滴灌水肥管理对温室冬春茬辣椒产量与风味的影响

2023-01-13 12:32李若楠胡亚峰黄绍文史建硕王丽英唐继伟张怀志翟凤芝
植物营养与肥料学报 2022年12期
关键词:辣椒素鲜果水肥

李若楠,胡亚峰,黄绍文,史建硕,王丽英*,唐继伟,张怀志,袁 硕,翟凤芝,孙 璇

(1 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京100081;2 河北省农林科学院农业资源环境研究所,河北石家庄 050051;3 甘肃省定西市安定区农业技术推广服务中心,甘肃定西 743000)

河北为典型的资源型缺水省份,近10年农业用水量142亿m3,占全省用水总量的70%以上[1–2],蔬菜生产占农业用水量的15%~20%[3]。地下水作为主要水源,长期超采严重,华北平原农业灌溉用水占地下水总开采量的79%[4],在冀中南地区已经形成7个面积超过10万hm2的集中连片地下水漏斗区[1, 4]。在严重缺水的基本省情下节水灌溉技术是进行蔬菜生产的必然需求。调查发现设施辣椒生产(n= 68)氮、磷和钾施用量为推荐量的2.0、7.2和1.6倍[5]。实施节水灌溉也是设施蔬菜生产减肥增效的重要途径。

目前辣椒滴灌水肥管理参数与运筹方案研究多基于露地生产,并以优化水分运筹为主。如在地中海气候地区,露地红辣椒生产采用充分滴灌较沟灌产量更高,亏缺滴灌使水分利用效率提升但产量显著下降,作物水分胁迫指数阈值在0.26,产量为44~48 t/hm2[6];效益分析也发现,充分灌溉利润最高[7]。在我国西北地区(甘肃),露地辣椒膜下滴灌表层 (0—20 cm)土壤基质势阈值在–40 kPa 至–30 kPa 时,产量 30~35 t/hm2[8];灌水定额 4180 m3/hm2,苗期、开花期、坐果期、膨大期、成熟期分别灌水1、3、2、2、1 次条件下,产量为 34.9 t/hm2[9]。在半湿润地区,露地辣椒滴灌氮磷钾总用量恒定情况下,推荐生殖生长前期增加滴灌肥量并配合40 cm×30 cm间距,产量为14.5 t/hm2[10]。但由于气候、品种、产量等因素差异导致露地研究结果用于设施生产时借鉴性低。

羊角型辣椒(尖椒)是设施栽培的重要经济作物,鲜食受百姓喜爱。滴灌是促进设施辣椒生产节水增效的主要技术[11],但水肥协同施用的研究比较鲜见,并以西北地区研究结果为主。宁夏膜下滴灌温室辣椒灌水定额 210 m3/hm2、氮肥定额 75 kg/hm2,全生育期滴灌36次,实现产量58.6 t/hm2[12]。西北膜下滴灌温室甜椒推荐节水生产模式为75%作物需水量 (ETc,187.9~199.4 mm)配施氮 (N) 150 kg/hm2,产量可达29.4 t/hm2[13]。辣味和香气是鲜食辣椒的重要品质指标。辣味源自辣椒碱类物质,主要成分是辣椒素和二氢辣椒素,为数量性状遗传特征,并受到环境因素的影响[14]。而果实中丰富的挥发性化合物,使辣椒呈现独特风味特点[15]。目前还未见有关温室辣椒高产与增香提味的滴灌水肥协同研究结果。

本研究以温室冬春茬辣椒为对象,采用本研究团队研发的滴灌水溶肥产品,设计形成9个滴灌水肥组合处理,通过两个种植季分阶段分析产量、土壤含水量、辣味和风味物质、养分吸收对不同水肥组合的响应,以期建立温室辣椒关键生育阶段土壤含水量控制参数,提出高产与增香提味的滴灌水肥运筹方案,保障设施辣椒高产优质绿色生产。

