水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率的影響

高子星 馬雪強 王君正 胡曉輝,2*

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué) 園藝學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施園藝工程重點實驗室，陜西 楊凌 712100；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，陜西 楊凌 712100)

辣椒(CapsicumannuumL.)在我國設(shè)施內(nèi)種植廣泛，也是延安地區(qū)主要設(shè)施蔬菜之一。延安地區(qū)設(shè)施土壤偏堿性[1]，農(nóng)業(yè)水資源承載力處于中等偏低水平[2-3]，且種植模式單一，造成土壤質(zhì)量逐年降低，這些問題嚴(yán)重阻礙了設(shè)施辣椒的可持續(xù)發(fā)展，影響了當(dāng)?shù)乩苯贩N植業(yè)的提檔升級。基質(zhì)栽培使蔬菜作物擺脫了對土壤的依賴，避免了土傳病害、連作障礙和土壤堿化的威脅，能夠恢復(fù)地力，具有良好的保水保肥特性，使實現(xiàn)節(jié)水減肥和水肥精準(zhǔn)管理的蔬菜栽培目標(biāo)成為可能[4]。

水肥對作物生長發(fā)育和產(chǎn)量品質(zhì)起著重要作用，也是限制我國旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要因子[5]。眾多學(xué)者就水肥對辣椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響開展了大量研究，但多集中于春茬栽培。研究發(fā)現(xiàn)不同水肥耦合處理對辣椒的光合作用有顯著影響，且中等施肥量有利于辣椒營養(yǎng)元素的吸收[6]；辣椒產(chǎn)量與水肥投入之間存在閾值[7]；將栽培介質(zhì)含水量控制在適當(dāng)范圍時可獲得較高的辣椒產(chǎn)量和水分利用效率[8]；較高的水肥用量可增加辣椒的株高、莖粗和葉面積指數(shù)但不利于產(chǎn)量的增加[9]；中等灌溉量和中等施肥量耦合處理可在節(jié)水省肥的基礎(chǔ)上獲得辣椒的高產(chǎn)并顯著提高果實綜合營養(yǎng)品質(zhì)[10]。以上結(jié)果表明，要獲得較高的辣椒產(chǎn)量及品質(zhì)，水肥用量要控制在合適范圍[11]。延安地區(qū)冬季晴天多太陽輻射充足，適合進行設(shè)施蔬菜越冬栽培，目前關(guān)于越冬蔬菜栽培的研究多為通過環(huán)境調(diào)控手段提高作物生長、產(chǎn)量和品質(zhì)[12-14]，由于受到環(huán)境條件的限制，越冬栽培存在生長情況不佳且產(chǎn)量不高等問題。有研究發(fā)現(xiàn)，茬口對作物氮積累量和產(chǎn)量有著顯著的影響，且要達到與春茬相同的氮積累與產(chǎn)量，越冬茬需要投入更多肥料[15]。由于溫度變化規(guī)律以及光照時長不同，越冬茬果實干物質(zhì)積累與分配也與春茬存在差異[16]。

目前關(guān)于越冬茬水肥利用規(guī)律的研究甚少，因此本研究通過設(shè)施基質(zhì)栽培辣椒不同水肥耦合試驗，探索產(chǎn)量、水分利用率(WUE)和果實品質(zhì)對水肥耦合的響應(yīng)規(guī)律，結(jié)合主成分分析法和優(yōu)劣解距離法(TOPSIS)對各處理進行全面評價，旨在篩選出適用于延安地區(qū)及相似生態(tài)區(qū)設(shè)施辣椒越冬基質(zhì)栽培的兼顧果實品質(zhì)、產(chǎn)量與水肥投入的水肥耦合方案，以期充分發(fā)揮基質(zhì)栽培節(jié)水節(jié)肥的優(yōu)勢并為實現(xiàn)辣椒高產(chǎn)優(yōu)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

