結(jié)果期短期低氮處理對辣椒植株生長、產(chǎn)量及果實品質(zhì)的影響

羅 建，張國斌，魏建業(yè)，車旭升，秦啟杰，張 輝，緱兆輝

（甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，甘肅 蘭州 730070）

辣椒（Capsicum frutescentL.）系茄科辣椒屬作物，北方重要的設(shè)施栽培蔬菜［1］。辣椒作為人們喜愛的調(diào)味品蔬菜之一［2］，在全世界栽培范圍比較廣泛［3-4］。已有研究表明，保護地蔬菜栽培化肥施用量明顯高于露地栽培化肥用量，使得施肥量（尤其是氮肥）遠遠高于栽培作物生長所需求的養(yǎng)分量［5-7］。過量施用化學(xué)肥料，造成大量過剩的氮肥在土壤中逐年累積，使蔬菜栽培用地質(zhì)量退化，經(jīng)濟效益降低，環(huán)境污染等問題突出［8-9］。近幾年來，國內(nèi)外對蔬菜栽培的合理施肥以及施肥量對栽培作物經(jīng)濟產(chǎn)量、品質(zhì)等方面的研究較多，設(shè)施蔬菜對氮肥比較敏感，氮肥施用量的增減會影響設(shè)施蔬菜的生長發(fā)育，商品產(chǎn)量以及品質(zhì)的改善。有研究表明，辣椒前期營養(yǎng)生長旺盛，株高顯著增加，是在一定范圍內(nèi)增施氮肥造成的［10］，但是超過一定施用量限度后，會導(dǎo)致辣椒的落花落果、誘發(fā)病害、產(chǎn)生徒長，進而影響到經(jīng)濟產(chǎn)量［11-12］，與此同時，辣椒果實中一些有益物質(zhì)如Vc、辣椒素等含量下降，而有害物質(zhì)如硝酸鹽的含量會急劇上升，而影響到果實品質(zhì)［13］，進而對健康造成危害。

研究表明，不同的氮素形態(tài)（NO3-/ NH4+）配比對蔬菜的商品產(chǎn)量和果實品質(zhì)有顯著影響，而大部分蔬菜吸收和利用NO3-的速率較高。Muller等［14］和Mozafar 等［15］已證實蔬菜體內(nèi)的抗壞血酸含量在一定程度上受氮肥供應(yīng)水平和不同氮素形態(tài)比例等因素的影響。Britto 等［16］研究表明以銨態(tài)氮作為唯一氮源時會誘發(fā)銨毒害而抑制栽培作物生長，而適當?shù)匿@硝配比較單一銨態(tài)氮源更利于植株生長發(fā)育。Sun 等［17］研究表明氮素的不同配比形態(tài)對溫度的敏感程度也有不同，一般來說秋冬季節(jié)時，低溫作用于作物，會造成作物對硝態(tài)氮的吸收緩慢，而當炎熱的夏季時，高溫強光會造成植物體內(nèi)銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)運受阻而造成累積，這不但影響植株的正常生長，還會導(dǎo)致作物對鈣離子的正常吸收，使鈣離子吸收受阻，形成銨鹽毒害造成膜脂過氧化加劇，如番茄果實中鈣離子無法運轉(zhuǎn)，出現(xiàn)果實的較早脫落和果實無法食用的臍腐病等［18-19］。

在提高蔬菜食用品質(zhì)的同時，能夠減少化肥的大量施用和對環(huán)境的污染，變成了提高商品產(chǎn)量之外的另一個重要課題，研究表明，改變氮肥用量，適度低氮肥施用可以在一定程度上提高果實品質(zhì)，劉嘯然［20］研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜短時期適度低硝態(tài)氮處理與對照相比果實抗壞血酸含量增加，硝酸鹽含量減少。孫娜等［21］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)果期適度低硝態(tài)氮營養(yǎng)液處理黃瓜后，與對照組相比，在保證經(jīng)濟產(chǎn)量的情況下顯著提高了黃瓜果實中抗壞血酸和可溶性固形物的含量。Benard 等［22］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)果期短期低硝態(tài)氮營養(yǎng)液處理番茄可顯著降低果實中硝酸鹽含量，增加抗壞血酸含量，但長時期對作物進行低氮處理在一定程度上限制了植株正常生長發(fā)育，造成經(jīng)濟產(chǎn)量一定幅度的下降。硝態(tài)氮對蔬菜品質(zhì)形成具有重要作用。目前研究多集中于水肥耦合對蔬菜品質(zhì)的影響。辣椒是人類日常的調(diào)味品，其品質(zhì)中Vc、辣椒素含量是衡量辣椒品質(zhì)的重要指標。然而，關(guān)于不同時期短期低硝態(tài)氮處理對辣椒品質(zhì)、產(chǎn)量等方面的影響研究較少。

