馬彥霞，王曉巍，張玉鑫，蒯佳琳，康恩祥，張俊峰，陳靜茹

?作物水肥高效利用?

戈壁荒漠區(qū)基質(zhì)槽培辣椒耗水特征及產(chǎn)量品質(zhì)對(duì)水分調(diào)控的響應(yīng)

馬彥霞，王曉巍*，張玉鑫，蒯佳琳，康恩祥，張俊峰，陳靜茹

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，蘭州 730070）

【】提出基于水分-品質(zhì)響應(yīng)的河西走廊戈壁荒漠區(qū)秋冬茬基質(zhì)槽栽培辣椒合理的節(jié)水優(yōu)質(zhì)高效灌溉模式。在膜下滴灌條件下，設(shè)定3種灌溉水平，即基質(zhì)飽和含水率（F）的50%～60%、60%～70%、70%～80%，分別在辣椒苗期、初花期、初果期和盛果期進(jìn)行水分調(diào)控，研究了不同處理辣椒的耗水特征及產(chǎn)量品質(zhì)和水分利用效率對(duì)不同生育階段水分調(diào)控的響應(yīng)。戈壁荒漠區(qū)秋冬茬基質(zhì)槽栽培辣椒各生育階段耗水量、植株日耗水強(qiáng)度均隨基質(zhì)含水率的增大而增大，各生育階段耗水模數(shù)隨生育期的推進(jìn)呈遞增趨勢(shì)；辣椒株高、莖粗產(chǎn)量、果實(shí)可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、維生素C（Vc）、硝酸鹽對(duì)苗期和盛果期灌溉調(diào)控最敏感。與全生育期基質(zhì)含水率均在70%F～80%F處理相比，苗期和盛果期基質(zhì)含水率均保持在70%F～80%F，初花期和初果期進(jìn)行虧缺灌溉的處理果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)和Vc量分別提高了5.59%和5.82%，硝酸鹽量降低了0.89%，產(chǎn)量增長(zhǎng)了6.43%，水分利用效率提高了18.77%。綜合整個(gè)生育期考慮，基質(zhì)含水率苗期和盛果期均控制在飽和含水率的70%～80%，初花期和初果期分別控制在飽和含水率的50%～60%和60%～70%，在節(jié)水和保證較高產(chǎn)量的同時(shí)，可改善果實(shí)品質(zhì)，提高產(chǎn)量和水分利用效率，是戈壁荒漠區(qū)秋冬茬基質(zhì)槽栽培辣椒可行的節(jié)水優(yōu)質(zhì)高效灌溉調(diào)控模式。

戈壁荒漠區(qū)；辣椒；基質(zhì)栽培；水分調(diào)控；優(yōu)質(zhì)高效；灌溉模式

0 引言

【研究意義】隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快，土地資源被大量消耗，直逼1.2億hm2耕地紅線(xiàn)。此外，隨著人口的不斷增加、農(nóng)村人口向城鎮(zhèn)的加速轉(zhuǎn)移及人們飲食結(jié)構(gòu)的改善，蔬菜需求量呈剛性增長(zhǎng)趨勢(shì)，菜糧爭(zhēng)地矛盾日益突出。我國(guó)戈壁荒漠等非耕地資源豐富，充分利用廣闊的非耕地既能有效保障耕地紅線(xiàn)，又能滿(mǎn)足人民群眾日益增長(zhǎng)的蔬菜產(chǎn)品需求。辣椒（）是我國(guó)種植面積最大的蔬菜作物[1]，也是甘肅省河西走廊戈壁荒漠區(qū)日光溫室基質(zhì)栽培的主要茄果類(lèi)蔬菜。但由于栽培基質(zhì)疏松透氣，持水性、緩沖性較差，基質(zhì)栽培辣椒生產(chǎn)中極易出現(xiàn)水分供應(yīng)不足或過(guò)量等問(wèn)題，加之戈壁荒漠區(qū)年降水量低、蒸發(fā)量高、農(nóng)業(yè)水資源不足等弊端，嚴(yán)重制約基質(zhì)栽培辣椒的可持續(xù)發(fā)展。因此，開(kāi)展戈壁荒漠區(qū)基質(zhì)栽培辣椒的節(jié)水灌溉顯得尤為重要。

