中國農(nóng)業(yè)科學(xué) 2023 56 12 2354 2366 Scientia Agricultura Sinica doi 10 3864 j issn 0578 1752 2023 12 010 收稿日期 2022 08 26 接受日期 2022 11 10 基金項(xiàng)目 陜西省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 2022NY 116 財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部 大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)資金資助 CARS 23 D06 聯(lián)系方式 周道明 E mail zhoudaoming2022 通信作者胡曉輝 E mail hxh1977 開放科學(xué) 資源服務(wù) 標(biāo)識(shí)碼 OSID 基于品質(zhì) 產(chǎn)量與水肥利用效率的基質(zhì)栽培辣椒 水肥管理優(yōu)化 周道明 孫濤 趙玉紅 賈媛婕 楊銘菲 屈鋒 胡曉輝 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 陜西省設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心 陜西楊凌 712100 摘要 目的 探究灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對袋培辣椒品質(zhì) 產(chǎn)量 水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力的影響 優(yōu)化袋培 辣椒水肥管理方案 方法 以 凱萊 37 83 RZ F1 辣椒為試材 以維持基質(zhì)含水量 55 60 所需要的灌水量 IA 為 每日單株總灌水量 設(shè)置 3 種單株灌溉頻率和 2 個(gè)營養(yǎng)液供應(yīng)量 單株灌溉頻率是將 IA 分別按照 1 次 IF1 2 次 IF2 和 4 次 IF3 供應(yīng) 營養(yǎng)液供應(yīng)量為標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液供應(yīng)量 NS1 即門椒開花至三層果收獲期和三層果采收后 每日 供應(yīng)量分別為 250 mL 株和 500 mL 株 和持續(xù)增加營養(yǎng)液供應(yīng)量 NS2 即初始營養(yǎng)液供應(yīng)量每日為 250 mL 株 辣椒 每采 收一層果實(shí)后 單株?duì)I養(yǎng)液供應(yīng)量增加 50 mL 至 500 mL 株時(shí)不再增加 共 6 個(gè)耦合處理 采用主成分分析 優(yōu)劣解距離 法 隸屬函數(shù)分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對果實(shí)品質(zhì) 產(chǎn)量 水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià) 結(jié)果 除 果肩長外 灌溉頻率對辣椒果實(shí)的品質(zhì)指標(biāo)均有極顯著影響 P 0 01 營養(yǎng)液供應(yīng)量對辣椒果實(shí)的維生素 C 可溶性蛋白 辣椒素和二氫辣椒素有極顯著影響 P 0 01 對其他品質(zhì)指標(biāo)無顯著影響 二者耦合對辣椒果實(shí)除果皮厚度之外的品質(zhì)指 標(biāo)均有極顯著影響 P 0 01 同時(shí) 灌溉頻率 營養(yǎng)液供應(yīng)量和二者耦合對辣椒產(chǎn)量和水分利用率均表現(xiàn)出極顯著影響 P 0 01 PCA TOPSIS 法 隸屬函數(shù)分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法對測定指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果一致 排名前兩位的處理均為 IF1NS1 和 IF2NS2 其中 IF1NS1 處理的果實(shí)品質(zhì)最好 產(chǎn)量 水分利用效率和氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力均最高 分別為 74 482 24 kg hm 2 34 21 kg m 3 625 95 kg kg 1 679 54 kg kg 1 和 367 23 kg kg 1 因此 IF1NS1 為最優(yōu)水肥耦合處理 結(jié)論 袋培辣椒的 最優(yōu)灌溉頻率和營養(yǎng)液管理方案為 單株灌溉頻率為維持基質(zhì)含水量 55 60 所需要的灌水量按照 1 次供應(yīng) 門椒開花至 三層果收獲期和三層果采收后分別按照每日 250 mL 株和 500 mL 株供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)山崎配方營養(yǎng)液 關(guān)鍵詞 辣椒 產(chǎn)量 品質(zhì) 水肥利用效率 水肥優(yōu)化 Optimization of Water and Fertilizer Management of Substrate Cultivated Peppers Based on Quality Yield and Water