本文采用盆栽試驗，在辣椒結(jié)果期初期對植株進行短期低氮處理，通過對植株的生長發(fā)育、產(chǎn)量與果實品質(zhì)指標的測定，研究短時期的低氮處理是否可以在不顯著影響植株生長和經(jīng)濟產(chǎn)量的情況下，提高果實品質(zhì)，降低對人體有害物質(zhì)硝酸鹽的含量，為溫室辣椒氮肥管理及果實品質(zhì)改善的研究提供一定的技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用辣椒品種為“隴椒5 號”，是甘肅省當?shù)厝展鉁厥抑髟岳苯菲贩N之一，該品種具有熟性早，抗病疫等的特點，適宜在北方地區(qū)保護地和露地栽培［23-24］。

1.2 試驗方法

試驗于 2018 和2019 年 1 ～7 月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃溫室內(nèi)進行。采用盆栽方法，盆栽基質(zhì)為珍珠巖∶蛭石=2∶1（體積比）配制而成，試驗所用盆為口徑（30 cm）×高（25 cm）的塑料花盆，每盆裝入混合的培養(yǎng)基質(zhì)0.01 m3，裝盆時用水沖洗基質(zhì)減少雜質(zhì)。 1 月15 日育苗，4 月7 日定植，定植后每9 d 澆灌一次500 mL 營養(yǎng)液，炎熱季節(jié)每3 d 澆灌300 mL 水，澆灌用營養(yǎng)液為日本山崎營養(yǎng)液（對照），除硝態(tài)氮外其它成分及濃度如下:Ca2+4 mmol/L， NH4+0.83 mmol/L，K+6 mmol/L，Mg2+0.75 mmol/L，F(xiàn)e3+74.6 μmol/L，PO43-1.0 μmol/L，SO42-3.5 μmol/L，Mo6+0.1 μmol/L，Cu2+0.3 μmol/L，Zn2+0.8 μmol/L，Mn2+9.6 μmol/L，B3+46.3 μmol/L。

試驗共設(shè)3 個處理，各處理總氮濃度分別為:T1，0.83 mmol/L；T2，5.83 mmol/L；CK，9.83 mmol/L；其中硝態(tài)氮（NO3-）濃度分別為 0、5、9 mmol/L，每個處理固定含有0.83 mmol/L 的銨態(tài)氮（NH4+）。每個處理 40 盆，4 次重復(fù)，隨機區(qū)組排列。在辣椒結(jié)果初期既第二朵花開花后第二天開始進行為期9 d 的低氮處理，即為處理期，處理 9 d 后恢復(fù)正常供氮，即對照水平的氮供應(yīng)量，此階段為恢復(fù)期。植株生長期間，每9 d 澆灌營養(yǎng)液500 mL 一次。其它栽培管理各處理保持一致。

1.3 測定項目及方法

光合參數(shù):分別在處理期的第3、6、9 d 和恢復(fù)期的第 3、6、9 d 晴 天9:00 ～11:00 采用CIRAS-2 型光合儀（PP-System），測定辣椒植株生長點下數(shù)第4 片完全展開功能葉的氣孔導(dǎo)度（Gs）、凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）及胞間CO2濃度（Ci）。光合儀器參數(shù)設(shè)定:光 強 為 1 000 μmol/（m2·S），CO2濃度為380 μmol/mol，溫度為25℃，相對濕度為75%。每處理測定12 株，取平均值。

生長指標:處理前 1 d，處理第 9 d，恢復(fù)第 9 d 測量植株株高、莖粗及葉面積，每個處理測定12株。其中莖粗測量點為距莖基部1 cm 處。葉面積通過剪紙稱重法［25］來計算。

