結果期短期低氮處理對辣椒植株生長、產量及果實品質的影響

羅 建，張國斌，魏建業，車旭升，秦啟杰，張 輝，緱兆輝

（甘肅農業大學園藝學院，甘肅 蘭州 730070）

辣椒（Capsicum frutescentL.）系茄科辣椒屬作物，北方重要的設施栽培蔬菜［1］。辣椒作為人們喜愛的調味品蔬菜之一［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分量［5-7］。過量施用化學肥料，造成大量過剩的氮肥在土壤中逐年累積，使蔬菜栽培用地質量退化，經濟效益降低，環境污染等問題突出［8-9］。近幾年來，國內外對蔬菜栽培的合理施肥以及施肥量對栽培作物經濟產量、品質等方面的研究較多，設施蔬菜對氮肥比較敏感，氮肥施用量的增減會影響設施蔬菜的生長發育，商品產量以及品質的改善。有研究表明，辣椒前期營養生長旺盛，株高顯著增加，是在一定范圍內增施氮肥造成的［10］，但是超過一定施用量限度后，會導致辣椒的落花落果、誘發病害、產生徒長，進而影響到經濟產量［11-12］，與此同時，辣椒果實中一些有益物質如Vc、辣椒素等含量下降，而有害物質如硝酸鹽的含量會急劇上升，而影響到果實品質［13］，進而對健康造成危害。

研究表明，不同的氮素形態（NO3-/ NH4+）配比對蔬菜的商品產量和果實品質有顯著影響，而大部分蔬菜吸收和利用NO3-的速率較高。Muller等［14］和Mozafar 等［15］已證實蔬菜體內的抗壞血酸含量在一定程度上受氮肥供應水平和不同氮素形態比例等因素的影響。Britto 等［16］研究表明以銨態氮作為唯一氮源時會誘發銨毒害而抑制栽培作物生長，而適當的銨硝配比較單一銨態氮源更利于植株生長發育。Sun 等［17］研究表明氮素的不同配比形態對溫度的敏感程度也有不同，一般來說秋冬季節時，低溫作用于作物，會造成作物對硝態氮的吸收緩慢，而當炎熱的夏季時，高溫強光會造成植物體內銨態氮的轉運受阻而造成累積，這不但影響植株的正常生長，還會導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，出現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的同時，能夠減少化肥的大量施用和對環境的污染，變成了提高商品產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，劉嘯然［20］研究發現，黃瓜短時期適度低硝態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］研究發現，結果期適度低硝態氮營養液處理黃瓜后，與對照組相比，在保證經濟產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］研究發現，結果期短期低硝態氮營養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育，造成經濟產量一定幅度的下降。硝態氮對蔬菜品質形成具有重要作用。目前研究多集中于水肥耦合對蔬菜品質的影響。辣椒是人類日常的調味品，其品質中Vc、辣椒素含量是衡量辣椒品質的重要指標。然而，關于不同時期短期低硝態氮處理對辣椒品質、產量等方面的影響研究較少。

本文采用盆栽試驗，在辣椒結果期初期對植株進行短期低氮處理，通過對植株的生長發育、產量與果實品質指標的測定，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濟產量的情況下，提高果實品質，降低對人體有害物質硝酸鹽的含量，為溫室辣椒氮肥管理及果實品質改善的研究提供一定的技術指導和理論依據。

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”，是甘肅省當地日光溫室主栽辣椒品種之一，該品種具有熟性早，抗病疫等的特點，適宜在北方地區保護地和露地栽培［23-24］。

1.2 試驗方法

試驗于 2018 和2019 年 1 ～7 月在甘肅農業大學玻璃溫室內進行。采用盆栽方法，盆栽基質為珍珠巖∶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基質0.01 m3，裝盆時用水沖洗基質減少雜質。 1 月15 日育苗，4 月7 日定植，定植后每9 d 澆灌一次500 mL 營養液，炎熱季節每3 d 澆灌300 mL 水，澆灌用營養液為日本山崎營養液（對照），除硝態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，Fe3+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 的銨態氮（NH4+）。每個處理 40 盆，4 次重復，隨機區組排列。在辣椒結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 后恢復正常供氮，即對照水平的氮供應量，此階段為恢復期。植株生長期間，每9 d 澆灌營養液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:分別在處理期的第3、6、9 d 和恢復期的第 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第4 片完全展開功能葉的氣孔導度（Gs）、凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）及胞間CO2濃度（Ci）。光合儀器參數設定: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。

