柳小蘭 鄧廷飛 高安勤 魏福曉 林紹霞 張清海 王道平

柳小蘭，鄧廷飛，高安勤，等. 不同施肥處理的連作障礙辣椒成分特征分析及綜合評價［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2024，52（7）：169-178.

doi：10.15889/j.issn.1002-1302.2024.07.023

（1.貴州醫(yī)科大學省部共建藥用植物功效與利用國家重點實驗室，貴州貴陽 550014； 2.貴州省天然產(chǎn)物研究中心，貴州貴陽 550014； 3.貴州省六盤水市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種植業(yè)發(fā)展中心，貴州六盤水 553002； 4.貴州醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院，貴州貴陽 550025）

摘要：為探明不同施肥處理對連作障礙辣椒果實礦質(zhì)元素和品質(zhì)指標的影響，以期尋求有效緩解辣椒連作障礙的最佳施肥處理，為辣椒產(chǎn)業(yè)高效高質(zhì)發(fā)展提供理論依據(jù)。采用相關性分析和主成分分析對不同施肥處理辣椒中12種礦質(zhì)元素及3個品質(zhì)指標進行差異分析，并采用健康風險評估模型對辣椒中重金屬Cr、Cu、Pb、Cd、As和Hg進行健康風險評價。結(jié)果表明，除了T2和T11處理重金屬Cd含量分別為0.253、0.269 mg/kg，接近限量值0.3 mg/kg外，其余各處理中的各重金屬含量均遠遠低于限量值，且各施肥處理的健康風險評估危害指數(shù)HI辣椒均遠遠小于1.0，即不會產(chǎn)生明顯的健康影響，但應對Cd引起重視；辣度與辣椒素含量、二氫辣椒素含量、Ca含量和Sr含量的相關系數(shù)分別為0.97、0.79、0.81、0.70，均呈極顯著正相關關系（P<0.01）；T6處理礦質(zhì)元素Ca、Ni、Be、Sr的含量在各處理中均最高，分別為CK的1.64、1.36、1.36、2.75倍，且T6處理的辣椒素含量、二氫辣椒素含量及辣度分別較CK提高了2452%、36.16%和26.80%，較其他施肥處理均明顯增加（T5、T7處理的二氫辣椒素含量除外）；T6處理的主成分分析（PCA）的綜合得分為3.575，排名第一，評價最高。說明T6（復合肥+功能性有機肥+枯草芽孢桿菌菌劑）處理能夠提高辣椒辣度，改善辣椒品質(zhì)，可安全有效緩解辣椒的連作障礙現(xiàn)象，為最佳施肥方式。

關鍵詞：辣椒；連作障礙；相關性分析；主成分分析；健康風險評估

中圖分類號：S147.2；S641.306? 文獻標志碼：A? 文章編號：1002-1302（2024）07-0169-10

辣椒（Capsicum annuum L.）屬茄科，是世界上最大的調(diào)味料作物，我國在辣椒種植和產(chǎn)量上位居世界第一［1］。辣椒味辛辣是因其含有辣椒素和二氫辣椒素，辣椒素類物質(zhì)具有鎮(zhèn)痛止癢、降脂降糖、抗癌、抗菌、降壓、保護心腦血管系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等作用［2］。辣椒富含微量元素、維生素和礦物質(zhì)等多種人類需要的營養(yǎng)成分［3］。

作為貴州省重點推進的農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命12個特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，辣椒產(chǎn)業(yè)已成為貴州農(nóng)民增收的重要產(chǎn)業(yè)，近年來辣椒種植面積逐年擴大，但產(chǎn)量、品質(zhì)卻不盡人意，這與農(nóng)民連續(xù)多年單一種植制度、為求高產(chǎn)盲目施肥以及噴施農(nóng)藥等引發(fā)的連作障礙有關。有研究表明，連作障礙是辣椒產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要制約因素［4-5］，成為辣椒生產(chǎn)上的一大限制因子和急需解決的問題。此外，貴州很多地方的蔬菜中鉛（Pb）、砷（As）、鎘（Cd）等重金屬含量接近臨界值［6］，甚至存在超標情況，辣椒屬于重金屬高積累作物之一，其果實超標問題早有報道，尤其是Cd。重金屬超標不僅降低營養(yǎng)價值和品質(zhì)，還限制了無公害辣椒的生產(chǎn)及相關副產(chǎn)品的出口，大大降低經(jīng)濟效益［7］，且長期食用還會對人體肝臟等器官造成傷害［8-9］。目前，通過施肥技術緩解連作障礙來改善辣椒品質(zhì)的研究較多，其中施用有機肥［10-11］、施用微生物菌肥［12-13］、微生物菌劑復配［14-17］、化肥減量配施有機肥［18］等均可促進辣椒果實生長發(fā)育，改善辣椒品質(zhì)，實現(xiàn)提質(zhì)增產(chǎn)增效。有研究表明，微量元素能促進植物體內(nèi)的各種代謝過程，進而影響果實品質(zhì)［19］；礦質(zhì)元素與作物產(chǎn)量和品質(zhì)形成密不可分［20-21］。但目前的研究大多集中在辣椒農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和主要品質(zhì)指標等方面，對辣椒果實礦質(zhì)元素、重金屬含量、品質(zhì)的影響以及健康風險評估方面無系統(tǒng)性研究。因此，本研究以大田試驗為基礎，采用有機肥、生物菌劑和復合肥的不同組合處理，探討其對辣椒果實中無機元素含量及品質(zhì)的影響，并對辣椒中重金屬進行健康風險評估，尋找最優(yōu)施肥處理，以期利用綠色環(huán)保的現(xiàn)代技術指導辣椒的科學合理施肥，保障辣椒質(zhì)量安全，把貴州由“辣椒大省”打造成“辣椒強省”，這對貴州辣椒產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型跨越發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試辣椒品種：香辣四號（108A×017），由貴州力合農(nóng)業(yè)科技有限公司提供［GPD辣椒（2020）520012］。

