亞高溫下土壤含水率對辣椒生長發育的影響

劉文宇 ，李彥儀 ，李 欣 ，余林蔓 ，張宇民

（河海大學農業科學與工程學院，江蘇 南京 211100）

0 引言

辣椒原產于中部美洲，包括墨西哥、秘魯等地，其對種植環境的敏感度較高。我國絕大部分地區處于北溫帶，冬暖夏涼，光照充足，適合大面積種植生產辣椒。然而近年來隨著溫室效應的加劇，全球氣溫顯著升高[1]，大棚、溫室辣椒越夏栽培的難度增大，辣椒的生長發育受到嚴重影響。同時，植物長勢減弱，抗性降低，進而導致農作物產量、品質下降。研究辣椒耐熱性相關機理，培育耐熱品種成為應對高溫問題的關鍵途徑之一。國內外研究者已從不同的角度對熱脅迫下的辣椒生長發育進行研究[2-3]，對辣椒耐熱品種選育具有一定的參考價值[4]。潘寶貴等研究高溫脅迫對不同品種辣椒光合作用的影響[5]。胡志輝等對辣椒新品種耐熱性鑒定方法進行分析[6]。Karni等研究熱脅迫對辣椒花粉的發育和生活力的影響[7]。孟令波等研究高溫脅迫黃瓜幼苗根系生長的影響，指出了主根生長變化率與溫度脅迫呈正相關[8]。但這些研究大多建立在單方面的亞高溫條件下，忽視了土壤含水率的改變對辣椒生長的影響。同時，我國夏季適宜種植辣椒地區的溫度基本屬于介于常溫和高溫之間的亞高溫，以上研究對我國眾多農戶種植的實用性不強。探索亞高溫環境下土壤含水率對辣椒形態性狀的影響，無疑對揭示辣椒的生長機理大有益處。本文分析了亞高溫環境下，不同土壤含水率對辣椒形態特征變化的影響，旨在進一步探究辣椒的生長機理，為適宜我國環境的辣椒土壤含水率方案及選種提供理論依據。

1 試驗過程

1.1 試驗設計

試驗在河海大學節水園實驗基地玻璃溫室中進行。本次試驗首先選取5個不同品種的辣椒，分別為DH27、DH260、DH196、DH200、DH168，所有種子由北京農科院提供。研究小組于2021年4月26日首次播種，采用穴盤基質育苗的方式，并用膜覆蓋來降低種子發育期失水率。因對塑料膜處理不當，導致種子生存環境溫度超過40 ℃，高于辣椒發芽溫度（25 ℃～30 ℃），種子直接死亡。

2021年6月5日，小組進行第二次種子的培育，共6個品種，分別為DH27、DH59、DH260、DH196、DH200、DH168。試驗地點選擇在通風大棚內，預先將種子在陽光下暴曬1 h～2 h，隨后用溫水進行消毒，采用穴盤基質育苗的方式育苗，未覆蓋保溫保水膜，每日7：00、17：00補充澆水。

種子發芽后，在其幼苗三葉一心時選擇長勢相同、葉面相對完整的每種植株9株轉入塑料營養缽中栽培。營養缽規格：口徑20.6 cm，高17.5 cm，地徑15 cm，每缽定植1株。營養土為園土∶黑土=8∶1。

1.2 測定內容與方法

土壤含水率的測定：將每一品種的辣椒分為3組，每組3株，以便攜式土壤含水量測定儀顯示的數據為基準，分別按照土壤含水率30%、35%、40%進行灌溉澆水，記為處理1、處理2和處理3。每日7：00補充水分，間隔3日測量株高，其他按常規處理。

7月10日起，每3天對各處理樣本進行以下指標測定：利用卷尺測定植株株高、株幅，每次測定位置均一致；每1天澆兩次水，澆水時利用便攜式含水量測定儀使各盆的土壤含水率保持在30%、35%、40%。各指標均測定5株幼苗，作為5次重復，取平均值。