【研究進(jìn)展】膜下調(diào)虧灌溉是一種綜合性節(jié)水灌溉方法，具有灌水少、水肥利用率高、增產(chǎn)提質(zhì)效果明顯等特點(diǎn)[2]。王世杰等[2]報(bào)道，調(diào)虧灌溉能減少辣椒全生育期灌水量和耗水量，且耗水量隨灌水量的增加而增加[3]；辣椒苗期中度-后果期輕度水分調(diào)虧處理，顯著降低了全生育期的灌水量和耗水量，且水分利用效率和灌溉水利用效率均升高[4]；甜瓜果實(shí)膨大期施加輕度水分虧缺，番茄結(jié)果期施加中度水分調(diào)虧，均可有效提高水分利用效率[5-6]。蔡煥杰等[7]認(rèn)為，水分虧缺的時(shí)期和程度能顯著影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)。研究表明，番茄苗期60%、開(kāi)花坐果期和結(jié)果期70%的調(diào)虧灌溉，顯著提高了產(chǎn)量[6]；辣椒產(chǎn)量對(duì)果實(shí)成熟期的灌溉調(diào)控最為敏感，開(kāi)花坐果期和成熟期果實(shí)的可溶性蛋白對(duì)灌溉調(diào)控的響應(yīng)程度較低，而果實(shí)Vc和可溶性固形物對(duì)灌溉調(diào)控的響應(yīng)程度較高[8]；適時(shí)適度的水分調(diào)虧處理可提高番茄果實(shí)可溶性固形物、Vc和可溶性糖量，降低硝酸鹽量，也可提高抗旱能力，后期復(fù)水會(huì)出現(xiàn)補(bǔ)償生長(zhǎng)，在節(jié)水的同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[9-11]。

【切入點(diǎn)】雖然迄今關(guān)于作物耗水量和調(diào)虧灌溉的研究較多，但大都集中在土壤栽培方面，而針對(duì)河西走廊戈壁荒漠區(qū)日光溫室基質(zhì)槽栽培辣椒耗水特征及節(jié)水灌溉的研究鮮見(jiàn)報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究在辣椒不同生育階段設(shè)置不同的灌溉水平，研究戈壁荒漠區(qū)基質(zhì)槽培辣椒的耗水特征及產(chǎn)量品質(zhì)和水分利用效率對(duì)不同生育階段水分調(diào)控的響應(yīng)，以期提出基于水分-品質(zhì)響應(yīng)的河西走廊戈壁荒漠區(qū)基質(zhì)槽栽培辣椒合理的節(jié)水優(yōu)質(zhì)高效灌溉模式。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2019年8月—2020年2月在甘肅省張掖市高臺(tái)縣合黎鎮(zhèn)八壩村戈壁灘沙袋墻體日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地處河西走廊中段，屬大陸性溫帶荒漠干旱氣候，地表為沙化土壤。栽培槽為下挖式“U”型栽培槽，槽長(zhǎng)850 cm、寬55 cm、深30 cm，槽間距75 cm，槽自北向南傾斜5°，槽底部鋪有1層聚乙烯塑料薄膜（防止水肥流失），膜上鋪1層厚5 cm左右鵝卵石，上鋪編織袋，填充25 cm厚栽培基質(zhì)（圖1）。試驗(yàn)期間室內(nèi)空氣溫度由HOBO U23-003記錄，辣椒生育期內(nèi)每天的最高、最低和平均溫度的變化如圖2所示。

