水分和氮素脅迫對辣椒產(chǎn)量形成影響及抗逆性評價

付小松　何建文　韓世玉

摘 要：通過探索水分脅迫和氮素脅迫條件對辣椒產(chǎn)量及相關性狀變化的影響，以期為土壤瘠薄地區(qū)辣椒水肥效應的合理應用和抗旱耐瘠型辣椒新品種選育提供依據(jù)。試驗結果表明，水分和氮素之間存在互作效應，氮素具有增強抗旱性的作用，在水分和氮素脅迫下辣椒產(chǎn)量明顯下降；H089和H089×H042025D為抗旱耐瘠型材料，花溪辣椒、

H042025D和遵義朝天椒為中抗旱耐瘠型材料、DF-1和HP-1為弱抗旱耐瘠型材料。

關鍵詞：辣椒；水分脅迫；氮素脅迫

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，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)辣椒水肥效應的合理應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試驗設計 采用隨機區(qū)組設計，3次重復，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。抗逆指數(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。試驗結果表明，增施氮肥有減輕水分脅迫的作用，而增加水分供應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。試驗結果表明，不同材料對氮素脅迫的響應差異顯著，增加水分供應可減輕氮素的響應。

相同氮素水平下，供水的產(chǎn)量效應分析表明，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。試驗結果表明，水分對不同材料的產(chǎn)量效應反應不同，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要高于對水分脅迫的響應，而不同材料對水分和氮素脅迫響應的敏感性也明顯不同。

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。

3 討論與結論

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。就耐瘠性而言，其實質(zhì)是作物對土壤養(yǎng)分脅迫的生理學響應和對養(yǎng)分利用上的差異表現(xiàn)。本試驗結果顯示，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雜的互作效應，且與品種密切相關。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。

參考文獻

[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，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，2009（4）：133-136.

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

[4] 郝建軍，康宗利，于洋.植物生理學實驗技術[M].北京：化學工業(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)學報，1990（2）：20-25.

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

[7] 洪慶文，黃不凡.農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中若干土壤學與植物營養(yǎng)學問題[M].北京：科學出版社，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，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及其抗逆性[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2007，40（7）：1 361-1 370.