水分對線辣椒生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

龐永慧，鄭群，張旺鋒，李格，龐勝群

（新疆石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院/新疆綠洲生態(tài)省部共建重點實驗室，832003）

辣椒屬于淺根性植物，根系比較細(xì)弱，木栓化程度高，如果水分嚴(yán)重不足，容易對辣椒的生理機制造成重大的損害。新疆地處亞歐大陸腹地，屬典型大陸性干旱氣候，年降雨量少，日照充足，熱量豐富，具有鮮明的地區(qū)特色[1]。新疆紅辣椒在國內(nèi)外有較強的知名度，因此以紅辣椒為龍頭，發(fā)展特色農(nóng)業(yè)，進(jìn)行農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，對促進(jìn)新疆經(jīng)濟發(fā)展有非常重要的意義[2]。新疆水資源緊缺是限制植物生長發(fā)育的重要因子，對農(nóng)作物造成的損失在所有的非生物脅迫中居首位。水分脅迫可破壞植物體內(nèi)的水分代謝，引起細(xì)胞失水，導(dǎo)致植物體形態(tài)及生理生化發(fā)生變化。因此研究不同灌水量對辣椒的影響是對新疆農(nóng)作物進(jìn)行合理調(diào)控、實現(xiàn)節(jié)水灌溉的前提，在生產(chǎn)實踐上具有指導(dǎo)意義。光合作用是植物最基本的生命活動，也是影響產(chǎn)量和品質(zhì)形成的最直接因素，是對水分最敏感的生理過程之一。光合作用是植物生理的決定性因素，而葉綠素是光合作用的基礎(chǔ)，是反映光合能力的重要標(biāo)志，在一定程度上可以反映植物的生產(chǎn)性能和抵抗逆境脅迫的能力[3]。土壤水分脅迫對葉綠素含量和光合速率都有一定的影響[4，5]，隨土壤水分脅迫的加重，葉綠素合成受抑制程度加重。土壤水分含量下降有利于提高果實中辣椒素和VC含量，Estrada B等[6]的研究表明，干旱有利于辣椒素的積累，并認(rèn)為這是辣椒素在合成過程中與其他苯丙氨酸代謝物質(zhì)競爭合成的結(jié)果。本研究旨在了解新疆干制辣椒部分生理指標(biāo)與不同水分之間的相關(guān)性，揭示水分與辣椒的產(chǎn)量和品質(zhì)形成過程中相關(guān)指標(biāo)之間的關(guān)系，為新疆辣椒栽培管理提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

研究于2010年4~10月在石河子大學(xué)試驗站進(jìn)行。土壤含有機質(zhì)13.5 g/kg、堿解氮52.0 mg/kg、速效磷16.0 mg/kg、速效鉀185.4 mg/kg。

試驗供試干制辣椒品種為紅安8號。辣椒素和二氫辣椒素（90%）標(biāo)準(zhǔn)品購自Sigma公司，甲醇、四氫呋喃為色譜純，其他藥品均為分析純。

1.2 試驗設(shè)計

試驗采用膜下滴灌的栽培方式，于2010年4月23日整地、鋪滴灌帶和地膜。畦寬1 m，地膜幅寬0.9 m，每幅地膜下鋪1條滴灌帶。于4月26日人工穴播辣椒種子，在滴灌帶的兩側(cè)與滴灌帶間隔0.15 m各播1行，穴距0.15 m，每穴播種子5~6粒，播后滴水。出苗后，分別于2葉期和4葉期間苗和中耕，每穴留苗2株，全生育期不施肥，其他管理同常規(guī)大田。

采用單因素隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)3個水分處理：高（W1）、中（W2）、低（W3），每個處理重復(fù) 4 次，小區(qū)面積為70 m2，用水表控制每個小區(qū)的灌水量，各處理的灌水量與灌水時間見表1。為了減少不同處理之間的相互影響，小區(qū)之間間隔0.5 m。整個生育期共灌水10次，W1、W2、W33個水分處理的總灌水 量分別為 4 207.00 m3/hm2、3 550.00 m3/hm2和2 857.00 m3/hm2（表1）。處理W1的澆水量為新疆石河子當(dāng)?shù)貪菜~，處理W2為處理W1的85%左右，處理W3為處理W1的70%左右。