and Fertilizer Use Efficiency ZHOU DaoMing SUN Tao ZHAO YuHong JIA YuanJie YANG MingFei QU Feng HU XiaoHui College of Horticulture Northwest A the NS had a significant effect on vitamin C soluble protein capsaicin and dihydrocapsaicin P 0 01 but had no significant effect on other quality indicators the coupling of IF and NS showed highly significant effect on the quality indicators except the thickness of the peel P 0 01 At the same time IF NS and their coupling showed extremely significant effects on pepper yield and water use efficiency P 0 01 The evaluation results were consistent by PCA TOPSIS fuzzy membership function and grey relational degree and the top two were IF1NS1 and IF2NS2 IF1NS1 treatment had the best fruit quality of pepper for yield water use efficiency and N P K fertilizer partial productivity were the highest with the value of 74 482 24 kg hm 2 34 21 kg m 3 625 95 kg kg 1 679 54 kg kg 1 and 367 23 kg kg 1 respectively Therefore IF1NS1 was the optimal water fertilizer coupling treatment Conclusion The optimal IF and NS management of peppers grown in substrate bags were as follows IF of single plant was to maintain the water content of the substrate at 55 60 required IA was supplied according to 1 time the standard Yamazaki formula nutrient solution of 250 mL plant per day and 500 mL plant per day was supplied from the flowering to triple layer harvesting period and after the triple layer harvesting respectively Key words pepper yield quality water and fertilizer use efficiency water and fertilizer optimization 0 引言 研究意義 辣椒 Capsicum annuum L 具有 重要的產(chǎn)業(yè)價(jià)值 是我國目前播種面積最大 產(chǎn)值最 高的蔬菜作物 1 其因適應(yīng)性強(qiáng) 營養(yǎng)豐富等優(yōu)點(diǎn) 深受消費(fèi)者喜愛 已成為日常生活中最常見的蔬菜作 物之一 也是許多地區(qū)的主栽蔬菜作物之一 由于部 分地區(qū)的長期連作 耕地土壤出現(xiàn)缺素 元素不平衡 等問題 為解決以上問題和增加產(chǎn)量 農(nóng)戶盲目施用 化肥 加劇了土壤元素不均衡 甚至導(dǎo)致鹽分含量過 高 形成惡性循環(huán) 不利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 2 4 而 作為無土栽培主要形式之一的袋培可有效解決以上問 題 5 11 前人研究進(jìn)展 不同作物和栽培模式的最 優(yōu)灌溉制度存在差異 灌溉頻率是灌溉制度中特別重 要的參數(shù)和核心內(nèi)涵 12 適合河西地區(qū)辣椒種植的灌 溉頻率為生長前期 10 d 一次 生長后期 5 d 一次 13 結(jié)果前期 1 天 1 次 結(jié)果后期 1 天 3 次的滴灌頻率能 使番茄優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) 12 每周灌水 2 次 黃瓜的水分利用 效率最高 14 番茄種植采用 100 ET 0 的灌水量 每天 灌溉 1 次 可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量 果實(shí)品質(zhì)和水分利用效率之間 的平衡 15 目前 大多數(shù)農(nóng)戶憑借土壤栽培的經(jīng)驗(yàn)進(jìn) 行袋培養(yǎng)分供應(yīng) 導(dǎo)致缺素或肥料浪費(fèi)等 16 17 因此 營養(yǎng)液管理指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化的研究尤為重要 