加氣灌溉溫室辣椒生長(zhǎng)、生理-養(yǎng)分吸收-產(chǎn)量關(guān)系研究

肖讓, 孫克平, 雷宏軍, 張?zhí)煊? 陳建, 劉小奇, 馮凱, 張永玲

(1.河西學(xué)院 土木工程學(xué)院,甘肅 張掖 734000; 2.華北水利水電大學(xué) 水利學(xué)院,河南 鄭州 450046;3.黃河水資源保護(hù)科學(xué)研究院,河南 鄭州 450004; 4.鄭州阿波羅肥業(yè)有限公司,河南 鄭州 450121)

水、肥、氣、熱是影響作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素,調(diào)控、營造適宜的水分和良好的養(yǎng)分供給環(huán)境是作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的基本保障。光合同化物的配置與分配為形成產(chǎn)量的源庫協(xié)同調(diào)節(jié)提供物質(zhì)和能量保障。眾所周知,作物的生長(zhǎng)幾乎都依賴于光合作用,形成作物產(chǎn)量的有機(jī)物都直接或間接來自光合產(chǎn)物,光合作用是作物產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)。因此,研究作物生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收與產(chǎn)量的關(guān)系,對(duì)探討不同灌溉條件下作物產(chǎn)量形成具有重要意義。水肥耦合地下滴灌將作物所需的水分以及養(yǎng)分均勻輸送至根區(qū),對(duì)作物高產(chǎn)與水分高效利用具有顯著效果[1]。但是,常規(guī)的灌溉方式在灌溉過程中和灌溉后數(shù)小時(shí)內(nèi)極易造成作物根系受到低氧脅迫[2-3],進(jìn)而導(dǎo)致作物生長(zhǎng)發(fā)育延緩等異常現(xiàn)象[4]。加氣灌溉將空氣與水的混合物輸送到作物根區(qū),可緩解灌溉導(dǎo)致的根區(qū)低氧脅迫問題。根區(qū)通氣有利于改善作物根際氣體環(huán)境,增強(qiáng)作物根系活力和吸收能力,改善水肥吸收速率[5],有助于促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育,從而激發(fā)作物增產(chǎn)潛力,實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增產(chǎn)[6]。加氣灌溉可打開作物高產(chǎn)大門,有效改善根際土壤生物環(huán)境,提高氮素吸收利用率[7-8]。加氣灌溉下溫室番茄產(chǎn)量的增加主要?dú)w因于單株果實(shí)質(zhì)量和干物質(zhì)量的增加[9]。綜合來看,作物產(chǎn)量的形成和品質(zhì)提升是養(yǎng)分吸收和生長(zhǎng)生理交互作用調(diào)控的過程。養(yǎng)分吸收和作物生長(zhǎng)的相互作用對(duì)產(chǎn)量的影響可分為直接效應(yīng)和間接效應(yīng)。結(jié)構(gòu)方程模型可通過路徑建立同時(shí)處理多個(gè)關(guān)聯(lián)變量對(duì)目標(biāo)變量的關(guān)聯(lián)關(guān)系[10-11]。曾勰婷等[12]基于結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)玉米施氮量-光合產(chǎn)物-產(chǎn)量關(guān)系的研究表明,不同施氮水平下,單糖和淀粉含量的變化顯著影響穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量,分別解釋二者變化的82%和59%?？娮用返萚11]利用結(jié)構(gòu)方程模型分析了水分調(diào)控水稻“需水量-光合量-產(chǎn)量”間的關(guān)系,結(jié)果表明,冠層總光合量對(duì)產(chǎn)量的總效果值小于總需水量。

