基于产量品质及水肥利用率的袋培辣椒水肥耦合方案

为探究水肥耦合对袋培辣椒产量、果实品质、水分利用效率(Water Use Efficiency,WUE)和肥料利用率(Fertilizer Use Efficiency,FUE)的影响,构建袋培辣椒水肥精准化管理模式,该研究以‘博陇(37-94)Bolon RZ F1’辣椒为对象,设3种灌溉水平(基质相对含水量70%~75%(W1)、55%~60%(W2)和40%~45%(W3))、3个营养液浓度水平(设置150%(F1)、100%(F2)、80%(F3)标准山崎辣椒营养液浓度)和2个营养液供应量(正常供应、减量供应(每次辣椒采收前6 d营养液减量40%供应))三因素耦合,共18个处理,分析各因子及其耦合效应,建立综合评价辣椒产量、WUE、FUE及果实综合品质的多目标优化模型,并利用遗传算法多目标优化法对该模型进行寻优。结果表明:灌溉量和营养液浓度单因子及其耦合效应均对辣椒产量、WUE和FUE有显著性影响,产量、WUE和FUE均随灌溉量和营养液浓度的增加先增加后降低;利用Topsis法对各处理的果实品质进行综合评价,营养液减量供应可在维持产量和WUE较高的基础上,显著提高辣椒果实综合品质和FUE;营养液减量供应下W2F2处理的辣椒产量、WUE和FUE最高,营养液减量供应下W2F1处理果实综合品质最好。遗传算法多目标优化法寻优表明营养液减量供应结合W2F2处理效果最佳。该试验条件下,高产优质的袋培辣椒水肥耦合方案为:通过灌溉将基质相对含水量控制在55%~60%,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^2,果实品质综合评价贴合度达到0.742,WUE和FUE分别达到41.14 kg/m^3和38.83%,此结果可为辣椒高产优质且水肥科学管理提供指导依据。

钼酸铵对‘千玉6号’甜瓜果实营养品质和挥发性物质的影响

钼是植物生长发育和营养品质形成所需的重要微量元素之一,为实现甜瓜优质生产,采用袋式基质栽培方式,灌溉营养液中四水合钼酸铵设置0、0.02和0.04 mg/L共3个梯度(分别记为M0、M1和M2),利用化学方法和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术测定成熟期果实营养品质和挥发性物质成分含量,以此探讨钼酸铵对‘千玉6号’薄皮甜瓜果实营养品质和挥发性物质的影响。结果表明,甜瓜果实可溶性蛋白质、可溶性固形物、硝酸盐和还原糖含量均随钼酸铵施用浓度增加而先升后降,游离氨基酸含量与其相反,可滴定酸和抗坏血酸含量则与钼酸铵浓度呈正相关。钼酸铵用量对甜瓜果实芳香成分及含量影响明显,0.04 mg/L钼酸铵处理果实检出的28种香气成分总含量为447.89μg/kg,香气种类和含量均低于其他处理,但其检出酯类物质占比达61.79%,高于其他处理;同时,0.04 mg/L处理特征香气物质种类最多,包含8种物质,分别为丁酸乙酯、2-甲基丁酸乙酯、2-甲基乙酸丁酯、乙酸己酯、1-辛烯-3-醇、(E,Z)-3,6-壬二烯-1-醇、(Z)-6-壬烯-1-醇和(Z)-6-壬烯醛,总相对含量高于其他处理,达49.26%。综上,施用0.04 mg/L四水合钼酸铵能够有效提高基质培薄皮甜瓜果实营养和风味品质,可作为甜瓜基质栽培优质生产钼肥施用浓度。