延安市屬于暖溫帶半濕潤易旱氣候區(qū)，冬季雨雪稀少，明朗干冷；年日照2 418 h，日照百分率達55%。試驗于2019年9月—2020年1月在陜西延安安塞生態(tài)農(nóng)業(yè)示范園(36°87.00′ N，109°32.00′ E，海拔1 009.23 m)下沉式日光溫室(長×寬×下沉深度為110 m×12 m×1 m)內(nèi)進行。供試品種為牛角椒 ‘拉菲78-9’(以色列海澤拉優(yōu)質(zhì)種子公司，以色列)，采用基質(zhì)袋培，基質(zhì)袋尺寸大小為80 cm×20 cm×16 cm(長×寬×高)，基質(zhì)容量為15 L/袋，每袋種植2株辣椒。栽培基質(zhì)(購自廣州生升農(nóng)業(yè)有限公司)理化性質(zhì)為：速效氮486.40 mg/kg、速效磷248.30 mg/kg、速效鉀275.90 mg/kg，全氮11.70 mg/g、全磷9.91 mg/g、全鉀12.00 mg/g，pH 6.21，電導(dǎo)率(EC)為0.15 mS/cm。采用水肥一體化灌溉施肥系統(tǒng)供應(yīng)水肥，灌溉和營養(yǎng)液供應(yīng)流速為1 L/h。

1.2 試驗設(shè)計

設(shè)置灌溉量和營養(yǎng)液濃度2個因子。

灌溉量：設(shè)置3個水平，分別為基于基質(zhì)相對含水量(體積)的40%～45%(W1)、55%～60%(W2)和70%～75%(W3)進行灌溉。每天上午8：00，使用手持基質(zhì)水分測定儀(HH150，Delta-T Devices LTD，英國)測定基質(zhì)相對含水量(精度0.1%)。根據(jù)測定結(jié)果進行灌溉，通過旋翼式水表(LXS-25mmC/E型，寧波埃美柯有限公司，精度0.1 m3)記錄灌溉量，試驗中W1、W2和W3的灌溉量分別為16.37、18.18和19.87 L/株。

營養(yǎng)液濃度：設(shè)置3個水平，分別為80%(F1)、100%(F2)和120%(F3)標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液濃度，3 d澆灌1次營養(yǎng)液，每次澆灌500 mL。標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液專用配方：354.00 mg/L Ca(NO3)2·4H2O，607.00 mg/L KNO3，96.00 mg/L NH4H2PO4，185.00 mg/L MgSO4·7H2O，25.00 mg/L Na2Fe-EDTA，2.13 mg/L H3BO3，2.86 mg/L MnSO4·4H2O，0.22 mg/L ZnSO4·7H2O，0.08 mg/L CuSO4·5H2O，0.02 mg/L(NH4)2MoO4·4H2O。

將灌溉量和營養(yǎng)液濃度2因子耦合，共9個耦合處理，采用隨機區(qū)組設(shè)計，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)小區(qū)定植辣椒88株，其面積為23.06 m2。于2019年9月10日選取五葉一心、生長一致且健壯的辣椒苗定植于栽培袋中。定植株距為35 cm，大小行間隔種植，大行距為80 cm，小行距40 cm。定植后到門椒開花前灌溉量維持基質(zhì)相對含水量的55%～60%，門椒開花時(10月3日)開始不同試驗處理，門椒成熟后每30 d進行1次采收，辣椒果實均在綠熟期進行采收和取樣，2020年1月25日第4次果實采收后結(jié)束試驗，其余栽培技術(shù)按常規(guī)管理。

1.3 測定項目及方法

1.3.1產(chǎn)量測定

在每個處理的每個重復(fù)小區(qū)隨機選取10株，每次采摘果實用電子天平(JE1002型，上海浦春計量儀器有限公司，精度0.001 g)稱量果實重量，并根據(jù)每公頃定植密度折算為公頃產(chǎn)量。

1.3.2水分利用效率

WUE=Y/ET

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為產(chǎn)量，kg/hm2；ET為全生育期內(nèi)每公頃作物耗水量，m3/hm2。

1.3.3果實品質(zhì)測定

在第2次辣椒采收期，在各處理重復(fù)小區(qū)的相同位點，選取10個綠熟期的果實進行品質(zhì)測定。單果重用電子天平(JE1002型，上海浦春計量儀器有限公司，精度0.001 g)測定,果實長度采用游標(biāo)卡尺測定,選取果實中段用游標(biāo)卡尺測定果皮厚度,果實亮度和綠色度采用色度計(CR-400，Konica Minolta公司，日本)測定,辣椒果實維生素C含量采用鉬藍比色法測定[17],可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250染色法測定[17],游離氨基酸含量采用茚三酮顯色法測定[17],可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定[17],還原糖含量采用3,5-二硝基水楊酸法測定[17],硝酸鹽含量采用水楊酸法測定[17],辣椒素含量采用高效液相色譜法(LC-30A，島津，日本)測定[18]。

