種植密度對(duì)辣椒DU01光合特性及產(chǎn)量的影響

蘇丹 胡明文 蓬桂華 朱文超 廖芳芳 宋拉拉

摘 ? ?要：以適于一次性采收的辣椒新品種DU01為試驗(yàn)材料，設(shè)置5個(gè)種植密度，對(duì)DU01的光合特性及產(chǎn)量構(gòu)成因素等進(jìn)行研究。結(jié)果表明，盛果期后，DU01的葉面積、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）隨著密度的增加而降低，葉綠素a （Chla）、葉綠素b （Chlb）、類胡蘿卜（Car）和總?cè)~綠素（Chlt）含量隨著密度的增加而升高;單果質(zhì)量隨著密度的增加而減小;鮮椒產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益隨著密度的增加而增大，且高密度處理顯著高于其他處理。當(dāng)DU01的種植密度為51.30萬(wàn)株·hm-2時(shí)，產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益分別為10 539.69 kg·hm-2、59 058.00元·hm-2，均與三櫻椒相當(dāng)，說(shuō)明高密度種植處理下的有效株數(shù)足以彌補(bǔ)單株和單果質(zhì)量小的劣勢(shì);高密度處理的辣椒功能葉延緩?fù)示G，可持續(xù)進(jìn)行光合作用合成有機(jī)物，并保持產(chǎn)量的顯著增長(zhǎng)，說(shuō)明該品種極為適合高度密植。

關(guān)鍵詞：辣椒;種植密度;光合;產(chǎn)量構(gòu)成因素

中圖分類號(hào)：S641.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1673-2871（2022）02-067-05

Effects of plant density on photosynthetic characteristics and yield of pepper cultivar DU01

SU Dan， HU Mingwen， PENG Guihua， ZHU Wenchang， LIAO Fangfang， SONG Lala

（Chili Pepper Research Institute， Guizhou Academy of Agricultural Sciences， Guiyang 550006， Guizhou， China）

Abstract： Five plant densities were tested to study the photosynthetic characteristics and yield components of DU01， a new pepper variety suitable for one-time harvest. The results showed that after full fruit stage， the leaf area， Gs， Ci and Tr of DU01 decreased with the increase of density， and Chla， Chlb， Car and Chlt increased with the increase of density. Fruit weight decreased with the increase of density. The yield and economic return increased with the increase of density， and the highest density produced highest yield. High plant population was sufficient to make up for the disadvantage of small fruit weight. Yield and economic profit were the highest with plant density of 5.13 million plants·hm-2. Plants of DU01 at population of 5.13 million plants ·hm-2， the functional leaves stayed green longer for photosynthesis， and produced high yield.

Key words： Pepper; Plant density; Photosynthesis; Yield components

辣椒（Capsicum annuum L.）屬茄科辣椒屬植物，隨著喜食辣椒人群的增長(zhǎng)，人們?cè)谌粘Ｉ钪袑?duì)辣椒的需求量逐年增加，辣椒已成為我國(guó)種植面積最大的蔬菜[1]。辣椒作為高勞動(dòng)密集型作物，特別是口感辛辣的小果型朝天椒品種，因其邊開花邊結(jié)果的特性，需多次分批采收。前人研究表明，朝天椒7 d采收1次，鮮椒產(chǎn)量較高、成本較低、收益最好，共需采摘2～3次[2]，累計(jì)采摘費(fèi)用高，占用了辣椒種植成本的很大一部分。因此，人工采摘成本高已成為朝天椒產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的嚴(yán)重障礙，能夠使用機(jī)械一次性采收的辣椒新品種和與之相適應(yīng)的栽培技術(shù)成為近年的研究熱點(diǎn)。目前，對(duì)一次性采收的研究主要是河南的簇生三櫻椒、新疆的板椒[3]和番茄[4-5]等，均以當(dāng)?shù)馗稍锏臍夂驐l件為基礎(chǔ)，通過(guò)栽培措施和環(huán)境因子調(diào)控，最大限度地降低早期成熟果實(shí)的壞果率，待全株果實(shí)陸續(xù)脫水或紅熟后，使用機(jī)械采收。而可一次性采收簇生朝天椒新品種選育及相關(guān)研究鮮見報(bào)道。DU01由貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所育成，并于2018年1月申請(qǐng)了植物新品種保護(hù)，是極早熟且紅熟期集中的辣椒新品種。筆者以適宜一次性采收的辣椒新品種DU01為試驗(yàn)材料，研究其在不同種植密度下的葉色和光合特性、產(chǎn)量等特點(diǎn)，以期尋找最佳的配置方式，為機(jī)械采收辣椒的高效栽培模式提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試?yán)苯沸缕贩NDU01為貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所選育，株高41.15 cm，主枝簇生，具上部短縮節(jié)間，自封頂性狀明顯，基部無(wú)側(cè)枝萌發(fā);葉柄極長(zhǎng)，葉片寬大，葉色深綠;果實(shí)長(zhǎng)指形，果皮光滑且光澤度好，青熟果深綠色，紅熟果鮮紅色;極早熟且熟期集中，全株果實(shí)可在7～10 d內(nèi)成熟采收，全生育期146 d。