圖1 基質(zhì)槽辣椒種植模式示意圖

日期

1.2 試驗(yàn)材料

供試品種選擇適合當(dāng)?shù)卦耘嗟碾]椒11號(hào)。供試基質(zhì)選用由當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)廢棄物菇渣、玉米秸稈、牛糞、爐渣按2.5∶2∶2.5∶3體積比配置的復(fù)合基質(zhì)，基本理化性狀為：pH值7.03（飽和浸提法）、值1.20 mS/cm（飽和浸提法）、體積質(zhì)量0.529 g/cm3、全氮量6.97 g/kg、全磷量0.947 g/kg、全鉀量15.37 g/kg?；炫浠|(zhì)時(shí)加入50%百菌清150 g/m3，充分混拌均勻后覆蓋塑料膜，堆悶10 d后填充。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)灌水量和生育期2個(gè)因素，共10個(gè)處理。灌水量設(shè)3個(gè)梯度，即基質(zhì)飽和含水率（32.4%，F(xiàn)）的50%～60%（前期研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)基質(zhì)質(zhì)量含水率在55%F時(shí)辣椒植株在中午前后出現(xiàn)輕微萎蔫狀）、60%～70%、70%～80%；生育期分4個(gè)階段，即苗期（定植到門(mén)椒現(xiàn)蕾）、初花期（從門(mén)椒現(xiàn)蕾到坐果）、初果期（從門(mén)椒坐果到采收）、盛果期（從門(mén)椒采收到拉秧），結(jié)合當(dāng)?shù)乩苯飞M(jìn)程，以全部辣椒植株2/3出現(xiàn)各生育期的特征日期來(lái)劃分。定植后澆透水，緩苗結(jié)束后開(kāi)始試驗(yàn)處理。每個(gè)處理3次重復(fù)，每2槽為1個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列，長(zhǎng)×寬面積為26 m2。灌水方式為膜下滴灌，每槽鋪設(shè)2根薄壁軟管（=25 cm），由帶閥門(mén)旁通與主管連接，滴水孔間距20 cm。當(dāng)測(cè)得某處理小區(qū)水分低于設(shè)計(jì)下限時(shí)，打開(kāi)該小區(qū)旁通閥門(mén)，其余小區(qū)旁通閥門(mén)關(guān)閉，灌水使基質(zhì)含水率保持在處理范圍內(nèi)，灌水量采用精確度1/10 000 m3的水表記錄。試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案

辣椒于7月18日采用穴盤(pán)育苗，8月31日定植，9月21日門(mén)椒現(xiàn)蕾，10月9日門(mén)椒坐果，11月5日門(mén)椒采收，翌年2月5日拉秧。單株定植，株距35 cm，行距40 cm。定植后基質(zhì)表面不覆膜，等完全緩苗后基質(zhì)表面覆1層黑膜。苗期不追肥，門(mén)椒現(xiàn)蕾開(kāi)始追肥，每10天滴灌追肥1次，初花期N、P2O5、K2O追施量為16.78、2.33、14.62 kg/hm2，初果期N、P2O5、K2O追施量為33.57、4.66、29.24 kg/hm2，盛果期N、P2O5、K2O追施量為50.35、7.00、43.85 kg/hm2。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1）基質(zhì)含水率測(cè)定

試驗(yàn)前測(cè)定基質(zhì)飽和含水率，試驗(yàn)期間每2天15:00—16:00使用TDR-150便攜式土壤水分速測(cè)儀（美國(guó)spectrum公司生產(chǎn)）測(cè)定1次基質(zhì)含水率，根據(jù)測(cè)定的基質(zhì)含水率計(jì)算灌水量，第2天10:00—11:00澆水，使基質(zhì)含水率保持在處理范圍內(nèi)。TDR-150便攜式土壤水分速測(cè)儀主要用于土壤水分測(cè)定，因此使用前用烘干法對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定，先使用TDR-150測(cè)定基質(zhì)體積含水率，再用烘干法測(cè)定基質(zhì)質(zhì)量含水率，以此做出標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。TDR值（）和基質(zhì)質(zhì)量含水率（）的關(guān)系為：=0.765+0.257（2=0.987）。

2）生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

定植后每處理隨機(jī)選定5株，于苗期、初花期、初果期、盛果期跟蹤調(diào)查株高（莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)的距離）和莖粗（莖基部距地面5 cm處莖稈直徑，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測(cè)量），計(jì)算增長(zhǎng)率。株高和莖粗增長(zhǎng)率計(jì)算式為：株高或莖粗增長(zhǎng)率（%）=[盛果期株高或莖粗（cm）-苗期株高或莖粗（cm）]×100/苗期株高或莖粗（cm）。

3）果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量測(cè)定

于盛果期選取成熟果實(shí)測(cè)定可食用部分的可溶性糖、硝酸鹽、可溶性蛋白質(zhì)和Vc量，分別參照王學(xué)奎等[12]、李幫秀等[13]、蒲光蘭等[14]、李合生[15]的方法利用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定。采用田間稱(chēng)量法，記錄各處理的辣椒采收量，至采收全部結(jié)束后，匯總統(tǒng)計(jì)各處理的總產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