胡瑩瑩 18 研 究認(rèn)為間歇供液顯著提高了番茄的產(chǎn)量和品質(zhì) 屈鋒 等 19 利用多目標(biāo)優(yōu)化模型和遺傳算法求解黃瓜最佳 營養(yǎng)液配方 進(jìn)而對基質(zhì)栽培黃瓜科學(xué)供應(yīng)營養(yǎng)液 使其優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) MALI 等 20 研究發(fā)現(xiàn)在辣椒生長前期 使用高劑量肥料可獲得高產(chǎn) 雷菲等 21 研究發(fā)現(xiàn) 膜 下微噴灌減肥模式能夠提高辣椒的產(chǎn)量和水肥利用效 率 董思瓊等 22 研究發(fā)現(xiàn)隨著追肥量的增加 辣椒的 株高和莖粗均增大 光合指標(biāo) 產(chǎn)量先增加后減少 肥料偏生產(chǎn)力反而呈現(xiàn)減少趨勢 周三利等 23 研究發(fā) 現(xiàn)適宜的水肥耦合處理有利于土壤肥效的發(fā)揮 促進(jìn) 辣椒生長 提高產(chǎn)量及品質(zhì) 本研究切入點(diǎn) 有關(guān) 辣椒基質(zhì)栽培灌溉制度的研究相對較少 筆者團(tuán)隊(duì)前 期研究發(fā)現(xiàn) 基質(zhì)含水量控制在 55 60 施用 100 濃度的標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液 春茬每次采收前 6 d 營養(yǎng) 液減量 40 供應(yīng) 冬茬按照每株供應(yīng)為 500 mL 3 d 能夠獲得辣椒的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn) 24 26 趙玉紅等 27 進(jìn)一步試 驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 營養(yǎng)液每天供應(yīng) 1 次的頻率更利于日光溫室 越冬袋培辣椒的生產(chǎn) 本文在前人研究的基礎(chǔ)上 進(jìn) 一步探究更適宜春季基質(zhì)袋培的灌溉頻率和營養(yǎng)液供 應(yīng)模式 擬解決的關(guān)鍵問題 以袋培辣椒為試驗(yàn)對 象 探究產(chǎn)量 果實(shí)品質(zhì) 水分利用效率和肥料偏生 2356 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 56卷 產(chǎn)力對灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合的響應(yīng) 確定最 適的灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)方案 為辣椒袋培優(yōu)質(zhì)高 效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù) 1 材料與方法 于 2021 年 2 6 月在西北農(nóng)林科技大學(xué)延安蔬菜 試驗(yàn)示范站下沉式日光溫室進(jìn)行 36 87 N 109 32 E 海拔 1 009 23 m 溫室長 120 m 寬 12 m 試 驗(yàn)期溫室內(nèi)日平均溫度為 18 79 28 98 日平均 相對濕度為 53 66 81 09 日平均光照強(qiáng)度為 569 42 30 246 87 lx 美國 ONSET HOBO MX1104 溫濕度光照記錄儀 當(dāng)?shù)厮|(zhì) pH 7 5 7 8 EC 值 2 00 mS cm 1 1 1 試驗(yàn)材料 以辣椒品種 凱萊 37 83 RZ F1 為材料 于 2 月 20 日 四葉一心 定植 6 月 20 日拉秧 采收 6 層果實(shí) 采用基質(zhì)袋 外白內(nèi)黑的 PE 薄膜 規(guī)格 為 60 cm 20 cm 16 cm 栽培種植方式 每袋種植 2 株辣椒 基質(zhì)量為每袋 18 L 栽培基質(zhì)由羊糞 菇渣 珍珠巖 2 4 1 體積比 混合而成 其化學(xué)性質(zhì) 為 速效氮 1 780 50 mg kg 1 速效磷 788 70 mg kg 1 速效鉀 1 985 50 mg kg 1 全氮 18 85 mg g 1 全磷 6 85 mg g 1 全鉀 18 65 mg g 1 pH 6 82 EC 值 2 40 mS cm 1 采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)試驗(yàn) 每個(gè)處理的每個(gè)小區(qū)面積為 24 m 2 寬 2 4 m 長 10 m 每個(gè)小區(qū)設(shè)置 44 個(gè)基 質(zhì)袋 大小行距分別為 80 cm 和 40 cm 采用水肥一 體化系統(tǒng)進(jìn)行水肥供應(yīng) 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)置單株灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量 2 個(gè)自變量 單 株灌溉頻率 以維持基質(zhì)含水量 55 60 所需要的灌 溉水量 IA 為每日的單株灌溉總水量 將 IA 分別按 照 1 次 IF1 2 次 IF2 和 4 次 IF3 供應(yīng) 表 1 營養(yǎng)液供用量 以 1 