辣椒調(diào)虧灌溉及施肥技術(shù)研究進(jìn)展綜述

周晨莉，張恒嘉

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

1 辣椒種植模式

種植模式是在一定條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展下形成的規(guī)范化耕作方式，不同種植方式會(huì)對(duì)作物的產(chǎn)量以及水肥利用效率造成不同的影響。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)開始不斷優(yōu)化調(diào)整，辣椒的種植規(guī)模越來(lái)越大，種植方式也趨于多元化的方向發(fā)展。目前，我國(guó)辣椒種植方式主要有露地種植、設(shè)施種植和間、套作種植。其中，采用最廣泛、種植面積最大的是露地種植方式[1-3]。

1.1 露地種植

露地種植是我國(guó)面積最廣泛的一種辣椒種植模式[4]，也是辣椒最常見的種植方式，其優(yōu)點(diǎn)是可以使碳和光熱資源得到高效利用，辣椒生長(zhǎng)期間病蟲害有效減少；缺點(diǎn)是露地種植的辣椒生長(zhǎng)期處于炎熱高溫季節(jié)，辣椒耗水量較大，導(dǎo)致灌溉投入較高[5]。全國(guó)大部分區(qū)域均可進(jìn)行露地種植，根據(jù)所處區(qū)域的不同可分為北方冷涼地區(qū)和南方露地區(qū)。

1.2 設(shè)施種植

我國(guó)辣椒設(shè)施種植方式分為溫室種植、大棚種植和拱棚種植三個(gè)類型。目前，設(shè)施種植辣椒主要為季節(jié)栽培專用型辣椒。

1.3 間、套作種植

目前，我國(guó)辣椒間、套作種植方式主要是與小麥、芝麻、棉花、西瓜等作物間套作。大量研究結(jié)果表明[6- 7]，間套作可以通過改善作物根系土壤微生物數(shù)量，使作物生長(zhǎng)的土壤微生態(tài)環(huán)境發(fā)生改變，增加了土壤微生物的活性和群落結(jié)構(gòu)多樣性，進(jìn)而使土壤肥力得以改善，提高了作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)，使作物通過間、套作種植方式達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益最高。

2 辣椒調(diào)虧灌溉研究進(jìn)展

辣椒常見的灌溉方式可分為畦灌、溝灌和滴灌。滴灌較畦灌和溝灌具有更好的節(jié)水增產(chǎn)效果，水的利用率可達(dá)95%，同時(shí)可結(jié)合施肥，提高肥效1倍以上；其不足之處是滴頭易結(jié)垢和堵塞，因此應(yīng)對(duì)水源進(jìn)行嚴(yán)格的過濾處理。在水資源短缺地區(qū)，為了提高水分利用效率，辣椒灌溉常結(jié)合水分調(diào)虧進(jìn)行。

2.1 調(diào)虧灌溉對(duì)辣椒光合特性的影響

葉綠素是光合作用的基礎(chǔ)和光合強(qiáng)弱的標(biāo)志，一定程度上可反映植物生產(chǎn)性能和抵抗逆境脅迫的能力[8]。黃海霞等[9]研究表明，隨水分虧缺程度的增加，調(diào)虧灌溉辣椒葉片中葉綠素含量下降，凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度也顯著降低，光合作用減弱，由于非氣孔限制因素作用時(shí)間提前和延長(zhǎng)，葉片瞬時(shí)水分利用效率顯著降低。王沛等[10]研究發(fā)現(xiàn)，正常灌水量的80%水分脅迫處理下，辣椒凈光合積累量、光飽和點(diǎn)、表觀光合量子效率(Φ)及CO2飽和點(diǎn)均高于其他處理，而光補(bǔ)償點(diǎn)和CO2補(bǔ)償點(diǎn)則顯著低于其它處理，因此適度水分脅迫有利于辣椒的光合過程，灌水量過多或過少都不利于光合過程。葉綠體是植物光合作用的主要場(chǎng)所，水分脅迫會(huì)破壞葉綠體光合機(jī)構(gòu)，使葉綠素對(duì)光能的吸收和轉(zhuǎn)化能力降低[11]。付秋實(shí)等[12]研究認(rèn)為，水分脅迫會(huì)使辣椒葉片的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度降低，葉片氣孔阻力升高、胞間CO2濃度下降，水分利用效率提高，辣椒葉片的氣孔密度、長(zhǎng)度和寬度均降低，大部分氣孔關(guān)閉。

