水分和氮素脅迫對辣椒產(chǎn)量形成及抗逆性評價

付小松 ，何建文 ，韓世玉

（1.貴州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，貴陽，550025；2.貴州省辣椒研究所）

辣椒是貴州的主要農(nóng)作物之一，2014年貴州辣椒種植面積達30萬hm2，居全國之首。然而，貴州又是全國典型的喀斯特地貌山區(qū)農(nóng)業(yè)省份，有近半數(shù)耕地屬山坡地，干旱頻發(fā)、土壤瘠薄、保水性差，造成辣椒產(chǎn)量偏低，直接經(jīng)濟損失嚴重[1]。近年來，隨著氣候的日趨惡劣，干旱少雨時常發(fā)生，難以實現(xiàn)辣椒高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)，增施肥料是普遍的解決措施之一，但由于土壤肥力偏低，水資源不足而限制了肥效的發(fā)揮[2]。

針對上述問題，除了合理利用有限水資源、增施肥料和提高栽培水平外，還應(yīng)從辣椒種質(zhì)改良入手，篩選抗旱耐瘠辣椒新品種。這些對于提高作物抗逆性和水肥利用率，增加辣椒產(chǎn)量，實現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥、高產(chǎn)高效的可持續(xù)發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。因此，開展水分和氮素脅迫條件下的大田肥水耦合試驗研究，探索水分和氮素脅迫對辣椒的影響及辣椒對逆境脅迫的響應(yīng)，對參試材料進行抗旱耐瘠綜合評估，以期為土壤瘠薄地區(qū)辣椒水肥效應(yīng)的合理應(yīng)用和抗旱耐瘠型辣椒新品種的選育提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料及基地概況

Ⅰ：花溪辣椒、Ⅱ：遵義朝天椒、Ⅲ：DF-1（大方）、Ⅳ：HP-1（黃平）、Ⅴ：H089、Ⅵ：H042025D、Ⅶ：H089×H042025D，試驗材料均由貴州省辣椒研究所辣椒課題組提供。供試土壤為黃壤，前茬作物為白菜，pH值6.39，含有機質(zhì)0.74%、堿解氮20.8 mg/kg、有效磷19.2 mg/kg、速效鉀 706 mg/kg。

1.2 試驗方法

①試驗設(shè)計 采用隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)，小區(qū)面積 6.76 m2，長 2.6 m，寬 2.6 m，行距 60 cm，株距28 cm，每小區(qū)栽40株，單株定植，小區(qū)間隔1 m。各處理施用磷肥（P2O5）5.32 kg/667 m2，鉀肥（K2O）11.29 kg/667 m2[3]，定植前將磷鉀肥及1/3正常施氮量的氮肥混合后作為基肥，苗期和掛果期分別追施1次氮肥，田間管理同常規(guī)生產(chǎn)。

試驗共設(shè)3組處理，1組對照。處理1，水分與氮素共同脅迫：不供水且不施氮肥，即播種前澆透水，苗期及開花期澆水1次，掛果期和成熟期不澆水，生長期間不施氮肥。處理2，水分脅迫：不供水但正常施氮肥，即播種前澆透水，苗期、開花期各澆水1 次，分別為 450、600、750 m3/667 m2，掛果期和成熟期不澆水，施氮肥與對照相同。處理3，氮素脅迫：正常供水但不施氮肥，即生長期間澆水與對照相同，但不施氮肥。對照（CK）：正常澆水和正常施氮肥，即播種前澆透水，苗期、開花期、掛果期和成熟期各澆水 1 次，澆水量分別為 450、600、750、600 m3/667 m2，按純氮13.26 kg/667 m2施氮肥，基肥與追肥比例為1∶2，分別在苗期和開花期追施。

②指標測定與計算方法 葉片相對含水量，葉綠素和脯氨酸含量采用郝建軍等[4]方法測定，株高、單果質(zhì)量、掛果數(shù)及單株產(chǎn)量直接測定，計算10株平均值。