1.4 數(shù)據(jù)處理及分析

采用 SPSS 23.0進行數(shù)據(jù)處理、主成分分析及試驗因子方差分析，Duncan法進行處理間多重顯著性比較(P<0.05)，運用Pearson相關(guān)系數(shù)進行相關(guān)性分析，參考胡曉輝等[10]的方法進行TOPSIS法綜合計算分析，用Microsoft Excel 2016作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒產(chǎn)量的影響

不同處理對越冬基質(zhì)栽培辣椒產(chǎn)量的影響和方差分析如圖1和表1所示。試驗因子灌溉量(W)、營養(yǎng)液濃度(F)及二者的耦合效應(yīng)(W×F)均極顯著影響辣椒產(chǎn)量(P<0.01)。W2F2處理的辣椒產(chǎn)量最大(30 903.11 kg/hm2)，顯著高于除W1F2處理外其他各處理，是W3F1處理(最小處理)產(chǎn)量的1.9倍。80%(F1)和100%(F2)標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，低灌溉量(W1)各處理與中灌溉量(W2)相比，辣椒產(chǎn)量并無顯著性差異，而高灌溉量下(W3)的辣椒產(chǎn)量顯著下降；120%(F3)標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，產(chǎn)量未隨灌溉量增加而顯著增加，說明在越冬茬將基質(zhì)含水量和施肥濃度保持在中低水平更有利于產(chǎn)量的提高。相同灌溉量水平下，辣椒產(chǎn)量隨營養(yǎng)液濃度增加先增加后降低，說明中營養(yǎng)液濃度有利于產(chǎn)量的提高。

VxWorks操作系統(tǒng)的開發(fā)調(diào)試采用宿主機/目標(biāo)機的工作方式，VxWorks操作系統(tǒng)有完善的主機端編程、調(diào)試、代碼管理工具。它是專門為嵌入式微處理器設(shè)計的高模塊化、高性能的實時操作系統(tǒng)。VxWorks操作系統(tǒng)調(diào)度策略使用基于優(yōu)先級的調(diào)度，同級任務(wù)可采用輪轉(zhuǎn)制度，調(diào)度策略還支持優(yōu)先級繼承。當(dāng)前，VxWorks操作系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，市場占有率高，廣泛應(yīng)用于高科技產(chǎn)品中，包括各種消費電子設(shè)備、工業(yè)自動化、無線通信產(chǎn)品、醫(yī)療儀器、數(shù)字電視以及各種多媒體設(shè)備，VxWorks操作系統(tǒng)應(yīng)用程序具有很好的安全性、容錯性以及系統(tǒng)靈活性。

表1 各因子及其耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實產(chǎn)量的方差分析(F值)

W1、W2和W3分別為按照基質(zhì)相對含水量的40%～45%、55%～60%和70%～75%進行灌溉；F1、F2和F3分別為80%、100%和120%標(biāo)準(zhǔn)山崎辣椒營養(yǎng)液濃度。不同的小寫字母表示不同耦合處理之間的差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒水分利用效率的影響

不同處理對越冬基質(zhì)栽培辣椒WUE的影響和方差分析如圖2和表2所示。試驗因子W和F均對WUE產(chǎn)生極顯著的影響(P<0.01)，W×F對WUE影響顯著(P<0.05)。W1F2處理的WUE最高(36.50 kg/m3)，W2F2處理次之(35.42 kg/m3)，兩者無顯著性差異但均顯著高于其他各處理，W3F1處理最低(17.02 kg/m3)且顯著低于其他各處理；F1與F2標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，W1與W2相比WUE無顯著性差異，但二者均顯著高于W3；F3標(biāo)準(zhǔn)營養(yǎng)液濃度下，W2與W1和W3處理間差異不顯著，但W1顯著高于W3，可見在越冬茬將基質(zhì)含水量保持在中低水平更有利于提高WUE。相同灌溉量水平下，WUE隨營養(yǎng)液濃度的增加而先增加后降低，說明中營養(yǎng)液濃度更有利于提高WUE，而過高的營養(yǎng)液濃度不利于WUE的提高。

表2 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒水分利用效率的方差分析(F值)