供試肥料：復合肥（市場購買），氮、磷、鉀含量均為18%。微生物菌劑（貴州萬和生態(tài)環(huán)保有限公司提供）：枯草芽孢桿菌菌劑（1 000億CFU/g）、解淀粉芽孢桿菌復合菌劑（200億CFU/g）、淡紫擬青霉菌劑（260億CFU/g）。功能性有機肥（利用磷石膏和廢棄菌棒等原料發(fā)酵自制，制備方法已申請發(fā)明專利）經(jīng)貴州省中國科學院天然產(chǎn)物化學重點實驗室檢測，肥料pH值為6.09、全氮含量1.48%、全磷含量1.95%、全鉀含量1.31%、有機質(zhì)含量41.25%、總腐殖酸含量25.89%。

1.2 主要儀器

石墨爐-火焰原子吸光光度計（Agilent 240Z/FS，安捷倫科技有限公司）、雙通道原子熒光光度計（AFS-2100，北京海光儀器有限公司）、電感耦合等離子發(fā)射光譜儀（Prodigy XP，北京利曼科技有限公司）、高效液相色譜儀（Agilent 1260，安捷倫科技有限公司）。

1.3 試驗區(qū)概況

力合農(nóng)業(yè)種植基地位于貴州省貴陽市花溪區(qū)黔陶鄉(xiāng)，地處106°45′42″E，26°19′2″N，屬東部低中丘陵谷盆地區(qū)，地勢東北高、西南低，地域北寬南窄，平均海拔1 350 m左右，屬亞熱帶高原季風氣候，年平均氣溫15.6 ℃；年平均無霜期285 d，年平均日照時數(shù)1 350 h，年平均降水量1 100 mm。試驗地為連續(xù)7年種植香辣四號品種的辣椒種植基地。

1.4 試驗設計

試驗于2021年3—8月在基地展開大田試驗。辣椒于2月中下旬在大棚中育苗，3月底起壟施肥后，覆膜，按株距×行距為30 cm×50 cm移栽定植后，將微生物菌劑兌水后沖施根部，定植后進行常規(guī)管理，試驗期間不噴灑任何藥劑，人工除草。每個區(qū)域試驗設12個處理，3次重復，采用隨機區(qū)組設計排列，共劃分36個小區(qū)，每個小區(qū)面積為 6.0 m2，常規(guī)施肥為對照 （CK） 。復合肥施用量為1 125 kg/hm2，功能性有機肥施用量為15 t/hm2，復合肥和有機肥均為根部施肥；微生物菌劑施用量為7.5 kg/hm2，按照菌劑 ∶水為1 g ∶250 mL沖施根部。具體施肥方案見表1。

1.5 樣品采集與制備

于2021年8月7日對成熟期辣椒進行采摘，每個處理選取長勢基本一致的植株采摘辣椒2 kg左右，及時帶回實驗室，并將所有辣椒樣品用自來水沖洗3 遍，再用超純水（電阻率18.2 MΩ·cm）沖洗3 遍，置于恒溫鼓風干燥箱中于105 ℃殺青30 min后，以65 ℃烘干至恒重，去除辣椒的胎座，采用高速萬能粉碎機磨碎，過200目尼龍篩，裝入聚乙烯塑料自封袋中，作好標記，密封保存。

1.6 指標測定與評估

1.6.1 測定指標 辣椒采用HNO3消解、超純水定容，其中各元素的檢測方法：[JP2]鉛和鎘的含量采用石墨爐原子吸收法（GB 5009.12—2017和GB 5009.15—[JP]2014）測定；砷和汞（Hg）的含量采用原子熒光光譜法（GB? 5009.11—2014和GB 5009.17—2014）測定；鈣（Ca）、鎂（Mg）、鋁（Al）、鐵（Fe）、銅（Cu）、鋅（Zn）、鉻（Cr）、鎳（Ni）、鍶（Sr）、鈹（Be）、硼（B）、鉬（Mo）、錳（Mn）和鈷（Co）的含量采用電感耦合等離子發(fā)射光譜法（GB 5009.268—2016）測定；辣椒素和二氫辣椒素的含量采用高效液相色譜法（GB/T 21266—2007）測定；辣度測定參照GB/T 21266—2007。檢測依據(jù)均為現(xiàn)行有效的國家標準。

1.6.2 評估方法

本試驗以WM/T 2—2004《藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準》［22］作為評價標準，對辣椒中重金屬Cu、Pb、Cd、As和Hg進行評價。