1 材料与方法

1.1 供试地点

供试温室位于河北省农林科学院大河试验园区,为钢混结构塑料薄膜日光温室(长56 m、宽9 m)。蔬菜种植区长 54 m,宽 7.5 m。温室建于2013年,试验前基质栽培黄瓜,基质槽内铺设塑料膜与土壤隔离。设施蔬菜滴灌水肥协同试验起始于2016年8月,为土壤栽培。供试土壤类型为粘壤质石灰性褐土。定位试验开始前耕层土壤基础理化性质如下:NO3−-N 12.0 mg/kg,Olsen-P 16.3 mg/kg,NH4OAc-K 110.0 mg/kg,电导率 (EC5:1) 108.0 μS/cm,pH 8.2 (2.5∶1 v/w,25℃)。0—10、10—20、20—30、30—40 cm土层土壤田间持水量分别为体积含水量的23.7%、25.0%、26.9%、27.7%。

1.2 试验设计

供试温室秋冬茬种植番茄,2017和2018年冬春茬分别种植番茄和黄瓜。本研究对象为2019和2020年冬春茬辣椒,供试品种分别为天诺和瑞克斯旺37-74,果实为羊角型。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。每小区种植行距0.67 m,株距0.44 m。试验开始前各处理基施商品有机肥9 t/hm2。2019和2020年商品有机肥干基N、P2O5、K2O养分含量(%)分别为3.47%、3.49%、1.60%和3.29%、3.34%、1.61%,含水量分别为39.3%和37.3%。

采用膜下滴灌灌水方式。供试滴灌肥料为团队多年研发的黄博系列全水溶滴灌专用肥。采用两因素三水平试验设计,低(W1)、中(W2)、高(W3)3个水量分别配合低(F1)、中(F2)、高(F3) 3个肥量组合,组成9个水肥处理,用以分析滴灌水量、肥量和水肥交互作用效应。按照辣椒每形成1000 kg产量需吸收 N 2.32 kg、P2O50.74 kg、K2O 3.60 kg[5],根据供试辣椒品种特点与管理者种植水平,估算目标产量70~90 t/hm2下,辣椒N、P2O5、K2O吸收量分别为 162.4~208.8 kg/hm2、51.8~66.6 kg/hm2、467.5~495.0 kg/hm2。辣椒苗期至开花期间(2019年3月13日和2020年4月3日)施用高氮型滴灌专用肥1次,高氮型滴灌专用肥N–P2O5–K2O养分含量(%)为 22–12–16+TE+BS (TE 指螯合态微量元素,BS指海藻酸钾、植物诱抗蛋白等植物刺激物);对椒膨果至拉秧期间施用高钾型滴灌专用肥9~10次(每7~10天滴灌 1次),N–P2O5–K2O 养分含量 (%)为19–6–25+TE+BS。根据2019年商品果产量结果,2020年进一步优化滴灌肥量。2019年F1、F2、F3处理滴灌追施N–P2O5–K2O总量分别为136.5–45.0–174.8 kg/hm2、208.9–69.8–265.1 kg/hm2、281.3–94.5–355.5 kg/hm2,对应 2020 年分别为 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 年生育期内配合施肥滴水10~11次,2020年视土壤墒情滴灌清水1次。定苗、缓苗水按照常规管理进行,单次水量266.7 m3/hm2。各处理水、肥用量见表1。

表1 2019和2020年温室冬春茬辣椒滴灌水量和专用肥施用量Table 1 Total water and chemical fertilizer input in the treatments in 2019 and 2020

试验为随机区组排列,各处理3次重复。试验小区面积为 15 m2(7.5 m×2.0 m)。定位试验开始前,小区内保持原状土,在小区四周开挖沟槽放入4 mm PVC板,埋深100 cm,进行小区隔离。在F2处理下,低(W1)、中(W2)、高(W3)水量各小区(9个小区)安装土壤水盐原位监测设备(单杆多节式水盐传感器,内含7层水盐同测传感探头,巍图科技),2019年冬春茬辣椒季每1 h监控记录0—10、10—20、20—30、30—40、40—60、60—80 和 80—100 cm土层体积含水量变化。试验由具有蔬菜栽培经验的技术人员进行日常管理,包括除草、定期喷药预防病虫害。