常規(guī)地下滴灌和加氣灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)均起到了增產(chǎn)效果。那么,這兩種灌溉方式在改善作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)而提高產(chǎn)量的效果方面有何異同?因此,探討加氣灌溉下溫室辣椒“生長(zhǎng)-養(yǎng)分吸收-產(chǎn)量”間的關(guān)系,揭示土壤通氣提高產(chǎn)量的機(jī)制,有助于為水、肥、氣協(xié)同調(diào)控提供支持。本文通過偏最小二乘法結(jié)構(gòu)方程模型,系統(tǒng)分析了辣椒生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收對(duì)產(chǎn)量形成的綜合貢獻(xiàn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2018年3月20日—2018年7月6日在華北水利水電大學(xué)農(nóng)業(yè)高效用水試驗(yàn)場(chǎng)現(xiàn)代化溫室大棚(113°47′20.15″E,34°47′5.91″N)中進(jìn)行作物栽培。溫室建筑總面積為537.6 m2,跨度為9.6 m,開間為4.0 m。日光溫室南面和北面分別裝有風(fēng)機(jī)和濕簾,用以調(diào)節(jié)溫室內(nèi)溫度和空氣濕度。辣椒生育期內(nèi)溫室大棚平均氣溫及相對(duì)濕度變化如圖1所示。

圖1 辣椒生育期內(nèi)溫室大棚平均氣溫和相對(duì)濕度變化

1.2 供試材料

供試土壤為黏壤土,0～40 cm土層按土層深度每10 cm取樣,剖面土壤質(zhì)地均勻,土壤容重為1.45 g/cm3。供試土壤顆粒組成:砂粒(粒徑0.02～2 mm)、粉粒(粒徑0.002～0.02 mm)、黏粒(粒徑<0.002 mm)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為32.99%、34.03%、32.98%。辣椒種植前,0～20 cm土層的全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.01、1.28、34.57 g/kg,土壤pH值為6.58,有機(jī)質(zhì)含量為21.24 g/kg,田間持水率(質(zhì)量含水率)為28%。供試?yán)苯菲贩N為“康大301”。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)置施氮量(低氮N1和常氮N2)、灌水量(低灌水量W1和高灌水量W2)、加氣量(常規(guī)灌溉C和加氣灌溉A)3因素2水平完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),共8個(gè)處理,4次重復(fù),試驗(yàn)設(shè)計(jì)見表1。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4 試驗(yàn)管理

試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)2 m、寬1 m,小區(qū)內(nèi)起壟(壟高10 cm)種植辣椒,每壟定植6株,株距33 cm。采用地下滴灌供水方式,滴灌帶埋深15 cm[6],滴頭額定流量1.2 L/h,滴頭間距為33 cm,額定工作壓力0.10 MPa。植株距離滴頭10 cm,平行于滴灌帶種植。2018年3月19日移栽辣椒苗(4葉1心至5葉1心)。移栽當(dāng)天澆透底水,定植10 d后覆膜。辣椒生育期劃分詳見表2。

表2 辣椒生育期劃分

試驗(yàn)中所施用的肥料為高鉀型水溶性肥料施樂多(含硝態(tài)氮7.1%,銨態(tài)氮1.1%,脲態(tài)氮6.9%,P2O515%,K2O30%)。通過施肥器將水溶肥摻入水流,分別于定植后24、36、44、57、66、78、87 d按照施肥質(zhì)量2∶2∶2∶3∶3∶2∶1的比例追施,低氮處理(N1)施肥量為225 kg/hm2,常氮處理(N2)施肥量為300 kg/hm2,利用文丘里空氣射流器(Mazzei air injector 484)進(jìn)行曝氣灌溉,曝氣時(shí)間20 min時(shí)可制得加氣比率為15%的加氣水[13],之后通過地下滴灌系統(tǒng)供水。灌溉過程額定工作壓力為0.10 MPa,用滴水計(jì)量器計(jì)量用水量。

灌水量根據(jù)式(1)計(jì)算[14]:

WT=SEpKp。

(1)

式中:WT為每次的灌水量,L;S為小區(qū)控制面積,2 m2;Ep為1個(gè)灌水周期內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)皿(E-601)的累積蒸發(fā)量,mm;Kp為蒸發(fā)皿水面蒸發(fā)系數(shù),W1處理時(shí)Kp=0.6,W2處理時(shí)Kp=1.0。灌溉時(shí)間及灌水量參見表3。