為研究某一成年居民通過食用辣椒而帶來的健康風險，本研究采用健康風險評估模型對辣椒中Cr、Pb、Cd、Cu、As和Hg 的健康風險進行評估。具體公式［23］如下：

CDI辣椒＝（C×IR×ED×EF）/（BW×AT×365）。（1）

式中：CDI辣椒為重金屬污染物通過辣椒進入人體的平均攝入量，mg/（kg·d）；C為辣椒重金屬濃度，mg/kg；IR為攝入量，kg/d；ED為暴露時間，年；EF為暴露頻率，d/年；BW為體質(zhì)量，kg，按人平均體質(zhì)量60 kg計算；AT為平均暴露時間，年，以平均壽命計。

根據(jù)美國國家環(huán)境保護局（USEPA）［24］和世界衛(wèi)生組織（WHO）［25］推薦評價有毒污染物的參考暴露劑量，Cr、Pb、Cd、Cu、As和Hg的RfD分別為1.5、0.004、0.001、0.04、0.000 3、0.000 3 mg/（kg·d）；ED為30年；EF為350 d/年；AT為74.83年（根據(jù)目前的實際情況進行了修正）；在貴州，每人每年平均干辣椒消費量為2.5 kg［26］，則IR為0.006 9 kg/d。以HQ辣椒表征由辣椒攝入引起的重金屬暴露風險指數(shù)。HQ辣椒計算公式如下：

HQ辣椒=CDI辣椒/RfD。（2）

式中：HQ辣椒為危害商，表示發(fā)生某種特定有害健康效應而造成等效死亡的終身危險度；RfD為化學污染物在某種暴露途徑下的日參考計量，mg/（kg·d）。

由于同一介質(zhì)中潛在存在的有毒物質(zhì)的毒性風險是疊加的，因此如果存在多種毒性物質(zhì)時，彼此之間的交互作用應引起重視。為了解辣椒中多種重金屬對健康的危害程度，采用由每種重金屬的HQ辣椒 相加得到總和來評估，即

HI辣椒=∑HQi （i=1，2，3，…，n）。（3）

式中：HI辣椒為危害指數(shù)，即多種污染物危害商的總和。如果HI辣椒≤1.0，表明人不會受到明顯的傷害；HI辣椒>1.0，表明人體健康受危害的可能性很大；當HI辣椒>10.0，表明存在嚴重的慢性風險。

1.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法

采用Excel 2013和SPSS 21.0進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理辣椒的礦質(zhì)元素含量

由表2可知，不同處理下辣椒中的礦質(zhì)元素含量變化范圍較大，其中Ca含量為551.77～1 204.80 mg/kg，各處理表現(xiàn)為T6＞T3＞T4＞T2＞T5＞CK＞T1＞T7＞T8＞T11＞T9＞T10；Mg含量為1 042.52～1 600.24 mg/kg，表現(xiàn)為T4＞T11＞T2＞T5＞T3＞T7＞T8＞T1＞T6＞CK＞T10＞T9；Al含量為6.27～13.57 mg/kg，表現(xiàn)為T4＞T5＞T6＞T11＞T2＞T10＞T7＞T8＞CK＞T3＞T1＞T9；Fe含量為33.88～43.15 mg/kg，表現(xiàn)為T5＞T6＞T4＞T8＞T10＞T2＞T7＞CK＞T11＞T1＞T3＞T9；Zn含量為16.29～22.36 mg/kg，表現(xiàn)為T8＞T4＞T7＞T5＞T2＞T1＞T3＞T6＞T11＞CK＞T10＞T9；Mn含量為21.51～31.67 mg/kg，表現(xiàn)為T3＞T8＞T4＞T7＞CK＞T6＞T5＞T11＞T10＞T1＞T9＞T2；Ni含量為0.81～2.01 mg/kg，表現(xiàn)為T6＞T3＞T11＞T8＞T2＞T9＞T1＞CK＞T7＞T10＞T4＞T5；B含量為13.38～18.25 mg/kg，表現(xiàn)為T3＞T8＞T5＞T4＞T7＞T2＞CK＞T10＞T6＞T1＞T11＞T9；Be含量為0.11～0.19 mg/kg，表現(xiàn)為T6＞T8=T5=T11=T9=T1=T7=CK＞T10=T2＞T4=T3；Sr含量為0.38～1.65 mg/kg，表現(xiàn)為T6＞T3＞T4＞CK＞T1＞T5＞T10＞T2＞T7＞T11＞T8＞T9；Co含量為0.01～0.37 mg/kg，表現(xiàn)為T3＞CK＞T1＞T4＞T7＞T2=T6＞T8=T5=T11＞T10＞T9；Mo含量為0.02～1.41 mg/kg，表現(xiàn)為T7＞T6＞T9＞T10＞T2＞T1＞T5＞CK＞T8＞T11＞T3＞T4。

