 年9月17 日选择三叶一心期且长势一致的幼苗定植，定植密度为3 000 株·（667 m2）-1。

1.2 试验设计

以单株辣椒需水量为标准，在前人的研究基础上以基质相对含水率保持在55%～60%为最优水肥管理方案，从门椒坐果开始，按照单株共浇灌500 mL 山崎辣椒专用营养液，以6 d 为1 个浇灌周期，设置5 个供应频率，分别为：T1，每天供应1 次；T2，每3 d 供应6 次；T3，每2 d 供应1 次；T4，每3 d 供应4 次；T5，每3 d 供应1 次。采用随机区组设计，每处理10 袋，3 次重复，田间管理技术均相同。营养液浓度：山崎辣椒专用配方，浓度为100%的1 个剂量的营养液。3 层果实采收后结束试验，分别取样测定各项指标。

1.3 项目测定

每处理分别选取生长势一致的植株10 株，记录单株浇水量；每次采收的果实使用千分之一精度电子天平测定单位面积产量。

式中，I 为全生育期内单株作物耗水量（m3）；Y 为单株产量（kg）。

2020 年12 月，每处理分别在第2 层果实的相同位置选取10 个大小、色泽基本相同的成熟果实进行品质测定。VC 含量采用钼蓝比色法测定，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250 染色法测定，游离氨基酸含量采用茚三酮显色法测定，可溶性总糖含量采用蒽酮比色法测定，还原糖含量采用3，5-二硝基水杨酸法测定，硝态氮含量采用水杨酸法测定（高俊凤，2006）。

1.4 基于Topsis 法的辣椒产量、品质及水分利用效率综合评价

对5 个营养液供应频率处理的8 项指标（可溶性蛋白含量、还原糖含量、可溶性总糖含量、VC含量、游离氨基酸含量、硝态氮含量、产量、水分利用效率）构成的决策矩阵X=（x）m×n按公式（2）进行归一化处理，得到新的决策矩阵Y=（y）m×n。

新的决策矩阵Y=（y）m×n各列最大值、最小值构成的最优、最劣向量分别记为：

各项指标最优理想解与最劣理想解的距离计算公式如下：

第i个评价对象与最优理想解的贴合度。贴合度Ci取值在0～1 之间，当评价对象指标的向量为最优解向量时，Ci=1；当评价对象指标的向量为最劣解向量时，Ci=0。Ci越接近1，则表示评价目标越接近最优水平，相应的评价对象排序越靠前；反之，Ci越接近0，表示评价目标越接近最劣水平。评价结果最靠近最优解同时又最远离最劣解时，为最好（胡晓辉 等，2020）。

1.5 数据处理

采用Microsoft Excel 2007 软件记录试验数据并做图，利用SPSS 20.0 软件进行单因素方差分析，运用Duncan 法进行多重显著性比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒产量的影响

由图1 可知，不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒的产量具有显著影响，其中T2 和T1 处理的产量较高，分别为10 161.66、10 062.98 kg·hm-2，显著高于其他处理。

2.2 不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒果实品质的影响

不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒果实品质指标的影响显著（表1）。T1 处理的还原糖、VC、游离氨基酸含量最高，T2 处理的可溶性蛋白含量最高，可溶性总糖含量T3 处理最高，但T2 和T3 处理的硝态氮含量显著高于其他处理。

表1 不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒果实品质的影响

2.3 不同营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒水分利用效率的影响

由图2 可知，不同营养液供应频率处理间水分利用效率差异显著。T1 处理的水分利用效率最高，达77.99 kg·m-3，显著高于其他4 个处理；T3 和T2 处理次之，分别为55.27、55.04 kg·m-3；T5 处理最低，且与T4 处理无显著差异。

2.4 不同营养液供应频率处理辣椒产量、果实品质及水分利用效率综合评价

影响日光温室越冬茬辣椒产量和品质的因素很多，单一指标很难判断营养液供应频率对产量和品质的影响，因此需要将各指标综合起来对其进行评价。本试验将各处理产量、果实品质指标、水分利用效率等的实测值归一化后，利用Topsis 法可得到各处理的贴合度Ci值。Ci值越大，说明该处理越好。从表2 可以看出，T1 处理的Ci值最大，为0.858，综合排名第一；其次是T3 处理；T4 处理Ci值最小。