1.3 测试项目及方法

每次收获时(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)记录各小区产量和果实数量。在采收盛期选取商品果实测定水分含量。在2020年采收末期,连续3天调查各小区脐腐病病果数量。拉秧期各小区选取两株代表性样品,分根、茎、叶60℃烘干,测定干重。各小区选取5 株,采集全生育期打下叶片,烘干测定干重。植株和果实干样研磨成粉测定全氮、全磷、全钾含量。

采收末期在两株之间靠近根部按照S形采集0—20 cm土壤样品,每小区10钻制备混合样,测定硝态氮、有效磷、速效钾含量。植株和果实样品均用硫酸–过氧化氢消煮,全氮用蒸馏定氮法测定,全磷用钼锑抗比色法测定,全钾用原子吸收分光光度计测定[16]。土壤硝态氮采用 2 mol/L KCl浸提,紫外分光光度法测定;土壤速效磷采用0.5 mol/L碳酸氢钠溶液浸提,钼锑抗比色法测定;土壤速效钾采用1 mol/L醋酸铵溶液浸提,火焰光度计测定;土壤电导率采用电导率仪测定(水土比为5∶1);土壤pH采用pH计测定(水土比为2.5∶1)[16]。田间持水量是在原位饱灌后24 h,由土壤水分原位监测设备软件作物水盐廓线监测分析系统(IrriScan)分析得出;采用分析系统堆栈模式,当土壤含水量曲线为水平线时达到饱灌条件,观察饱灌后24 h含水量曲线变化,读取土壤维持的较稳定的含水量数值,即为田间持水量。土壤相对含水量为土壤含水量占田间持水量的百分数,即土壤含水量/田间持水量×100%。

2020年采收盛期,在各小区选取20个商品果实,送至中国农业科学院蔬菜花卉研究所蔬菜品质代谢平台测定辣椒素、二氢辣椒素以及挥发性香气物质含量。辣椒素和二氢辣椒素含量采用Zheng等[17]方法测定,挥发性香气物质含量参考Qi等[18]的方法测定。挥发性香气物质香气/味阈值为能够辨别出其香味或味道的最低浓度,阈值越低,成分的香势越强。表2中香气阈值来自《食用调香术》[19],为20℃水中的香气阈值。香味阈值来自《化合物香味阈值汇编》[20],采用化合物在水中的香味阈值,包括察觉阈值和识别阈值,察觉阈值指能察觉而不必鉴定或识别出刺激物的最低浓度,识别阈值指能鉴定或识别出刺激物的最低浓度。香气/味活度值(OAV)为某一挥发性香气物质含量与其阈值的比值,活度值越高,对辣椒主体风味贡献越显著。本研究选取香气阈值和香味阈值中的觉察阈值计算OAV。

表2 香气物质香气/味阈值 (μg/kg)Table 2 Odor/flavor thresholds of aroma compounds

1.4 数据处理

本研究采用 Microsoft Excel 2016 软件进行数据处理与图表制作。采用SAS软件两因素方差分析对数据进行统计。

2 结果与分析

2.1 滴灌水肥用量对辣椒产量的影响

从表3可知,2019和2020年滴灌水量对辣椒商品果总产量、果实数和单果重的影响极显著(P<0.01),而施肥量对其影响未达显著水平,除2020年单果重外灌水量和施肥量的交互作用均不显著。灌水量处理之间,2019年W3处理商品果总产量、果实数和单果重均显著高于W2处理13.1%、9.0%和3.8%,W2处理又显著高于W1处理 68.9%、47.0%和15.2%;2020年W3处理商品果总产量显著高于W2处理10.5%,但果实数两处理间无显著差异,而W2处理商品果总产量和果实数分别显著高于W1 64.7%和32.9%。水肥交互作用下,2020年单果重W3F3处理最高。