整體而言，不同施肥處理對辣椒中礦質(zhì)元素含量影響不同，且同一礦質(zhì)元素在各處理中變異程度也不同，其中Co和Mo含量的變異程度相對較大，變化系數(shù)分別為33.33%～135.97%和10.92%～16526%，其次是Al元素，其含量變異系數(shù)范圍 為24.09%～93.15%。施用單一肥料（CK、T1、T9、T10和T11）處理的各元素含量均無明顯差異，其中T1（單施功能性有機肥）處理Mg、Zn、Ni和Mo的含量分別為CK（單施復合肥）的1.04、1.08、1.03、1.49倍，其余8種元素含量均低于CK；T2（復合肥+功能性有機肥）處理除了Mn、Be、Sr和Co以外，其余8種元素含量均高于T1處理和CK；T3處理Ca、Mg、Zn、Mn、Ni、B、Sr和Co元素的含量分別是CK的1.17、1.08、1.08、1.18、1.30、1.14、1.22、1.07倍，其中Ni元素增幅最大；T4處理Ca、Mg、Al、Fe、Zn、Mn、B和Sr 元素的含量分別是CK的1.08、1.10、1.77、1.08、1.15、1.03、1.04、1.08倍，其中Al元素增幅最大；T5處理Ca、Mg、Al、Fe、Zn、B、Be 和Mo元素的含量分別是CK的1.05、1.09、1.64、1.22、1.14、1.09、1.00、1.41倍，其中Al元素增幅最大；T6處理Ca、Al、Fe、Zn、Ni、Be、Sr和Mo元素的含量分別是CK的1.64、1.49、1.11、1.06、1.36、1.36、2.74、1.86倍，其中Mg含量基本沒有變化，Sr含量增幅最大；T7處理Mg、Al、Fe、Zn、B和Mo元素的含量分別是CK的1.06、1.17、1.02、1.14、1.02、2.20倍，其中Mn和Be的含量基本沒有變化，Mo含量增幅最大；T8處理Mg、Al、Fe、Zn、Mn、Ni、B和Be元素的含量分別是CK的1.04、1.11、1.07、1.17、1.06、1.21、1.10、1.06倍，其中Ni元素增加幅度最大。

綜合來看，T3處理的Mn、B和Co含量，T4處理的Mg和Al含量，T5處理的Fe含量，T6處理的Ca、Ni、Be和Sr含量，T7的Mo含量以及T8處理的Zn含量在各處理中均最高，且T2～T8處理具有共性之處，均為肥料的配合施用，其中T6處理元素含量增幅較明顯且元素的增加種類較豐富。

2.2 不同施肥處理辣椒的重金屬元素含量

由表3可知，不同施肥處理辣椒的重金屬含量具有較大的變化，其中Cr含量為0.06～1.75 mg/kg，表現(xiàn)為T10＞CK＞T11=T7＞T1＞T2＞T8＞T6＞T5＞T4＞T9＞T3；Cu含量為7.18～8.86 mg/kg，表現(xiàn)為T6＞T10＞T4＞T3＞T5＞T2＞T7＞T1＞T8＞T11＞T9＞CK；Pb含量為0.114～0.750 mg/kg，表現(xiàn)為T3＞T2＞T4＞T5＞T6＞T7＞T11＞T8＞T9＞T10＞CK＞T1；Cd含量為0.175～0.269 mg/kg，表現(xiàn)為T11＞T2＞T4＞T10＞T6＞CK＞T5＞T3＞T7＞T1＞T9＞T8；As含量為 0.008～0.197 mg/kg，表現(xiàn)為T4＞CK＞T1＞T5=T10＞T6＞T2=T11＞T9＞T3＞T8＞T7；Hg含量為0.000～0.003 mg/kg，表現(xiàn)為T8=T9=T7=CK＞T6=T10=T11，T1～T5處理未檢出或低于儀器檢出限。

鑒于辣椒具有一定藥理作用，在藥用行業(yè)中潛力巨大［2］，對辣椒中重金屬Cu、Pb、Cd、As和Hg進行評價。結(jié)果顯示，T1（單施功能性有機肥）處理中除了Cu 外，其余5種重金屬元素含量均低于CK（單施復合肥）；T2（復合肥+功能性有機肥）處理較T1處理而言，除了Pb含量大幅增加外，其余元素含量無明顯變化；就功能性有機肥+生物菌劑配合施用（T3、T4、T5）處理情況看，除了T3（功能性有機肥+枯草芽孢桿菌菌劑）處理Cr含量較低和Pb含量較高，以及T4（功能性有機肥+解淀粉芽孢桿菌復合菌劑）處理的As含量較高外，T3、T4、T5處理的同一元素含量差異均較小；就復合肥+功能性有機肥+生物菌劑配合施用（T6、T7、T8）處理情況看，除了T6（復合肥+功能性有機肥+枯草芽孢桿菌菌劑）處理的As含量、T7處理的Cr含量相對偏高外，各處理間的同一元素含量無明顯差異；就單施不同種類生物菌劑（T9、T10、T11）處理看，除了3個處理的Cr含量差異較大外，其余重元素含量在各處理間差異不明顯。

整體而言，T1～T5處理未檢出Hg或Hg含量低于儀器檢出限；除了T2和T11處理的Cd含量較接近限量臨界值0.3 mg/kg外，其余各處理中的重金屬含量均遠遠低于限量值。此外，各處理中各元素的變異程度不同，且除了Cu元素外，其余元素在各處理中變異程度均較大。不同施肥處理下的辣椒均可作為人體獲取營養(yǎng)素既豐富又安全的來源，雖然人體從辣椒中攝入重金屬元素的量是相對安全的，但對Cd應引起重視。

2.3 不同施肥處理辣椒的品質(zhì)性狀

辣椒素、二氫辣椒素和辣度是反映辣椒食用品質(zhì)的重要指標。由表4可知，不同施肥處理的辣椒品質(zhì)各不相同，其中辣椒素含量為0.673～0.838 mg/g，表現(xiàn)為T6＞T9＞T3＞T2＞T4＝T7＞T8＞T5＞T1＞T11＞T10＞CK；二氫辣椒素含量為0.177～0.246 mg/g，表現(xiàn)為T7＞T5＞T6＞T3＞T8＞T2＞T4＞T11＞T10＞T9＞T1＞CK；辣度為 97～123（SHU），表現(xiàn)為T6＞T3＞T2=T7＞T5＞T8＞T4＞T9＞T1＞T10=T11＞CK的趨勢。