圖2 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒水分利用效率的影響

2.3 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實品質(zhì)的影響

2.3.1水肥耦合對越冬辣椒果實商品品質(zhì)的影響

如表4所示，試驗因子W極顯著(P<0.01)影響辣椒單果重和果實亮度，對其他指標(biāo)無顯著性影響；F除對果長影響顯著(P<0.05)外，對其他指標(biāo)影響均極顯著(P<0.01)；W×F僅對果皮亮度和綠色度產(chǎn)生顯著影響(P<0.05)。由表3可知，不同處理對辣椒果實的商品品質(zhì)影響各異。W1水平下3種營養(yǎng)液濃度處理的辣椒果長、果皮厚度和綠色度無顯著差異，而亮度則隨營養(yǎng)液濃度增加顯著降低；W2水平下辣椒的單果重高于W1，且在F1和F3下達到顯著差異；F2水平下3種灌溉量處理間單果重和果皮厚度無顯著性差異。W2F2與W2F3處理下辣椒的果長和果皮厚度差異均不顯著，但二者果長顯著高于W2F1處理，果皮厚度則顯著低于W2F1處理；W3水平下3種營養(yǎng)液濃度處理的辣椒果長和亮度無顯著差異，而W3F2與W3F1處理辣椒的果皮厚度和綠色度差異不顯著，但二者的果皮厚度顯著高于W3F3處理，綠色度顯著低于W3F3處理。

表3 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實商品品質(zhì)的影響及方差分析(F值)

表4 水肥耦合對越冬基質(zhì)栽培辣椒果實商品品質(zhì)的方差分析(F值)

2.3.2水肥耦合對越冬袋培辣椒果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

試驗因子W對維生素C、可溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖、可溶性總糖和辣椒素含量影響極顯著(P<0.01)(表6)，對硝態(tài)氮含量影響顯著(P<0.05)；F對所有營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)影響均極顯著(P<0.01)；W×F對除游離氨基酸、辣椒素和硝態(tài)氮外的營養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)均產(chǎn)生極顯著影響(P<0.01)。由表5可知，維生素C和可溶性蛋白含量在W1和W3水平下隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加，在W2水平下則表現(xiàn)為先增加后降低；相同營養(yǎng)液濃度水平下，維生素C和游離氨基酸含量隨灌溉量的增加先增加后降低；W1和W2水平下，游離氨基酸含量隨灌溉量的增加而先增加后降低，W3水平下，游離氨基酸含量隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加；相同灌溉量水平下，還原糖、可溶性總糖和辣椒素含量均隨營養(yǎng)液濃度的增加而先增加后降低，硝態(tài)氮含量隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加。

2.3.3Pearson相關(guān)性分析

由表7可知，單果重與還原糖含量呈極顯著正相關(guān)，與果長、維生素C、游離氨基酸和可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；果長與游離氨基酸含量呈極顯著正相關(guān)，與維生素C和可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；果皮厚度與可溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖和可溶性總糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與維生素C含量和硝態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)，即果皮越厚，可溶性蛋白、游離氨基酸、還原糖、可溶性總糖、硝態(tài)氮和維生素C的含量越低；果實亮度與還原糖含量呈極顯著負(fù)相關(guān)，與可溶性總糖和硝態(tài)氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)；維生素C含量與游離氨基酸含量呈極顯著正相關(guān)，與還原糖和可溶性總糖含量呈顯著正相關(guān)；可溶性蛋白含量與可溶性總糖含量呈極顯著正相關(guān)，與游離氨基酸和還原糖和硝態(tài)氮含量呈顯著正相關(guān)。由此可見不同水肥耦合處理的辣椒品質(zhì)指標(biāo)間存在不同程度的相關(guān)性，表明12項指標(biāo)間存在信息重疊，若進行綜合評價必須剔除評價指標(biāo)間重復(fù)信息，避免結(jié)果出現(xiàn)偏差。

對單果重、果長、果皮厚度、亮度、綠色度、維生素C含量、可溶性蛋白含量、游離氨基酸含量、還原糖含量、可溶性總糖含量、辣椒素含量和硝態(tài)氮含量等12個評價指標(biāo)進行主成分分析，尋求影響越冬茬基質(zhì)栽培辣椒果實品質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)，所得的相關(guān)矩陣的特征值和方差貢獻率見表8，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化后的因子負(fù)荷矩陣見表9。以特征值大于1的原則[19]提取3個主成分，累計方差貢獻率為90.72%，可代表原始數(shù)據(jù)的大部分信息。