互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，成人網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源不斷豐富，但與權(quán)威的正式的教材書籍相比，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源更需要學(xué)習(xí)者的辨別和篩選。在信息傳播門檻較低的網(wǎng)絡(luò)時代，成人學(xué)習(xí)者不再只是單向地被動地接受和理解信息，他們更要保持清醒的頭腦有選擇性的加工和整理信息。

果實品質(zhì):在恢復(fù)后第 18 d 對2、3、4 穗果進行果實品質(zhì)指標的測定，每個處理測定12 株，取平均值。用蒽酮比色法［26］測定可溶性糖含量，考馬斯亮藍法［27］測定可溶性蛋白量，水楊酸—硫酸比色法［28］測定硝酸鹽含量，2，6—二氯靛酚法［26］測定Vc 含量，高效液相色譜法［29］測定辣椒素及二氫辣椒素。

果實產(chǎn)量:在恢復(fù)后第18 d 開始測定產(chǎn)量，每個處理測定30 株，取平均值。

生物量測定:在恢復(fù)第 18 d 測定各處理植株根莖葉的干鮮重，鮮樣測完鮮重后放入編號的紙袋，在烘箱中 150 ℃殺青 15 min 后，在 80 ℃下烘至恒重后測干重。每個處理測 12 株，取平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Excel 2010 進行數(shù)據(jù)處理和Origin 9.5 作圖，測定結(jié)果利用 SPSS 22 Duncan 多重比較法進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 結(jié)果期短期低氮處理對辣椒植株生物量的影響

由圖1 可知，結(jié)果期短時期低氮處理在恢復(fù)正常供氮水平18 d 后，各處理的干、鮮重各部分依然存在差異。2018 年度，在恢復(fù)正常供氮18 d 后，過度低氮處理的T1 植株的葉片、莖和根部分鮮重相對于CK 降低了 9.4%、15.5%和16.6%，且都達到顯著差異。T2 植株的葉片鮮重高于CK 15.4%，達到顯著差異，而根、莖部分鮮重與CK 保持相同水平。2019 年各處理的莖、根部分鮮重與2018 年表現(xiàn)一致，葉片鮮重有所不同，T1 植株的葉片鮮重相對于CK 顯著降低了13.9%。T2 植株的葉片鮮重高于CK 11.1%，達到顯著差異。可見，適度低氮處理（T2）在一定程度上有助于提高葉片的鮮物質(zhì)量。

在干重方面兩年的試驗結(jié)果均表現(xiàn)為T1 處理的葉、莖、根都顯著低于CK 處理。T2 處理的葉在2018 和2019 年相比對照分別升高了 4.3%和6.05%，且都達到顯著差異。莖、根部干重與CK保持在同一水平。這說明適度低氮處理（T2）有助于葉片干物質(zhì)量增加。

圖1 恢復(fù)后第18 d 植株干、鮮重

2.2 結(jié)果期短期低氮處理對辣椒光合特性的影響

從圖 2 中可以看出，結(jié)果期短時期低氮處理對辣椒光合特性的影響不同年份表現(xiàn)一致，在對結(jié)果期辣椒植株進行短時期低氮處理期間，植株的各項光合指標都有不同程度的變化，其中植株的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度受到影響，短暫上升后下降，且 T1 植株光合特性指標變化幅度大于T2。以2018 年為例，在處理第 9 d，T1 和 T2 的凈光合速率分別比 CK 低48.5%和15.4%。T1 達到顯著水平。低氮處理降低了葉片蒸騰速率，T1 和T2相比對照降低了25%和14.5%，T1 達到顯著差異。T1 和 T2 的葉片氣孔導(dǎo)度較 CK 也有所降低，T1 比CK 降低了27.8%，達到顯著差異，而T2 相比對照降低5.12%，但無顯著差異。在低氮處理后葉片胞間CO2濃度發(fā)生了不同程度的上升，這與其他3 項指標不同，在處理第9 d，T1 和T2 相比對照分別顯著提高了15.1%和11.6%。這說明雖然適度低氮（T2）處理在處理階段對植株光合有影響，但影響不顯著。

在恢復(fù)期，兩年的試驗結(jié)果基本一致，在恢復(fù)正常供氮的第9 d，處理組的各項光合指標均恢復(fù)到 CK 水平，無顯著差異。這說明雖然低氮，尤其是過度低氮（T1）處理，在處理期間對植株光合作用影響顯著，但恢復(fù)正常供氮濃度 9 d 后，其光合指標是可以恢復(fù)到 CK 水平的。