表3 不同水肥用量下辣椒商品总产量及其构成Table 3 Commodity yields and its components of drip irrigated pepper as affected by irrigation and fertilizer rates

分析2019年不同阶段采收的商品果产量发现,滴灌水量的影响存在差异(表4)。从第3次滴灌施肥开始,辣椒从开花坐果期进入采收期。在第4~10次滴灌施肥期间,滴灌水量对阶段商品果产量影响极显著(P<0.01),W2、W3处理采收的商品果产量显著高于W1,增幅为38.3%~194.9%,其中第6、7、9次水肥管理期间采收的商品果产量3个处理间差异显著。

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

非商品果以脐腐病果为主,也包括日灼果实、畸形果等。从表5可知,滴灌水量对非商品果产量和脐腐病果的形成影响极显著(P<0.01),而施肥量仅对2019年非商品果产量有显著影响(P<0.05),水肥交互作用影响不显著。灌水量处理之间,W3处理2019年非商品果产量、脐腐病果单日产量和病果数显著低于W2,W2又显著低于W1;W2和W3处理2020年非商品果产量显著低于W1。施肥量处理之间,F1处理2019年非商品果产量显著低于F3,但与F2无显著差异。

表5 不同水肥用量下辣椒非商品果产量和采收后期脐腐病果形成量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 滴灌水肥用量对辣椒根区土壤含水量的影响

随着生育期的推进,W1处理拉秧期根区(0—40 cm)土壤含水量较苗期显著降低,W2处理拉秧期较苗期表现为缓慢下降,W3处理苗期至拉秧期根区土壤含水量保持较为平稳(表6)。生育期根区土壤相对含水量平均分别为51%、77%和88%。从第2次滴灌施肥开始,W2、W3处理土壤含水量显著高于W1,体积含水量较W1处理分别增加4.6~9.3、6.3~13.5个百分点,相对含水量增幅分别为18~36、25~53个百分点。

表6 2019年不同灌水量下辣椒各水肥管理阶段根区0—40 cm土层土壤含水量(%)Table 6 Soil water contents at 0–40 cm soil layer in each irrigation period as affected by irrigation rates in 2019

2.3 滴灌水肥用量对辣椒挥发性香气物质的影响

辣椒鲜果检出32种挥发性香气物质,其中碳氢化合物、醛类、吡嗪类、呋喃类等组分含量较高(表7)。灌水量对鲜果中碳氢化合物、醛类、吡嗪类、呋喃类等主要香气组分的含量影响极显著(P<0.01),除吡嗪类、酸类和酮类外施肥量对其余香气组分含量的影响不显著,水肥交互作用均不显著。灌水量处理之间比较,W1处理香气组分以萜烯类含量最高,W2、W3处理以脂肪醛类最高,W1处理萜烯类、吡嗪类组分含量显著高于W2处理,W2处理又显著高于W3;W1和W2处理脂肪醛类组分含量显著高于W3处理;W1处理呋喃类含量显著高于W2和W3处理。施肥量处理之间比较,F2、F3处理吡嗪类组分含量显著高于F1,F3处理酸类和酮类组分含量显著高于F1处理。

表7 2020年不同水肥用量下辣椒鲜果挥发性香气组分含量 (ng/g,FW)Table 7 Aroma compounds contents in fresh pepper fruits as affected by irrigation and fertilizer rates in 2020

构成辣椒鲜果主体香气的物质为2-甲氧基-3-异丁基吡嗪,为辛香气最主要的贡献者(表8),其香气活度值(OAV)超其他香气成分1000多倍。其次为(E,E)-2,4-壬二烯醛、正己醛、(E,E)-2,4-癸二烯醛,为鲜果增添水果、芫荽、脂肪等香气。灌水量对鲜果中2-甲氧基-3-异丁基吡嗪、(E,E)-2,4-壬二烯醛的活度影响极显著(P<0.01),对正己醛的活度影响显著(P<0.05),施肥量对2-甲氧基-3-异丁基吡嗪的活度影响显著(P<0.05),水肥交互作用均不显著。灌水量处理之间,W1处理2-甲氧基-3-异丁基吡嗪、(E,E)-2,4-壬二烯醛的活度显著高于W2处理,W2处理又显著高于W3处理;W1和W2处理正己醛的活度显著高于W3处理。施肥量处理之间,F2、F3处理2-甲氧基-3-异丁基吡嗪的活度显著高于F1处理。