記錄每處理每次灌水量，試驗(yàn)結(jié)束后按生育期分階段統(tǒng)計(jì)總灌水量，計(jì)算耗水強(qiáng)度和耗水模數(shù)。

耗水強(qiáng)度（m3/（d·m2））=耗水量（m3）/[生育期天數(shù)（d）·面積（m2）]；耗水模數(shù)（%）=階段耗水量（m3/m2）/全生育期耗水量（m3/m2）；水分利用效率（kg/m3）=辣椒產(chǎn)量（kg）/耗水量（m3）[16]。

根據(jù)Valladares等[17]的方法計(jì)算辣椒農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量品質(zhì)的可塑性指數(shù)（）。=（某變量的最大值一某變量的最小值）/某變量的最大值×100%。

采用Microsoft Exce1 2010和SPSS 23.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水分處理對(duì)辣椒耗水規(guī)律的影響

2.1.1 生育期內(nèi)耗水量

從表2可以看出，辣椒不同生育期各水分處理的耗水量均隨基質(zhì)含水率的增加而增加，且同一生育期基質(zhì)含水率相同的處理間耗水量差異不大。隨著生育期的推進(jìn)耗水量基本呈遞增趨勢(shì)，盛果期達(dá)最高水平。辣椒從定植到拉秧在田間生長(zhǎng)158 d，各處理單位面積耗水量居于前3位的依次是T7、T4、T1處理，與CK相比，分別節(jié)水11.59%、12.99%、13.42%；所有處理耗水量最小的是T2處理，與CK相比，節(jié)水達(dá)22.08%。

表2 不同處理生育期內(nèi)耗水量的差異

2.1.2 耗水強(qiáng)度

由圖3（a）得知，隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)不同水分處理辣椒的日耗水強(qiáng)度變化趨勢(shì)不同，其中T1、T4、T6、T7、T9處理呈先降低后升高的趨勢(shì)，T2、T5、T8處理和CK呈先降低再升高后又降低的趨勢(shì)，T3處理呈先升高再降低后又升高的趨勢(shì)。從全生育期來(lái)看，不同處理的日耗水強(qiáng)度除初花期T3、T9處理外，其他各處理均小于CK。同一生育階段，基質(zhì)含水率大的處理日耗水強(qiáng)度也大。相同基質(zhì)含水率處理下，苗期的耗水強(qiáng)度大于其他生育期，各處理苗期平均耗水強(qiáng)度為0.002 m3/（d·m2）。

2.1.3 耗水模數(shù)

圖3（b）為辣椒不同生育階段耗水模數(shù)的變化趨勢(shì)。不同生育階段的耗水模數(shù)除T3、T6、T7、T9處理外，其他各處理變化趨勢(shì)均與CK一致，隨著生育期的延長(zhǎng)耗水模數(shù)逐漸升高。不同水分處理苗期、初花期、初果期和盛果期耗水模數(shù)的變化范圍分別為0.82～1.18、0.97～1.38、1.28～2.46、4.82～6.82，可見(jiàn)盛果期的耗水模數(shù)顯著高于其他各生育階段。

2.2 不同水分處理對(duì)辣椒生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

圖4為不同水分處理辣椒植株株高和莖粗的動(dòng)態(tài)變化圖（圖中小寫(xiě)字母表示同一生育期不同處理間在5%水平上的差異顯著性，下同。）。不同水分處理下辣椒植株株高和莖粗呈現(xiàn)出不同態(tài)勢(shì)。苗期對(duì)辣椒進(jìn)行不同梯度的水分處理，T1―T6處理均抑制了辣椒生長(zhǎng)，導(dǎo)致株高明顯低于CK。進(jìn)入初花期后，水分虧缺對(duì)辣椒植株的增長(zhǎng)影響較大，隨著水分虧缺程度的減輕，株高基本呈逐漸上升的趨勢(shì)，但T8處理除外，說(shuō)明苗期充分灌溉后，初花期適當(dāng)?shù)乃痔澣笨纱龠M(jìn)株高的增長(zhǎng)。初果期株高的增長(zhǎng)趨勢(shì)均表現(xiàn)為隨著水分虧缺程度的加重，呈逐漸下降的趨勢(shì)。盛果期所有水分處理的株高均顯著低于CK，其中T7處理和T9處理最大，T2處理最小。整個(gè)生育期株高的增長(zhǎng)率表現(xiàn)為：CK>T7處理>T4處理>T6處理>T9處理>T1處理>T3處理>T8處理>T5處理>T2處理，說(shuō)明盛果期水分虧缺程度對(duì)株高的影響最大，苗期次之。辣椒苗期植株的莖粗各處理間雖有差異，但差異均不顯著；初花期莖粗增幅基本表現(xiàn)為隨著水分虧缺程度的加重，呈下降趨勢(shì)；初果期除T8處理和T9處理莖粗高于CK外，其他處理均低于CK，且T8處理和T9處理與CK間差異不顯著；盛果期莖粗T7處理最大，且與CK達(dá)差異顯著水平。辣椒苗期到盛果期莖粗的增長(zhǎng)率T7處理最大，增長(zhǎng)率達(dá)186.0%，較CK提高了2.46%。