2.3 結(jié)果期短期低氮處理對辣椒生長發(fā)育的影響

結(jié)果初期辣椒的生長發(fā)育還在不斷進行，其低氮處理期間植株的株高、莖粗和葉面積仍是不斷變化的。由表1 得知，兩年的試驗結(jié)果基本一致，在處理期第9 d，處理組與對照組株高差異顯著，莖粗和葉面積則無顯著差異，在恢復(fù)期9 d后，T1 的株高由于過度低氮抑制了生長，降低幅度比較大，差異顯著，進而無法恢復(fù)到CK 水平。相反，適度低氮處理的T2 高于CK，但差異不顯著。各處理之間莖粗沒有受到低氮處理的影響，無顯著差異。但值得關(guān)注的是，T2 的葉面積在恢復(fù)期間有所增加，且差異顯著。T1 葉面積由于受到過度低氮的影響，沒有恢復(fù)到CK 水平，且差異顯著。

圖2 處理期和恢復(fù)期植株光合特性

表1 結(jié)果期短期低氮處理對辣椒株高、莖粗及葉面積的影響

2.4 結(jié)果期短期低氮處理對辣椒品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

由表 2 可以看出，2018 與2019 年在結(jié)果期對辣椒植株進行短期低氮處理后對品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，不同年份之間變化表現(xiàn)一致。以2018 年為例，T1 處理果實Vc 含量低于CK 15.9%，而處理T2 的果實 Vc 含量比CK 增加17.05%，差異顯著。T1和T2 果實的硝酸鹽含量比 CK 分別降低15.4%和6.8%，差異顯著。T1 和T2 果實的可溶性蛋白和可溶性糖含量高于 CK 水平。T1 的單株產(chǎn)量相比 CK顯著降低21%，處理T2 的單株產(chǎn)量和對照CK 之間無顯著差異。T1 的辣椒素和二氫辣椒素含量分別顯著低于CK 18%和43%。T2 的辣椒素和二氫辣椒素含量分別顯著高于CK 12%和20.4%。

兩年試驗結(jié)果可表明，在結(jié)果初期對辣椒進行短期低氮處理，適度低氮（T2）處理有利于果實品質(zhì)的提高，且對辣椒產(chǎn)量無顯著影響。

表2 結(jié)果期短期低氮處理對辣椒品質(zhì)及產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

蔬菜栽培中為了追求高產(chǎn)使用“大水大肥”模式，造成蔬菜生產(chǎn)中氮肥用量過高，利用率過低，經(jīng)濟效益降低，還導(dǎo)致嚴重的環(huán)境問題。長期的低氮處理雖然可以減少氮肥的用量

和提高利用率，但蔬菜產(chǎn)量明顯降低［30-33］。因此本試驗選擇在辣椒第二朵花開時期對辣椒植株進行為期9 d 的低氮處理，隨即恢復(fù)正常供氮水平，一是研究短時間低氮處理對辣椒植株生長發(fā)育的抑制程度，二是驗證低氮處理是否可以在不影響產(chǎn)量的情況下改善果實品質(zhì)。

在恢復(fù)正常供氮水平后的生物量測定中，連續(xù)兩年適度低氮處理T2 植株的葉片干重和鮮重相比對照CK 顯著提高。馬國禮［34］在對辣椒進行低氮處理時發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的適度降低辣椒葉片的生物積累量有小幅度提高。Camille 等［35］研究認為，適度低氮處理可以使得番茄植株干物質(zhì)含量有效增加。王春萍等［36］研究發(fā)現(xiàn)，用氮濃度為20%的山崎營養(yǎng)液澆灌辣椒后，葉片和莖的干物質(zhì)含量增加。

在結(jié)果期對辣椒進行短時期低氮處理中，植株的光合特性受到一定的影響，其中適度低氮處理（T2）葉片凈光合速率與CK 之間差異不顯著。孫娜［37］發(fā)現(xiàn)，短期適度低氮處理（6 mmol/L）對黃瓜植株凈光合速率抑制不顯著。劉嘯然［20］對黃瓜幼苗進行短期低氮處理時發(fā)現(xiàn)，適度低氮（5 mmol/L）相比CK（11 mmol/L）處理可以使植株凈光合速率提高。魏峭嶸等［38］研究認為，在馬鈴薯塊莖膨大期，中氮處理更有利于維持植株較高的凈光合速率。