表8 不同水肥用量下辣椒鲜果挥发性香气物质活度 (2020年)Table 8 Activity value of main odorants in fresh pepper fruits as affected by water and fertilizer rates (2020)

2.4 滴灌水肥用量对辣椒辣味物质含量的影响

从图1可见,鲜果中辣椒素含量为二氢辣椒素的1.8~2.7倍。滴灌水量对鲜果二氢辣椒素含量的影响达极显著水平(P<0.01),而施肥量及其与灌水量的交互作用对辣椒素类物质含量的影响不明显。滴灌水量处理之间比较,W1处理二氢辣椒素含量显著高于W2和W3处理。

图1 不同滴灌水肥用量下辣椒鲜果辣椒素和二氢辣椒素含量Fig. 1 Capsaicin and dihydrocapsaicin contents of fresh pepper fruits as affected by irrigation and fertilizer rates

2.5 滴灌水肥用量对辣椒养分吸收的影响

从表9可知,2019和2020年,滴灌水量对全株养分吸收量影响极显著(P<0.01),施肥量对全株钾素吸收量影响极显著(P<0.01),水肥交互作用均不明显。灌水量处理之间比较,W2和W3处理两季全株氮、磷、钾吸收量均显著高于W1处理,对应增幅为19.2%~28.7%、27.3%~34.3%、14.8%~21.1%。施肥量处理之间比较,F2、F3处理两季全株钾吸收量和2020年全株氮素吸收量均显著高于F1处理。

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

3 讨论

3.1 基于高产的滴灌灌水管理与土壤含水量分段调控值

从全生育期角度,滴灌辣椒高产较适宜的水肥组合为W3F1。W1、W2处理灌水不足,两处理商品果产量较W3处理降低与商品果实数的下降有关,表明水分亏缺可能导致了花量减少或花粉败育。研究表明干旱胁迫导致辣椒开花数的下降和落花率的增加,显著抑制了花粉活力和花粉在柱头上的萌发率,引起结实数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,在果实大量形成的开花坐果期和盛果期,水分亏缺使辣椒单果重显著下降,抑制了青果膨大[22]。而本研究W1和W2处理灌水不足导致的商品单果重下降与果实含水量的降低有关,这可能与未膨大果实计入了非商品果有关。水分亏缺加之果实蒸腾量小,还抑制了钙向果实的运输,采收末期脐腐病果显著增加(脐腐病主要由生理性缺钙所致)。前人研究发现水分亏缺(33%作物需水量)导致露地甜椒日灼果实率增加,但是脐腐病率未受影响[23]。这可能与蔬菜对钙的需求或土壤钙供应水平差异有关。从全生育期角度,W3处理灌水充足。然而,从不同采收阶段角度进行分析发现,在第3、4、5、8、10次水肥管理期间,W2与W3处理采收商品果产量差异不显著,说明W3处理灌水管理存在阶段性过量问题,灌溉深度超过了根系深度,导致灌水浪费。因此,基于不同阶段产量响应对灌水管理进行优化,能进一步提高水分利用效率,而探明阶段土壤含水量适宜范围,则为生产中灌水管理的弹性调控提供依据。