1.2 方法

試驗(yàn)于2019年4—9月在貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院辣椒研究所基地和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。種植密度設(shè)5個(gè)處理，即10.26萬(wàn)株·hm-2（M1）、20.52萬(wàn)株·hm-2（M2）、30.78萬(wàn)株·hm-2（M3）、41.04萬(wàn)株·hm-2（M4）、51.30萬(wàn)株·hm-2（M5）（M1～M5每穴種植辣椒2株、4株、6株、8株、10株）。試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)8.0 m，寬1.3 m，面積為10.4 m2，3次重復(fù)。

1 hm2種植株數(shù)=各處理種植穴辣椒株數(shù)×3420×15。

4月22日單粒種漂浮育苗，6月14日定植，采用包溝開廂雙行種植，其中廂面70 cm，兩廂之間的行道60 cm，定植穴距離為30 cm×40 cm。每小區(qū)選擇3穴具代表性植株，分別在辣椒盛花期（7月10日）、盛果期（8月19日）和紅熟期（9月12日），測(cè)定葉片形態(tài)、葉色、光合色素和光合參數(shù)等光合特性指標(biāo);在紅熟期測(cè)定果長(zhǎng)、果橫徑、單果質(zhì)量等產(chǎn)量相關(guān)指標(biāo)。底肥施腐熟有機(jī)肥12 500 kg·hm-2，復(fù)合肥（mN∶mP∶mK=15∶15∶15）1250 kg·hm-2，田間統(tǒng)一管理，且各項(xiàng)管理措施在同一天內(nèi)完成。施肥和田間管理標(biāo)準(zhǔn)略高于當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)水平。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

1.3.1? ? 葉片形態(tài)? ? 采用S-120葉面積測(cè)量?jī)x，每穴選取3片葉齡一致、葉片之間無(wú)遮掩、生長(zhǎng)狀況良好的成熟葉片，測(cè)定葉周長(zhǎng)和葉面積。

1.3.2? ? 光合色素含量? ? 采用95%乙醇提取法提取，分光光度法測(cè)定光合色素各指標(biāo)含量：取新鮮葉片0.1 g，避開葉脈部分，剪碎，分別揉入裝有25 mL 95%乙醇的離心管中，黑暗條件下浸提3 d，以95%乙醇為空白，測(cè)定OD665、OD649、OD470，計(jì)算葉綠素a（Chla）、葉綠素b（Chlb）、類胡蘿卜素（Car）及總?cè)~綠素（Chlt）含量[6]。

1.3.3? ? 光合作用參數(shù)測(cè)定? ? 采用便攜式LI-6400 光合測(cè)定[7]系統(tǒng)，測(cè)定1000 μmol·m-2·s-1下辣椒葉片的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。測(cè)量過(guò)程中參比室的空氣流速為500 mL·min-1，其他條件與大氣一致。每穴取3張成熟葉片重復(fù)測(cè)定5次，取平均值。

1.3.4? ? 辣椒產(chǎn)量構(gòu)成性狀測(cè)定? ? 在紅熟期收獲測(cè)產(chǎn)，各小區(qū)選取代表性果實(shí)15個(gè)，測(cè)定鮮椒果長(zhǎng)、果橫徑、單果質(zhì)量;按照《貴州辣椒田間測(cè)產(chǎn)規(guī)范》（DB 52/T 976—2014）[8]，采用5點(diǎn)取樣法，調(diào)查單穴掛果數(shù)，計(jì)算單穴鮮椒產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007和DPS 7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植密度下DU01葉面積比較

由圖1可知，隨著植株的生長(zhǎng)，不同種植密度處理DU01的葉面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且都在紅熟期達(dá)到最大值。盛果期后，DU01各處理的葉面積增長(zhǎng)幅度隨著種植密度的增大呈降低趨勢(shì)，低密度處理M1、M2的葉面積增長(zhǎng)迅速，M3的葉面積增長(zhǎng)幅度整體較為穩(wěn)定，高密度處理M4、M5的葉面積增長(zhǎng)幅度極小，種植密度為10.26萬(wàn)株·hm-2（M1）時(shí)葉面積最大，且與其他處理呈顯著差異;紅熟期時(shí)，隨著種植密度的增大，葉面積呈減小趨勢(shì)。這可能與生育后期植株中上部生長(zhǎng)空間競(jìng)爭(zhēng)加劇有關(guān)。