抗逆系數(shù) （ARC）=脅迫處理測定值/對照測定值；抗逆指數(shù)（ARI）=[抗逆系數(shù)（ARC）×脅迫處理測定值]/所有脅迫處理平均值?？购的婉ば栽u價參照蘭巨生等[5]的方法，用抗逆指數(shù)來評價。抗逆指數(shù)≥1.10，為強抗旱耐瘠型；抗逆指數(shù)在0.90～1.09，為抗旱耐瘠型；抗逆指數(shù)在 0.70～0.89，為中抗旱耐瘠型；抗逆指數(shù)≤0.69，為差抗旱耐瘠型?？鼓嬷笖?shù)越大，表明該材料受脅迫影響越小，抗旱耐瘠性越強；抗逆指數(shù)越小，表明其受脅迫影響越大，抗旱耐瘠性越差。

數(shù)據(jù)分析采用DPS及Excel軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分和氮素脅迫對辣椒產(chǎn)量的影響

由表1知，在水分和氮素共同脅迫下（處理1），辣椒產(chǎn)量較對照明顯下降，供試材料平均667 m2產(chǎn)量僅為618.71 kg，為對照的40.45%，且不同材料對脅迫的響應(yīng)具有顯著差異，材料間表現(xiàn)出不同的抗旱耐瘠性。單一水分脅迫或氮素脅迫的平均產(chǎn)量分別為對照的80.78%和78.45%，說明氮素脅迫的影響大于水分脅迫，但均低于水分和氮素共同脅迫處理。試驗結(jié)果表明，增施氮肥有減輕水分脅迫的作用，而增加水分供應(yīng)也可減輕氮素脅迫對產(chǎn)量的影響。

相同水分條件下，氮素脅迫效應(yīng)分析表明，在水分脅迫下，正常施氮產(chǎn)量比氮素脅迫667 m2高427～759 kg，平均增加616.85 kg；正常供水條件下，正常施氮產(chǎn)量比氮素脅迫667 m2高71～642 kg，平均增加329.57 kg。試驗結(jié)果表明，不同材料對氮素脅迫的響應(yīng)差異顯著，增加水分供應(yīng)可減輕氮素的響應(yīng)。

相同氮素水平下，供水的產(chǎn)量效應(yīng)分析表明，氮素脅迫下，正常供水辣椒產(chǎn)量比水分脅迫每667 m2增加391～793 kg，平均增加581.44 kg；而正常施氮情況下，正常供水下辣椒產(chǎn)量比水分脅迫每667 m2增加66～410 kg，平均增加293.85 kg。試驗結(jié)果表明，水分對不同材料的產(chǎn)量效應(yīng)反應(yīng)不同，相對來說，供水對增加產(chǎn)量的影響要小于施氮，辣椒對氮素脅迫的響應(yīng)要高于對水分脅迫的響應(yīng)，而不同材料對水分和氮素脅迫響應(yīng)的敏感性也明顯不同。

表1 不同處理對辣椒產(chǎn)量的影響 kg/667 m2

由以上分析看出，辣椒在受到水分脅迫時的產(chǎn)量明顯低于正常供水，受氮素脅迫時產(chǎn)量也明顯低于正常施氮，而水分脅迫下增施氮肥和低氮條件下增加供水均能明顯提高產(chǎn)量，表明水分與氮素之間有明顯的協(xié)同作用。

2.2 水分和氮素脅迫對辣椒形態(tài)和生理變化的影響

由圖1可知，在脅迫處理條件下，辣椒株高、單株掛果數(shù)、單果質(zhì)量及單株產(chǎn)量有一定影響，3個脅迫處理下，均以受水分和氮素共同脅迫影響最大，不同參試材料間受脅迫程度差異明顯。