個(gè)劑量的山崎辣椒營養(yǎng)液配方 24 26 為基礎(chǔ) 設(shè)置 2 個(gè)水平 常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)水平 NS1 門椒開花至三層果收獲期 每株每日 250 mL 三層果 采收后 每株每日 500 mL 持續(xù)增加營養(yǎng)液供應(yīng)水平 NS2 辣椒每采收一層果實(shí)后 單株?duì)I養(yǎng)液供應(yīng)量 增加 50 mL 初始營養(yǎng)液供應(yīng)量為每株每日 250 mL 至每株每日 500 mL 時(shí)不再增加 在整個(gè)試驗(yàn)周期內(nèi) 基質(zhì)的含水量控制在 55 60 門椒開花后開始灌溉 頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合處理 每 15 d 左右采收一次 果實(shí) 每個(gè)處理 3 次重復(fù) NS1 處理的小區(qū)總氮 磷 鉀施用量分別為 0 22 0 20 和 0 37 kg NS2 處理的小 區(qū)總氮 磷 鉀施用量分別為 0 25 0 23 和 0 43 kg 每次灌溉前 利用稱量法 28 確定灌水量 IA 并 利用水肥機(jī)控制營養(yǎng)液隨水一同施用 按照表 1 設(shè) 定的灌溉時(shí)間和灌溉量進(jìn)行灌水 確保無積水和滲 漏現(xiàn)象 表 1 灌溉頻率及灌溉量 Table 1 Irrigation frequency and irrigation volume 處理變量值 The variation value of treatment 灌溉頻率水平 Irrigation frequency levels 灌溉頻率 次 天 Irrigation frequency times day 灌溉時(shí)間 Irrigation time 每次灌溉量 Irrigation amount per time IF1 1 8 00 IA IF2 2 8 00 15 00 1 2 IA IF3 4 8 00 9 00 15 00 16 00 1 4 IA 澆灌時(shí)間根據(jù)試驗(yàn)地區(qū)的環(huán)境及氣候條件來確定 5 月后因白天平均溫度超過 28 11 00 可進(jìn)行補(bǔ)水 將基質(zhì)含水量補(bǔ)充至 60 同時(shí)澆灌時(shí) 間點(diǎn)分別更改為 8 00 9 00 16 00 17 00 Watering times are determined according to the environmental and climatic conditions of the test area and after May when the average daytime temperature exceeds 28 top up watering can be carried out at 11 00 am to replenish the water content of the substrate to 60 and change the watering points to 8 00 9 00 16 00 and 17 00 respectively 1 3 測定項(xiàng)目與方法 1 3 1 產(chǎn)量測定 采摘當(dāng)日 用電子天平 精度 0 001 g 稱量各試驗(yàn)小區(qū)辣椒單果重 并記錄果實(shí)個(gè)數(shù) 統(tǒng) 計(jì)單株產(chǎn)量 按照單株產(chǎn)量乘每公頃種植株數(shù)折算每 公頃產(chǎn)量 1 3 2 辣椒品質(zhì)的測定 在第三層辣椒采收期 分別 在各小區(qū)的相同位點(diǎn)取樣 選取同層次的果實(shí)進(jìn)行品 質(zhì)測定 用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量辣椒果皮厚度和果肩長 用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量 3 5 二硝基水楊 酸法測定還原糖含量 鉬藍(lán)比色法測定維生素 C 含量 考馬斯亮藍(lán) G 250 染色法測定可溶性蛋白含量 水楊 酸法測定硝態(tài)氮含量 茚三酮顯色法測定游離氨基酸含 12 期 周道明等 基于品質(zhì) 產(chǎn)量與水肥利用效率的基質(zhì)栽培辣椒水肥管理優(yōu)化 2357 量 HLPC 法測定辣椒素及二氫辣椒素含量 4 24 26 1 3 3 水肥利用效率 水分利用效率 water use efficiency WUE kg m 3 Y ET 肥料偏生產(chǎn)力 partial factor productivity of fertilizer PFP kg kg 1 Y F 式中 Y 產(chǎn)量 kg hm 2 ET 全生育期內(nèi)單株作 物耗水量 m 3 hm 2 F 全生育期投入的 N P 2 O 5 和 K 2 O 總量 kg hm 2 29 1 4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 采用 SPSS 23 0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行單因素 one way ANOVA 方差分析 Tukey 法 P 0 05 多重比 較 Pearson 相關(guān)性分析 主成分提取 主成分分析法 