不同種植密度對機(jī)采辣椒品種性狀和產(chǎn)量的影響

王巖 牟玉梅 張愛民 邢丹 郭濤

摘 ?要：為明確不同種植密度對機(jī)采辣椒品種性狀、產(chǎn)量的影響，以適宜機(jī)采的辣椒‘辣研102為研究對象，設(shè)置4個種植密度（P0：38 480株/hm2、P1：51 307株/hm2、P2：76 961株/hm2、P3：102 615株/hm2），分別于貴陽、遵義兩地開展田間小區(qū)試驗。結(jié)果表明，隨著種植密度的增加，辣椒株高呈增加趨勢，莖粗呈下降趨勢。辣椒根部、地上部生物量均在高密植條件下（P3）時達(dá)到最小。辣椒的發(fā)病率與病情指數(shù)均隨種植密度的增加而顯著提高，高密植處理條件下（P3）達(dá)到最大，發(fā)病率分別為41.67%（貴陽）、43.33%（遵義），病情指數(shù)分別為31.05%（貴陽）、29.86%（遵義）。過高的種植密度導(dǎo)致單株辣椒光合作用大幅下降：P1、P2、P3處理條件下光合速率分別較P0處理顯著降低13.94%、24.73%、29.66%（遵義）;P1、P2、P3處理條件下辣椒葉片蒸騰速率較P0降低10.02%、19.81%、42.12%（貴陽）。辣椒總產(chǎn)量隨種植密度增加而顯著提高，而商品果產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增加后降低的趨勢。商品果產(chǎn)量在P1條件下獲得最大值，相對于P0、P2、P3貴陽辣椒商品果產(chǎn)量顯著提高了16.43%、32.81%、41.67%，遵義提高了20.25%、26.67%、61.02%。綜合辣椒生長與商品果產(chǎn)量，貴州機(jī)采辣椒‘辣研102最佳種植密度為51307株/hm2。

關(guān)鍵詞：機(jī)采辣椒;種植密度;品種性狀;產(chǎn)量

中圖分類號：S641.3 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： In order to determine the effect of different planting density on the characteristics and yield of mechanically harvested pepper， four planting densities （P0： 38 480·hm?2， P1： 51 307·hm?2， P2： 76 961·hm?2， P3： 102 615·hm?2） were set up for the study of “Layan 102”， which was suitable for mechanized harvesting pepper. Field plot experiments were carried out in Guiyang and Zunyi respectively. The results showed that with the increase of planting density， the plant height increased， and the stem diameter decreased. Under the condition of high density planting （P3）， the biomass of root and shoot of pepper reached the minimum. The incidence rate and disease index of pepper increased significantly with the increase of planting density. The highest incidence rate （P3） was found under high dense planting （41.67%） （Guiyang） and 43.33% （Zunyi）， and the disease index was 31.05% （Guiyang） and 29.86% （Zunyi） respectively. High planting density led to sharp decline of photosynthesis per plant of pepper： under P1， P2， P3 treatment， the photosyn-thetic rate significantly decreased by 13.94%， 24.73%， 29.66% （Zunyi） compared with P0 treatment; under the same conditions， the transpiration rate of pepper leaves decreased by 10.02%， 19.81%， 42.12% （Guiyang）. The total yield of pepper increased significantly with the increase of planting density， while the yield of commercial fruit increased first and then decreased with the increase of planting density. Compared with P0， P2， P3， the yield of Guiyang pepper com-mercial fruit increased by 16.43%， 32.81%， and 41.67%， Zunyi by 20.25%， 26.67%， and 61.02% at P1 condition. Ac-cording to the growth and yield of pepper， the best planting density of ‘Layan 102 was 51307 pot·hm?2.

Keywords： machine picked pepper; planting density; varietal character; yield

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.020

合理的群體結(jié)構(gòu)能改善植株群體通風(fēng)狀況和透光水平，提高群體光合生產(chǎn)能力[1]。而種植密度是建立合理群體的基礎(chǔ)。合理密植可提高作物養(yǎng)分和光能利用效率，形成最佳群體結(jié)構(gòu)以發(fā)揮其增產(chǎn)潛力，這是提高作物產(chǎn)量的重要途徑之一[2]。目前，國內(nèi)外關(guān)于種植密度對作物影響的報道表明[3-6]，一定范圍內(nèi)增加種植密度可以提高植物群體光能利用率，增加作物群體生物量;而過高的種植密度會使植株之間對光、水和養(yǎng)分等資源的競爭加劇，進(jìn)一步造成植株生長受限。同時，作物自身的品種差異、地域之間氣候因子均是影響作物最佳種植密度的重要因素[7-8]。因此，如何因地制宜地發(fā)揮密植栽培措施增產(chǎn)潛力尤為關(guān)鍵。