2.2 調(diào)虧灌溉對(duì)辣椒生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

過度水分虧缺降低了植物的生物量，使生長(zhǎng)受到抑制[13]。王世杰等[14]研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)虧灌溉辣椒苗期、開花坐果期和盛果期其株高、莖粗、葉面積指數(shù)均顯著下降，且隨調(diào)虧程度的加重，其值越?。徽{(diào)虧灌溉辣椒后果期其株高、莖粗無(wú)明顯影響；隨水分調(diào)虧程度的加重，辣椒在苗期、開花期地上部分生物量和根系生物量降幅增加。付秋實(shí)等研究發(fā)現(xiàn)，辣椒水分脅迫處理會(huì)抑制其生長(zhǎng)，使辣椒的株高、莖粗、葉片數(shù)以及葉面積顯著降低，干物質(zhì)含量向莖葉的分配比例減少、向根的分配比例增大，使植株總的干物質(zhì)含量下降。李全輝等[15]研究表明，辣椒株高、株幅、莖粗、葉長(zhǎng)和葉寬隨水分脅迫程度加重而顯著降低，即水分脅迫處理會(huì)抑制其生長(zhǎng)。有研究認(rèn)為[16]，不同生育期水分調(diào)虧均會(huì)抑制辣椒的生長(zhǎng)，苗期、開花坐果期、盛果期水分調(diào)虧均會(huì)使其株高、莖粗、葉面積指數(shù)顯著下降，且隨調(diào)虧程度的加重降幅越大；水分調(diào)虧對(duì)后果期辣椒株高和莖粗無(wú)顯著影響。因此，調(diào)虧灌溉會(huì)抑制辣椒的生長(zhǎng)。

2.3 調(diào)虧灌溉對(duì)辣椒耗水特征的影響

研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)虧灌溉辣椒總耗水量受調(diào)虧時(shí)期與調(diào)虧程度的影響；盛果期內(nèi)耗水量最多，耗水量和耗水模數(shù)分別在74.22mm和31.47%以上；調(diào)虧灌溉辣椒各生育期耗水量與耗水強(qiáng)度均表現(xiàn)為盛果期>后果期>開花坐果期>苗期，辣椒階段耗水量、耗水強(qiáng)度和耗水模數(shù)隨水分調(diào)虧而下降，且隨調(diào)虧程度加重，降幅越大。黃海霞等[17]研究表明，辣椒耗水量與灌水量呈顯著正相關(guān)，階段耗水量隨灌水量的增加而增加；耗水強(qiáng)度和耗水模數(shù)均表現(xiàn)為結(jié)果盛期>定植-坐果期>結(jié)果末期，各生育期水分調(diào)虧均會(huì)降低耗水強(qiáng)度和耗水模數(shù)，結(jié)果盛期最為顯著。馬偉國(guó)等[18]研究表明，辣椒各生育階段耗水強(qiáng)度均表現(xiàn)為為結(jié)果前期>結(jié)果盛期>結(jié)果后期>營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，耗水量為結(jié)果盛期>結(jié)果后期>營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期>結(jié)果前期；耗水強(qiáng)度隨耗水量的增加而增大。因此，辣椒的需水關(guān)鍵期為盛果期。

2.4 調(diào)虧灌溉對(duì)辣椒生產(chǎn)力的影響

王世杰等研究表明，辣椒水分調(diào)虧處理較充分供水處理其產(chǎn)量下降，在開花坐果期重度調(diào)虧處理時(shí)產(chǎn)量最低，產(chǎn)量為26951.42kg·hm-2；辣椒根冠比和辣椒收獲指數(shù)受水分調(diào)虧處理的顯著影響，苗期水分調(diào)虧能顯著提高辣椒根冠比和收獲指數(shù)。開花坐果期重度水分調(diào)虧辣椒產(chǎn)量影響最低，可能是由于缺水影響了開花授粉時(shí)花粉的產(chǎn)量和活力。李全輝等研究認(rèn)為，辣椒水分脅迫處理會(huì)抑制其生長(zhǎng)，造成產(chǎn)量下降，且隨水分脅迫程度加重，產(chǎn)量降幅增大。聶偉燕等[19]研究發(fā)現(xiàn)，線辣椒水分脅迫處理其單株結(jié)果數(shù)和單株產(chǎn)量隨水分脅迫程度的加重而下降，說明水分脅迫會(huì)導(dǎo)致線辣椒減產(chǎn)。產(chǎn)量水分利用效率(WUE)，即單位耗水量的產(chǎn)量，耗水量應(yīng)包括土壤表面的無(wú)效蒸發(fā)，對(duì)節(jié)水更有實(shí)際意義[20]。黃海霞等研究指出，辣椒不同生育期水分調(diào)虧處理均會(huì)引起不同程度的產(chǎn)量下降，在定植—坐果期中度水分調(diào)虧對(duì)辣椒生物量和產(chǎn)量的影響不顯著，但產(chǎn)量水分利用效率增加，可實(shí)現(xiàn)節(jié)水高效。