2.2 不同種植密度下DU01葉片中葉綠素和類胡蘿卜素含量的比較

由圖2可知，在辣椒的整個(gè)生育期中，低密度處理M1、M2的葉綠素和類胡蘿卜素含量呈下降趨勢(shì)，高密度處理M3、M4、M5則呈先上升后下降趨勢(shì)，在盛果期達(dá)到最大值;不同密度處理DU01的葉綠素和類胡蘿卜素含量均在盛果期后迅速下降，至紅熟期時(shí)達(dá)到最低，但種植密度為51.30萬(wàn)株·hm-2（M5）時(shí)葉綠素含量和類胡蘿卜素含量均顯著高于其他處理。由此可知，高密度處理葉片進(jìn)入衰老期較低密度處理晚，且隨著密度的增加，葉片褪綠較慢，衰老較晚。

2.3 不同種植密度下DU01葉片光合參數(shù)的比較

光合作用是產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。由圖3可知，在辣椒的整個(gè)生育期，DU01功能葉的Pn呈下降變化趨勢(shì);M1的Pn在盛花期和盛果期顯著高于其他密度處理，在紅熟期顯著低于其他密度處理。說(shuō)明種植密度為10.26萬(wàn)株·hm-2時(shí)，在生長(zhǎng)前期光合速率最高，在進(jìn)入紅熟期后最快進(jìn)入衰老期，導(dǎo)致光合效率最低。在盛果期后，DU01功能葉的光合參數(shù)均呈下降趨勢(shì)，在紅熟期降至最小值;僅低密度處理M1的Ci呈上升趨勢(shì)，在紅熟期達(dá)到最大值;M1的Gs、Ci均高于其他密度處理，高密度處理M4、M5的Gs、Ci在盛果期后低于其他密度處理，但M5的Ci較M4略高;盛果期后，高密度處理M4、M5的Tr顯著低于其他處理。由此可知，盛果期后，密度對(duì)DU01功能葉的Gs、Ci和Tr受密度影響較大，低密度處理M1的光合作用能力較強(qiáng)，能保證葉片良好的光合作用;隨著密度的增加，光合作用效果逐漸被削弱，高密度處理M4、M5尤為明顯，這可能與葉片間遮蔽嚴(yán)重、受光效果變差、阻礙了辣椒植株群體的光合能力有關(guān)。

2.4 不同種植密度下DU01產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

由表1可知，不同密度處理下，辣椒新品種DU01的單穴鮮椒產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量等產(chǎn)量指標(biāo)均隨著密度的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，即M5>M4>M3>M2>M1;M5的單穴鮮椒產(chǎn)量和667 m2產(chǎn)量最高，分別是205.45 g、702.65 kg·667 m-2，且與其他處理均呈顯著差異。從產(chǎn)量構(gòu)成因素來(lái)看，各密度處理的果長(zhǎng)、果橫徑、單果質(zhì)量隨著密度的增加而下降，各處理差異不顯著，僅在果橫徑上M1顯著大于M5處理;但各處理的單穴結(jié)果數(shù)隨著密度的增加而迅速增大，即M5>M4>M3>M2>M1，且M4、M5顯著大于其他處理。M1的單果最大、質(zhì)量最高，但由于種植密度最小，每穴鮮椒產(chǎn)量為58.22 g，產(chǎn)量最低;M5的單果最小、質(zhì)量最低，但單穴產(chǎn)量最高，達(dá)205.45 g，且與其他處理呈顯著差異。由此可知，種植密度對(duì)辣椒新品種DU01的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素有較大影響，低密度種植無(wú)法發(fā)揮DU01的生產(chǎn)潛能;高密度種植會(huì)使辣椒的果長(zhǎng)、果橫徑、單果質(zhì)量下降，但單穴鮮椒產(chǎn)量大幅度增加，進(jìn)而使667 m2產(chǎn)量大幅度提高。

2.5 不同種植密度下DU01的產(chǎn)值比較及經(jīng)濟(jì)效益分析

不同密度處理下，DU01僅種子用量不同，底肥、追肥量等農(nóng)資投入和人工成本均相同。各密度處理的種子成本和經(jīng)濟(jì)效益均隨著密度的增加呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，即M5>M4>M3>M2>M1。按照2019年朝天椒鮮紅椒的市場(chǎng)批發(fā)價(jià)格8元·kg-1計(jì)算，高密度處理M4、M5的經(jīng)濟(jì)效益，分別是35 326.80元·hm-2、59 058.00元·hm-2，且與其他處理呈顯著差異。DU01的種植密度為51. 30萬(wàn)株·hm-2時(shí)，產(chǎn)量與常用簇生朝天椒三櫻椒（鮮椒產(chǎn)量為10 500 kg·hm-2）持平[9-11]，由于用種量較大，經(jīng)濟(jì)效益略低于三櫻椒，但其生育期僅為150 d左右，較三櫻椒短30 d左右。

