周三利，芦 倩，吴彦霖，董 昕，张恒嘉，王玉才，任晓燕，梁 超

(1.甘肃农业大学水利水电工程学院，甘肃 兰州 730070； 2.甘肃农业大学资源与环境学院，甘肃 兰州 730070)

0 引言

传统的农业种植模式不仅耗水费肥，水肥利用效率低，而且对环境造成了一定的影响，有悖于我国建立绿色、环保、可持续发展的农业种植模式[1]。20世纪80年代，面对农业种植水肥利用效率低等问题，相关学者提出了“水肥耦合”理论。水肥耦合就是根据作物生长过程中各生育阶段对水肥用量的不同需求，对农田水分和养分在时间、数量与方式上合理配合，综合调控和一体化管理，减少灌水与肥料资源浪费，达到作物高产优质的目的[2]。辣椒营养价值高，色香味美，经济效益好，在世界各国都有大面积种植，中国是世界上辣椒种植面积最大的国家[3-4]。在作物栽培中，水和肥的使用对农业发展有着不可或缺的作用，俗话说“作物活不活在水，作物好不好在肥”，亦即“有收无收在于水，收多收少在于肥”，这句话很明确地阐述了水与肥在农业生产中的关键作用。随着生活质量的不断提升，人们对辣椒的产量、品质等的要求也越来越高。

1 植株生长

水是植物体内进行物质运输的载体，植物不能直接利用固态的营养物质，只有当营养物质溶于水中时，才能在水的作用下运送至植物所需的各个部位进行吸收。植物通过水分供应，维持地上部分各器官的正常生长，反映在植株株高、茎粗、叶面积等指标上[5]。植物的正常生长还需要一个适宜的养分条件，对肥料种类和用量有一定的要求。

辣椒的生长状况与水肥耦合模式直接相关。李翊华等[6]相关试验研究表明，在中等的灌溉水量和肥料用量下，即氮、磷、钾肥的用量分别为600、450和400 kg/hm2，田间持水量为75%～90%时，甜椒的株高、叶面积指数及茎粗等生长指标均有明显提高，说明该水肥耦合方式有利于植株的生长，而在其他处理下，甜椒生长发育缓慢，没有产生明显的水肥耦合效应。张松婷等[7]研究指出，在水分处理相同的条件下，经过施肥处理的红辣椒生长量明显高于无施肥的试验处理，在一定的氮肥与钾肥用量下，红辣椒的株高、茎粗等生长指标会达到最优；在肥料相同的情况下，灌水量的多少对辣椒生长也会产生显著的影响，灌水下限为田间最大持水量的70%时辣椒茎粗最大，与常规灌水相比增长高达8.03%。赵策[8]试验结果表明，土壤水分含量增加会增强植物新陈代谢能力，有利于作物株高增长。通常情况下，肥料施用量存在一个阈值，在一定范围内施肥将增加土壤肥力，有利于作物生长，但肥料用量过大会造成土壤养分浓度过高，抑制作物发育。

2 光合特性

光合作用参与植物体内的物质循环与能量循环，是植物正常生长的基础和前提。水是植物进行光合作用的主要原材料[9]。罗永忠等[10]试验研究了水分亏缺条件下苜蓿蒸腾速率的日变化规律，结果表明，作物蒸腾速率随水分亏缺程度增大而下降，轻度水分调亏时蒸腾速率日变化最大，重度调亏时日变化最小。成雪峰等[11]试验结果显示，春小麦气孔导度受灌水次数的影响明显，灌水次数越少，气孔导度越低。杜研等[12]研究发现，对核桃进行施肥后，作物叶绿素含量明显增多，有利于光合作用的进行，促进了肥料的吸收利用与转化，保证了核桃的正常生理代谢。

适宜的水肥用量有助于辣椒的生长，并增强其光合效率，从而有利于制造更多的干物质。马国礼[13]探讨了日光温室条件下不同水氮组合对辣椒生长和肥料利用的影响，结果表明，在作物定植后180 d且灌水量相同条件下，辣椒施肥后蒸腾速率显著高于未施肥的处理，水氮耦合作用明显；植物净光合速率经过施肥处理与未施肥间无显著性差异；辣椒气孔导度呈现随施氮量增加而增加的趋势。张松婷[14]研究了水肥耦合对红辣椒生长的影响，结果表明，在盛花期当灌水下限为95%田间持水量、氮肥与钾肥用量分别为187.5和262.5 kg/hm2时，红辣椒光合参数均较高；在施肥量相同的情况下，当土壤水分为70%田间持水量时，作物光合生理特性均会达到高峰，表明适量的灌水施肥对红辣椒生理有显著的促进作用。