圖4 不同處理辣椒株高和莖粗的動(dòng)態(tài)變化

2.3 不同水分處理對(duì)辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響

表3是不同水分處理辣椒果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率的統(tǒng)計(jì)表。水分虧缺灌溉可顯著提高果實(shí)的可溶性糖量，其中T2處理最高，較CK升高了35.0%，且與其他處理間差異達(dá)顯著水平（＜0.05）；T5處理次之，T9處理最小，但T6處理和T9處理間差異不顯著（＞0.05）。果實(shí)硝酸鹽量各水分虧缺處理均高于CK，但T7處理與CK間差異不顯著；T2處理果實(shí)硝酸鹽量顯著高于所有處理，T5處理次之。不同水分虧缺處理的果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)量T7處理最高，較CK提高了5.59%，且與其他各處理間差異顯著，T6處理次之，T2處理最小，T4和T9處理與CK差異不顯著。果實(shí)Vc量的大小表現(xiàn)為：T7處理>T6處理>T4處理>T9處理>CK>T8處理>T3處理>T5處理>T1處理>T2處理，T7處理較CK升高了5.82%，且與其他處理間差異顯著，T4處理和T9處理與CK間差異不顯著，T1、T3、T5處理間差異不顯著，T3、T5、T8處理間差異不顯著。

2.4 不同處理對(duì)辣椒產(chǎn)量和水分利用效率的影響

從表3可以看出，T4、T6、T7、T9處理產(chǎn)量高于CK，其中T7處理產(chǎn)量最高，較CK增長(zhǎng)了6.43%，且與CK和其他各處理間差異達(dá)顯著水平；T6處理次之，且與CK間差異顯著，但與T4處理和T9處理間無(wú)顯著性差異；T2處理最小，且與所有處理間差異達(dá)顯著水平。T1、T2、T3、T5、T8處理產(chǎn)量均顯著低于CK，T1、T3、T5處理間差異不顯著。所有處理中產(chǎn)量最低的是苗期和盛果期水分虧缺程度最大的T1、T2、T3、T5、T8處理，初花期和初果期水分虧缺程度對(duì)產(chǎn)量影響不大，且適度的水分虧缺有利于提高產(chǎn)量。水分利用效率的分析結(jié)果表明，所有水分虧缺處理均高于CK，其中T6處理水分利用效率最高，T9處理次之，T7處理居第3位，分別較CK提高了28.02%、23.02%、18.77%；T1處理最小?？梢?jiàn)，適當(dāng)?shù)乃痔澣本哂幸欢ǖ恼?yīng)，有利于提高辣椒產(chǎn)量和灌溉水利用效率。

表3 不同處理辣椒果實(shí)的品質(zhì)、產(chǎn)量及水分利用效率

注 表中同列小寫(xiě)字母表示不同處理間在5%水平上的差異顯著性，下同。

2.5 耗水量與辣椒各項(xiàng)指標(biāo)的相關(guān)性分析

表4為總耗水量與辣椒植株農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量品質(zhì)的相關(guān)性分析結(jié)果?；|(zhì)栽培辣椒生育期內(nèi)的總耗水量與植株生長(zhǎng)情況、品質(zhì)和產(chǎn)量有密切關(guān)系，總耗水量與株高、產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（<0.01），與果實(shí)可溶性糖、硝酸鹽量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與莖粗、果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)和Vc量呈顯著性正相關(guān)關(guān)系（<0.05）。不同指標(biāo)相關(guān)系數(shù)的絕對(duì)值表現(xiàn)為：硝酸鹽>可溶性糖>株高>產(chǎn)量>莖粗>Vc>蛋白質(zhì)，說(shuō)明總耗水量與果實(shí)硝酸鹽相關(guān)性最大，可溶性糖次之，蛋白質(zhì)相關(guān)性最小。