1.3 測定項目與方法

①形態(tài)指標(biāo)及產(chǎn)量性狀測定 a.形態(tài)指標(biāo)測定。每個處理均隨機選取4株長勢基本一致的線辣椒植株進(jìn)行株高、莖粗及葉節(jié)數(shù)的測量。株高采用毫米刻度尺，測定從植株子葉節(jié)處至莖尖生長點的高度；莖粗用游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定，測定部位為子葉節(jié)上部；葉片數(shù)測定時莖節(jié)頂端縱徑小于1 cm的葉不計入。

b.產(chǎn)量性狀的測定。2010年10月1日收獲后，將隨機選取的10株辣椒植株收獲，帶回實驗室用天平測定各株的結(jié)果數(shù)、單果質(zhì)量、單株產(chǎn)量等。

②土壤含水量的測定 采用烘干稱重法測定土壤含水量[7]。用土鉆進(jìn)行取土，取土深度10~30 cm，去除表層10 cm土壤，測量10~20 cm的土壤含水量，在每次澆水前1 d傍晚取樣。

③根系活力的測定 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定[7]，利用公式：根系活力（g·g-1·h-1）=TTC還原量/（根系質(zhì)量×?xí)r間）。

④葉綠素含量的測定 在田間進(jìn)行活體測定，用SPAD-502便攜式葉綠素測定儀在處理前1 d上午進(jìn)行測定，每株取倒三葉進(jìn)行測定，每小區(qū)取10~20株測定，取平均值。

⑤辣椒紅素（色價）的測定 辣椒紅素的測定方法參考GB 10783-2008的方法，以丙酮作為浸提液，利用公式：E1%1cm460 nm=（A×f/m）×1/100 計算色價（A：實測試樣的吸光度；f：稀釋倍數(shù)；m：試樣質(zhì)量，g）[8]。

⑥辣椒素的測定 參考DB 43/T275-2006的方法，用LC2010AHT高效液相色譜儀測定辣椒素和二氫辣椒素的含量，利用公式：總辣椒素含量（%）=（辣椒素含量+二氫辣椒素含量）/90%，計算總辣椒素的含量[9]。

表1 整個生育期各個處理的滴水量與滴水時間

1.4 數(shù)據(jù)分析

所測得的數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水量對土壤含水量的影響

從圖1可以看出，各處理土壤含水量為W1>W2>W3，這與澆水量的高低順序一致。整個生育期內(nèi)，7月10日左右各處理的土壤含水量相近，在此后的生育期內(nèi)處理W1的土壤含水量顯著高于處理W2和 W3。

2.2 灌水量對線辣椒株高、莖粗和葉片數(shù)的影響

由圖2A可以看出，各處理的葉片數(shù)呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。各處理在8月9~19日果實膨大期達(dá)到最大值，各處理最大值W1>W2>W3，在果實成熟之后達(dá)到最小值，各處理最小值W1=W3>W2。從圖2B可以看出，整個生育期株高表現(xiàn)為W3>W2>W1，處理W3在初花期時株高增長緩慢，在7月10日時與其他處理達(dá)到相同值，后期處理W3顯著高于其他2個處理，在初花期與果實膨大期2個時期之間，處理W2>W1，處理W1與W2在果實膨大期之后差異不顯著。從圖2C可以看出，莖粗的變化趨勢和葉片數(shù)的基本一致。

圖1 不同處理的土壤含水量變化

2.3 灌水量對線辣椒葉片葉綠素含量的影響

由表2可見，在整個生育期期間，各處理葉綠素含量均在7月29日時達(dá)到最大值。處理W1和處理W2在苗期和盛花期葉綠素含量變化不明顯，在果實膨大期顯著升高，而后下降顯著。各處理之間比較，在8月13日之前，葉綠素含量W3>W2>W1，此時果實膨大已經(jīng)進(jìn)入后期，在此之后，葉綠素含量為處理W2>W3>W1。

圖2 不同處理對加工辣椒葉片數(shù)、株高和莖粗的影響

2.4 灌水量對線辣椒根系活力的影響

主要測定了果實形成最重要的3個時期的線辣椒根系活力，即門椒、對椒和四母斗期。由表3可以看出，各處理隨著果實的形成和增多，根系活力明顯減弱。處理W2的根系活力最高，在8月5日，也就是四母斗時期，處理W2的根系活力顯著高于其他2個處理。在7月16日門椒時期，處理W2的根系活力顯著高于處理W1和W3。