钼对含甲基营养型芽孢杆菌基质栽培甜瓜产量及氮磷钾吸收的影响

【目的】甲基营养型芽孢杆菌常接种于基质中以解决甜瓜生产过程中土传病害严重的问题。然而,甲基营养型芽孢杆菌对基质中微量元素的含量十分敏感,为此,我们研究了钼酸铵的适宜添加浓度,以期为甜瓜优质高效生产提供合理有效的技术参考和理论依据。【方法】试验于2019年5—8月在陕西省杨凌农业示范区进行,以薄皮甜瓜品种‘千玉6号’为材料,营养液中(NH4)2MoO4·4H2O含量设置0、0.02和0.04 mg/L 3个水平。测定甜瓜结果各时期器官干物质和全氮、全磷、全钾含量,分析结果中期甜瓜各器官对果实的养分贡献率、果实品质和果实全钼含量,统计产量并计算氮磷钾元素养分利用效率。【结果】甜瓜果实全钼含量随施钼水平增加而增加,而游离氨基酸、硝态氮含量、单果重及产量均在钼酸铵0.02 mg/L水平最高,可溶性蛋白质含量在不施钼处理最高。除结果初期和中期甜瓜茎干物质量在3个施钼处理之间没有显著差异外,甜瓜各器官干物质、植株总干物质、全氮、全磷、全钾的积累量和转运量均以钼酸铵0.02 mg/L处理显著高于0和0.04 mg/L处理。0.02 mg/L钼酸铵处理通过提高营养器官中积累的氮磷钾对果实养分的贡献率,进而提高果实产量和氮磷钾养分利用效率;与钼酸铵0.02 mg/L处理相比,0和0.04 mg/L处理的果实产量及氮、磷及钾素养分利用率分别降低48.63%和17.50%、16.58%和22.44%、2.39%和13.84%及27.34%和25.28%。【结论】在含有甲基营养型芽孢杆菌的基质栽培中,施用含0.02 mg/L(NH4)2MoO4·4H2O的营养液可显著提高甜瓜结果期干物质量和养分积累、转运及产量和品质。

两种微生物菌剂对有机基质袋培秋黄瓜产量、品质及根际环境的影响

【目的】探究甲基营养型芽孢杆菌和植物乳杆菌两种微生物菌剂对有机基质培黄瓜产量、品质及根际环境的影响,开发新型功能型微生物制剂,指导黄瓜优质高效生产。【方法】以‘博耐526’黄瓜品种为材料,采用有机基质袋培方式,在浇灌清水(N)和营养液(F)2种养分水平下,以不添加菌剂为对照(分别记为CK1和CK2),于定植后第20、35和50天按2.5×10^(10) CFU/株的菌剂用量分别灌根添加‘VL-10’型甲基营养型芽孢杆菌(NT1、FT1)和‘LYS-1’型植物乳杆菌(NT2、FT2)两种菌剂,共6个处理。【结果】两种养分水平下,与CK1和CK2处理相比,甲基营养型芽孢杆菌处理植株的干物质积累量增幅分别为13.51%和15.02%,产量增幅分别为20.83%和15.63%;植物乳杆菌处理植株干物质积累量增幅分别为11.43%和8.42%,产量增幅分别为17.42%和14.96%,甲基营养型芽孢杆菌对植株干物质积累和产量形成的促进效果优于植物乳杆菌。以FT1处理的果实品质最优,其游离氨基酸、有机酸、可溶性糖、还原糖和维C含量分别较CK2处理显著提高了10.61%、28.93%、22.92%和39.88%(P<0.05),FT2处理的果实品质次之;NT1和NT2处理较CK1处理显著提高了植株P(7.43%和13.50%)、K(10.60%和8.19%)元素积累量(P<0.05),FT1和FT2处理的植株N(19.57%和24.18%)、P(17.16%和12.50%)、K(16.48%和26.25%)元素积累量均较CK2处理显著提高(P<0.05);FT1处理的N、P、K肥料利用率较CK2处理分别显著提高了82.85%、483.90%和75.60%(P<0.05),FT2处理分别显著提高了102.42%、367.98%和120.46%(P<0.05)。NT1和NT2处理较CK1处理提高了盛果期的基质蔗糖酶(100.66%、116.60%)、过氧化氢酶(3.39%、4.10%)和碱性磷酸酶(6.99%、95.08%)活性,其中过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性在拉秧期依然高于CK1处理;而FT1和FT2处理均较CK2处理显著提高了盛果期和拉秧期的基质脲酶(3.75%、4.95%和13.13%、6.12%)、蔗糖酶(68.62%、24.93%和31.68%、63.35%)和碱性磷酸酶活性(18.00%、26.99%和109.64%、84.01%)(P<0.05),且甲基营养型芽孢杆菌对脲酶和碱性磷酸酶的影响优于植物乳杆菌;两种养分水平下,甲基营养型芽孢杆菌处理的基质有效态氮含量在盛果期分别较CK1和CK2显著提高了63.33%和72.70%(P<0.05),在拉秧期增幅为25.48%和86.46%,同时期增幅均大于植物乳杆菌,有利于保持更高的基质有效态氮含量。【结论】灌根添加7.5×10~(10) CFU/株的甲基营养型芽孢杆菌和植物乳杆菌均可改善有机基质袋培黄瓜的根际环境,促进植株对元素的吸收、同化和积累,有效提高黄瓜产量和果实品质,以甲基营养型芽孢杆菌的增产提质效果更优。