2.6 水分處理對(duì)辣椒表型可塑性的影響

由表5可知，不同水分處理后，T4、T6、T7、T9處理可塑性指數(shù)均較CK有所升高，其他處理均低于CK，其中可塑性指數(shù)排在前3位的分別是T7、T6、T4處理，排在后3位的分別是T1、T5、T2處理。由此可見(jiàn)，苗期和盛果期水分虧缺程度輕的處理適應(yīng)生境的能力較水分虧缺重的處理更強(qiáng)。辣椒進(jìn)行水分處理后，農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量品質(zhì)均發(fā)生明顯變化，不同處理各指標(biāo)的可塑性指數(shù)平均值表現(xiàn)為：硝酸鹽>可溶性糖>株高>產(chǎn)量>莖粗>Vc>蛋白質(zhì)，說(shuō)明水分處理對(duì)基質(zhì)槽栽培辣椒果實(shí)硝酸鹽量的影響最大，可溶性糖量次之，對(duì)果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)量影響最小。

表4 總耗水量與辣椒農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量品質(zhì)的相關(guān)性分析

注=15,*表示<0. 05, **表示<0. 01。

表5 辣椒植株農(nóng)藝性狀和果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的可塑性指數(shù)

3 討論

本研究表明，基質(zhì)槽栽培辣椒各生育階段耗水量隨基質(zhì)含水率的降低而減少，且基質(zhì)含水率越低，耗水量越少，這與王璐等[18]在向日葵上的研究結(jié)果一致。從全生育期來(lái)看，盛果期是耗水量最大的生育階段，占辣椒全生育期耗水量的50.3%～66.5%，苗期耗水最小，這是由于苗期植株矮小且生長(zhǎng)緩慢，葉面積較小，因此耗水量最??；初花期和初果期植株生長(zhǎng)進(jìn)程加快，耗水量也隨之升高；盛果期植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行，耗水量達(dá)到最大。植株日耗水強(qiáng)度隨基質(zhì)含水率的增大而增大，在相同基質(zhì)含水率處理下，苗期的日耗水強(qiáng)度大于其他生育階段，可能是因?yàn)槊缙跁r(shí)外界氣溫較高，而基質(zhì)表面還未覆膜導(dǎo)致蒸發(fā)量大造成的。不同水分處理下，各生育階段耗水模數(shù)均隨生育期的推進(jìn)呈遞增趨勢(shì)。此外，生育期的長(zhǎng)短對(duì)耗水模數(shù)也有影響[19]?；|(zhì)槽栽培辣椒屬大苗移栽，苗期較短，耗水模數(shù)最?。皇⒐谥仓晟砉δ芡ⅲ谳^長(zhǎng)，耗水模數(shù)最大。

水分是影響作物生長(zhǎng)的重要因素。本研究表明，不同水分處理后苗期隨著水分虧缺程度的加劇，辣椒株高呈下降趨勢(shì)，這與高佳等[4]研究結(jié)果一致。初花期復(fù)水后，苗期水分虧缺重的處理株高均低于水分虧缺程度輕的處理；盛果期所有水分虧缺處理的株高均顯著低于CK，說(shuō)明虧缺灌溉會(huì)抑制辣椒生長(zhǎng)，這與前人在辣椒上的試驗(yàn)結(jié)果相符[2]。整個(gè)生育期株高的增幅居于前3位的是CK、T7處理和T4處理，居于后3位的是T8、T5處理和T2處理，說(shuō)明苗期和盛果期水分虧缺程度對(duì)辣椒株高的影響最大，這可能是因?yàn)槔苯吩诿缙谥饕M(jìn)行營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，受到一定程度水分脅迫，植株生長(zhǎng)受到抑制，后期復(fù)水也無(wú)法完全恢復(fù)到充分灌溉的水平，這與王世杰等[20]的研究結(jié)果不一致，可能是由于開(kāi)花坐果期水分處理的方法不同，或辣椒的生長(zhǎng)環(huán)境不同造成的；而盛果期植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)同時(shí)進(jìn)行，加之盛果期生育期最長(zhǎng)，水分虧缺程度對(duì)株高影響更大。