整體而言，各處理的辣椒素和二氫辣椒素含量以及辣度均高于常規(guī)施肥的CK，其中T1～T11處理辣椒果實的辣椒素含量較CK分別提高3.27%、12.63%、13.82%、8.47%、5.79%、24.52%、8.47%、8.02%、14.56%、0.45%和0.59%；二氫辣椒素含量較CK分別提高11.86%、20.34%、31.64%、18.08%、37.85%、36.16%、38.98%、24.29%、12.43%、16.95%和17.51%；辣度較CK分別提高5.15%、14.43%、17.53%、10.31%、12.37%、26.80%、14.43%、11.34%、7.22%、4.12%和4.12%。肥料配合施用（T2～T8）處理的各品質(zhì)指標較單一肥料（T1、T9、T10、T11和CK）處理均明顯增加，與上述礦質(zhì)元素含量分析結(jié)果相吻合；單施微生物菌劑（T9、T10、T11）處理中T9（枯草芽孢桿菌）處理的辣椒素含量和辣度均高于T10（解淀粉芽孢桿菌復合菌劑）處理和T11（淡紫擬青霉菌劑）處理，且功能性有機肥+生物菌劑組合（T3、T4、T5）處理中T3（功能性有機肥+枯草芽孢桿菌菌劑）處理各品質(zhì)指標高于T4（功能性有機肥+解淀粉復合菌劑）處理和T5（功能性有機肥+淡紫擬青霉菌劑）處理；復合肥+功能性有機肥+生物菌劑組合（T6、T7、T8）處理中T6（復合肥+功能性有機肥+枯草芽孢桿菌菌劑）處理辣椒素含量和辣度均最高，分別高達0.838 mg/g和123，同時T6處理各品質(zhì)指標均高于T2（復合肥+功能性有機肥）處理和T3處理。

2.4 不同施肥處理辣椒礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)指標的相關性

對辣椒中礦質(zhì)元素含量與品質(zhì)指標進行相關性分析，結(jié)果（表5）表明，辣椒中礦質(zhì)元素Fe含量與Al含量呈極顯著正相關關系（P<0.01），相關系數(shù)為0.75；Zn含量與Mg含量呈極顯著正相關關系，相關系數(shù)為0.83；B含量與Mg、Zn、Mn的含量均呈極顯著正相關關系，相關系數(shù)分別為0.71、078、0.74；Sr含量與Ca含量呈極顯著正相關關系，相關系數(shù)高達0.92，與Be含量呈顯著正相關關系（P<0.05）；Co含量與Mn含量呈顯著正相關關系；Mo含量與Be含量呈顯著正相關；辣椒素含量與Ca含量和Sr含量均呈極顯著正相關關系，相關系數(shù)分別為0.88、0.78；二氫辣椒素含量與辣椒素含量之間呈顯著正相關關系，相關系數(shù)為0.62；辣度與辣椒素含量、二氫辣椒素含量、Ca含量、Sr含量均呈極顯著正相關關系，相關系數(shù)分別為0.97、0.79、0.81、0.70。

2.5 PCA不同施肥處理辣椒果實礦質(zhì)元素含量和品質(zhì)指標的關系

不同施肥處理的辣椒果實各指標主成分分析結(jié)果見表6，可以看出，前4個成分的特征值均大于1，方差貢獻率分別為36.219%、23.743%、16387%和6.512%，累計方差貢獻率達82.861%，可代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息，可以此為基礎對本研究中不同施肥處理的辣椒果實樣品品質(zhì)進行綜合評價分析，篩選出最優(yōu)施肥處理。

為綜合考慮不同指標對辣椒果實品質(zhì)的影響，采用4個主成分的得分情況，以各自的特征值為權重，二者相乘求和構(gòu)建綜合評價得分函數(shù)，計算出各個施肥處理的綜合得分及排名。

將辣椒果實各項指標標準化后，計算各主成分得分，并以各個處理的辣椒果實樣品對應主成分的特征值為權重，以構(gòu)建辣椒果實品質(zhì)綜合評價得分函數(shù)：F=0.437F1＋0.287F2＋0.198F3＋0.079F4，得出不同處理的綜合得分，從高到低排序結(jié)果如表7所示。綜合得分越高表明該施肥處理效果越好，各處理綜合得分表現(xiàn)為T6＞T3＞T2＞T7＞T5＞T4＞T8＞T1＞T11＞T9＞CK＞T10。

2.6 不同施肥處理辣椒中重金屬的健康風險評估

根據(jù)評價標準中的公式（1）至公式（3）計算可得不同施肥處理辣椒中重金屬的HQ辣椒和HI辣椒，結(jié)果見表8。不同施肥處理辣椒中重金屬元素的危害商HQ辣椒各不相同，其中Cr-HQ辣椒為1.65×10-6～5.16×10-5，Cu-HQ辣椒為0.008～0.010，Pb-HQ辣椒為0.001～0.008，Cd-HQ辣椒為0.008～0.012，As-HQ辣椒為0.001～0.029，Hg-HQ辣椒為0.000 0～0.000 5。不同施肥處理的Cr-HQ辣椒或Hg-HQ辣椒最??；各處理的Cu-HQ辣椒和Cd-HQ辣椒差異較小；此外，就Pb-HQ辣椒和As-HQ辣椒而言，除T3和T7處理的Pb-HQ辣椒大于As-HQ辣椒外，其余處理的Pb-HQ辣椒均≤As-HQ辣椒。