連續(xù)兩年在辣椒植株生長發(fā)育指標值測定中，各處理株高在處理期表現(xiàn)出顯著差異，T1、T2 株高在處理期都低于CK；莖粗從處理到恢復(fù)期結(jié)束始終沒有顯著差異。在恢復(fù)正常氮濃度18 d 后，發(fā)現(xiàn)T2 在兩年的低氮處理中生長情況良好且葉片面積相比CK 分別增加了13.8%和10.5%，差異顯著，結(jié)果表明，結(jié)果期短時期低氮處理有利于辣椒植株后期的生長發(fā)育。王曉偉等［39］在不同氮水平處理中發(fā)現(xiàn)，低濃度氮（45 mg/L）處理相比高濃度氮（135 mg/L）處理容易讓大豆在后期生長發(fā)育中維持較高的葉片面積。蘇欣［40］發(fā)現(xiàn)低施氮肥下辣椒葉片葉綠素含量增加，延長了葉片的功能時間，有利于后期植株葉面積增加。

兩年的試驗中，結(jié)果期短時期低氮處理T2 果實的Vc 含量在收獲后都顯著高出CK 水平。T2 果實的硝酸鹽含量比 CK 顯著降低了6.8%～7.03%，蛋白質(zhì)含量、可溶性糖、辣椒素和二氫辣椒素顯著高于CK 水平。說明短時期的低氮處理提高了辣椒果實品質(zhì)。氮肥水平的不同對果實品質(zhì)的影響有許多報道:呂長山等［41］研究表明在一定條件下，施用氮肥量的增加會導(dǎo)致辣椒果實中AsA 含量和可溶性糖含量的減少。Ruiz 等［42］對溫室黃瓜進行不同水平氮肥處理時發(fā)現(xiàn)，適度低氮（10 g/m2）處理的植株果實相比高氮（40 g/m2）處理不但硝酸鹽含量降低，同時果實中含有的抗壞血酸、可溶性固形物及可溶性糖含量均保持在較高水平。吳春燕等［43］對盆栽辣椒進行不同氮水平處理時，研究發(fā)現(xiàn)低氮（1.52 g）相比于高氮（2.28 g）處理，果實中硝酸鹽含量減少，整體果實品質(zhì)最佳。王春萍等［44］研究發(fā)現(xiàn)，適度低氮（82.68 mg/L）處理下相比正常施氮（137.8 mg/L）辣椒果實中辣椒素含量顯著增加。王淑杰等［45］和陳俊琴等［46］發(fā)現(xiàn)，低氮處理促進了辣椒果肉中辣椒素的合成積累，使得辣椒素含量增加。

本試驗對結(jié)果期辣椒進行短期低氮處理，發(fā)現(xiàn)適度低氮處理（T2）的植株單株產(chǎn)量與CK 之間無顯著差異。王彥波等［47］在對甜椒進行不同氮濃度處理時發(fā)現(xiàn)，低氮（15 μmol/L）相比于高氮（20 μmol/L）處理，植株單株產(chǎn)量增加明顯。萬濤［48］發(fā)現(xiàn)，低氮處理可以增加大豆植株體內(nèi)干物質(zhì)積累，提高大豆的產(chǎn)量。張志華等［49］研究表明，低施氮肥可以增加辣椒植株單果果重，有利于產(chǎn)量增加。袁祖華等［50］發(fā)現(xiàn)，純氮施用量增加后，辣椒營養(yǎng)生長時間增加，影響開花與結(jié)實，導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

綜上所述，本試驗只在結(jié)果初期對辣椒植株進行單次短時間低氮處理，之后恢復(fù)正常水平供氮量，發(fā)現(xiàn)植株恢復(fù)正常供氮水平18 d 后，適度短時期低氮處理的 T2 不但植株葉片生物量積累增加，植株葉面積較對照有顯著增加，生長情況良好，且收獲后果實抗壞血酸含量提高，硝酸鹽含量降低，辣椒素含量增加，總體產(chǎn)量與對照無顯著差異。此外，對辣椒植株進行低氮處理濃度的大小，處理時間的長短，處理的次數(shù)以及低氮處理施用在不同生育期是否會有其他更好的效果，這些都有待進一步研究。