中国农业科学 ›› 2023, Vol. 56 ›› Issue (12): 2354-2366.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.12.010
周道明(), 孙涛, 赵玉红, 贾媛婕, 杨铭菲, 屈锋, 胡晓辉(
)
收稿日期:
2022-08-26
接受日期:
2022-11-10
出版日期:
2023-06-16
发布日期:
2023-06-27
通信作者:
胡晓辉,E-mail:hxh1977@163.com
联系方式:
周道明,E-mail:zhoudaoming2022@163.com。
基金资助:
ZHOU DaoMing(), SUN Tao, ZHAO YuHong, JIA YuanJie, YANG MingFei, QU Feng, HU XiaoHui(
)
Received:
2022-08-26
Accepted:
2022-11-10
Published:
2023-06-16
Online:
2023-06-27
摘要:
【目的】探究灌溉频率和营养液供应量耦合对袋培辣椒品质、产量、水分利用效率和肥料偏生产力的影响,优化袋培辣椒水肥管理方案。【方法】以‘凯莱(37-83)RZ F1’辣椒为试材,以维持基质含水量55%—60%所需要的灌水量(IA)为每日单株总灌水量,设置3种单株灌溉频率和2个营养液供应量。单株灌溉频率是将IA分别按照1次(IF1)、2次(IF2)和4次(IF3)供应;营养液供应量为标准山崎辣椒营养液供应量(NS1,即门椒开花至三层果收获期和三层果采收后,每日供应量分别为250 mL/株和500 mL/株)和持续增加营养液供应量(NS2,即初始营养液供应量每日为250 mL/株,辣椒每采收一层果实后,单株营养液供应量增加50 mL,至500 mL/株时不再增加),共6个耦合处理。采用主成分分析-优劣解距离法、隶属函数分析法和灰色关联度分析法对果实品质、产量、水分利用效率和肥料偏生产力指标进行综合评价。【结果】除果肩长外,灌溉频率对辣椒果实的品质指标均有极显著影响(P<0.01);营养液供应量对辣椒果实的维生素C、可溶性蛋白、辣椒素和二氢辣椒素有极显著影响(P<0.01),对其他品质指标无显著影响;二者耦合对辣椒果实除果皮厚度之外的品质指标均有极显著影响(P<0.01);同时,灌溉频率、营养液供应量和二者耦合对辣椒产量和水分利用率均表现出极显著影响(P<0.01)。PCA-TOPSIS法、隶属函数分析法和灰色关联度分析法对测定指标的评价结果一致,排名前两位的处理均为IF1NS1和IF2NS2,其中,IF1NS1处理的果实品质最好,产量、水分利用效率和氮磷钾肥偏生产力均最高,分别为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为最优水肥耦合处理。【结论】袋培辣椒的最优灌溉频率和营养液管理方案为:单株灌溉频率为维持基质含水量55%—60%所需要的灌水量按照1次供应,门椒开花至三层果收获期和三层果采收后分别按照每日250 mL/株和500 mL/株供应标准山崎配方营养液。
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表2
灌溉频率和营养液供应量耦合对辣椒果实品质的影响"
处理 Treatment | 单果重 Weight of single fruit (g) | 果皮厚度 Fruit wall thickness (mm) | 果肩长 Fruit shoulder length (mm) | 维生素C Vitamin C (mg/100 g) | 可溶性蛋白 Soluble protein (mg∙g-1) | 游离氨基酸 Free amino acid (mg∙kg-1) | 还原糖 Reducing sugar (%) | 可溶性总糖 Total soluble sugar (%) | 硝态氮 Nitrate nitrogen (μg∙g-1) | 辣椒素 Capsaicin (ng∙L-1) | 二氢辣椒素 Hihydrocapsaicin (ng∙L-1) |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
IF1NS1 | 137.01±1.36a | 2.93±0.12a | 46.05±0.81a | 295.46±7.28bc | 0.40±0.00a | 599.13±4.62b | 3.63±0.15a | 14.42±0.51a | 212.70±15.44c | 90.52±0.21bc | 69.02±0.23d |
IF2NS1 | 116.93±4.27b | 2.38±0.13b | 43.47±1.00ab | 254.60±6.89d | 0.32±0.00c | 549.10±7.15c | 2.08±0.02c | 10.35±0.04c | 302.56±2.77a | 94.03±0.09a | 76.78±0.10a |
IF3NS1 | 107.54±1.30c | 2.38±0.09b | 44.95±0.98ab | 282.55±3.10cd | 0.42±0.01a | 560.15±19.05bc | 2.62±0.08b | 11.24±0.63bc | 295.24±4.99a | 91.62±0.36b | 68.33±0.18d |