表3 生育期內(nèi)灌水量

1.5 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.5.1 光合參數(shù)及葉綠素含量測(cè)定

于定植后開花坐果期和成熟期的09:00—11:00選取3株植株,以辣椒頂部第2片完全展開葉為測(cè)量對(duì)象,采用光合儀(LI 6400XT,美國LI-COR公司)分別測(cè)定辣椒葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率,利用葉綠素儀(SPAD-502)測(cè)定辣椒葉綠素含量。

1.5.2 辣椒產(chǎn)量測(cè)定

于成熟期每個(gè)處理選擇3株長(zhǎng)勢(shì)良好的辣椒進(jìn)行標(biāo)記,當(dāng)辣椒進(jìn)入采摘期時(shí)對(duì)標(biāo)記辣椒果實(shí)進(jìn)行分批采摘,采用精度為0.01 g的電子天平稱量果實(shí)重量,共采摘4次(當(dāng)辣椒果實(shí)長(zhǎng)到應(yīng)有的長(zhǎng)度和粗度時(shí)通過目測(cè)和手感判別采收),于定植后109 d完成最后一次采摘。單株產(chǎn)量為4次單株采摘果實(shí)重量之和。每個(gè)處理取3株產(chǎn)量的均值,并將產(chǎn)量的單位折算為kg/hm2。

1.5.3 辣椒干物質(zhì)量測(cè)定

于成熟期對(duì)每個(gè)處理標(biāo)記的3株辣椒取樣,對(duì)辣椒地上部分(莖、葉)進(jìn)行全部刈割,將莖、葉分別放入錫箔紙盒后放入烘箱于105 ℃殺青30 min,調(diào)至75 ℃烘干至恒重并稱質(zhì)量,地上部干物質(zhì)量為辣椒莖和葉干質(zhì)量之和。以辣椒莖桿為中心向外挖直徑約0.4 m,深約0.4 m的坑獲取辣椒根系,小心抖落根際土壤并揀拾殘落根系,將根系及土體放置在100目紗布上用小水流緩慢沖洗泥土,以盡量減少根系丟失。根系洗凈放入錫箔紙盒后放入烘箱于105 ℃殺青30 min,調(diào)至75 ℃ 烘干至恒重并稱重。地上部與地下部干物質(zhì)量之和記為干物質(zhì)積累量。

1.5.4 辣椒植株養(yǎng)分含量測(cè)定

辣椒成熟期,分別測(cè)定植株根、莖、葉中全氮、全磷和全鉀含量。將烘干至恒重的辣椒根、莖、葉樣品,采用小型粉碎機(jī)粉碎,過0.25 mm篩后用H2SO4-H2O2消解,采用凱氏定氮儀(K9840,中國海能儀器股份有限公司)測(cè)定全氮,鉬銻抗比色法測(cè)定全磷,火焰分光光度計(jì)法測(cè)定全鉀[15]。辣椒根、莖、葉養(yǎng)分吸收量為辣椒各部位養(yǎng)分含量與對(duì)應(yīng)干物質(zhì)量的乘積,植株養(yǎng)分累積量為辣椒根、莖、葉養(yǎng)分吸收量的總和。

1.5.5 辣椒果實(shí)養(yǎng)分含量測(cè)定

將每次采收的果實(shí)裝入錫箔紙盒后于105 ℃烘箱殺青30 min,調(diào)至75 ℃ 烘干至恒重,用小型粉碎機(jī)粉碎烘干果實(shí)并過0.25 mm篩的果實(shí)樣品裝入自封袋密封,放入干燥器中保存。辣椒果實(shí)全氮、全磷和全鉀含量的測(cè)定方法同1.5.4節(jié)。果實(shí)養(yǎng)分累積量為養(yǎng)分含量與其干物質(zhì)量的乘積。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2019軟件進(jìn)行繪圖;利用SPSS 18.0軟件進(jìn)行方差分析及Pearson相關(guān)分析,當(dāng)P<0.05時(shí)認(rèn)為存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,否則無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。利用軟件Smart-PLS偏最小二乘法結(jié)構(gòu)方程分析辣椒生長(zhǎng)、養(yǎng)分吸收與產(chǎn)量間的關(guān)系,并對(duì)模型進(jìn)行構(gòu)面信度與效度、組合信度[16]和收斂效度[17]檢驗(yàn)與優(yōu)化。