2.5 灌水量對線辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

表4可以看出，各處理之間產(chǎn)量最高的為處理W2，W3次之，產(chǎn)量最低的是 W1，處理 W2與 W3之間差異不顯著，與處理W1差異極顯著。處理W1和W2之間差異性也不明顯，但是他們的單果質(zhì)量和單株產(chǎn)量不具有顯著差異。辣椒的品質(zhì)主要通過辣椒紅素和辣椒堿即辣椒素來體現(xiàn)。從表4可以看出，各處理之間辣椒紅素和辣椒素含量并無顯著的差異。但是從數(shù)據(jù)的趨勢來看，辣椒色價為W3>W2>W1，辣椒堿含量為W2>W1>W3。

3 小結(jié)與討論

土壤水分對植株生長和代謝的影響是多方面的，植株的形態(tài)指標(biāo)是對水分最直接的反映。許多研究證實，植物生長受到一定的抑制是干旱脅迫導(dǎo)致，植株產(chǎn)量降低的根本原因是植物的生長過程受到干旱脅迫抑制[10]。本試驗中，各處理辣椒葉片數(shù)最旺盛的時間基本在同一時間段，但是葉片數(shù)最大值為W1>W2>W3，說明一定范圍內(nèi)，水分越充足，越有利于線辣椒植株葉片數(shù)的增長。

表2 不同處理對線辣椒葉片葉綠素含量的影響

表3 不同處理對線辣椒根系活力的影響 μg·g-1·h-1

表4 不同處理對線辣椒產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

植株在遭受到脅迫時，自身會做出一定的生理生化反應(yīng)，同時光合作用受到抑制，光合產(chǎn)物積累減少，最終表現(xiàn)為株高降低，莖粗減小[11]。試驗結(jié)果顯示，莖粗 W1>W2>W3，株高 W3>W2>W1，說明處理W1抑制了線辣椒植物株高增加，對于以果實為經(jīng)濟產(chǎn)量的辣椒作物，植株的高度在不影響產(chǎn)量的前提下越矮越有利于植株其他有益性狀的積累。

葉綠體是光合作用的主要場所，是水分脅迫較敏感的細(xì)胞器[12]。而葉綠素是光合作用的基礎(chǔ)，是反映光合能力的重要標(biāo)志，在一定程度上可以反映植物的生產(chǎn)性能和抵抗逆境脅迫的能力[13]。隨著土壤水分脅迫的加重，其對葉綠素含量和光合速率都有一定的影響，葉綠素合成受到抑制，隨土壤水分的減少呈降低趨勢[4，5]。宋志榮等[14]認(rèn)為在干旱脅迫下，葉綠素含量均隨著脅迫程度的加深而降低。在果實形成最旺盛的一段時間內(nèi)，處理W2與W3葉綠素含量基本是一致，顯著高于W1，說明處理W1對新疆試驗干制辣椒品種已經(jīng)造成脅迫，導(dǎo)致葉綠素含量降低。

根系是植物生命活動中的重要器官，與植物生長和產(chǎn)量的形成有密切關(guān)系。根系活力泛指根系的吸收、合成、氧化和還原能力等，是一種較客觀地反映根系生命活動的生理指標(biāo)[15]。在干旱脅迫下，根系氧化活力和還原活力明顯增加[16]。國內(nèi)許多研究也證明，根系活力能從本質(zhì)上反映苗木根系生長與土壤水分及環(huán)境之間的動態(tài)關(guān)系[17]。本試驗說明處理W2根系活力最旺盛，最適合辣椒根系的生長以及養(yǎng)分的吸收。

線辣椒的產(chǎn)量以處理W2最高，這與辣椒的葉綠素含量、株高莖粗、根系活力等結(jié)果一致。線辣椒的品質(zhì)主要是通過辣椒紅素和辣椒素來體現(xiàn)。有研究證明土壤含水量對辣椒素含量影響很大，土壤含水量越低，辣椒素含量越高[18]。本試驗辣椒紅素和辣椒素在各處理之間無顯著差異。

通過本試驗最終可以看出，處理W2即澆水量3 550.00 m3/hm2時，線辣椒植株葉綠素含量和根系活力在盛花期和果實膨大期等關(guān)鍵時期含量最高，產(chǎn)量最高。處理W2有提高線辣椒品種的趨勢，但各處理之間差異不顯著。

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