设施辣椒基质栽培水肥供应优化方案研究

作     者：高子星 

作者单位：西北农林科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡晓辉

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0902[农学-园艺学] 090202[农学-蔬菜学] 

主      题：辣椒 基质栽培 灌溉 营养液 产量 水分利用效率 品质 肥料利用率 综合评价 

摘      要：辣椒是我国设施内广泛种植的蔬菜作物,设施基质栽培由于保水保肥性良好,可实现辣椒的优质高产,但目前缺乏不同茬口基质栽培辣椒的水肥精细化管理方案。因此,本研究进行了三茬共四个试验,以期获得最适的基质栽培辣椒的水肥精细化管理方案。试验处理分别为:(1)2019年春茬,以‘博陇(37-94)Bolon RZ F1’辣椒为试材,研究3种灌溉量(基于基质相对含水量,分别控制在70%～75%、55%～60%和40%～45%)、3个营养液浓度水平(按照标准山崎辣椒营养液配方,设置150%浓度、100%浓度和80%浓度)和2个营养液供应量(正常供应、每次辣椒采收前6 d营养液减量40%供应)耦合,共18个处理。(2)2019年越冬茬,以‘拉菲78-9’辣椒为试材,设置3种灌溉量(基于基质相对含水量,分别控制在70%～75%、55%～60%和40%～45%)和3个营养液浓度水平(按照标准山崎辣椒营养液配方,设置120%浓度、100%浓度和80%浓度)耦合,共9个耦合处理。(3)2020年春茬,以‘博陇(37-94)Bolon RZ F1’辣椒为试材,共开展两个研究。营养液减量供应研究设置5个营养液供应量水平:正常供应、每次采收前6 d营养液减量20%供应、每次采收前6 d营养液减量40%供应、每次采收前6 d营养液减量60%供应和每次采收前6 d营养液减量80%供应,共5个处理。营养液浓度供应方案研究设置5个营养液浓度水平:100%浓度、105%浓度、110%浓度、115%浓度和120%浓度,共5个处理。分析不同处理对辣椒生长、干物质量、元素积累量、产量、果实品质、水分利用效率(WUE)、肥料利用率(FUE)、碳代谢、氮代谢和基质酶活性的影响,并运用综合评判法对各处理进行评价,确定适用于基质栽培辣椒的最佳水肥管理方案。主要研究结果如下:(1)2019年春茬:灌溉量和营养液浓度对辣椒各项指标均有显著性影响,辣椒生长、产量、干物质量、元素积累量、水分利用效率、肥料利用率和基质酶活性对灌溉量和营养液浓度的响应均为开口向下的抛物线形式,利用优劣解距离法(TOPSIS)法对各处理的果实品质进行综合评价,建立了灌溉量、营养液浓度和营养液供应量对产量、水分利用效率、肥料利用率及果实综合品质的多目标优化模型,利用遗传算法对该模型进行模拟寻优,得到最优处理为:按照基质相对含水量55%～60%灌溉,施用100%浓度的标准山崎辣椒营养液,且每次辣椒采收前6 d营养液减量40%供应。该模式下的辣椒产量达到87930.52 kg/hm,果实品质综合评分达到0.74,WUE和FUE分别达到41.14 kg/m和38.83%。(2)2019年越冬茬:灌溉量和营养液浓度单因子及其交互效应对产量和WUE均有显著性影响,越冬基质栽培辣椒产量和WUE对灌溉量和营养液浓度的响应为开口向下的抛物线形式。主成分分析法筛选可溶性总糖、辣椒素及绿色度作为评价辣椒果实品质的关键指标。对产量、WUE和果实品质的3个替代指标(可溶性总糖、辣椒素及绿色度)等5个指标进行TOPSIS法综合评判,得出在越冬基质栽培辣椒最优处理为依据基质相对含水量55%～60%进行灌溉,按照3 d一次且每次单株供应量为500 m L浇灌100%浓度山崎辣椒营养液。该方案管理下的越冬茬辣椒产量为30903.11 kg/hm,WUE为36.50 kg/m。(3)2020年春茬营养液减量供应研究:辣椒果实采收前的营养液减量处理可提高辣椒基质酶活性及辣椒叶片和果实碳氮代谢水平,辣椒果实采收前的营养液减量20%、40%处理可在维持产量、WUE、干物质量和元素积累量较高的基础上,降低果实硝态氮含量,显著提高辣椒果实品质和FUE,两个处理的各项指标间无显著性差异。采收前的营养液减量20%和40%处理的辣椒产量分别为73140.33 kg/hm和72807.27 kg/hm,WUE分别为34.32 kg/m和34.17 kg/m,氮元素利用率分别为37.36%和38.31%,磷元素利用率分别为16.32%和15.75%,钾元素利用率分别为40.22%和43.39%。综合2019年和2020年两次春茬栽培的结果,辣椒果实采收前6 d的营养液减量40%供应为最佳营养液减量处理。(4)2020年春茬营养液浓度供应方案研究:随着营养液浓度的增加辣椒株高逐渐增加,总干物质量、产量、WUE、元素积累量、果实品质、氮磷钾元素利用率和基质酶活性均逐渐降低,施用100%浓度山崎辣椒营养液配方可获得优质高产,该处理下辣椒产量为72755.22 kg/hm,WUE为34.14 kg/m,氮磷钾元素利用率分别为36.14%、12.63%和37.42%,综合评价得分为0.91。综合2019年春茬、越冬茬和2020年春茬栽培的结果,施用100%浓度山崎辣椒营养液为最