3 討論與結(jié)論

合理密植是辣椒高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)重要的因素之一，不同的種植密度影響著辣椒株行間的通風(fēng)透光[12]，對(duì)辣椒植株的光合特性和單果質(zhì)量均有較大的影響[13]。隨著種植密度的增加，辣椒群體內(nèi)部環(huán)境發(fā)生變化，如葉片光合能力降低，進(jìn)而使單果大小、質(zhì)量下降[13-14]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，盛果期后，葉面積隨著種植密度的增大逐漸減小，高密度處理M4、M5的光合能力顯著小于低密度處理，這進(jìn)一步說(shuō)明了高密度群體辣椒植株上部葉片競(jìng)爭(zhēng)加劇，導(dǎo)致功能葉的光合面積和光合能力下降。前人研究表明，隨著密度的增加，植株功能葉的光合能力降低，本試驗(yàn)結(jié)果與此結(jié)論一致[15-18]。但盛果期后，DU01葉片的光合色素含量隨著種植密度的增大逐漸增大、葉片褪綠減慢、衰老較晚，這可能與高密度處理下單穴植株結(jié)果數(shù)持續(xù)增加有關(guān)，單穴植株養(yǎng)分需求增加，亟需植株繼續(xù)進(jìn)行光合作用，使葉片保持葉綠素活性，持續(xù)進(jìn)行光合作用，提供有機(jī)物，進(jìn)而提高辣椒產(chǎn)量。紅熟期時(shí)，M5的Ci較M4略高，這可能與未褪綠葉片為吸收較多的CO2持續(xù)進(jìn)行光合作用有關(guān)。這與其他研究者的結(jié)論不同。種植密度對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因數(shù)具有明顯的調(diào)節(jié)作用：各處理的單果質(zhì)量隨著密度的增大逐漸減小，但各處理的單果長(zhǎng)、果橫徑、單果質(zhì)量等指標(biāo)差異均未完全達(dá)到顯著水平;鮮椒產(chǎn)量隨著密度的增大逐漸增加，且高密度處理M4、M5的產(chǎn)量顯著高于其他處理，由此可見產(chǎn)量增加是由植株數(shù)量增多導(dǎo)致，產(chǎn)量構(gòu)成因數(shù)（果長(zhǎng)、果橫徑、單果質(zhì)量）隨著密度的增加未發(fā)生顯著變化，高密度種植處理下的有效株數(shù)足以彌補(bǔ)單果質(zhì)量小的劣勢(shì)。

唐瑞永等[14]、周華等[19]的研究結(jié)果表明，辣椒的產(chǎn)量隨種植密度的增加表現(xiàn)為先升高后降低，呈拋物線變化，這與本試驗(yàn)的結(jié)果不同。這可能與研究材料、密度設(shè)置不同有關(guān)，前人選用的福建辣椒王、天椒12號(hào)、天椒14號(hào)等均為單生持續(xù)結(jié)果型辣椒品種，植株開展度大，密度過(guò)大會(huì)導(dǎo)致植株間的生長(zhǎng)空間競(jìng)爭(zhēng)加劇，降低產(chǎn)量，但DU01為簇生自封頂型辣椒，植株開展度小，密度為51.30萬(wàn)株·hm-2時(shí)仍可顯著提高產(chǎn)量，這也說(shuō)明DU01極適宜高密度種植。

綜上所述，辣椒新品種DU01的適宜種植密度為51.30萬(wàn)株·hm-2（即每穴10株，3400穴·667 m-2）時(shí)，葉面積最小、光合能力較低、果實(shí)形態(tài)和單果質(zhì)量最小，但其褪綠時(shí)間最晚、葉片衰老最慢，延長(zhǎng)了植株進(jìn)行光合作用、產(chǎn)生有機(jī)物的時(shí)間，間接促進(jìn)了產(chǎn)量的增加;且其有效株數(shù)最大、單穴結(jié)果數(shù)最多，其鮮椒產(chǎn)量最高平均達(dá)10 539.69 kg·hm-2，顯著高于其他處理。根據(jù)田間調(diào)查，密度為51. 30萬(wàn)株·hm-2時(shí)，DU01的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益即可與生產(chǎn)常用簇生朝天椒品種三櫻椒持平。后續(xù)可從果實(shí)品質(zhì)、肥水利用率等方面進(jìn)行更高種植密度的高產(chǎn)栽培技術(shù)研究。

筆者所用試材僅以適于機(jī)械化采收的簇生朝天椒新品種DU01，不能代表其他適于機(jī)械化采收的辣椒品種，須因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂?、土壤、灌溉條件等因素選擇適宜機(jī)械化采收的辣椒品種，并進(jìn)行合理密植以獲得高產(chǎn)。

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