近年來，中國辣椒產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，據(jù)國家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計，辣椒面積穩(wěn)定在210萬hm2以上，成為中國種植面積最大的蔬菜[9]。貴州辣椒種植面積（貴州辣椒常年種植面積在33.33萬hm2，占全國辣椒種植面積的17%）、加工規(guī)模與市場集散規(guī)模均居全國首位，是中國辣椒優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)[10]。當(dāng)前，貴州辣椒多采用人工采摘，不僅效率低，而且大大增加了辣椒種植成本，不利于辣椒產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大。因此，尋求適宜密植的辣椒新品種推廣配合機(jī)械化采收對于貴州辣椒產(chǎn)量的提升和降低種植成本意義重大。

目前，盡管有大量關(guān)于作物產(chǎn)量形成對密度響應(yīng)的研究，但主要集中于玉米[11]、水稻[12]、小麥[13]、棉花[14]、煙草[15]等作物，而辣椒因其品種特性不宜機(jī)采的限制而鮮有報道。為此，貴州省辣椒研究所自主選育了辣椒新品種‘辣研102，因其成熟期集中、株型緊湊、側(cè)枝果實大致在同一平面上等特點使得辣椒生產(chǎn)實現(xiàn)了高密度種植、機(jī)械化采收。本研究以適宜機(jī)采的‘辣研102為研究對象，分別于貴陽、遵義兩地設(shè)置不同種植密度的田間試驗，研究其對辣椒品種性狀、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為貴州辣椒的高產(chǎn)栽培和機(jī)械化采收提供理論依據(jù)。

1 ?材料與方法

1.1 ?材料

供試?yán)苯罚–apsicum annuum L.）品種為‘辣研102，由貴州省辣椒研究所選育。種子用10% H2O2表面消毒10 min，隨后用蒸餾水沖洗3次，在25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中催芽一夜。在盛有辣椒專用育苗基質(zhì)的漂盤中進(jìn)行漂浮育苗，隨時補(bǔ)充水分和養(yǎng)分，待辣椒出現(xiàn)4～5片真葉時，選擇生長狀況一致的辣椒幼苗進(jìn)行移栽。試驗于2019年4月分別在貴州省辣椒研究所貴陽（G）基地（2630 N，10639 E）、貴州省辣椒研究所遵義（Z）官莊基地（2744 N，10712 E）進(jìn)行。試驗地土壤類型為黃壤土，耕層0～20 cm土壤背景值見表1。

1.2 ?方法

1.2.1 ?試驗設(shè)計 ?采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，試驗共設(shè)置4個種植密度，分別為：常規(guī)密度38 480株/hm2（P0）;低密植51 307株/hm2（P1）;中密植76 961株/hm2（P2）;高密植102 615株/hm2（P3）。移栽規(guī)格分別為P0：行距130 cm×株距40 cm;P1：行距130 cm×株距30 cm;P2：行距130 cm×株距20 cm;P4：行距130 cm×株距15 cm。每小區(qū)面積為20 m2，四周設(shè)置保護(hù)行，隨機(jī)排列，并設(shè)3次重復(fù)。于2019年4月26日移栽，單株移栽，移栽前一次性施入復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）750 kg/hm2，商品有機(jī)肥800 kg/hm2。其他栽培管理措施按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)要求進(jìn)行。

1.2.2 ?項目測定 ?（1）品種性狀調(diào)查成熟期隨機(jī)選取各處理小區(qū)中辣椒10株，株高、莖粗于收獲前用刻度尺、游標(biāo)卡尺測定。同時將地上部、根部分別收獲，植株地上部和根系樣品洗凈后用濾紙吸干，然后放入烘箱中，先105 ℃殺青30 min后70 ℃烘干至樣品恒重，分別稱取干物質(zhì)生物量，計算干重。隨機(jī)挑選各個小區(qū)辣椒10株，調(diào)查統(tǒng)計辣椒葉片、果實的感病數(shù)、病級，計算病情指數(shù)。按以下公式計算發(fā)病率和病情指數(shù)：

發(fā)病率=辣椒發(fā)病植株數(shù)/調(diào)查總植株數(shù)× 100%

病情指數(shù)=[Σ（各級病葉、椒數(shù)×各級代表值）/（調(diào)查總?cè)~、椒數(shù)×最高級代表值）]×100%。

（2）光合特性及SPAD值

辣椒成熟期，采用美國Li-Cor公司生產(chǎn)的LI-6800型便攜式光合系統(tǒng)分析儀在早上09：00—11：00，選取植株從上往下第三節(jié)位新成熟葉片，分別測定辣椒葉片凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和蒸騰速率（Tr）;SPAD值測定采用SPAD-502葉綠素儀。每個小區(qū)選取10株進(jìn)行測定，最后取其平均值。測定光照強(qiáng)度為1200 μmol/（m2·s）。