2 結(jié)果與分析

2.1 加氣灌溉對(duì)辣椒葉綠素含量和光合特性的影響

加氣灌溉對(duì)溫室辣椒葉片葉綠素含量和光合特性的影響見表4。由表4可知:加氣灌溉下溫室辣椒的葉片葉綠素含量、凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度等均高于常規(guī)地下滴灌的;成熟期葉綠素含量高于開花坐果期的。與常規(guī)地下滴灌相比,加氣灌溉下開花坐果期和成熟期辣椒的葉綠素含量分別平均增加7.98%(P<0.05)和6.19%;與低氮處理相比,常氮處理后開花坐果期和成熟期辣椒的葉綠素含量平均增加4.98%和4.55%。與常規(guī)地下滴灌相比,加氣灌溉下開花坐果期和成熟期辣椒的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度分別平均增加10.39%和10.34%(P<0.05)、16.85%和17.20%(P<0.05)、9.40%和10.36%(P<0.05);與低灌水量處理相比,高灌水量處理后開花坐果期和成熟期辣椒的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度分別平均增加14.91%和15.54%(P<0.05)、20.03%和17.37%(P<0.05)、10.20%和13.21%(P<0.05);與低氮處理相比,常氮處理后開花坐果期和成熟期辣椒的凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度分別平均增加15.05%和7.28%(P<0.05)、18.80%和19.29%(P<0.05)、11.72%和11.78%(P<0.05)。單因素下,灌水量、施氮量、加氣量對(duì)葉綠素含量和光合特性有極顯著影響;2因素交互作用下,灌水量和施氮量對(duì)成熟期蒸騰速率有顯著影響,灌水量和加氣量對(duì)開花坐果期氣孔導(dǎo)度有顯著影響;3因素交互作用對(duì)成熟期蒸騰速率有顯著影響。灌水、施氮和根區(qū)通氣均能有效提高辣椒光合特性,后者效果最為顯著。

2.2 加氣灌溉對(duì)辣椒養(yǎng)分吸收的影響

加氣灌溉對(duì)辣椒養(yǎng)分累積量的影響見表5。由表5可知,植株氮累積量與果實(shí)氮累積量幾乎接近,而植株磷累積量低于果實(shí)磷累積量,植株鉀累積量高于果實(shí)鉀累積量。W2水平較W1水平辣椒植株養(yǎng)分氮、磷、鉀累積量分別平均增加25.33%(P<0.05)、23.61%、34.63%(P<0.05),果實(shí)氮、磷、鉀累積量分別平均增加18.14%(P<0.05)、24.88%、26.16%,N2水平辣椒氮、磷、鉀累積量較N1水平下分別平均增加10.56%、25.88%、17.87%,果實(shí)氮、磷、鉀累積量分別平均增加17.63%、19.97%、34.16%,加氣灌溉處理下辣椒植株養(yǎng)分氮、磷、鉀累積量較常規(guī)地下滴灌處理下分別增加14.96%(P<0.05)、13.79%、10.15%,果實(shí)氮、磷、鉀累積量分別增加21.19%(P<0.05)、12.72%、19.07%。單因素下,加氣量、灌水量、施氮量對(duì)辣椒植株和果實(shí)氮、磷、鉀累積量有顯著影響;2因素交互作用下,灌水量和施氮量對(duì)辣椒植株氮、磷累積量有顯著影響,灌水量和加氣量、加氣量和施氮量均對(duì)果實(shí)氮累積量有極顯著影響。整體而言,加氣灌溉更有利于辣椒植株養(yǎng)分的吸收,同時(shí)也有益于土壤通氣性的改善和葉片光合特性的提升。