水分是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最主要的環(huán)境限制因素，只有保證適宜的土壤含水率才能實(shí)現(xiàn)辣椒的節(jié)水、高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)[4]。試驗(yàn)表明，苗期和盛果期水分虧缺程度輕的T7、T6處理果實(shí)可溶性蛋白質(zhì)和Vc量顯著高于CK，兩生育階段水分虧缺程度重的處理顯著低于CK，可能是因?yàn)檫m當(dāng)?shù)乃痔澣笨梢蕴岣呃苯返墓麑?shí)品質(zhì)，但苗期和盛果期水分虧缺過(guò)重，造成植株合成碳水化合物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的功能顯著降低，從而導(dǎo)致辣椒果實(shí)品質(zhì)的顯著下降[21]。不同水分處理后辣椒果實(shí)可溶性糖量均較CK顯著升高，且苗期和盛果期灌水量最低的T2處理可溶性糖量最高，而苗期和盛果期灌水量最多的T7處理可溶性糖量最低，徐桂紅[22]的研究同樣表明灌水量對(duì)辣椒品質(zhì)有一定的影響，隨灌水量的增加，果實(shí)可溶性糖量呈降低的趨勢(shì)。T7處理果實(shí)硝酸鹽量顯著低于其他水分處理，T2處理和T5處理果實(shí)有較高的硝酸鹽累積量，這可能是由于水分虧缺使辣椒體內(nèi)的硝酸還原酶量下降、活性降低，從而導(dǎo)致硝酸鹽的積累顯著增加[23]，這與在黃瓜[24]上的研究結(jié)果一致。

Turner[25]認(rèn)為，水分虧缺并不一定總是降低作物產(chǎn)量，適期的輕度虧水灌溉可提高產(chǎn)量。本研究中，苗期和盛果期水分虧缺程度輕的T7處理產(chǎn)量顯著升高，而水分虧缺程度最大的處理產(chǎn)量均顯著低于CK，說(shuō)明基質(zhì)槽栽培辣椒苗期和盛果期水分虧缺程度重會(huì)顯著降低產(chǎn)量。水分利用效率的分析結(jié)果表明，所有水分虧缺處理均高于CK，其中T6處理水分利用效率最高，較CK提高了28.02%?？梢?jiàn)，適當(dāng)?shù)乃痔澣本哂幸欢ǖ恼?yīng)，有利于提高辣椒產(chǎn)量和灌溉水利用效率。

水分是表型可塑性的重要影響因子。本研究苗期和盛果期水分虧缺較輕的T7、T6、T4處理可塑性指數(shù)平均值均較大，而苗期和盛果期水分虧缺程度最重的T2處理可塑性指數(shù)平均值最小。說(shuō)明適時(shí)適度的水分虧缺灌溉可提高基質(zhì)槽栽培辣椒的適應(yīng)能力，而苗期和盛果期的水分虧缺程度對(duì)辣椒適應(yīng)生境的能力影響最大，即戈壁荒漠區(qū)秋冬茬基質(zhì)槽栽培辣椒對(duì)水分最敏感的生育階段是苗期和盛果期，且盛果期較苗期更為敏感，陳平等[26]的研究也得出了相同結(jié)論。單個(gè)指標(biāo)可塑性指數(shù)平均值則以硝酸鹽為最大，相關(guān)性分析也表明耗水量與硝酸鹽量的相關(guān)性最高，說(shuō)明水分處理對(duì)基質(zhì)栽培辣椒果實(shí)硝酸鹽量的影響最大。

4 結(jié)論

1）戈壁荒漠區(qū)秋冬茬基質(zhì)槽栽培辣椒各生育階段耗水量、植株日耗水強(qiáng)度均隨基質(zhì)含水率的增大而增大；各生育階段耗水模數(shù)隨生育期的推進(jìn)呈遞增趨勢(shì)；盛果期耗水量占全生育期最大，耗水模數(shù)最高。

2）基質(zhì)栽培辣椒生長(zhǎng)過(guò)程中在個(gè)別生育階段采用適度的水分虧缺可促進(jìn)植株生長(zhǎng)，提高果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量和灌溉水利用效率，但苗期和盛果期水分虧缺過(guò)重，會(huì)導(dǎo)致果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的顯著下降；辣椒株高、莖粗、可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、Vc、硝酸鹽及產(chǎn)量對(duì)苗期和盛果期灌溉調(diào)控最為敏感，所以在苗期和盛果期應(yīng)保證水分供應(yīng)。