基于遗传算法的基质培黄瓜营养液配方优化

为探究施肥多因子耦合对黄瓜产量、品质、肥料利用率等方面的综合调控,获取适宜的基质栽培营养液配方。以‘博耐526’黄瓜为试材,通过四因素(N、K、Ca、Mg)五水平(1/2)二次正交旋转组合设计,共23个处理,利用四元二次回归分析建立了N、K、Ca、Mg对黄瓜产量品质综合评分的回归模型,分析了双因素与三因素耦合效应对黄瓜产量品质综合评分的影响。结果表明,各因素对黄瓜产量品质综合评分的影响程度由大到小依次为氮、钾、钙、镁,黄瓜产量品质综合评分随各因素的增加均呈现先增加后减小的趋势。N-K和N-Ca的耦合效应显著(P<0.05),而其余因素耦合效应不显著(P>0.05);N-K耦合效应对黄瓜产量和品质综合得分的影响为负,而N-Ca耦合效应为正。同时建立了黄瓜产量品质综合评分、氮、钾和钙利用率的多目标优化模型,利用遗传算法对该模型进行模拟寻优,得到优化的氮,钾,钙和镁浓度分别为14.83、6.89、3.55和4.17 mmol/L。在此条件下,黄瓜的单株产量、可溶性蛋白、维生素C和可溶性总糖含量分别比山崎黄瓜专用配方处理显着提高了21.07%,40.91%,53.33%和11.48%,有机酸和硝酸盐含量比山崎黄瓜专用配方处理显著降低,此结果可为基质栽培黄瓜高产优质和营养液科学管理提供指导依据。

水肥耦合对越冬基质栽培辣椒产量、品质和水分利用效率的影响

为探究水肥耦合对越冬基质栽培辣椒产量、果实品质和水分利用效率(WUE)的综合调控,以‘拉菲78-9’辣椒为试验材料,设置基质相对含水量的40%~45%(W1)、55%~60%(W2)和70%~75%(W3)3个灌溉量水平,以及80%(F1)、100%(F2)和120%(F3)3个标准山崎辣椒营养液浓度水平,共9个耦合处理,运用Pearson相关性分析和主成分分析法确定辣椒果实品质代表性指标,结合优劣解距离法(TOPSIS)综合评判,确定适于延安地区及相似生态区越冬基质栽培辣椒的水肥耦合方案。结果表明:辣椒产量和WUE均随灌溉量和营养液浓度的增加先增加后减少,灌溉量和营养液浓度单因素及二者耦合效应对产量和WUE均有显著性影响;综合分析表明,W2F2处理辣椒产量为30 903.11kg/hm^(2),水分利用效率为35.42kg/m^(3),综合评分为0.71且高于其他处理。综上,依据基质相对含水量55%~60%进行灌溉,单株按照3天浇灌1次且每次浇灌500mL 100%浓度的标准山崎辣椒营养液为延安地区越冬基质栽培辣椒的最佳水肥耦合管理方案。