IF1NS2 | 108.68±1.20bc | 2.50±0.15ab | 41.33±1.09b | 376.37±6.40a | 0.37±0.00b | 420.54±4.20e | 2.48±0.06bc | 11.74±0.04bc | 274.43±7.15ab | 89.94±0.51c | 69.78±0.15c |
IF2NS2 | 130.18±0.79a | 2.54±0.14ab | 44.89±0.70ab | 377.72±5.11a | 0.33±0.01c | 500.81±5.17d | 3.55±0.11a | 12.69±0.13b | 245.67±15.26bc | 72.49±0.08d | 62.48±0.12e |
IF3NS2 | 115.75±0.65bc | 2.15±0.16b | 44.46±1.08ab | 322.61±8.02b | 0.34±0.00bc | 808.55±4.62a | 2.57±0.02b | 11.59±0.17bc | 312.33±7.21a | 73.75±0.03d | 75.94±0.14b |
ANOVA | |||||||||||
IF | ** | ** | ns | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** |
NS | ns | ns | ns | ** | ** | ns | ns | ns | ns | ** | ** |
IF×NS | ** | ns | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** | ** |
表3
灌溉频率和营养液供应量耦合对辣椒产量和水分利用效率的影响"
处理 Treatment | 产量 Yield (kg∙hm-2) | 水分利用率 Water use efficiency (kg∙m-3) |
---|---|---|
IF1NS1 | 74 482.24±698.67a | 34.21±0.32a |
IF2NS1 | 47 276.24±1 351.76cd | 21.72±0.62cd |
IF3NS1 | 46 749.92±2 028.02cd | 21.47±0.93cd |
IF1NS2 | 50 864.32±2 417.89bc | 23.36±1.11bc |
IF2NS2 | 55 265.08±2 073.33b | 25.39±0.95b |
IF3NS2 | 43 004.32±1 688.80d | 19.75±0.78d |
ANOVA | ||
IF | ** | ** |
NS | ** | ** |
IF×NS | ** | ** |
表4
灌溉频率和营养液供应量耦合对辣椒肥料偏生产力的影响"
处理 Treatment | 氮肥偏生产力 Nitrogen partial productivity (kg∙kg-1) | 磷肥偏生产力 Phosphate partial productivity (kg∙kg-1 ) | 钾肥偏生产力 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 | ** | ** | ** |
表6
因子负荷矩阵"
指标 Index | 主成分 Principal component | ||
---|---|---|---|
1 | 2 | 3 | |
还原糖 Reducing sugar | 0.97 | 0.21 | -0.03 |
硝态氮 Nitrate nitrogen | -0.97 | 0.18 | 0.04 |
可溶性总糖 Total soluble sugar | 0.95 | 0.06 | 0.10 |
果皮厚度 Fruit wall thickness | 0.86 | -0.43 | 0.12 |
单果重 Weight of single fruit | 0.84 | 0.28 | 0.21 |
二氢辣椒素 Hihydrocapsaicin | -0.73 | 0.09 | 0.48 |
辣椒素 Capsaicin | -0.18 | -0.91 | 0.36 |
游离氨基酸 Free amino acid | -0.19 | 0.71 | 0.60 |
可溶性蛋白 Soluble protein | 0.32 | -0.56 | 0.32 |
维生素C Vitamin C | 0.30 | 0.23 | -0.88 |
果肩长 Fruit shoulder length | 0.58 | 0.34 | 0.64 |
表7
各处理辣椒果实品质各主成分综合得分及比较"
处理 Treatment | 因子1 Factor 1 | 因子2 Factor 2 | 因子3 Factor 3 | 综合评价 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法的各处理辣椒综合评价及排名"