3）戈壁荒漠區(qū)秋冬茬基質(zhì)槽栽培辣椒苗期和盛果期基質(zhì)含水率控制在70%F～80%F，初花期和初果期分別控制在50%F～60%F、60%F～70%F，可達(dá)到促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)，改善果實(shí)品質(zhì)，提高產(chǎn)量，節(jié)約水資源的目的。

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The Impacts of Controlled Irrigation on Water Consumption,Yield and Fruit Quality of Substrate-cultivated Pepper () in Gobi Desert

MA Yanxia, WANG Xiaowei*, ZHANG Yuxin, KUAI Jialin, KANG Enxiang, ZHANG Junfeng, CHEN Jingru

(Vegetable Research Institute, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China)

【】Water scarcity is a bottleneck hindering vegetable production in Gobi Desert. While previous studies have shown implementing water-saving irrigation is one solution, most existing studies on crops in this region focused on soil-cultivation. In contrast, water consumption of substrate-cultivated vegetable production in greenhouse has received limited attention despite its increased use.【】Taking pepper () as an example, the purpose of this paper is to fill this knowledge gap by systematically studying the impact of matrix saturation combined with controlled irrigation implemented at different growing stages on yield, fruit quality and water consumption of the crop.】The experiment was conducted from autumn to winter in a solar greenhouse at Hexi corridor, with the cultivar Longjiao No.11 used as the model plant. We compared three irrigation treatments by keeping the matrix saturation at 50%～60%, 60%～70% and 70%～80%respectively at different growth stages, with matrix saturation kept at 70%～80% in the whole season taken as the control. Controlled deficit irrigation was implemented at seedling, initial flowering, initial fruiting and full fruiting stages. In each treatment, we measured water consumption, yield, fruit quality and water use efficiency of the peppers.【】The total water consumption and daily water consumption of the peppers both increased with the matrix saturation, and the water consumption modulus at each growth stage increased as time elapsed The shoot height, stem thickness, soluble sugar and protein content, vitamin C (Vc), nitrate and fruit yield were most sensitive to irrigation regulation at the seedling and fruiting stage. Compared with the treatment maintaining matrix saturation at 70%～80%in the whole season, temporally keeping matric saturation at seedling and fruiting stage at 70%～80%, with deficit irrigations conducted at the initial flowering and early fruiting stage, can increase the contents of soluble protein and Vc, yield, and water use efficiency of the crop by 5.59%, 5.82%, 6.43% and 18.77%, respectively, while reducing nitrate content by 0.89%.【】Keeping the matrix saturation at 70%～80% during the seedling and fruiting stages, and thirsting the crop at initial flowering and fruiting stages by keeping the matrix saturation at 50%～60% and 60% to 70%,respectively, was most effective in saving water and improving yield and fruit quality, as well as the water use efficiency. It can be used as an optimal cultivation for solar greenhouse production of matrix-cultivated peppers from autumn to winter in the Hexi corridor.

Gobi Desert;; substrate culture; water regulation; high quality and efficiency; irrigation mode

S626

A

10.13522/j.cnki.ggps.2021138

1672 - 3317（2021）11 - 0001 - 08

2021-04-10

甘肅省引導(dǎo)科技創(chuàng)新發(fā)展專(zhuān)項(xiàng)資金項(xiàng)目（2018GAAS13）；甘肅省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技支撐體系區(qū)域創(chuàng)新中心重點(diǎn)科技項(xiàng)目（2019GAAS47）；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32060678）

馬彥霞（1982-），女。副研究員，博士，主要從事蔬菜生理生態(tài)及高效栽培技術(shù)研究。E-mail: mayx1982@126.com

王曉巍（1968-），男。研究員，博士，主要從事蔬菜高效栽培技術(shù)研究。E-mail: wangxw@gsagr.ac.cn

馬彥霞, 王曉巍, 張玉鑫, 等. 戈壁荒漠區(qū)基質(zhì)槽培辣椒耗水特征及產(chǎn)量品質(zhì)對(duì)水分調(diào)控的響應(yīng)[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2021, 40(11): 1-8.

MA Yanxia, WANG Xiaowei, ZHANG Yuxin, et al. The Impacts of Controlled Irrigation on Water Consumption, Yield and Fruit Quality of Substrate-cultivated Pepper () in Gobi Desert[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(11): 1-8.

責(zé)任編輯：陸紅飛