不同施肥處理的危害指數(shù)HI辣椒表現(xiàn)為T8=T9＜T7＜T1＜T3=T11=CK＜T2=T6＜T5=T10＜T4，其中重金屬Cr含量的貢獻率最小，而Cu和Cd含量的貢獻率相對最大。

3 討論

本研究結(jié)果表明，單一肥料（CK、T1、T9、T10和T11）處理的各礦質(zhì)元素含量多數(shù)差異較小，這與李艷平等的研究結(jié)果（施用煙稈有機肥使煙葉中磷、鋅、鐵、錳元素的含量顯著提高）［27］不一致；與吳慧等的研究結(jié)果（不同有機肥促進了果實中部分營養(yǎng)元素含量的增加，如蚯蚓糞處理能夠?qū)е鹿麑嵵械?、磷、?種大量元素含量的增加，菜籽餅處理則能誘導果實中鐵、鋅和錳3種微量元素含量的大幅度增加）［28］也不相同。本研究中肥料配合施用（T2～T8）處理中各有1種或幾種礦質(zhì)元素含量與CK相比明顯增加，這與劉紅明等的研究結(jié)果（化肥羊糞配施對火龍果果實品質(zhì)動態(tài)及礦質(zhì)營養(yǎng)元素的影響研究表明，施用有機肥僅增加了果實中K和Fe元素的含量）［29］ 不符，與李經(jīng)洽等的研究結(jié)果（在配方施肥對庫爾勒香梨葉片礦質(zhì)營養(yǎng)含量的影響研究中，配方施肥2年，香梨葉片中Ca、Mg、Zn含量有不同程度增加，而Fe元素含量呈下降趨勢）［30］也不同。這可能是由于作物種類、土壤類型以及肥料種類及配比不同等造成的。此外，除了Co和Mo含量變異程度相對較大外，其余元素變異程度無明顯規(guī)律，這可能與人為因素影響以及大氣沉降等因素有關。

T1（單施功能性有機肥）處理除了Cu外，其余5種重金屬元素含量均低于CK（單施復合肥），表明有機肥對辣椒中這5種重金屬的累積具有一定的抑制作用。單施不同種類生物菌劑（T9～T11）處理中，除了3個處理的Cr含量差異較大外，其余重元素含量在各處理間差異不明顯，表明僅單施不同種類的生物菌劑對重金屬的影響有所區(qū)別，但影響較小。除了T2和T11處理的Cd含量較接近限量臨界值0.3 mg/kg外，其余各處理中的重金屬含量均遠遠低于限量值，說明T2和T11處理可能具有促進辣椒莖葉中的Cd向辣椒果實轉(zhuǎn)運的作用，再次印證了前人研究中辣椒對重金屬Cd具有一定富集能力的結(jié)論［31-32］，且各施肥處理中危害指數(shù)HI辣椒均遠遠小于1.0，表明成年人從辣椒中攝入重金屬元素的量是相對安全的，不會產(chǎn)生明顯的健康影響，但對Cd應引起重視。

本研究發(fā)現(xiàn)，辣椒果實中Fe含量與Al含量，Zn含量與Mg含量，B含量與Mg含量、Zn含量、Mn含量，Sr含量與Ca含量均呈極顯著正相關關系；Sr含量與Be含量、Co含量與Mn含量、Mo含量與Be含量呈顯著正相關關系；Mo含量與Mn含量、Co含量呈顯著負相關關系；辣椒素含量與Ca含量、Sr含量均呈極顯著正相關關系，這與張建等的研究結(jié)果（在貴州遵義辣椒礦質(zhì)元素含量與其品質(zhì)相關性分析中發(fā)現(xiàn)，辣椒中Fe含量與Zn含量、Mn含量與Co含量、Cu含量與Zn含量、Ni含量與Co含量呈顯著正相關關系，辣椒素含量與K、P、S、Mo的含量呈顯著負相關關系，與Co含量呈正相關關系）［33］不同，同時與郭杰等的研究結(jié)果（辣椒果實中Zn含量與Ca含量、Fe含量與Ca含量、Fe含量與Mn含量呈極顯著正相關關系，Zn含量與Fe含量和Mn含量、Cu含量與Mn含量和Fe含量呈正相關關系）［3］也不同，可能與肥料種類、施肥方式以及辣椒品種等有關系。此外，本研究結(jié)果顯示，辣度與辣椒素含量、二氫辣椒素含量也呈極顯著正相關關系，這是由于辣度是由辣椒素和二氫辣椒素含量計算得出的，另外辣度還與Ca、Sr含量呈極顯著正相關關系，說明可通過調(diào)控辣椒中礦質(zhì)元素Ca和Sr的含量來提升辣椒品質(zhì)，同時表明辣椒品質(zhì)與礦質(zhì)元素Ca和Sr的含量存在一定的量效關系，即通過對具有相關性次生代謝物種一個指標的檢測，可以初步評估另外一個指標含量的高低［34］，同時表明這些指標間具有相互協(xié)同、促進吸收的關系，也說明辣椒在富集以上無機元素和品質(zhì)指標時具有較強的協(xié)同作用。負相關關系表明該對元素間具有相互拮抗、抑制吸收的關系，如Mo含量與Mn含量、Co含量之間。辣椒的生長過程中這些指標之間是如何相互影響的仍有待進一步研究。