3 辣椒施肥技術(shù)

肥料利用率一直是我國(guó)學(xué)術(shù)界和政府關(guān)注的焦點(diǎn)。目前設(shè)施農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)多遵循傳統(tǒng)的方法，水肥需求量大，肥料利用率低。如何根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件、通過正確的施肥方式和有效的施肥量等提高作物產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，確保設(shè)施作物高效栽培具有重要意義。

3.1 辣椒施氮效果

黃科等[21]研究表明，增施適量氮肥可使辣椒植株的干物質(zhì)含量提高，這是由于植物體內(nèi)主要代謝過程和蛋白質(zhì)等主要成分的合成都需要氮素的參與。吳春燕等[22]研究表明，不同水平施氮量對(duì)辣椒品質(zhì)的影響不同，隨氮肥的施入量增加，可溶性糖含量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，硝態(tài)氮、可溶性固形物、可溶性蛋白質(zhì)含量呈現(xiàn)出先降低后升高的趨勢(shì)。張志華等[23]研究結(jié)果表明，施氮處理會(huì)提高辣椒的株高、單果重、果長(zhǎng)、果肉厚、果肩寬和辣椒產(chǎn)量，且各指標(biāo)增幅隨施用氮肥的增加呈先增后降的趨勢(shì)，施氮辣椒葉片葉綠素含量、果實(shí)中Vc含量和硝酸鹽含量均顯著提高。何志學(xué)等[24]研究認(rèn)為，不同氮肥施用量會(huì)顯著影響辣椒的產(chǎn)量及品質(zhì)；單株果數(shù)和單果質(zhì)量隨施氮量的增加呈現(xiàn)出先增加后降低的趨勢(shì)；在一定范圍內(nèi)，辣椒產(chǎn)量隨氮量的增加而增加，過量施氮，會(huì)降低其產(chǎn)量；隨施氮量的增加，可溶性蛋白、可溶性糖和Vc含量均呈現(xiàn)出先增后減的趨勢(shì)。這與吳春燕、張志華等研究結(jié)果保持一致。韓明珠等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在一定氮肥用量范圍內(nèi)，辣椒株高、莖葉重、根冠比、生物量、果實(shí)中可溶性糖含量、可溶性蛋白質(zhì)及硝酸鹽積累量均隨氮肥施用量的增加而增加；適量施用氮肥可顯著提高辣椒的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，但過度施用氮肥會(huì)降低產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 辣椒施磷效果

王麗等[26]研究表明，初果期前適量施用磷肥(P2O5的施用量小于225kg/hm2)可促進(jìn)辣椒株高、莖粗、冠幅和葉綠素含量的增長(zhǎng)，促使辣椒植株健壯，有利于提高辣椒的產(chǎn)量，過度施用磷肥會(huì)抑制辣椒生長(zhǎng)；在辣椒始花期后，辣椒對(duì)磷的需求加速，隨磷肥施用量增加，開花數(shù)和單株果數(shù)也相應(yīng)增多，產(chǎn)量提高，但不施磷肥或施磷肥不足時(shí)，會(huì)造成辣椒落花落果，影響產(chǎn)量提高。劉崇政等[27]研究認(rèn)為，適當(dāng)增施磷肥可提高辣椒果長(zhǎng)、果肩寬、果肉厚和單果質(zhì)量，既改善了辣椒果實(shí)的性狀，又提高了產(chǎn)量。高樹濤等[28]研究指出，在一定用量范圍內(nèi)，辣椒果實(shí)的果長(zhǎng)、果肩寬和果肉厚度隨著磷肥施用量的增加而增加，從而使辣椒產(chǎn)量得到提高；磷肥(P2O5)施用量在120～180kg/hm2時(shí)為最佳施肥量，果肩寬、果肉厚、Vc含量較不施磷肥分別增加9.0%～9.1%、19.4%～19.8%、13.4%～14.5%。陳珊珊等[29]研究表明，辣椒生殖生長(zhǎng)期其株高、冠幅和莖粗隨磷肥施用量的增加呈上升趨勢(shì)；適量增施磷肥可促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)和產(chǎn)量提高；過量施用磷肥則會(huì)降低辣椒產(chǎn)量；施用磷肥提高了辣椒全磷含量。因此，增施磷肥能顯著促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育和果實(shí)品質(zhì)的形成。