采用自動溫度采集器對環境溫度進行實時監測，試驗期內大棚內環境溫度表現為35 ℃～40 ℃，遠高于辣椒適宜生長溫度（20 ℃～30 ℃），辣椒處于亞高溫狀態。

2 結果與分析

2.1 土壤含水率對辣椒株高的影響

不同土壤含水率下辣椒幼苗植株的株高如表1所示。處理1、處理2和處理3分別指保持土壤含水率為30%、35%、40%；品種1、2、3、4、5、6分別指DH27、DH59、DH260、DH196、DH200、DH168。不同土壤含水率下各試樣株高增長情況如圖1、圖2、圖3所示。

從表1、圖1、圖2、圖3可以看出，亞高溫下（39 ℃），各品種辣椒植株株高均呈穩定增長趨勢，不同處理下辣椒幼苗的株高表現趨勢基本一致，處理1下辣椒幼苗株高最低，處理3辣椒幼苗株高最高，且三種處理呈等差增長。對于同一品種，在對應日期內，株高均為處理3＞處理2＞處理1。可見同一溫度環境下，處理3對辣椒幼苗株高長勢更有利。同時間內，品種1、品種2相對增長最多，長勢較好；品種3相對增長最少，長勢較差?？梢娖贩N1、品種2耐高溫性較其他組強。

圖1 土壤含水率為30%6種辣椒幼苗株高增長情況

圖2 土壤含水率為35%6種辣椒幼苗株高增長情況

圖3 土壤含水率為40%6種辣椒幼苗株高增長情況

表1 不同土壤含水率下辣椒幼苗植株的株高

綜上，品種1、品種2在3種處理下均顯示出較高增長率，為耐高溫優異品種。

2.2 同一品種在不同土壤含水率下的生長率

如圖4所示，在試驗周期中，辣椒植株均增長4 cm左右，其中在土壤含水率為40%時株高最高，達到了19.1 cm。亞高溫條件下（39 ℃），在不同的土壤含水率時，品種1辣椒株高均能保持穩定持續增長，不過增長趨勢略有不同。在試驗檢驗的范圍內，土壤含水率越高，辣椒植株株高越高，即對于品種1而言，增加土壤含水率，其耐高溫性能有所提高。在實際種植生產過程中，應適度增加該品種的土壤含水率，有利于提高此種辣椒植株的株高與產量。

圖4 品種1在3種處理下辣椒幼苗株高增長情況

如圖5所示，在試驗周期中，辣椒植株增長4.2 cm～4.6 cm，在土壤含水率為40%時增長量最多且株高最高，從試驗開始時的18 cm增長到了22.6 cm，相比于30%土壤含水率下，多增高9.5%。亞高溫的條件下（39 ℃），在不同的土壤含水率時，品種2辣椒株高均能保持穩定持續增長，不過增長趨勢略有不同。在試驗檢驗的范圍內，土壤含水率越高，辣椒植株株高越高。在實際種植生產過程中，適度增加土壤含水率有利于提高品種2辣椒植株的株高與產量。

圖5 品種2在3種處理下辣椒幼苗株高增長情況

如圖6所示，在試驗周期中，在30%土壤含水率時，植株增長了2.8 cm，株高達到了最高9.3 cm；在35%土壤含水率時，植株增長量最小，為1.7 cm，株高為最低的6.9 cm；在40%土壤含水率時，植株增長量最大，為2.9 cm，株高達到了7.5 cm，相比于30%土壤含水率下，多增高3.6%。亞高溫的條件下（39 ℃），在不同的土壤含水率時，品種3辣椒株高均能保持穩定增長，不過增長趨勢略有不同。在試驗檢驗的范圍內，在處理1條件下，辣椒株高較高，在處理2條件下，株高較低，土壤含水率的增加對于品種3適應亞高溫環境的影響較小，品種3較為抗旱。