辣椒坐果至采收有时间差,冬春茬口前期、中期、后期采收果实形成约需20~25、10~15、5~7天,采收高峰期一般在5月上旬至6月上旬。分析不同阶段产量与滴灌水量、土壤含水量的关系发现,4月15日至4月25日采收产量主要受开花坐果期(3月中旬—4月中旬)灌水管理的影响,该阶段产量水平低,3处理无显著差异(表4),以W1处理灌水管理较优,这与该时期蒸发蒸腾量低有关,据此得出适宜的根区土壤相对含水量为65% (表6相关数据平均得出,下同),土壤相对含水量控制下限为56%。4月26日至5月16日采收产量主要受第3~5次肥水管理(4月中旬—5月中旬)影响,该阶段形成产量占比29%~37%,以W2处理较优,适宜的土壤相对含水量为79%,控制下限为70%。5月17日至6月25日采收产量主要受第5~9次肥水管理(5月中旬—6月下旬)影响,该阶段产量占比52%~62%,为高产形成的关键时期,以W3处理较优,该时期植株生长旺盛,设施内温度高,蒸发蒸腾量大,产量的形成对于水分十分敏感,适宜的土壤相对含水量为88%,控制下限为79%。西北旱区节水高产(63~65 t/hm2)膜下沟灌温室越冬长茬辣椒研究也表明,果实成熟期控制相对含水量80%~90%较为适宜[24]。6月26日至7月4日临近拉秧,期间采收产量主要受第9~10次肥水管理(6月下旬—7月上旬)影响,以W2处理较优,适宜的土壤相对含水量为73%,控制下限为64%。

综合上述,冬春茬辣椒开花坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期分别按照2019年供试低水量(W1)、中水量(W2)、高水量(W3)、中水量(W2)进行滴灌管理,根区土壤相对含水量适宜值分别为65%、79%、88%、73%,控制下限分别为56%、70%、79%、64%,能实现辣椒高产(87 t/hm2)。

3.2 基于果实增香提味兼顾产量的滴灌灌水管理与土壤含水量分段调控值

随着滴灌水量的降低,鲜果主体香气愈发浓郁,并且辣味有所提升。这与W1处理鲜果含水量偏低(W1、W2、W3处理鲜果含水量分别为92.2%、93.5%、94.2%),以致香气和辣味成分浓缩有关,即W1处理通过降低果实含水量间接提升了鲜果香气和辣味。进一步分析发现,W1、W2、W3处理果实干基主体香气物质2-甲氧基-3-异丁基吡嗪含量分别为2004.3、1707.8、1444.9 ng/(g, DW),3 处理差异显著,表明W1处理所致水分亏缺也能促进主体香气物质合成,直接显著提升鲜果香气。但是,分析结果表明,果实干基辣椒素和二氢辣椒素含量处理间无显著差异,而且干基辣椒素含量随滴灌水量的降低呈下降趋势。在牛角型辣椒上的研究表明,果实完全成熟期轻度干旱胁迫(土壤相对含水量55%~70%),辣椒素和二氢辣椒素含量显著增加,但是中度干旱胁迫(土壤相对含水量40%~50%)辣椒素和二氢辣椒素含量显著降低[25]。本研究鲜果辣椒素和二氢辣椒素含量变化与上述结果间的差异可能与辣椒品种和供试条件不同有关。在制干辣椒上的研究表明干旱(土壤相对含水量45%)、盐及其双重胁迫使不同发育阶段果实辣椒素含量显著下降[26],本研究果实干基辣椒素变化规律与前人制干辣椒上的研究结果一致。鲜果香气和辣味对滴灌水量的生理响应机制还有待进一步研究。

综合上述,适度的水分亏缺能实现冬春茬辣椒鲜果增香提味同时兼顾产量。上述坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期分别参照供试低水量(W1)、低~中水量(W1~W2)、中水量(W2)、低水量(W1)进行滴灌管理,能实现果实增香提味并达中等产量(65~75 t/hm2),对应上述阶段土壤相对含水量适宜值分别为65%、70%、74%、38%,控制下限分别为56%、60%、65%、35% (据表6相关数据平均得出)。这与西北设施越冬长茬辣椒(产量88~115 t/hm2)改善水分利用效率与果实品质,适宜在开花—坐果期、初期膨果—采收期维持土壤相对含水量70%的结论较为接近[27]。