①對辣椒形態(tài)的影響 水分和氮素共同脅迫下，參試材料平均株高較對照降低了39.7%，DF-1降低最多，為53.06%，H042025D降低最少，23.43%；水分脅迫比氮素脅迫對辣椒株高的影響要大，平均分別較對照降低了15.07%和11.00%。受水分和氮素共同脅迫，單株掛果數(shù)平均較對照降低了29.46%，DF-1降低最多，為59.23%，H042025D降低最少，為8.04%；水分脅迫比氮素脅迫對單株掛果數(shù)影響要大，平均分別較對照降低21.48%和15.42%。受水分和氮素共同脅迫，單果質(zhì)量較對照平均降低了19.72%，H042025D降低最多，為36.37%，花溪辣椒降低的最少，為7.69%；僅有水分脅迫和僅有氮素脅迫平均分別較對照降低了2.7%和4.01%；受水分和氮素共同脅迫，單株產(chǎn)量較對照平均降低了60.79%，DF-1降低最多，為75.38%，H089降低最少，為48.6%；僅有水分脅迫和僅有氮素脅迫平均分別較對照降低19.22%和21.55%。

②對辣椒生理變化的影響 由圖2可知，在脅迫處理條件下，辣椒葉片的相對含水量、葉綠素含量隨脅迫程度的加大而減少，可溶性糖和脯氨酸含量隨脅迫程度的加大而增加，但均以受水分和氮素共同脅迫影響最大，不同材料對脅迫響應(yīng)差異較大。

水分和氮素共同脅迫下，參試材料相對含水量平均較對照降低了26.53%，DF-1降低最多，為30.68%，H042025D降低最少，為19.27%；僅有水分脅迫和僅有氮素脅迫，平均分別較對照降低5.18%和-0.8%。水分和氮素共同脅迫下，葉綠素含量平均較對照降低35.17%，HP-1降低最多，為47.21%，H042025D降低最少，為22.58%；僅有水分脅迫和僅有氮素脅迫平均分別較對照降低22.08%和1.05%。水分和氮素共同脅迫下，可溶性糖含量平均較對照增加19.95%，DF-1增加最多，為30.15%，H042025D增加最少，為9.58%；僅有水分脅迫和僅有氮素脅迫平均分別較對照增加了23.41%和11.18%。水分和氮素共同脅迫下，脯氨酸含量平均較對照增加25.89%，花溪辣椒增加最多，為42.85%，H089增加最少，為14.8%；僅有水分脅迫和僅有氮素脅迫平均分別較對照增加5.18%和-3.69%。

2.3 參試材料的抗旱耐瘠性綜合評價

由表2知，在參試材料中，花溪辣椒的各形態(tài)指標和生理指標的抗逆性指數(shù)0.19～1.45，平均抗逆指數(shù)0.83，為中抗旱耐瘠型；遵義朝天椒各指標抗逆指數(shù)0.48～1.08，平均抗逆指數(shù)0.78，為中抗旱耐瘠型；DF-1各指標抗逆指數(shù)在0.12～1.26，平均抗逆指數(shù)0.68，為弱抗旱耐瘠型；HP-1各指標抗逆指數(shù)0.11～1.27，平均抗逆指數(shù)0.68，為弱抗旱耐瘠型；H089各指標抗逆指數(shù)0.63～1.54，平均抗逆指數(shù)0.96，為抗旱耐瘠型；H042025D各指標抗逆指數(shù)0.37～1.18，平均抗逆指數(shù)0.88，為中抗旱耐瘠型；H089×H042025D各指標抗逆指數(shù)0.49～1.53，平均抗逆指數(shù)0.98，為抗旱耐瘠型。

圖1 水分和氮素脅迫對辣椒產(chǎn)量相關(guān)性狀的影響

圖2 水分和氮素脅迫對辣椒生理指標的影響

表2 水分低氮脅迫下辣椒各生理指標的抗逆指數(shù)