圖6 品種3在3種處理下辣椒幼苗株高增長情況

如圖7所示，在試驗周期內，在土壤含水率為30%時辣椒植株株高增長了4.5 cm；在土壤含水率為35%時株高增長了4.6 cm；在土壤含水率為40%時株高增長了4.6 cm，相比于30%土壤含水率下，多增高2.2%。在實際種植生產過程中，應適度降低土壤含水率，提高辣椒種植的經濟性。亞高溫的條件下（39 ℃），在不同的土壤含水率時，品種4辣椒株高均能保持穩定持續增長。

圖7 品種4在3種處理下辣椒幼苗株高增長情況

如圖8所示，在試驗周期中，在土壤含水率為30%時辣椒植株株高增長了3.4 cm；在土壤含水率為35%時株高增長了4.6 cm，在土壤含水率為40%時株高增長了4.6 cm，相比于30%土壤含水率下，多增高35.3%。亞高溫的條件下（39 ℃），在不同的土壤含水率時，品種5辣椒均能保持穩定持續增長。在試驗檢驗的范圍內，土壤含水率提高，辣椒植株株高也會一定程度增高。在實際種植生產過程中，適度降低土壤含水率，有利于提高辣椒種植的經濟性。

圖8 品種5在3種處理下辣椒幼苗株高增長情況

如圖9所示，試驗周期中，在30%土壤含水率時辣椒植株株高增長了3.5 cm；在35%土壤含水率時株高增長了3.8 cm；在40%土壤含水率時株高增長了4.4 cm，最終達到了14.8 cm，相比于30%土壤含水率下，多增高26%。亞高溫的條件下（39 ℃），在不同的土壤含水率時，品種6辣椒株高均能保持穩定持續增長，增長趨勢隨著土壤含水率的升高而增加。

圖9 品種6在3種處理下辣椒幼苗株高增長情況

3 結論與討論

研究表明，辣椒是一種怕高溫、喜陽光的作物，在辣椒的整個生長周期中，適宜溫度范圍為16 ℃～25 ℃。在種子萌發過程中，如果遇到白天氣溫超過35 ℃，持續時間超過12個小時，辣椒種子將不會萌發[9]；在辣椒的生長過程中，如果氣溫長時間超過35 ℃會發生熱害，將嚴重影響辣椒的生長發育，使得落葉數和死亡率增加[10]。在全球變暖的大趨勢下，辣椒的栽培將會愈發容易遭遇亞高溫脅迫，嚴重影響辣椒的生長。

此次試驗中，設置了多組不同品種的辣椒在亞高溫下進行試驗，并設定了不同的含水率。試驗數據表明，在亞高溫條件下，不同品種的辣椒對土壤含水量的要求不同。品種1、2、6在試驗范圍內，土壤含水率越高，株高越高，辣椒的結實率越高；品種3在試驗范圍內，土壤含水率越低，株高越高；品種4在試驗范圍內，土壤含水率變化時，株高變化不大。因此，對于不同品種的辣椒，只有經過多次試驗才能找到在高溫下最適宜的土壤含水率，進而提高結實率和辣椒產量。此次試驗的6個品種中，在高溫脅迫下生長發育得最為良好的是品種2（DH59），其在試驗范圍內的最適宜土壤含水率為40%，其在亞高溫條件下仍能保持較好的生長發育能力，具有較強的耐熱性。同時，可以通過調整土壤含水率改善亞高溫脅迫下辣椒落葉、落花、萎蔫等情況。土壤含水率過低時，會導致辣椒體內的水分代謝和生理代謝失調，植株矮小、葉面積減小等，對植株生長有較大的影響。土壤含水率過高時，會影響辣椒植株的株高和莖高，使植株出現落花、落葉等情況。當面對亞高溫條件時，選擇合適的耐高溫品種，保持適宜的土壤含水率，注意覆蓋防曬、搭棚遮陽以及合理施肥，可以有效地緩解辣椒生長期的亞高溫脅迫，提高辣椒的發芽率與結實率。