表2 基于Topsis 法的不同营养液供应频率处理辣椒产量、果实品质及水分利用效率综合评价和排名

3 讨论与结论

产量和品质是评判作物生长状况的重要指标。大量研究表明，水分和养分是限制辣椒生长的关键因子（高文瑞 等，2021）。基质栽培中，水肥投入直接表现为基质含水量和营养液供应量，适当的水肥管理可以提高辣椒产量。在单株灌水量一定的条件下，作物产量随施肥量的增加表现为先增加后降低的抛物线关系（杜磊 等，2016；张忠学 等，2017），说明作物生产中水肥的供应量存在一定的阈值，低于一定阈值时，增加水肥施用量的增产效果明显；而高于一定阈值时，增加水肥施用量对作物增产的作用不大（王鹏勃 等，2015）。本试验在单株相同营养液供应条件下研究营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒产量、品质及水分利用效率的影响，结果表明每天供应1 次营养液处理的产量较高，果实中还原糖、VC、游离氨基酸含量高于其他处理，且硝态氮含量较低。本试验条件下各处理果实中VC 含量较低，可能是试验期间长期低温寡照所致（王金玲，2004）。胡莹莹（2014）研究表明，间歇提供营养液比连续供液更有利于提高番茄的产量和品质。刘淑艳等（2016）研究表明，坐果期灌水间隔为1 d 有利于日光温室春夏茬黄瓜产量形成。但郭文忠等（2007）研究表明，春夏茬黄瓜适宜灌水频率为间隔3 d。这些研究结果表明，不同作物对肥水的需求不同，对水肥供应产生的效果也不同。在滴灌定额一定的条件下，滴灌频率和施肥量影响土壤水分的分布和运移（郭鹏飞等，2018）。土壤水分充足或亏缺均会影响植株发育，灌溉水分不足时植株矮小、叶片萎缩、单株叶面积减少，导致小麦籽粒成熟期延长、生长缓慢，进而引起产量减少（董宝娣 等，2007）。王世杰等（2018）研究发现，在中度亏缺灌溉下土壤相对含水率保持在55%～65%时水分利用效率最高。本试验中，基质相对含水率保持在55%～60%时，每天供应1 次营养液处理的水分利用效率最高，该结果与孔德杰等（2011）的研究结果一致；每3 d 供应1 次营养液处理的水分利用效率最低，这可能是因为高频次灌水的灌水量较少，干湿交替导致表层土壤孔隙状况发生变化，灌水后用于作物蒸腾和表层的水量逐渐增大，使得下次灌水后下渗水量和深度逐渐减小，因而水分利用效率高；而低频次灌水的灌水量较多，稳渗持续时间延长，干湿交替作用不明显，故水分利用效率随着灌水频率的降低而逐渐降低（陈俊英 等，2012）。

影响作物产量和品质的因素很多，且各指标之间的信息容易重叠，仅依靠单个指标很难判断处理的优劣。因此，应将这些指标综合起来进行评价（吴澎 等，2018）。多目标决策方法Topsis 通过评估不同对象之间的相对相似度以及积极和消极的理想状态来计算综合效益，为解决兼顾果实品质、产量与水肥投入的问题提供了一种理想的解决方案（胡晓辉 等，2020）。本试验将辣椒产量、品质指标及水分利用效率结合起来进行综合评价，得出每天供应1 次的营养液供应频率为适合陕北地区日光温室越冬茬袋培辣椒的最优方案。

综上，在本试验条件下，不同的营养液供应频率对日光温室越冬茬袋培辣椒产量、品质指标及水分利用效率均有显著影响。产量以每3 d 供应6 次营养液和每天供应1 次营养液的处理较高，分别为10 161.66、10 062.98 kg·hm-2；每天供应1 次营养液处理的果实还原糖、VC、游离氨基酸含量均高于其他处理，且该处理水分利用效率最高（77.99 kg·m-3）。Topsis 法综合评价结果显示，综合排名第一的供应频率是每天供应1 次营养液。由此可见，适合陕北地区日光温室越冬茬基质袋培辣椒的最优营养液供应方案为：基质相对含水率保持在55%～60%的基础上，每天供应1 次。