TOPSIS 分析法 隸屬函數(shù)分析法和灰色關(guān)聯(lián)度分析 法的綜合評價(jià)采用 Microsoft Excel 2019 完成 13 24 2 結(jié)果 2 1 灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對辣椒品質(zhì)的 影響 由表 2 可以看出 灌溉頻率對辣椒果實(shí)除果肩 長之外的品質(zhì)指標(biāo)均有極顯著影響 P 0 01 營養(yǎng) 液供應(yīng)量對辣椒果實(shí)的維生素 C 可溶性蛋白 辣椒 素和二氫辣椒素有極顯著影響 P 0 01 對其他品 質(zhì)指標(biāo)無顯著影響 二者耦合對辣椒果實(shí)除果皮厚度 之外的品質(zhì)指標(biāo)均有極顯著影響 P 0 01 在 NS1 營養(yǎng)液供應(yīng)量下 果實(shí)中辣椒素類物質(zhì)含量隨灌溉頻 率的增加呈先增加后減少的趨勢 維生素 C 可溶性 蛋白 游離氨基酸 還原糖和可溶性總糖含量均隨灌 溉頻率的增加呈先減少后增加的趨勢 單果重隨灌溉 頻率的增加呈減少趨勢 果皮厚度和果肩長的最高值 均出現(xiàn)在低頻率處理 硝態(tài)氮含量最低值出現(xiàn)在低頻 率處理中 在 NS2 營養(yǎng)液供應(yīng)量下 隨灌溉頻率的增 加 單果重 還原糖含量和可溶性總糖含量呈先增加 后減少的趨勢 可溶性蛋白 硝態(tài)氮和二氫辣椒素含 量呈先減少后增加的趨勢 游離氨基酸含量呈增加趨 勢 果皮厚度和維生素 C 含量最高值均出現(xiàn)在高頻率 處理 辣椒素含量最高值出現(xiàn)在低頻率處理 不同灌 溉頻率下的營養(yǎng)液供應(yīng)量對辣椒果實(shí)品質(zhì)影響規(guī)律不 同 當(dāng)灌溉頻率為 IF1 時(shí) NS1 處理的辣椒果實(shí)維生 素 C 硝態(tài)氮和二氫辣椒素含量均低于 NS2 處理 其 他辣椒果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)均高于 NS2 處理 灌溉頻率為 IF2 時(shí) NS1 處理的辣椒果實(shí)游離氨基酸 硝態(tài)氮和 辣椒素類物質(zhì)含量均高于 NS2 處理 辣椒果實(shí)的果肩 長 可溶性蛋白含量不受營養(yǎng)液供應(yīng)量變化影響 其 他辣椒果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)均低于 NS2 處理 灌溉頻率為 IF3 時(shí) NS1 處理的辣椒果實(shí)可溶性蛋白 辣椒素含 量高于 NS2 處理 辣椒果實(shí)的果皮厚度 果肩長 還 原糖含量 可溶性總糖含量 硝態(tài)氮含量不受營養(yǎng)液 供應(yīng)量變化影響 其他辣椒果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)均為 NS2 處 理較高 2 2 灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對辣椒產(chǎn)量和水 分利用效率的影響 由表 3 可知 灌溉頻率 營養(yǎng)液供應(yīng)量和二者耦 合效應(yīng)對辣椒產(chǎn)量和水分利用率有極顯著影響 P 0 01 在 NS1 和 NS2 營養(yǎng)液供應(yīng)量下 產(chǎn)量及水分 利用率最高的灌溉頻率分別為 IF1和 IF2 在 IF1和 IF3 灌溉頻率下 NS1 處理的產(chǎn)量和水分利用率高于 NS2 處理 而在 IF2 下 NS1 處理的產(chǎn)量和水分利用率低 于 NS2 本試驗(yàn)條件下 IF1NS1 處理的產(chǎn)量和水分利 用率最高 分別為 74 482 24 kg hm 2 和 34 21 kg m 3 2 3 灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對辣椒肥料偏生 產(chǎn)力的影響 由表 4 可知 灌溉頻率 營養(yǎng)液供應(yīng)量和二者耦 合效應(yīng)對辣椒肥料偏生產(chǎn)力有極顯著影響 P 0 01 在 NS1 營養(yǎng)液供應(yīng)量下 氮 磷 鉀肥的偏生產(chǎn)力最 高的是 IF1 處理 IF2 和 IF3 處理無顯著差異 在 NS2 營養(yǎng)液供應(yīng)量下 氮 磷 鉀肥的偏生產(chǎn)力隨著灌溉 頻率的增加呈先增加后減少的趨勢 IF2 處理最高 在 IF1 和 IF3 灌溉頻率下 NS1 處理的氮 磷 鉀肥 偏生產(chǎn)力均高于 NS2 處理 在 IF2 灌溉頻率下 兩種 營養(yǎng)液供應(yīng)量處理的氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力無顯著差異 本試驗(yàn)條件下 IF1NS1 處理的氮 磷 鉀肥偏生產(chǎn)力 最高 2 4 Pearson 相關(guān)性分析 圖 1 結(jié)果表明 單果重與硝態(tài)氮呈顯著負(fù)相關(guān) P 0 05 單果重與還原糖呈顯著正相關(guān) P 0 05 果肩長與可溶性總糖呈顯著正相關(guān) P 0 05 果肩 長與硝態(tài)氮呈極顯著負(fù)相關(guān) P 0 01 還原糖與可 溶性總糖呈顯著正相關(guān) P 0 05 還原糖與硝態(tài)氮 呈顯著負(fù)相關(guān) P 0 05 可溶性總糖與硝態(tài)氮呈極 