3.3 基于高产与增香提味的滴灌适宜肥料用量

两季F1处理辣椒均达高产水平(60 t/hm2)。前茬收获后土壤为中等肥力水平,F1、F2、F3处理两季肥料施入总氮量为全株氮素吸收量的1.2~1.3、1.4~1.6、1.7~1.8倍,施入总磷量为全株吸收量的3.4~3.8、3.4~4.2、3.8~4.5倍,施入总钾量为全株吸收量的0.8~1.1、0.9~1.3、1.0~1.6倍(据表1和表9计算得出)。F1处理施入氮素和钾素量总体在适宜水平,因此产量最高;但磷素施入超量,这与基施的有机肥料磷素含量高有关。随着施肥量的增加商品果产量略有降低而脐腐病果量增加,表明过量施肥加重抑制了Ca2+向果实的运输。这一方面可能与土壤电导率升高有关,F3处理拉秧期土壤电导率为608.2 μs/cm,达轻度盐渍化[28],在水培甜椒上研究表明,盐分处理所致商品果产量下降主要与脐腐病果增加有关[29];另一方面,土壤中氮磷钾的积累也会加重脐腐病的发生[30]。辣椒主体香气物质和辣味以F2和F3处理较优,表明适当增施肥料有利于提升辣椒果实香气和辣味。前人研究也揭示土壤养分供应影响辣椒果实辣味,本地辣椒较高的辣度、辣椒素合成活性和积累量与冲积土较高的有机质含量、微生物活性、氮磷钾供应水平有关[31]。

仅从高产角度,温室滴灌辣椒可参考F1处理进行施肥;从鲜果增香提味兼顾产量角度,可适量增施肥料,但不宜超过F2处理水平。研究表明,中高土壤肥力设施辣椒上,基施N 536~720 kg/km2、P2O5462~600 kg/km2、K2O 200~240 kg/km2,并采用水肥一体化追施 N 168~195 kg/km2、P2O5111~124 kg/km2、K2O 298~339 kg/km2,产量为 60.6~98.7 t/hm2[32]。中等土壤肥力温室辣椒上,鸡粪带入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,产量为 47.1 t/hm2[33]。中等土壤肥力设施辣椒上,基施黄腐酸肥料600 kg/hm2,施入N 382.5 kg/km2、P2O5102.0 kg/km2、K2O 765.0 kg/hm2,产量为27.9 t/hm2[34]。本研究温室辣椒产量水平高,而所得适宜肥料用量较前人结果进一步下降。

基于高产与增香提味兼顾高产,建立温室冬春茬辣椒滴灌水肥精准量化管理方案。在与供试条件接近的温室推荐:基施商品有机肥9 t/hm2,苗期至开花期视长势滴灌N–P2O5–K2O配比接近22–12–16的专用肥1次,水量90 m3/hm2,肥量37.5 kg/hm2;从对椒坐果(黑枣大小)开始选择配比接近19–6–25的专用肥,每7~10天滴灌水肥1次,若以实现高产为目标时,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,对应水肥管理频次分别为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,滴灌专用肥量412.5~562.5 kg/hm2;若以实现鲜果增香提味兼顾产量为目标时,上述时期水量依次控制在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,对应水肥管理频次分别为2、3、4、1次,全生育期滴灌水量1530~1590 m3/hm2,滴灌专用肥量 525~637.5 kg/hm2。

4 结论

适宜的灌水量能增加辣椒商品果实数,减少脐腐病果量,促进商品果产量的形成。采收期间适当降低滴灌水量形成轻度干旱胁迫(土壤相对含水量72%~75%),但能促使果实汁液浓缩,促进多种香气成分积累,提升主体香气物质(2-甲氧基-3-异丁基吡嗪)的活度。采收期间适当增加滴灌肥量(单次75 kg/hm2),能提升主体香气物质活度和辣椒素含量,从而实现鲜果增香提味并兼顾产量形成。以滴灌冬春茬辣椒产量75~90 t/hm2为高产指标,65~75 t/hm2为增香提味兼顾产量指标,分别提出坐果期、采收初期、采收盛期、采收末期根区土壤相对含水量适宜值与控制下限,建立滴灌水肥精准量化管理方案。

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