温室辣椒施肥水平大幅变化对生理特性、营养品质及经济回报的影响研究

《Plant Growth Regulation》：Large variation of fertiliser levels does not improve physiology, nutritional quality and economic return of greenhouse capsicum

本研究针对温室种植中普遍存在的肥料过度使用问题，通过设置不同电导率（EC 1.0、2.5和3.5）的营养液处理，系统评估了施肥水平对两个辣椒品种叶片气体交换、采后品质及营养元素的影响。结果表明，高EC处理（3.5）不仅未能改善形态和采后参数，反而降低了叶片和果实中Ca2+、Mg2+等矿质元素含量。经济分析显示，EC 2.5处理在澳大利亚和印度均能获得最优净现值（NPV）和效益成本比（分别为529.6 USD·m-2和3.35；60.4 USD·m-2和2.53）。该研究为温室辣椒的精准施肥提供了理论与实践依据，对推动农业可持续发展具有重要意义。

　　

在全球人口增长和饮食偏好变化的背景下，到2050年农业产量需增加70%，这将导致灌溉用水需求激增，进一步加剧资源紧张局面。尤其在水资源匮乏的干旱半干旱地区（如澳大利亚），如何高效利用有限资源成为实现农业可持续发展的核心挑战。然而，当前农业生产中普遍存在水肥过度施用现象，不仅造成养分淋失和环境污染，还会降低土壤有机质含量及果实感官与营养品质。保护地栽培系统（如高科技温室）虽能优化土地和资源利用，但种植者往往因缺乏作物具体水肥需求信息而过度使用能源和肥料。辣椒作为高营养和经济价值的蔬菜，富含多种生物活性物质，但其品质受基因型、施肥水平等因素显著影响。目前关于施肥对辣椒营养与感官特性影响的研究较少，多集中于生理和产量变异。因此，确定温室辣椒生产的最佳水肥平衡点至关重要。

本研究通过测定叶片气体交换参数（如净光合速率A、气孔导度g_s、水分利用效率WUE）、矿质元素含量（采用X射线荧光光谱法分析K、Ca、Mg、Fe、Zn、Mn等）、果实品质指标（色度、硬度、可溶性固形物、pH及糖分组成）以及经济模型（净现值NPV、效益成本比、投资回收期），系统评估了不同EC处理（1.0、2.5、3.5）对红黄两个辣椒品种的影响。实验在澳大利亚西悉尼大学的高科技玻璃温室进行，采用随机区组设计，每个处理设置重复，数据通过SPSS进行方差分析和显著性检验。

高EC降低辣椒形态性状和水分利用效率

植物株高随生长时间增加，但EC 2.5与3.5处理间无显著差异。果实宽度、长度、鲜重、干重及含水量在EC 2.5时最高，过高或过低施肥均导致形态参数下降。气体交换测定显示，净光合速率随光强增加而升高，但高EC处理（3.5）未显著改善光合性能。红辣椒在EC 1.0时气孔导度和蒸腾速率最高，水分利用效率最低。黄辣椒在EC 2.5时WUE最优。结果表明，过量施肥反而抑制辣椒生长和水分利用效率。

矿质营养在叶片和果实中受EC处理差异调控

叶片钾（K）含量在EC 2.5和3.5时显著高于EC 1.0，但EC 2.5与3.5间无差异。钙（Ca）和镁（Mg）含量随EC升高而下降，尤其在EC 1.0时叶片Mg含量最高。果实中K和Ca含量在EC 2.5时最高，Mg在EC 1.0时显著高于其他处理。锰（Mn）含量在EC 2.5和3.5时较高。表明高EC处理不仅未提升矿质吸收，反而抑制Ca、Mg等元素积累。

高低施肥水平对果实品质影响较小

果实硬度、可溶性固形物、pH及糖分（葡萄糖、果糖、总糖）在不同EC处理间无显著差异。色度参数中，黄辣椒在EC 2.5时亮度和黄度值最高。综合表明，提高施肥水平未能显著改善果实采后品质，EC 2.5即可达到理想品质。

施肥水平通过影响辣椒产量和市场性决定高科技温室盈利能力

经济模型显示，EC 2.5处理在澳大利亚和印度均获得最高NPV（529.6 USD·m^-2和60.4 USD·m^-2）和效益成本比（3.35和2.53），投资回收期分别为5.73–7.11年和5.96–8.31年。敏感性分析表明，产量下降10%会导致澳大利亚和印度经济收益分别减少24.4%和34.4%，而肥料成本单独变化对经济效益影响不足3%。证实施肥水平主要通过调控产量和市场性影响经济效益，而非直接依赖肥料投入。

本研究通过整合农学与经济学视角，揭示过量施肥（EC 3.5）不仅无法改善辣椒光合性能、矿质营养和果实品质，还会增加生产成本，降低环境可持续性。EC 2.5作为最优施肥水平，在保证产量和品质的同时，最大化经济效益。研究强调，精准施肥策略是实现温室辣椒高产、优质与经济可行性的关键，为全球温室蔬菜生产的资源优化提供了重要参考。