表5 加氣灌溉對(duì)辣椒實(shí)養(yǎng)分累積量的影響

2.3 加氣灌溉對(duì)辣椒干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

加氣灌溉對(duì)溫室辣椒干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量的影響見表6。成熟期辣椒植株地下部、地上部干物質(zhì)和產(chǎn)量分析結(jié)果表明:高水量較低水量處理增產(chǎn)25.24%(P<0.05);常氮較低氮處理平均增產(chǎn)29.04%(P<0.05);與常規(guī)灌溉相比,加氣灌溉處理辣椒產(chǎn)量增加18.18%(P<0.05)。方差分析表明:單因素下,灌水量、施氮量對(duì)地下部、地上部干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量有顯著影響;2因素交互作用下,灌水量和施氮量對(duì)地上部干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量有顯著影響,灌水量和加氣量對(duì)產(chǎn)量有顯著影響。

表6 加氣灌溉對(duì)溫室辣椒干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量的影響

2.4 辣椒養(yǎng)分累積量與凈光合速率、產(chǎn)量、干物質(zhì)積累量的相關(guān)分析

辣椒養(yǎng)分累積量與凈光合速率、產(chǎn)量和干物質(zhì)積累量間的關(guān)系見表7。結(jié)果表明,辣椒氮、磷、鉀養(yǎng)分累積量與凈光合速率、干物質(zhì)質(zhì)量和產(chǎn)量均呈極顯著正相關(guān)(P<0.01),干物質(zhì)質(zhì)量與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)。

表7 加氣灌溉對(duì)辣椒實(shí)養(yǎng)分累積量的影響

2.5 溫室辣椒“生長(zhǎng)、生理-養(yǎng)分吸收-產(chǎn)量”間的關(guān)系

利用PLS-SEM軟件分析辣椒生長(zhǎng)、生理-養(yǎng)分吸收-產(chǎn)量關(guān)系見表8和圖2。分析結(jié)果表明,在常規(guī)地下滴灌和加氣灌溉模式下,生長(zhǎng)、生理和養(yǎng)分吸收對(duì)產(chǎn)量總影響效果的大小(絕對(duì)值)均為:養(yǎng)分吸收>生理>生長(zhǎng),且養(yǎng)分吸收對(duì)產(chǎn)量的總影響效果相似,標(biāo)準(zhǔn)化總影響效果值(系數(shù))分別為0.951和0.969。常規(guī)地下滴灌模式下,辣椒養(yǎng)分吸收對(duì)產(chǎn)量的影響主要來自直接作用;加氣灌溉模式下,這種影響主要來自間接作用,即生長(zhǎng)和生理對(duì)產(chǎn)量形成的作用。此外,加氣灌溉模式下生理和生長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量影響的直接和總間接效果均高于常規(guī)地下滴灌模式下生理和生長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量影響的直接和總間接效果,且在這兩種灌溉模式下,生理和生長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的影響均以直接作用占主導(dǎo)。

表8 辣椒生長(zhǎng)、生理與養(yǎng)分吸收對(duì)產(chǎn)量的影響效果

注:構(gòu)面信度與效度>0.7;組合信度>0.7;收斂效度>0.5;構(gòu)面信度與效度<組合信度;Rnp為凈光合速率;Rtr為蒸騰速率;Cst為氣孔導(dǎo)度;Cchl為葉綠素含量;UN、UP、UK分別為植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量;H為株高;DS為莖粗;Mad為地上部干物質(zhì)質(zhì)量;Mud為地下部干物質(zhì)質(zhì)量。

