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为解决园艺作物水分利用效率评估问题，研究人员采用热脉冲茎流计（SFM1），在温室、遮雨棚、网室和大田四种环境下，对Tanjung、Unpad、Osaka-3三种辣椒的水分利用效率（WUE）、生长与生理特性进行了研究。结果表明，农业环境条件与品种存在交互作用，显著影响水分摄入、茎流和生长。Tanjung在网室中表现出最高WUE（2.0 g/L）和绝对生长率（>0.60 cm/day）。研究强调了优化农业环境设计对提高辣椒水分生产力和可持续性的重要意义。
在全球气候变化和农业水资源日益紧张的背景下，如何在多变的环境条件下实现农业的可持续发展，特别是高效利用水资源，已成为亟待解决的难题。园艺作物，如辣椒，作为重要的经济作物，其生长和产量对水分供应极为敏感。然而，不同品种的辣椒在不同保护地栽培环境（如温室、网室等）中的水分需求、消耗效率和生长表现究竟有何差异？如何精确测量和评估其水分利用效率（Water Use Efficiency, WUE），以指导精准灌溉和优化栽培模式？这些问题对于提高农业生产效率和水资源可持续利用至关重要。为此，来自Universitas Padjadjaran的研究团队开展了一项精细的研究，旨在评估三种不同的辣椒品种在四种农业环境条件下的生长表现、水分利用效率及相关生理特性，以期找到在节约用水的同时维持甚至提高产量的最优栽培组合，其研究成果发表在《Scientific Reports》上。
为了回答上述问题，研究人员在印度尼西亚的Universitas Padjadjaran，于2023年12月至2024年5月期间，进行了一项田间试验。研究采用了因子随机完全区组设计，将432株辣椒植株分配在四种不同的农业环境条件下：温室、遮雨棚、网室和露天大田。试验涉及三个辣椒品种：Tanjung、Unpad和Osaka-3。研究的关键技术方法在于使用基于热脉冲速度（Heat Pulse Velocity, HPV）技术的Sap Flow Meter SFM1（SFM1茎流计）来直接测量植物的茎流，从而获取精准的水分消耗信息。灌溉用水量（即营养液用量）则根据四种环境下的作物蒸散量（Evapotranspiration, ETc）进行差异化供给，并利用土壤水分平衡模型进行预测。通过测量茎流速率、水分消耗、绝对生长率等指标，综合分析品种与环境对辣椒生长和水分利用效率的影响。
研究结果
农业环境与品种对水分摄入、茎流和生长的交互影响
研究发现，辣椒品种（Cultivar）和四种不同的农业环境条件之间存在显著的交互作用，共同影响着植株的水分摄入、茎流（Sap Flow）以及生长表现。这表明，评估辣椒的水分利用不能孤立地看待品种或环境，而必须考虑两者的组合效应。
不同品种的茎流与蒸腾特性
在三个辣椒品种中，Osaka品种表现出最高的茎流速度（Water Sap Velocity），尤其是在网室和露天大田环境中，这表明其具有更强的蒸腾作用。相比之下，Tanjung和Unpad品种的茎流速度相对较低。
Tanjung在网室环境中的优异表现
尽管Tanjung品种的耗水量较低，但它在网室环境中表现出了最佳的综合性能。具体而言，Tanjung在网室中达到了最高的水分利用效率（2.0 g/L）和最高的绝对生长率（Absolute Growth Rate, AGR，大于0.60 cm/天）。这意味着在该环境下，Tanjung能够以更少的水分消耗实现更快的生长和更高的生物量积累效率。
茎流速度与生长、水分利用效率的相关性
统计分析进一步揭示了关键变量之间的内在联系。茎流速度与植株的绝对生长率之间存在显著的正相关关系（相关系数为0.68*），与水分利用效率之间也存在正相关（相关系数为0.59）。这表明，茎流速率可以作为评估辣椒生长表现和水分利用效率的一个重要生理指示指标。
研究结论与讨论
本研究通过结合精准的SFM1茎流计测量与多环境栽培试验，系统评估了三种辣椒在不同农业环境下的水分利用策略。主要结论是：辣椒的水分利用效率、生长和生理表现受到品种和栽培环境的共同显著影响，两者存在交互作用。 Osaka品种具有较强的蒸腾潜力，而Tanjung品种在网室环境中展现出卓越的水分经济性，即用更少的水实现了更高的生长效率和水分利用效率。茎流速度与生长和水分利用效率的正相关性，为未来基于生理指标的节水灌溉和品种筛选提供了科学依据。
这项研究的意义在于，它明确指出了通过优化农业环境设计（如选择网室结构）与选择适宜品种（如Tanjung）相结合，是提高辣椒生产系统中水分利用效率、实现可持续生产的有效途径。在气候变化导致水资源不确定性增加的背景下，这种基于精准测量的品种-环境匹配策略，对于保障园艺作物的稳定生产和资源高效利用具有重要的实践价值。研究结果强调了在追求高产的同时，必须考虑作物生长的生理过程与环境互作，为发展智能、节水的精准农业系统提供了关键数据和理论支持。