3.3 辣椒施鉀效果

曹永康等[30]研究表明，施用鉀肥能提高辣椒根系活力，有助于辣椒正常生長(zhǎng)，在開花期后可顯著提高辣椒株高莖粗，促進(jìn)其生長(zhǎng)；適量施用鉀肥可使辣椒果實(shí)中的可溶性蛋白、可溶性糖、Vc含量和辣椒產(chǎn)量顯著提高，當(dāng)施鉀量過高時(shí)Vc的含量反而下降。王麗等[31]研究發(fā)現(xiàn)，鉀肥對(duì)辣椒的生長(zhǎng)具有促進(jìn)作用，適量施用鉀肥可促進(jìn)其株高和冠幅的增長(zhǎng)，葉綠素相對(duì)含量也增加，對(duì)莖粗沒有顯著影響，過量施用鉀肥使莖粗受到抑制；施鉀量與辣椒產(chǎn)量之間呈拋物線分布，當(dāng)氧化鉀施用量低于300kg·hm-2時(shí)，辣椒產(chǎn)量隨鉀肥用量的增加而增加，增施鉀肥增產(chǎn)效果明顯。韓德強(qiáng)[32]認(rèn)為，隨著栽培土壤肥力提高，同一品種辣椒紅果率、鮮果辣椒素含量和鮮果Vc含量降低；適量施用鉀肥可使辣椒紅果率、鮮果辣椒素含量和鮮果Vc含量顯著提高；施鉀量過高(高于135kg/hm2)時(shí)，辣椒的紅果率、鮮果辣椒素含量和鮮果Vc含量不再增加。因此，合理增施鉀肥可顯著提高辣椒產(chǎn)量、改善品質(zhì)。

4 存在的問題、對(duì)策及展望

4.1 存在的問題

盡管辣椒調(diào)虧灌溉技術(shù)和施肥技術(shù)已有多年研究，在節(jié)約水量、提高肥料利用率和增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等方面有重要作用，但目前主要集中在灌溉方式和施肥的單一研究上，缺乏完善的綜合種植體系。因此，實(shí)際生產(chǎn)中急需解決這些問題。

4.2 應(yīng)對(duì)策略

4.2.1建立辣椒灌溉綜合體系

調(diào)虧灌溉應(yīng)是系統(tǒng)的技術(shù)體系，包括灌溉方式、調(diào)虧時(shí)期、調(diào)虧程度、虧缺時(shí)間等指標(biāo)。目前，辣椒研究未能統(tǒng)籌這些方面形成一個(gè)綜合體系?；诓煌貐^(qū)不同的土壤性狀和不同品種辣椒，采用最適宜的灌溉方式，建立水分調(diào)虧時(shí)期和水分調(diào)虧程度的量化指標(biāo)，使調(diào)虧灌溉的理論得到充分利用。

4.2.2大力加強(qiáng)辣椒水肥耦合研究

水分和養(yǎng)分對(duì)辣椒的生長(zhǎng)至關(guān)重要，因此要大力加強(qiáng)水肥耦合研究，在如今單一肥料與水分研究的基礎(chǔ)上，建立在辣椒不同生育期，采用不同灌溉方式、不同程度調(diào)虧與不同肥料配比進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整研究，形成完善的理論體系，在節(jié)水節(jié)肥的前提下實(shí)現(xiàn)辣椒的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。

4.2.3將辣椒調(diào)虧灌溉與微咸水灌溉相結(jié)合

我國(guó)西北地區(qū)淡水資源十分匱乏，但微咸水資源較豐富。隨著農(nóng)業(yè)灌溉用水量日益增大，灌溉用水開始轉(zhuǎn)向尚未開發(fā)利用的微咸水資源。近年來(lái)微咸水灌溉研究主要集中在棉花[33]、玉米[34]、小麥[35]等大田作物和番茄[36]、黃瓜[37]等溫室栽培作物。將辣椒調(diào)虧灌溉與微咸水灌溉相結(jié)合，探索適宜辣椒種植的微咸水灌溉理論，有望解決淡水資源短缺的問題。

4.2.4將辣椒種植與現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合

將辣椒種植與現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)(如3S技術(shù)(包括遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng))、熱脈沖技術(shù)等)相結(jié)合，對(duì)辣椒的生長(zhǎng)趨勢(shì)、水分狀況、土壤環(huán)境狀況以及氣候因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，提高管理效率和辣椒種植的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.5辣椒的間套作研究

進(jìn)行辣椒與前述小麥、芝麻、棉花、西瓜等作物之間的間套作機(jī)理及生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)特征方面的研究，提高光能和水土資源的利用效率。

4.3 展望

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，辣椒作為我國(guó)許多地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物，支撐著這些地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的大力發(fā)展。但目前我國(guó)辣椒種植沒有形成完善的種植體系，隨著水資源的嚴(yán)重短缺和肥料利用率較低的問題，如何通過實(shí)現(xiàn)高效節(jié)水和高效施肥來(lái)達(dá)到提高辣椒高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)日趨重要。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，今后辣椒種植應(yīng)進(jìn)一步向系統(tǒng)化、信息化、智能化方向發(fā)展，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)未來(lái)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。