3 討論

3.1 加氣灌溉對(duì)辣椒生長(zhǎng)及養(yǎng)分吸收的影響

現(xiàn)代精細(xì)化灌溉不僅要求為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供適時(shí)、適量的水分和養(yǎng)分,還需調(diào)控、營造良好的水、肥、氣、熱相協(xié)調(diào)的土壤微環(huán)境[18]。水肥耦合地下滴灌可以將作物所需的水分以及養(yǎng)分均勻輸送至作物根區(qū)[1]。在灌水過程中通入適量氧氣,能夠有效調(diào)控土壤中的水氣配比,增大根際土壤溶解氧濃度和充氣孔隙度,改善土壤氧氣擴(kuò)散速率和氧化還原電位,提高土壤通氣性[19-21],在一定程度上改善了灌溉時(shí)液相低氧狀況[6,9],顯著提高了根系活力[22],使根系代謝旺盛。

本試驗(yàn)中,加氣灌溉顯著提高辣椒凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度?？赡苁怯捎诩託夤喔仍黾恿送寥姥鯕夂?提高了根系呼吸作用,進(jìn)而提高對(duì)水分和養(yǎng)分的吸收,加快了辣椒的生長(zhǎng),從而促進(jìn)光合產(chǎn)物的生成。作物干物質(zhì)的95%左右來自光合作用同化的CO2,增加灌水量和氮磷鉀平衡施肥均能提高葉面積指數(shù),從而增強(qiáng)光合作用和干物質(zhì)積累,促進(jìn)作物根系對(duì)土壤水分、養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)[23],最終有利于作物產(chǎn)量的增加[24]。干物質(zhì)積累量與凈光合速率呈極顯著正相關(guān)(表7)。這與劉義玲等[25]學(xué)者的研究結(jié)論“根際低氧顯著抑制作物生長(zhǎng),致使作物干物質(zhì)量顯著降低”相一致。

一方面,根區(qū)加氣促進(jìn)了好氧微生物的繁殖生長(zhǎng),提高了土壤脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶等酶的活性[26],促進(jìn)了耕作層有機(jī)質(zhì)的分解、土壤速效磷、鉀的活化[27],加速了土壤養(yǎng)分循環(huán)利用;另一方面,根際通氣顯著提高了根系活力[22],根系硝酸還原酶、谷氨酰胺合成酶等氮代謝酶的活性,使根系代謝旺盛,有效促進(jìn)了作物的代謝和生長(zhǎng)[28]。本試驗(yàn)中,與常規(guī)地下滴灌相比,加氣灌溉辣椒植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別提高了14.97%、13.76%、10.15%,果實(shí)氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量分別提高了21.19%、12.72%、19.07%。溫室辣椒養(yǎng)分吸收量的增加得益于土壤通氣性的改善和葉片光合作用的提升。

3.2 溫室辣椒“生長(zhǎng)、生理-養(yǎng)分吸收-產(chǎn)量”間的關(guān)系

植物的生長(zhǎng)發(fā)育以養(yǎng)分為基礎(chǔ),土壤是植物養(yǎng)分的主要生產(chǎn)源。光合作用為作物產(chǎn)量形成提供生產(chǎn)資料,產(chǎn)量的形成直接或間接來自光合同化物[11],在生物學(xué)產(chǎn)量中90%～95%的干物質(zhì)來自光合作用同化的碳水化合物,而只有極少部分(5%～10%)的物質(zhì)來自根部吸收的營養(yǎng)物質(zhì)[29]。由表8總效果值可知,生長(zhǎng)、生理和養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量形成的貢獻(xiàn)程度依次是:養(yǎng)分>生理>生長(zhǎng)。在這兩種灌溉模式下生理和生長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的影響均是直接作用占主導(dǎo)。