由表8和表9可知，第1主成分包含了原始信息量的62.68%，其大小主要由游離氨基酸、還原糖和可溶性總糖決定，這些指標(biāo)均為辣椒果實的營養(yǎng)成分，可命名為營養(yǎng)因子；第2主成分包含了原始信息量的14.09%，其大小主要由辣椒素決定，該指標(biāo)影響辣椒的辛辣程度，可命名為辣度因子；第3主成分包含了原始信息量的13.95%，其大小主要由綠色度決定，可命名為色澤因子。

表8 主成分的特征值及方差貢獻率

表9 因子負(fù)荷矩陣

結(jié)合相關(guān)性分析(表7)和因子分析的結(jié)果，在營養(yǎng)因子中，3個代表指標(biāo)顯著相關(guān)，可溶性總糖可更客觀反映辣椒果實的營養(yǎng)特性，可用作替代指標(biāo)；辣椒素和綠色度分別用作辣度因子和色澤因子的替代指標(biāo)。因此，將不同處理辣椒果實品質(zhì)評價因子簡化為：可溶性總糖、辣椒素含量和綠色度。即用3項品質(zhì)指標(biāo)基本可以反映辣椒果實各方面的品質(zhì)要求。

2.4 基于TOPSIS法的越冬基質(zhì)栽培辣椒不同水肥耦合處理的綜合評價

將產(chǎn)量、水分利用效率及主成分分析確定的三個果實品質(zhì)替代指標(biāo)(可溶性總糖、辣椒素和綠色度)的實測值歸一化，利用TOPSIS法可得到各處理的貼合度Ci值(表10)，Ci值的大小可反映各處理綜合評價的優(yōu)劣。如表10所示，各單一指標(biāo)的實測量與所有處理貼合度的排序進行Spearman相關(guān)分析。結(jié)果表明：在灌溉量相同的水平下，Ci值隨營養(yǎng)液濃度的增加先增加后降低；F1和F2水平下，Ci值隨灌溉量的增加先增加后降低。W2F2的Ci值最高為0.71，W3F1的Ci值最低為0.28；Ci值排序前三位的處理為W2F2、W1F2和W3F2。除辣椒素和綠色度外，其他指標(biāo)都與貼合度的排序呈顯著正相關(guān)，表明依據(jù) TOPSIS法對辣椒水肥耦合方案進行綜合評價可信度高。

表10 基于TOPSIS法的各處理辣椒綜合評價及排序

3 討 論

水分和養(yǎng)分是設(shè)施內(nèi)辣椒栽培獲得高產(chǎn)高品質(zhì)的關(guān)鍵因素[20]，基質(zhì)栽培中，水肥投入直接表現(xiàn)為基質(zhì)含水量和供應(yīng)的營養(yǎng)液濃度。適當(dāng)?shù)乃止芾砜商岣咦魑锏漠a(chǎn)量和水分利用效率，對于降低辣椒種植成本具有重要作用[21]。本研究發(fā)現(xiàn)，越冬栽培條件下，灌溉量和營養(yǎng)液濃度對產(chǎn)量和WUE均有顯著性影響，產(chǎn)量和WUE對灌溉量和營養(yǎng)液濃度存在閾值效應(yīng)，即高灌溉量和高濃度營養(yǎng)液處理的辣椒產(chǎn)量均低于中灌溉量和中濃度營養(yǎng)液處理的產(chǎn)量，中等灌溉量中等水平營養(yǎng)液濃度耦合處理(W2F2)下可獲得最高產(chǎn)量和最大的WUE，這與胡曉輝等[10]在春茬栽培中所得的結(jié)果一致。說明不同茬口條件下，適量灌溉和施肥均可獲得辣椒的高產(chǎn)和高水分利用效率。高灌溉量和高濃度營養(yǎng)液條件下，產(chǎn)量不高可能與辣椒營養(yǎng)生長過度有關(guān)[6]。高營養(yǎng)液濃度條件下產(chǎn)量和WUE均低于中等營養(yǎng)液濃度，可能是高施肥降低了葉片光合速率[22]，進而導(dǎo)致作物蒸騰拉力降低，光合速率下降，并最終影響到生物量的積累與分配和對水分的吸收與利用。低灌溉量中營養(yǎng)液濃度耦合處理(W1F2)產(chǎn)量和WUE與W2F2處理并無顯著性差異，可能是辣椒生長期灌水量處于較低水平時增加施氮量能促進辣椒植株對水分的利用[23]，也可能與越冬栽培的環(huán)境因素有關(guān)。