顯著負(fù)相關(guān) P 0 01 由此可見 不同水肥處理的 辣椒品質(zhì)指標(biāo)之間存在不同程度的相關(guān)性 說明指標(biāo) 之間存在信息重疊 為避免綜合評價(jià)結(jié)果出現(xiàn)偏差 須剔除指標(biāo)間的重復(fù)信息 2 5 主成分分析 PCA 對單果重 果皮厚度 果肩長 維生素 C 可 溶性蛋白 游離氨基酸 還原糖 可溶性總糖 硝 表 2 灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對辣椒果實(shí)品質(zhì)的影響 Table 2 Ef fects of irrig a tion fr e quency and nu trient solu tion sup p ly coup ling on fruit qu ality of p e pper 處理 T rea t m en t 單果重 We ight o f si ngle fr uit g 果皮厚度 Fr uit w a ll thic k n e ss m m 果肩長 Fru i t s h ou ld er l e n g th mm 維生素 C Vit a m i n C m g 10 0 g 可溶性蛋白 Sol u ble pr o t e i n m g g 1 游離氨基酸 F r ee a m ino ac id m g k g 1 還原糖 R e duc ing s u g a r 可溶性總糖 To t a l so lu b l e sug a r 硝態(tài)氮 N i tr ate nitr o g e n g g 1 辣椒素 Ca p s a i cin ng L 1 二氫辣椒素 H i hy dr oc aps a ic in ng L 1 IF1N S1 13 7 01 1 3 6a 2 93 0 1 2a 46 0 5 0 81a 29 5 46 7 2 8bc 0 40 0 0 0a 59 9 13 4 6 2b 3 63 0 1 5a 14 4 2 0 51a 21 2 70 1 5 44c 9 0 52 0 2 1b c 6 9 02 0 2 3d IF2N S1 11 6 93 4 2 7b 2 38 0 1 3b 43 4 7 1 00a b 25 4 60 6 8 9d 0 32 0 0 0c 54 9 10 7 1 5c 2 08 0 0 2c 10 3 5 0 04c 30 2 56 2 7 7a 94 0 3 0 09a 76 7 8 0 10a IF3N S1 10 7 54 1 3 0c 2 38 0 0 9b 44 9 5 0 98a b 28 2 55 3 1 0c d 0 42 0 0 1a 56 0 15 1 9 05 bc 2 62 0 0 8b 1 1 24 0 6 3b c 29 5 24 4 9 9a 9 1 62 0 3 6b 6 8 33 0 1 8d IF1N S2 10 8 68 1 2 0bc 2 50 0 1 5a b 4 1 33 1 0 9b 37 6 37 6 4 0a 0 37 0 0 0b 42 0 54 4 2 0e 2 48 0 0 6bc 1 1 74 0 0 4b c 27 4 43 7 1 5a b 89 9 4 0 51c 69 7 8 0 15c IF2N S2 13 0 18 0 7 9a 2 54 0 1 4a b 44 8 9 0 70a b 37 7 72 5 1 1a 0 33 0 0 1c 50 0 81 5 1 7d 3 55 0 1 1a 1 2 69 0 1 3b 24 5 67 1 5 26 bc 7 2 49 0 0 8d 62 4 8 0 12e IF3N S2 11 5 75 0 6 5bc 2 15 0 1 6b 44 4 6 1 08a b 32 2 61 8 0 2b 0 34 0 0 0bc 80 8 55 4 6 2a 2 57 0 0 2b 1 1 59 0 1 7b c 31 2 33 7 2 1a 7 3 75 0 0 3d 7 5 94 0 1 4b ANOVA IF ns NS ns ns ns ns ns ns ns IF NS ns IF 灌溉頻率 NS 營養(yǎng)液供應(yīng)量 表示差異顯著 P 0 05 表示差異極顯著 P 0 01 ns 表示不顯著 P 0 05 同列不同小寫字母表示差異顯著 P 0 05 下同 IF Ir ri ga tio n fre que nc y NS Nutrie nt s u p p ly in the sig n if ic a n c e t e st indic a t e signi fic a n t di ffe re n c e s P 0 05 i ndic a t e s hig h ly sig n i fic a nt dif f e r e n c e s P 0 01 a nd n s in dic a te s not sig n i fic a n t P 0 0 5 D iffe r e nt l o wer cas e l e t t e r s i n t h e s a me co l u m n i n d i cat e s i g n i f i can t d i f f e r e n ces P 0 05 T h e sam e a s be low 表 3 灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對辣椒產(chǎn)量和水分利用效率的影響 Table 3 Ef fects of irrig a tion fr equency