過多的營養(yǎng)物質(zhì)作用于生殖生長(zhǎng),導(dǎo)致生殖器官的發(fā)育會(huì)消耗大量根、莖、葉等營養(yǎng)器官發(fā)育所需的營養(yǎng)物質(zhì),使其生長(zhǎng)受到抑制,進(jìn)而導(dǎo)致同化產(chǎn)物輸出減少,轉(zhuǎn)而又影響到花果的發(fā)育成熟,抑制生殖生長(zhǎng),導(dǎo)致產(chǎn)量低下[30]。本研究中(圖2),在常規(guī)地下滴灌模式下,養(yǎng)分吸收對(duì)產(chǎn)量的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.697)大于在加氣灌溉模式下的影響效果值(路徑系數(shù)為0.395),養(yǎng)分吸收對(duì)辣椒產(chǎn)量的影響效果與在加氣灌溉模式下的影響效果基本一致,影響效果值分別為0.951和0.969,而生理對(duì)產(chǎn)量的直接影響效果在兩種灌溉模式下差異較大,在常規(guī)地下滴灌模式下,生理對(duì)產(chǎn)量的直接影響效果(路徑系數(shù)為0.220)小于在加氣灌溉模式下的影響效果值(路徑系數(shù)為0.454)。灌溉施肥的控制對(duì)光合作用的進(jìn)行及光合產(chǎn)物的積累、分配及在果實(shí)中的轉(zhuǎn)化均至關(guān)重要。過量的水肥資源可能會(huì)導(dǎo)致作物營養(yǎng)生長(zhǎng)階段的徒長(zhǎng),進(jìn)而影響生殖生長(zhǎng)[31-32]。本研究中,在常規(guī)地下滴灌模式下,養(yǎng)分吸收對(duì)生長(zhǎng)的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.346)小于在加氣灌溉模式下的影響效果值(路徑系數(shù)為0.737),生理對(duì)生長(zhǎng)的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.631)大于在加氣灌溉模式下的影響效果值(路徑系數(shù)為0.247),生長(zhǎng)對(duì)產(chǎn)量的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.050)小于在加氣灌溉模式下的影響效果值(路徑系數(shù)為0.139)。這表明,加氣灌溉可在一定程度上緩解營養(yǎng)生長(zhǎng)過盛導(dǎo)致的光合產(chǎn)物向果實(shí)轉(zhuǎn)移受到抑制的問題,促進(jìn)作物營養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)程,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)作物提質(zhì)增產(chǎn)。此外,加氣灌溉既可以延長(zhǎng)養(yǎng)分的快速積累期,也可以更早地進(jìn)入養(yǎng)分快速積累期[33],同時(shí)也可為作物進(jìn)行有氧呼吸過程中合成腺嘌呤核苷三磷酸(Adenosine Triphosphate,ATP)提供分子氧[34]。在能量和養(yǎng)分的雙重保障下,加氣灌溉能快速建立獲取光及水資源的最佳冠層結(jié)構(gòu),并為辣椒的生殖生長(zhǎng)提供更充足的養(yǎng)分,使作物光合能力得到提高,優(yōu)化同化物在不同器官的分配,最終達(dá)到早熟、增產(chǎn)的目的。

4 結(jié)語

1)與常規(guī)地下滴灌相比,加氣灌溉辣椒植株氮、磷、鉀養(yǎng)分吸收量提高了14.97%、13.76%、10.15%,果實(shí)氮、磷、鉀養(yǎng)養(yǎng)分吸收量提高了21.19%、12.72%、19.07%,產(chǎn)量增加13.67%～22.55%(P<0.05)。

2)常規(guī)地下滴灌和加氣灌溉模式下,生長(zhǎng)、生理和養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量形成的貢獻(xiàn)程度次序?yàn)?養(yǎng)分>生理>生長(zhǎng)。常規(guī)地下滴灌模式下,養(yǎng)分對(duì)產(chǎn)量的影響主要來自直接作用,其中生理對(duì)生長(zhǎng)的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.631)大于生理對(duì)產(chǎn)量的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.220);而在加氣灌溉模式下,這種影響主要來自間接作用(路徑系數(shù)為0.574),且生理對(duì)產(chǎn)量的直接影響效果值(路徑系數(shù)為0.454)大于在常規(guī)地下滴灌模式下的效果值。