本研究表明，不同施肥處理的辣椒品質(zhì)各不相同，T1～T11處理辣椒果實的辣椒素含量均高于CK，這與陳俊陽的研究結(jié)果（有機肥的施用可提高辣椒素含量）［35］相符。肥料的配合施用（T2～T8處理）比單一肥料（CK、T1、T9、T10和T11處理）效果好，其中T6處理的Ca、Ni、Be和Sr這4種礦質(zhì)元素含量最大，說明肥料配合施用使礦質(zhì)元素含量保持在適宜范圍，并表現(xiàn)出提高效應，結(jié)合T3～T11處理比對分析發(fā)現(xiàn)，枯草芽孢桿菌菌劑優(yōu)于其他2種微生物菌劑，且T6（復合肥+功能性有機肥+枯草芽孢桿菌）處理辣椒素含量與辣度均最高，表明T6處理的配合施用效果最佳。再通過主成分分析法對12種施肥處理下辣椒果實的礦質(zhì)元素含量和品質(zhì)進行綜合評價，結(jié)果表明，在所選取的16個檢測項目范圍內(nèi)，T6處理的綜合評價最高，再次證實了T6處理的施肥效果最好，能夠提升辣椒品質(zhì)，可有效緩解辣椒的連作障礙現(xiàn)象。

4 結(jié)論

本研究除了T2和T11處理重金屬Cd含量接近限量值0.3 mg/kg外，其余各處理中的重金屬含量均遠遠低于限量值；各施肥處理的健康風險評估危害指數(shù)HI辣椒均遠遠小于1.0，其中重金屬Cu和Cd含量的貢獻率相對最大，但應更加重視Cd含量；相關性分析結(jié)果顯示，辣度與辣椒素含量、二氫辣椒素含量、Ca含量和Sr含量均具有極顯著正相關關系；從礦質(zhì)元素含量和品質(zhì)指標看，肥料配合施用（T2～T8）處理與單一施肥（T1、T9、T10、T11和CK）處理相比多數(shù)有所增加，其中T6處理的Ca、Ni、Be、Sr含量在各處理中均達最高，且T6處理辣椒素含量、二氫辣椒素含量以及辣度均較其他施肥處理明顯增加；此外，通過主成分分析得出T6處理綜合得分最高。綜上所述，T6處理施肥效果最好，能改善辣椒品質(zhì)，為最佳施肥處理，可有效緩解辣椒的連作障礙。

參考文獻：

［1］鄧明華. 辣椒色素與辣椒素的遺傳與分子調(diào)控機制研究進展［J］. 湖南生態(tài)科學學報，2019，6（2）：43-51.

［2］鄧文溢，文江平. 辣椒的化學成分與藥理作用研究進展［J］. 湖北農(nóng)業(yè)科學，2021，60（15）：5-10，75.

［3］郭 杰，任 瑾，張 繼. 原子吸收光譜法測定辣椒中的礦質(zhì)元素［J］. 北京聯(lián)合大學學報，2018，32（4）：88-92.

［4］高晶霞，謝 華. 不同連作年限下辣椒的光合特性與果實品質(zhì)［J］. 北方園藝，2021（19）：48-53.

［5］徐 晗，鄢紫薇，覃衛(wèi)林，等. 生物質(zhì)炭調(diào)控辣椒連作障礙研究進展［J］. 江蘇農(nóng)業(yè)科學，2023，51（6）：23-31.

［6］李 渝，羅龍皂，蔣太明. 貴州省農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及其評價研究進展［J］. 農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2012，29（4）：11-14.

［7］李欣忱，李 桃，徐衛(wèi)紅，等. 不同辣椒品種鎘吸收與轉(zhuǎn)運的差異［J］. 中國蔬菜，2017（9）：32-36.

［8］孟曉飛，郭俊娒，楊俊興，等. 河南省典型工業(yè)區(qū)周邊農(nóng)田土壤重金屬分布特征及風險評價［J］. 環(huán)境科學，2021，42（2）：900-908.

［9］劉南婷，劉鴻雁，吳 攀，等. 典型喀斯特地區(qū)土壤重金屬累積特征及環(huán)境風險評價［J］. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報，2021，38（5）：797-809.

［10］關天霞，李彩霞，馬國泰，等. 連續(xù)施用有機肥對菜田土壤Cu和Zn積累及辣椒產(chǎn)量品質(zhì)的影響［J］. 水土保持學報，2020，34（3）：219-225.

［11］邵建輝. 有機生物肥對溫室土壤有機碳和重金屬以及辣椒品質(zhì)的影響［J］. 農(nóng)業(yè)科技與信息，2021（11）：56-58.

［12］楊志剛，葉英杰，常海文，等. 微生物菌肥及土壤修復劑對干制辣椒生長、品質(zhì)及產(chǎn)量的影響［J］. 北方園藝，2020（19）：1-7.

［13］臧延東，梁運江，許廣波，等. 生物菌肥對辣椒和土壤肥力影響初探［J］. 中國園藝文摘，2014，30（7）：1-3，16.