蔬菜的營養(yǎng)品質(zhì)與水、肥和介質(zhì)等環(huán)境因素密切相關(guān)[11]。本研究發(fā)現(xiàn)灌溉量和營養(yǎng)液濃度顯著影響辣椒的各項果實品質(zhì)，游離氨基酸、還原糖、可溶性總糖和維生素C含量等部分果實品質(zhì)隨營養(yǎng)液濃度的增加出現(xiàn)“飽和效應(yīng)”、隨灌溉量的增加出現(xiàn)“稀釋效應(yīng)”，這與王鵬勃等[24]所得結(jié)論相同。而張智等[25]研究認(rèn)為，較低施肥量可以提升草莓果實品質(zhì)，說明不同栽培條件下不同作物果實品質(zhì)對水肥響應(yīng)的規(guī)律不同。本研究中，硝態(tài)氮含量在灌溉量一定的情況下隨營養(yǎng)液濃度的增加而增加，可能是基質(zhì)中氮素供給能力逐漸增強引起硝酸根離子含量的增加[24]。W2F2處理果實中游離氨基酸處于較高水平，這與朱艷麗等[26]在番茄上的研究結(jié)果一致，可能是該條件下葉片保護酶活性較高，且丙二醛含量低，提高了植物自身的適應(yīng)性。果實品質(zhì)由多個指標(biāo)組成，可代表果實的形狀、色澤、口感和營養(yǎng)等，各個指標(biāo)具有一定的差異性和相關(guān)性。通過因子分析可以將指標(biāo)降維，簡化指標(biāo)因子，從而更加合理有效地評價果實品質(zhì)[16]。主成分分析法在蔬菜作物的研究中有著廣泛的應(yīng)用，顯示出其科學(xué)性和可靠性。Liu等[27]研究發(fā)現(xiàn)通過主成分分析所得的番茄果實品質(zhì)中外觀品質(zhì)與營養(yǎng)品質(zhì)呈反比，該結(jié)論與本研究所得結(jié)論不同，可能與試驗設(shè)計和作物不同有關(guān)。吳澎等[16]發(fā)現(xiàn)可溶性總糖含量、出汁率、維生素 C含量、可食率和單果質(zhì)量可作為評價甜櫻桃的關(guān)鍵指標(biāo)，Wang等[28]則發(fā)現(xiàn)馬鈴薯的代表性指標(biāo)為單株產(chǎn)量、還原糖含量和可溶性蛋白含量。本研究篩選出的關(guān)鍵性指標(biāo)均與前人研究結(jié)果不同，說明對于不同栽培模式下的不同作物果實，確定與栽培環(huán)境和栽培模式相符的果實品質(zhì)代表性指標(biāo)更具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

多目標(biāo)決策方法TOPSIS通過評估不同對象之間的相對相似度以及積極和消極的理想狀態(tài)來計算綜合效益[10]，為解決兼顧果實品質(zhì)、產(chǎn)量與水肥投入的問題提供了一種解決方案[29]。為避免2種算法單獨使用存在的不足，保證結(jié)果的可靠性，本研究運用TOPSIS將主成分分析所得果實品質(zhì)的代表性特征指標(biāo)與產(chǎn)量和WUE進行綜合評價，確定最佳耦合處理為W2F2處理。本試驗中，W3F2處理與W2F2處理的產(chǎn)量和WUE并無顯著性差異，且綜合評價得分接近，在辣椒越冬栽培現(xiàn)有最佳灌溉量基礎(chǔ)上進一步降低灌溉量是否可實現(xiàn)生產(chǎn)效益的最大化，還需要進一步研究。

4 結(jié) 論

本研究得出，營養(yǎng)液濃度對辣椒果實商品品質(zhì)、營養(yǎng)品質(zhì)、產(chǎn)量及WUE均有顯著性影響，灌溉量對除果長、果皮厚度及綠色度外的果實品質(zhì)指標(biāo)、產(chǎn)量和WUE也產(chǎn)生顯著性影響；除單果重、果長、果皮厚度、游離氨基酸、辣椒素和硝態(tài)氮外，二者的耦合效應(yīng)對其它果實品質(zhì)指標(biāo)也有顯著性影響。綜合評價表明，延安地區(qū)及相似生態(tài)區(qū)越冬袋培辣椒最佳水肥耦合方案為W2F2，即依據(jù)基質(zhì)相對含水量55%～60%進行灌溉，按照每3天施用1次且每次單株供應(yīng)量為500 mL澆灌100%劑量的山崎辣椒營養(yǎng)液。