3 产量

植物产量受灌水量、肥料用量、栽培管理方式及环境等多种作用的影响。高佳等[15]试验结果表明，整个生育期不进行任何水分调亏处理而进行充分灌溉时，辣椒产量达到最高；苗期轻度和中度水分调亏时总产量无明显下降，而苗期重度水分调亏时辣椒总产量将显著降低17.18%。陈淼等[16]大田试验结果表明，对辣椒进行不同施肥处理，随着肥料用量的增加，辣椒产量将显著提高62.89%～124.16%。

水肥用量的合理供应是实现作物优质高产的重要保证，水肥用量失调将导致植物生长受阻，产量降低。马艳华[17]研究发现，在灌溉水量相同时，辣椒单盆产量随氮肥施用量的增加而显著增加；而在施肥量相同条件下，辣椒产量随灌水量增加呈先增加后降低的趋势。刘方等[18]探讨了缺水条件下水肥耦合对辣椒生长发育的影响，结果表明干旱缺水期灌水使土壤水分得到及时补充，有利于土壤肥效的发挥，水肥耦合交互作用明显，促进了辣椒生长，提高了作物产量。杨红等[19]试验结果表明，在亏水、肥料施用量较高和不施肥处理情况下辣椒产量明显降低，而在水肥施用量适宜的条件下水肥协调，辣椒产量显著提高。

4 品质

作物品质通常以所含营养物质组成及含量评价。作物体内水分不仅具有营养物质输送作用，而且土壤水分含量高低还会影响光合产物向不同器官的分配比率，从而影响作物果实的品质[20]。施肥对作物品质也有重要作用。吴玥[21]通过盆栽和田间试验研究了氮肥施用对辣椒品质的影响及其机制，结果表明，氮肥施用量对辣椒维生素C含量有显著影响，当氮肥用量增加时维生素C含量表现为先增后降，施氮量为60 mg/kg时维生素C含量最高且显著高于其他处理，因此合理施用氮肥有助于提高辣椒果实中的维生素C含量，还可协调其他矿质营养，为消费者提供安全的农产品。

合理的水肥搭配是确保高品质蔬菜的重要条件。周红伟等[22]研究指出，相对于正常施肥处理，滴灌施肥条件下辣椒品质指标均有变化：辣椒素平均提高13.61%，可溶性糖平均提高20%，可溶性蛋白质平均提高1.16%，表明滴灌施肥可提高辣椒品质。高晶霞等[23]研究灌水施肥用量对拱棚辣椒品质的影响后发现，各个生育时期分别进行适量的水肥处理对辣椒品质具有明显的促进作用。

5 结束语

水肥耦合的目标之一就是在节水节肥前提下提高作物产量并改善品质。适宜的灌水量与施肥量使土壤中水肥含量得到及时补充，有利于土壤肥效的发挥，促进植株株高、茎粗的生长。水肥用量的合理配比为辣椒生长提供良好的水肥环境，使水肥耦合交互作用更加明显，有助于提高作物的光合效率，从而制造更多的干物质供植株生长利用。植物生长过程中水肥用量存在一定阈值，当投入量超过该阈值时，作物增产不明显甚至有减产的趋势。

作物栽培的目标之一是节约水肥用量，在保证作物正常生长的前提下提高产量和改善品质。这就要求做到科学合理地管控农田土壤水肥条件。

(1)寻求作物适宜的水肥耦合模式。我国自提出“两减”(化肥、农药减量使用)政策以来，虽已经取得了巨大的成果，但还存在一定的不足，主要是因为对灌溉用水量及化肥可减量的不确定性[24]。在今后的试验中，应重点做到科学灌水施肥，增加有机肥的使用量，寻求适合作物生长的水肥耦合模式。

(2)加强田间管理的数字化、信息化和精准化。未来我国农业会朝着数字化、信息化、精准化方向发展，通过“3S”技术和人工智能等先进技术，实现农业种植的高产、优质、精准、省时和省工[25]。

(3)试验向多因素综合。作物试验研究中，大多数都是基于水、肥的单因素或双因素研究，对水、肥、气、热等多因素的综合研究很少。今后应当加强多因素试验研究，并将试验结果反映在大田作物上，指导大田试验的顺利进行。