［14］侯 棟，蒯佳琳，岳宏忠，等. 利用功能型混合微生物菌劑替代部分化肥對日光溫室辣椒生長及品質(zhì)的影響［J］. 浙江農(nóng)業(yè)科學，2021，62（9）：1736-1739.

［15］殷 潔，袁 玲. 寡雄腐霉菌劑對辣椒疫病的防治及促生效應［J］. 園藝學報，2017，44（12）：2327-2337.

［16］秦立金，王 琪，張?zhí)熨n，等. 生物有機肥復配對辣椒促生提質(zhì)及根結(jié)線蟲病防控的研究［J］. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究，2022，28（1）：82-86.

［17］姜怡帆. 減施磷肥增施木霉菌對露地紅干椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響［D］. 遼寧：沈陽農(nóng)業(yè)大學，2020.

［18］靳亞忠，熊亞男，孫 雪，等. 化肥減施與木霉菌有機肥配施對辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)及根際土壤酶活性的影響［J］. 四川農(nóng)業(yè)大學學報，2021，39（2）：198-204.

［19］黃麗萍，帥 芳，張 正，等. 梨棗葉片內(nèi)礦質(zhì)元素年動態(tài)變化研究［J］. 山西農(nóng)業(yè)科學，2017，45（2）：194-196，226.

［20］余順慧，蒙明珠，潘 杰. 氮肥和鉀肥對鉻污染土壤延胡索幼苗生長及品質(zhì)的影響［J］. 西南師范大學學報（自然科學版），2017，42（10）：61-68.

［21］董榮榮，鄧嬌燕，郭 佳，等. 根施5-氨基乙酰丙酸對亞適宜溫光下黃瓜幼苗生長的影響［J］. 核農(nóng)學報，2019，33（1）：148-157.

［22］中華人民共和國商務部. 藥用植物及制劑外經(jīng)貿(mào)綠色行業(yè)標準：WM/T 2—2004［S］. 北京：中國標準出版社，2004.

［23］劉 麗. 重金屬在土壤—蔬菜系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)運與調(diào)控及其健康風險評估［D］. 長沙：中南林業(yè)科技大學，2018.

［24］USEPA. Risk-based concentration table［M］. Philadephia PA：United States Environmental Protection Agency，Washington D.C.，2000.

［25］World Health Organization. Safety evaluation of certain food additives and contaminants［R/OL］. 2002，48.http：//www.inchem.org/documents/jecfa/jecmono/v64je01.pdf.

［26］余文中，姜 虹，楊 紅，等. 貴州辣椒［J］. 辣椒雜志，2005：9-12.

［27］李艷平，任天寶，李建華，等. 煙稈有機肥對烤煙根系發(fā)育和礦質(zhì)元素含量的影響［J］. 中國煙草科學，2016，37（6）：21-26.

［28］吳 慧，何永紅，徐致遠，等. 有機肥對砂梨果品及礦質(zhì)營養(yǎng)含量的影響［J］. 揚州大學學報（農(nóng)業(yè)與生命科學版），2017，38（4）：112-115.

［29］劉紅明，張曉梅，李進學，等. 化肥羊糞配施對火龍果果實品質(zhì)動態(tài)及礦質(zhì)營養(yǎng)元素的影響［J］. 云南農(nóng)業(yè)大學學報（自然科學版），2017，32（6）：1079-1084.

［30］李經(jīng)洽，克熱木·伊 力，艾克拜爾·伊拉洪，等. 配方施肥對庫爾勒香梨果實品質(zhì)及葉片礦質(zhì)營養(yǎng)含量的影響［J］. 新疆農(nóng)業(yè)科學，2016，53（2）：232-239.

［31］胡立志，劉鴻雁，劉青棟，等. 貴州喀斯特地區(qū)辣椒鎘的累積特性及土壤風險閾值研究［J］. 生態(tài)科學，2021，40（3）：193-200.

［32］王大州，林 劍，王大霞，等. 根際土-辣椒系統(tǒng)中重金屬的分布及食物安全風險評價［J］. 地球與環(huán)境，2014，42（4）：546-549.

［33］張 建，楊瑞東，陳 蓉，等. 貴州遵義辣椒礦質(zhì)元素含量與其品質(zhì)相關性分析［J］. 食品科學，2018，39（10）：215-221.

［34］Prawira-Atmaja M I，Shabri，Khomaini H S，et al. Changes in chlorophyll and polyphenols content in Camellia sinensis var.sinensis at different stage of leaf maturity［J］. IOP Conference Series（Earth and Environmental Science），2018，131：012010.

［35］陳俊陽. 生物有機肥對設施辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和經(jīng)濟效益的影響［J］. 安徽農(nóng)學通報，2021，27（15）：109-112.

基金項目：貴州省科技計劃（編號：黔科合支撐［2020］1Y121號、黔科合中引地［2023］026）；國家自然科學基金（編號：31960507）；貴州省科技計劃（編號：黔科合支撐［2022］一般177）；貴州省高等學校工程研究中心 （編號：黔教合KY［2020］014）；貴州省科技計劃（編號：黔科合服企［2020］4013）。

作者簡介：柳小蘭（1988—），女，貴州盤州人，碩士，副研究員，主要從事化學分析檢驗檢測、環(huán)境及土壤資源保護與利用研究工作。E-mail：952741179@qq.com。

通信作者：王道平，副研究員，從事中藥質(zhì)量控制分析工作。E-mail：wdp_7897@aliyun.com。