3 討論與結(jié)論

水和肥是影響旱地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及作物生長最重要的兩大因素[6，7]。作物對肥水的響應(yīng)是多方面的。就抗旱性而言，除了水分脅迫影響以外，還與大氣條件、土壤環(huán)境和植株營養(yǎng)等密切相關(guān)。就耐瘠性而言，其實質(zhì)是作物對土壤養(yǎng)分脅迫的生理學(xué)響應(yīng)和對養(yǎng)分利用上的差異表現(xiàn)。本試驗結(jié)果顯示，在水分和氮素脅迫下，辣椒產(chǎn)量明顯下降，且供試材料間產(chǎn)量差異明顯，充分反映出不同品種間的抗逆能力差異。水分脅迫下的辣椒產(chǎn)量明顯低于正常供水的，氮素脅迫下的產(chǎn)量也明顯低于正常氮素的，而水分脅迫下增施氮素和低氮條件下增加供水均能明顯提高產(chǎn)量，說明水分和氮肥之間存在一定復(fù)雜的互作效應(yīng)，且與品種密切相關(guān)。相同水分脅迫下，氮素脅迫既提高水分脅迫下的產(chǎn)量，又提高正常供水下的產(chǎn)量，表明了氮素的營養(yǎng)功能，但水分脅迫下氮素脅迫的增產(chǎn)效應(yīng)大于正常供水下的增產(chǎn)效益，說明氮具有改善辣椒內(nèi)在生理功能、增強抗旱性的作用，可減輕水分脅迫對辣椒產(chǎn)量的影響。

抗旱耐瘠性是作物重要的抗逆性指標之一，作物受逆境脅迫后，其生長發(fā)育和生理生化變化錯綜復(fù)雜[8，9]。本試驗在水分和氮素脅迫條件下，與辣椒產(chǎn)量形成相關(guān)的株高、單株掛果數(shù)、單果質(zhì)量及單株產(chǎn)量均有所下降。隨脅迫程度加大，葉片相對含水量、葉綠素含量減少，可溶性糖和脯氨酸含量增加，與張衛(wèi)星等[10]研究結(jié)果相一致。

綜合分析認為，H089和H089×H042025D為抗旱耐瘠型，花溪辣椒、H042025D和遵義朝天椒為中抗旱耐瘠型，DF-1和HP-1為弱抗旱耐瘠型。

[1]秦松，范成五，孫銳鋒.貴州土壤資源的特點、問題及利用對策[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（5）：94-98.

[2]楊紅，姜虹，涂祥敏，等.不同肥力水平和水分脅迫對辣椒出苗率和幼苗素質(zhì)的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009（4）：133-136.

[3]夏興勇，彭詩云，朱方宇，等.辣椒氮、磷、鉀施肥效應(yīng)模型初探[J].遵義科技，2011（4）：49-54.

[4]郝建軍，康宗利，于洋.植物生理學(xué)實驗技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[5]蘭巨生，胡福順，張景瑞.作物抗旱指數(shù)的概念和統(tǒng)計方法[J].華北農(nóng)學(xué)報，1990（2）：20-25.

[6]翟丙年，李生秀.冬小麥氮配合關(guān)鍵期和虧缺敏感期的確定[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005（6）：1 188-1 195.

[7]洪慶文，黃不凡.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中若干土壤學(xué)與植物營養(yǎng)學(xué)問題[M].北京：科學(xué)出版社，1994：139-141.

[8]孫彩霞，沈秀瑛.作物抗旱性鑒定指標及數(shù)量分析方法的研究進展[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2002（1）：49-51.

[9]路貴和，安海潤.作物抗旱性鑒定方法與指標研究進展[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，1999（4）：39-43.

[10]張衛(wèi)星，趙致，柏光曉，等.不同玉米雜交種對水分和氮脅迫的響應(yīng)及其抗逆性[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，40（7）：1 361-1 370.