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果實品質:在恢復后第 18 d 對2、3、4 穗果進行果實品質指標的測定，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。

果實產量:在恢復后第18 d 開始測定產量，每個處理測定30 株，取平均值。

生物量測定:在恢復第 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 數據處理

采用 Excel 2010 進行數據處理和Origin 9.5 作圖，測定結果利用 SPSS 22 Duncan 多重比較法進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 結果期短期低氮處理對辣椒植株生物量的影響

由圖1 可知，結果期短時期低氮處理在恢復正常供氮水平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?？梢姡m度低氮處理（T2）在一定程度上有助于提高葉片的鮮物質量。

在干重方面兩年的試驗結果均表現為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）有助于葉片干物質量增加。

圖1 恢復后第18 d 植株干、鮮重

2.2 結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一致，在對結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。

在恢復期，兩年的試驗結果基本一致，在恢復正常供氮的第9 d，處理組的各項光合指標均恢復到 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，但恢復正常供氮濃度 9 d 后，其光合指標是可以恢復到 CK 水平的。

2.3 結果期短期低氮處理對辣椒生長發育的影響

結果初期辣椒的生長發育還在不斷進行，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。但值得關注的是，T2 的葉面積在恢復期間有所增加，且差異顯著。T1 葉面積由于受到過度低氮的影響，沒有恢復到CK 水平，且差異顯著。

圖2 處理期和恢復期植株光合特性

表1 結果期短期低氮處理對辣椒株高、莖粗及葉面積的影響

2.4 結果期短期低氮處理對辣椒品質及產量的影響

由表 2 可以看出，2018 與2019 年在結果期對辣椒植株進行短期低氮處理后對品質及產量的影響，不同年份之間變化表現一致。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 的單株產量相比 CK顯著降低21%，處理T2 的單株產量和對照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%。

兩年試驗結果可表明，在結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的提高，且對辣椒產量無顯著影響。

表2 結果期短期低氮處理對辣椒品質及產量的影響

3 結論與討論

蔬菜栽培中為了追求高產使用“大水大肥”模式，造成蔬菜生產中氮肥用量過高，利用率過低，經濟效益降低，還導致嚴重的環境問題。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育的抑制程度，二是驗證低氮處理是否可以在不影響產量的情況下改善果實品質。

在恢復正常供氮水平后的生物量測定中，連續兩年適度低氮處理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現，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含量有效增加。王春萍等［36］研究發現，用氮濃度為20%的山崎營養液澆灌辣椒后，葉片和莖的干物質含量增加。

在結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］發現，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現，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。

連續兩年在辣椒植株生長發育指標值測定中，各處理株高在處理期表現出顯著差異，T1、T2 株高在處理期都低于CK；莖粗從處理到恢復期結束始終沒有顯著差異。在恢復正常氮濃度18 d 后，發現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，結果表明，結果期短時期低氮處理有利于辣椒植株后期的生長發育。王曉偉等［39］在不同氮水平處理中發現，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育中維持較高的葉片面積。蘇欣［40］發現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。氮肥水平的不同對果實品質的影響有許多報道: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現，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，研究發現低氮（1.52 g）相比于高氮（2.28 g）處理，果實中硝酸鹽含量減少，整體果實品質最佳。王春萍等［44］研究發現，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］發現，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。

本試驗對結果期辣椒進行短期低氮處理，發現適度低氮處理（T2）的植株單株產量與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現，低氮（15 μmol/L）相比于高氮（20 μmol/L）處理，植株單株產量增加明顯。萬濤［48］發現，低氮處理可以增加大豆植株體內干物質積累，提高大豆的產量。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，有利于產量增加。袁祖華等［50］發現，純氮施用量增加后，辣椒營養生長時間增加，影響開花與結實，導致產量下降。

綜上所述，本試驗只在結果初期對辣椒植株進行單次短時間低氮處理，之后恢復正常水平供氮量，發現植株恢復正常供氮水平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。