（3）產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

各小區(qū)單獨掛牌10株辣椒采收，按照DB52/T 976—2014 [16]中的測產(chǎn)方法和校準(zhǔn)系數(shù)統(tǒng)計計算各個小區(qū)辣椒產(chǎn)量和構(gòu)成因素。

1.3 ?數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)和作圖，用SPSS 20.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?不同種植密度對辣椒生長的影響

由表2可知，株高隨種植密度的增加呈增加趨勢，種植密度為P0時，遵義、貴陽兩地辣椒株高均達(dá)到最小，P3時最大。徑粗隨種植密度的增加呈下降趨勢，但只在P3時，莖粗顯著降低。當(dāng)貴陽辣椒種植密度為P0和P1時，辣椒根部、地上部生物量之間差異未達(dá)到顯著水平，其他種植密度間差異顯著;而在遵義，種植密度為P2和P3時，辣椒植株生物量之間差異不顯著，其他種植密度間差異均顯著。兩地辣椒根部、地上部生物量均在P3時達(dá)到最小，相對于P0分別降低了44.71%、32.38%（G），41.91%、32.98%（Z）。對不同種植密度下的辣椒進(jìn)行病害調(diào)查和病情統(tǒng)計，不同處理條件下辣椒病害的發(fā)生情況不同。辣椒的發(fā)病率與病情指數(shù)均隨種植密度的增加而顯著提高，P3處理條件下辣椒發(fā)病率達(dá)到最大，分別為41.67%（G）、43.33%（Z），且病情最為嚴(yán)重，病情指數(shù)分別為31.05%（G）、29.86%（Z）。

2.2 ?不同種植密度對辣椒光合特性的影響

由表3可知，隨著種植密度的增加，辣椒葉片的Pn、Gs、Tr和SPAD值呈顯著降低趨勢。在遵義，P1、P2、P3種植密度下，Pn分別較P0處理顯著降低了13.94%、24.73%、29.66%;貴陽辣椒葉片Pn隨種植密度呈的下降趨勢，但差異不顯著。貴陽辣椒葉片Gs在P0是達(dá)到最大，P1、P2、P3處理時，葉片Gs分別顯著下降了18.19%、23.63%、49.09%;遵義辣椒分別比P0處理顯著降低17.39%、36.23%、55.07%。P1、P2、P3處理條件下，貴陽辣椒葉片Tr比P0處理時降低了10.02%、19.81%、42.12%，其中P0與P1處理間差異不顯著，其他處理間差異均達(dá)到顯著水平;遵義辣椒葉片Tr隨種植密度的增加呈下降趨勢，但P0、P1、P2處理之間差異不顯著。P1、P2、P3條件下，貴陽辣椒葉片SPAD值比P0顯著降低6.11%、13.62%、16.09%;遵義辣椒SPAD值也呈相同變化趨勢，但其中P0與P1、P2與P3處理間無顯著差異。辣椒葉片胞間CO2濃度（Ci）隨種植密度的增加呈顯著增加趨勢。

2.3 ?不同種植密度對辣椒產(chǎn)量的影響

單果重、掛果數(shù)、單株果重是構(gòu)成辣椒產(chǎn)量的重要因素。不同種植密度對辣椒產(chǎn)量性狀影響表明（表4），單果重、掛果數(shù)、單株果中均隨種植密度的增加呈下降趨勢，在P3處理時達(dá)到最小，可見過高的種植密度顯著制約辣椒產(chǎn)量形成。

種植密度由P0增加到P1或由P2增加到P3時，辣椒單株果重雖呈下降趨勢，但處理間差異不顯著。辣椒總產(chǎn)量隨種植密度增加而顯著提高，貴陽、遵義兩地辣椒總產(chǎn)量均在P3處理時達(dá)到最大，相較于P0處理分別顯著提高了57.98%、49.21%。商品果產(chǎn)量隨種植密度的增加呈先增加后降低的趨勢，在種植密度P1下獲得最大值，相對于P0、P2、P3貴陽辣椒商品果產(chǎn)量顯著提高了16.43%、32.81%、41.67%，遵義提高了20.25%、26.67%、61.02%。辣椒商品果率隨種植密度的增加呈顯著下降趨勢，貴陽、遵義兩地辣椒均在P3處理時達(dá)到最小，均在35%以下。