处理 Treatment | 还原糖 Reducing sugar | 辣椒素 Capsaicine | 维生素C Vitamin C | 产量 Yield | 水分利用 效率 Water use efficiency | 氮肥偏 生产力 Nitrogen partial productivity | 磷肥偏 生产力 Phosphate partial productivity | 钾肥偏 生产力 Potash partial productivity | Di+ | Di- | Ci | 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 | 5 |
IF3NS1 | 0.15 | 0.18 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.22 | 0.08 | 0.26 | 4 |
IF1NS2 | 0.15 | 0.18 | 0.20 | 0.16 | 0.16 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.22 | 0.09 | 0.30 | 3 |
IF2NS2 | 0.21 | 0.14 | 0.20 | 0.17 | 0.17 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.18 | 0.14 | 0.43 | 2 |
IF3NS2 | 0.15 | 0.14 | 0.17 | 0.14 | 0.14 | 0.12 | 0.12 | 0.12 | 0.27 | 0.05 | 0.14 | 6 |
S+ | 0.21 | 0.18 | 0.20 | 0.23 | 0.23 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | ||||
S- | 0.12 | 0.14 | 0.13 | 0.14 | 0.14 | 0.12 | 0.12 | 0.12 |
表9
基于隶属函数分析法的各处理辣椒的隶属函数值及排名"
处理 Treatment | 单果重 Weight of single fruit | 果肩长 Fruit shoulder length | 果皮厚度 Fruit wall thickness | 维生素C Vitamin C | 可溶性蛋白 Soluble protein | 游离氨基酸 Free amino acid | 还原糖 Reducing sugar | 可溶性总糖 Total soluble sugar | 硝态氮 Nitrate nitrogen |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
IF1NS1 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.33 | 0.80 | 0.46 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
IF2NS1 | 0.32 | 0.45 | 0.29 | 0.00 | 0.00 | 0.33 | 0.00 | 0.00 | 0.10 |
IF3NS1 | 0.00 | 0.77 | 0.29 | 0.23 | 1.00 | 0.36 | 0.35 | 0.22 | 0.17 |
IF1NS2 | 0.04 | 0.00 | 0.45 | 0.99 | 0.50 | 0.00 | 0.26 | 0.34 | 0.38 |
IF2NS2 | 0.77 | 0.75 | 0.50 | 1.00 | 0.10 | 0.21 | 0.95 | 0.57 | 0.67 |
IF3NS2 | 0.28 | 0.66 | 0.00 | 0.55 | 0.20 | 1.00 | 0.32 | 0.30 | 0.00 |
处理 Treatment | 辣椒素 Capsaicine | 二氢辣椒素 Hydrocapsaicin | 产量 Yield | 水分利用效率 Water use efficiency | 氮肥偏生产力 Nitrogen partial productivity | 磷肥偏生产力 Phosphate partial productivity | 钾肥偏生产力 Potash partial productivity | 平均隶属值 Mean membership value | 排名 Ranking |
IF1NS1 | 0.84 | 0.46 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 0.86 | 1 |
IF2NS1 | 1.00 | 1.00 | 0.14 | 0.14 | 0.27 | 0.27 | 0.27 | 0.28 | 5 |
IF3NS1 | 0.89 | 0.41 | 0.12 | 0.12 | 0.26 | 0.26 | 0.26 | 0.38 | 3 |
IF1NS2 | 0.81 | 0.51 | 0.25 | 0.25 | 0.18 | 0.18 | 0.18 | 0.35 | 4 |
IF2NS2 | 0.00 | 0.00 | 0.39 | 0.39 | 0.28 | 0.28 | 0.28 | 0.43 | 2 |
IF3NS2 | 0.06 | 0.94 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.00 | 0.27 | 6 |
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