and nu trient solu tion sup p ly coup ling on yi eld and water us e effi ci enc y of pepper 處理 Trea t m en t 產(chǎn)量 Yield k g h m 2 水分利用率 Wa t e r u s e ef f i ci en cy k g m 3 IF1N S1 74 4 82 24 69 8 6 7a 34 2 1 0 32a IF2N S1 47 2 76 24 1 3 51 7 6 c d 21 7 2 0 62c d IF3N S1 46 7 49 92 2 0 28 0 2 c d 21 4 7 0 93c d IF1N S2 50 8 64 32 2 4 17 8 9 bc 2 3 36 1 1 1b c IF2N S2 55 2 65 08 2 0 73 3 3 b 2 5 39 0 9 5b IF3N S2 43 0 04 32 1 6 88 8 0 d 1 9 75 0 7 8d ANOVA IF NS IF NS 2358 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 56卷 12 期 周道明等 基于品質(zhì) 產(chǎn)量與水肥利用效率的基質(zhì)栽培辣椒水肥管理優(yōu)化 2359 表 4 灌溉頻率和營養(yǎng)液供應(yīng)量耦合對辣椒肥料偏生產(chǎn)力的影響 Table 4 Effects of irrigation frequency and nutrient solution supply coupling on fertilizer partial productivity of pepper 處理 Treatment 氮肥偏生產(chǎn)力 Nitrogen partial productivity kg kg 1 磷肥偏生產(chǎn)力 Phosphate partial productivity kg kg 1 鉀肥偏生產(chǎn)力 Potash partial productivity kg kg 1 IF1NS1 625 95 5 87a 679 54 6 37a 367 23 3 44a IF2NS1 400 01 15 01b 434 25 16 29b 234 67 8 80b IF3NS1 392 89 17 04b 426 52 18 50b 230 50 10 00b IF1NS2 368 15 17 50bc 399 67 19 00bc 215 98 10 27bc IF2NS2 397 31 11 36b 431 32 12 33b 233 09 6 66b IF3NS2 311 26 12 22c 337 91 13 27c 182 61 7 17c ANOVA IF NS IF NS 單果重 Weigh t of sin gle frui t 1 00 0 80 0 60 0 40 0 20 0 0 20 0 40 0 60 0 80 1 00 果肩長 Fru i t sho uld er lengt h 果皮厚度 Fruit wall th ickn es s 維生素 C Vi tami n C 可溶性蛋白 Sol ubl e prot ei n 游離氨基酸 Fr ee amino ac id 還原糖 Reduci ng sug a r 可溶性總糖 To tal s olu bl e sug a r 硝態(tài)氮 Nitrate nitr ogen 辣椒素 Capsaic i n 二氫辣椒素 H ihy drocapsai c i n 單果重 Weight of single fruit 果肩長 Fruit shoulder length 果皮厚度 Fruit wall thickness 維生素 C Vitamin C 可溶性蛋白 Soluble protein 游離氨基酸 Free amino acid 還原糖 Reducing sugar 可溶性總糖 Total soluble sugar 硝態(tài)氮 Nitrate nitrogen 辣椒素 Capsaicin 二氫辣椒素 Hihydrocapsaicin 圖 1 水肥耦合處理的辣椒品質(zhì)指標(biāo)的 Pearson 相關(guān)性分析 Fig 1 Pearson correlation analysis of pepper quality indexes under water fertilizer coupling treatment 2360 中 國 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 56卷 態(tài)氮 辣椒素 二氫辣椒素等 11 項(xiàng)辣椒果實(shí)品質(zhì)指 標(biāo)進(jìn)行主成分分析 所得相關(guān)矩陣的特征值和方差貢 獻(xiàn)率見表 5 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的因子負(fù)荷矩陣見表 6 以 特 征值大于 1 的原則提取 3 個(gè)主成分 累計(jì)方差貢獻(xiàn)率 為 86 98 可代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息 其中 第 1 主成分包含了 48 46 的原始信息量 其大小主要由還原糖決定 命名為甜度因子 第 2 主成分包含了 19 66 的原始信息量 其大小主要 由辣椒素決定 命名為辣度因子 第 3 主成分包含 了 18 86 的原始信息量 其大小主要由維生素 