2.4 ?辣椒品種性狀、產(chǎn)量以及構(gòu)成要素間的相關(guān)關(guān)系

辣椒品種性狀、產(chǎn)量以及它們的構(gòu)成要素之間都存在密切關(guān)聯(lián)。對于辣椒產(chǎn)量構(gòu)成因素中的單株果重、掛果數(shù)與株高、莖粗呈極正相關(guān)（表5）。辣椒的產(chǎn)量由單位面積內(nèi)單株果重和植株數(shù)共同決定，而單株果重由單株光合效率決定，光合作用轉(zhuǎn)運和積累的光合產(chǎn)物才是單株果重的本質(zhì)。綜上，更高的種植密度可獲得更多的產(chǎn)量，但卻顯著影響單株辣椒的生長和產(chǎn)量形成，辣椒總產(chǎn)量與單株果重、掛果數(shù)、莖粗呈顯著負(fù)相關(guān)就是最好的體現(xiàn)。

3 ?討論

種植密度可通過影響作物生理狀況和冠層結(jié)構(gòu)來調(diào)控植株的生長發(fā)育[17]。隨著種植密度的增大，相鄰植株冠層遮蔽，引起植物的避蔭反應(yīng)，使其將更多的同化物從儲存器官分配到營養(yǎng)器官，引發(fā)莖稈快速縱向伸長，導(dǎo)致壁厚變薄、節(jié)間直徑下降[18]。本研究表明，隨著種植密度的增加，辣椒株高呈增加趨勢，莖粗呈下降趨勢。這是因為密植壓縮植株橫向生長空間，進(jìn)而促進(jìn)了植株縱向生長。作物生產(chǎn)的實質(zhì)是物質(zhì)生產(chǎn)，以品種的遺傳特性為基礎(chǔ)，且受環(huán)境、栽培條件的影響，表現(xiàn)為干物質(zhì)的積累和變化[19]。種植密度顯著影響作物干物質(zhì)積累表現(xiàn)，隨著種植密度的增加，辣椒根部、地上部干物質(zhì)含量顯著降低。這與在玉米上的研究一致[20]。密植條件下，單株生長空間壓縮、群體郁蔽程度增加的雙重壓力嚴(yán)重影響植株正常的生長發(fā)育，進(jìn)而增加辣椒病蟲害發(fā)生概率。辣椒的發(fā)病率、病情指數(shù)均隨種植密度的增加而顯著提高，高密條件（P3）下辣椒發(fā)病率達(dá)到最大，分別為41.67%（貴陽）、43.33%（遵義），且病情最為嚴(yán)重，病情指數(shù)分別為31.05%（貴陽）、29.86%（遵義）。另一方面，過度密植導(dǎo)致莖稈支撐性減弱[21]，作物細(xì)胞壁剛度和植物體機(jī)械強(qiáng)度減弱，這就大大增加了作物病蟲害發(fā)生的幾率[22]。

合理的群體冠層結(jié)構(gòu)不僅可以提高作物適宜密度范圍，群體光照條件亦有顯著改善，可以在不影響單株生產(chǎn)力的前提下，增加群體產(chǎn)量。而過高的種植密度則降低群體冠層碳同化和葉片對光的截留效率[23]，單株作物光合作用大幅度下降。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著種植密度的增加，辣椒葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率和SPAD值呈顯著降低趨勢，且各指標(biāo)均在高密條件（P3）下達(dá)到最小，同時種植密度與SPAD值呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)。這說明高密條件下辣椒單株光合效率最低。作物產(chǎn)量的本質(zhì)是光合作用轉(zhuǎn)運和積累的光合產(chǎn)物，故光合效率的降低必然影響辣椒單株產(chǎn)量。辣椒單果重、掛果數(shù)、單株果重均隨種植密度的增加而降低（表3）是其具體的體現(xiàn)。密植條件下實現(xiàn)植株群體結(jié)構(gòu)和個體功能平衡是實現(xiàn)作物增產(chǎn)的關(guān)鍵[24]，隨著種植密度的增加，作物群體結(jié)構(gòu)的變化會影響個體功能的表達(dá)強(qiáng)弱。本研究發(fā)現(xiàn)，辣椒總產(chǎn)量隨種植密度增加而顯著提高，而辣椒單產(chǎn)的構(gòu)成因素卻呈相反的變化趨勢。同時，不同種植密度下辣椒商品果產(chǎn)量大小順序為P1>P0>P2>P3，而商品果率的大小排序為P0>P1>P2>P3。這說明合理密植可增加群體結(jié)構(gòu)壓力穩(wěn)定個體功能潛力進(jìn)而獲得結(jié)構(gòu)性增產(chǎn)。

4 ?結(jié)論

隨著種植密度的增加，辣椒株高顯著增加，莖圍縮小，地上部、根部干物質(zhì)含量顯著降低，發(fā)病率和病情指數(shù)增加。過度密植嚴(yán)重制約辣椒單株光合效率，降低了辣椒單產(chǎn)。綜合辣椒生長狀況與商品果產(chǎn)量，建議貴州機(jī)采辣椒采用51 307株/hm2的種植密度配合廂行距130 cm×株距30 cm的方式栽培。

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