C 決定 命名為營養(yǎng)因子 將不同處理辣椒果實(shí)品質(zhì) 評價(jià)因子簡化為還原糖 辣椒素和維生素 C 即用 此 3 項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)基本可以反映辣椒果實(shí)各方面的品 質(zhì)要求 表 5 主成分的特征值及方差貢獻(xiàn)率 Table 5 Eigen value and variance contribution rates of each principal component 主成分 Principal component 特征值 Eigen value 方差貢獻(xiàn)率 Variance contribution 累計(jì)方差貢獻(xiàn)率 Cumulative variance contribution 1 5 33 48 46 48 46 2 2 16 19 66 68 12 3 2 07 18 86 86 98 4 0 95 8 63 95 60 5 0 48 4 40 100 00 表 6 因子負(fù)荷矩陣 Table 6 Component matrixes 主成分 Principal component 指標(biāo) Index 1 2 3 還原糖 Reducing sugar 0 97 0 21 0 03 硝態(tài)氮 Nitrate nitrogen 0 97 0 18 0 04 可溶性總糖 Total soluble sugar 0 95 0 06 0 10 果皮厚度 Fruit wall thickness 0 86 0 43 0 12 單果重 Weight of single fruit 0 84 0 28 0 21 二氫辣椒素 Hihydrocapsaicin 0 73 0 09 0 48 辣椒素 Capsaicin 0 18 0 91 0 36 游離氨基酸 Free amino acid 0 19 0 71 0 60 可溶性蛋白 Soluble protein 0 32 0 56 0 32 維生素 C Vitamin C 0 30 0 23 0 88 果肩長 Fruit shoulder length 0 58 0 34 0 64 2 6 辣椒果實(shí)品質(zhì)綜合評價(jià) 由于各主成分的方差貢獻(xiàn)率不同 因此在處理評 價(jià)時(shí)需重新考慮不同主成分方差貢獻(xiàn)率的權(quán)重 計(jì)算 各處理前 3 個(gè)主成分得分與相應(yīng)權(quán)重乘積的累加和作 為綜合得分 即 F 0 5571f 1 0 2260f 2 0 2168f 3 利用 該模型計(jì)算出綜合得分排在前 2 位的水肥耦合處理分 別為 IF1NS1 IF2NS2 表 7 2 7 基于不同算法的基質(zhì)袋培辣椒水肥耦合方案 尋優(yōu) 2 7 1 基于 PCA TOPSIS 的基質(zhì)袋培辣椒水肥耦合方 案尋優(yōu) 將產(chǎn)量 水分利用效率 肥料偏生產(chǎn)力和 PCA 確定的 3 個(gè)果實(shí)品質(zhì)替代指標(biāo) 還原糖 辣椒素 維生素 C 的實(shí)測值歸一化 然后利用 TOPSIS 法可 得到各處理的貼合度 C i 值 表 8 C i 值的大小可反 12 期 周道明等 基于品質(zhì) 產(chǎn)量與水肥利用效率的基質(zhì)栽培辣椒水肥管理優(yōu)化 2361 表 7 各處理辣椒果實(shí)品質(zhì)各主成分綜合得分及比較 Table 7 Comprehensive score and comparison of principal components of pepper fruit quality in each treatment 處理 Treatment 因子 1 Factor 1 因子 2 Factor 2 因子 3 Factor 3 綜合評價(jià) Comprehensive evaluation 排名 Ranking IF1NS1 3 48 0 57 1 54 2 14 1 IF2NS1 2 37 0 50 0 78 1 27 6 IF3NS1 0 80 1 09 0 74 0 53 4 IF1NS2 0 78 1 43 1 99 1 19 5 IF2NS2 2 18 1 27 1 62 1 15 2 IF3NS2 1 71 2 32 0 55 0 30 3 表 8 基于 PCA TOPSIS 法的各處理辣椒綜合評價(jià)及排名 Table 8 Comprehensive evaluation and ranking of pepper in various treatments based on PCA TOPSIS 處理 Treatment 還原糖 Reducing sugar 辣椒素 Capsaicine 維生素 C Vitamin C 產(chǎn)量 Yield 水分利用 效率 Water use efficiency 氮肥偏 生產(chǎn)力 Nitrogen partial productivity 磷肥偏 生產(chǎn)力 Phosphate partial productivity 鉀肥偏 生產(chǎn)力 Potash partial productivity D i D i C i 排名 Ranking IF1NS1 0 21 0 18 0 15 0 23 0 23 0 25 0 25 0 25 0 04 0 28 0 86 1 IF2NS1 0 12 0 18 0 13 0 15 0 15 0 16 0 16 0 16 0 23 0 08 0 25