水分对线辣椒生长、产量及品质的影响

2012-06-06庞永慧郑群张旺锋李格庞胜群

长江蔬菜 2012年20期

庞永慧，郑群，张旺锋，李格，庞胜群

（新疆石河子大学农学院/新疆绿洲生态省部共建重点实验室，832003）

辣椒属于浅根性植物，根系比较细弱，木栓化程度高，如果水分严重不足，容易对辣椒的生理机制造成重大的损害。新疆地处亚欧大陆腹地，属典型大陆性干旱气候，年降雨量少，日照充足，热量丰富，具有鲜明的地区特色[1]。新疆红辣椒在国内外有较强的知名度，因此以红辣椒为龙头，发展特色农业，进行农业产业化开发，对促进新疆经济发展有非常重要的意义[2]。新疆水资源紧缺是限制植物生长发育的重要因子，对农作物造成的损失在所有的非生物胁迫中居首位。水分胁迫可破坏植物体内的水分代谢，引起细胞失水，导致植物体形态及生理生化发生变化。因此研究不同灌水量对辣椒的影响是对新疆农作物进行合理调控、实现节水灌溉的前提，在生产实践上具有指导意义。光合作用是植物最基本的生命活动，也是影响产量和品质形成的最直接因素，是对水分最敏感的生理过程之一。光合作用是植物生理的决定性因素，而叶绿素是光合作用的基础，是反映光合能力的重要标志，在一定程度上可以反映植物的生产性能和抵抗逆境胁迫的能力[3]。土壤水分胁迫对叶绿素含量和光合速率都有一定的影响[4，5]，随土壤水分胁迫的加重，叶绿素合成受抑制程度加重。土壤水分含量下降有利于提高果实中辣椒素和VC含量，Estrada B等[6]的研究表明，干旱有利于辣椒素的积累，并认为这是辣椒素在合成过程中与其他苯丙氨酸代谢物质竞争合成的结果。本研究旨在了解新疆干制辣椒部分生理指标与不同水分之间的相关性，揭示水分与辣椒的产量和品质形成过程中相关指标之间的关系，为新疆辣椒栽培管理提供一定的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

研究于2010年4~10月在石河子大学试验站进行。土壤含有机质13.5 g/kg、碱解氮52.0 mg/kg、速效磷16.0 mg/kg、速效钾185.4 mg/kg。

试验供试干制辣椒品种为红安8号。辣椒素和二氢辣椒素（90%）标准品购自Sigma公司，甲醇、四氢呋喃为色谱纯，其他药品均为分析纯。

1.2 试验设计

试验采用膜下滴灌的栽培方式，于2010年4月23日整地、铺滴灌带和地膜。畦宽1 m，地膜幅宽0.9 m，每幅地膜下铺1条滴灌带。于4月26日人工穴播辣椒种子，在滴灌带的两侧与滴灌带间隔0.15 m各播1行，穴距0.15 m，每穴播种子5~6粒，播后滴水。出苗后，分别于2叶期和4叶期间苗和中耕，每穴留苗2株，全生育期不施肥，其他管理同常规大田。

采用单因素随机区组试验设计，设3个水分处理：高（W1）、中（W2）、低（W3），每个处理重复 4 次，小区面积为70 m2，用水表控制每个小区的灌水量，各处理的灌水量与灌水时间见表1。为了减少不同处理之间的相互影响，小区之间间隔0.5 m。整个生育期共灌水10次，W1、W2、W33个水分处理的总灌水量分别为 4 207.00 m3/hm2、3 550.00 m3/hm2和2 857.00 m3/hm2（表1）。处理W1的浇水量为新疆石河子当地浇水定额，处理W2为处理W1的85%左右，处理W3为处理W1的70%左右。

1.3 测定项目与方法

①形态指标及产量性状测定 a.形态指标测定。每个处理均随机选取4株长势基本一致的线辣椒植株进行株高、茎粗及叶节数的测量。株高采用毫米刻度尺，测定从植株子叶节处至茎尖生长点的高度；茎粗用游标卡尺进行测定，测定部位为子叶节上部；叶片数测定时茎节顶端纵径小于1 cm的叶不计入。

b.产量性状的测定。2010年10月1日收获后，将随机选取的10株辣椒植株收获，带回实验室用天平测定各株的结果数、单果质量、单株产量等。

②土壤含水量的测定采用烘干称重法测定土壤含水量[7]。用土钻进行取土，取土深度10~30 cm，去除表层10 cm土壤，测量10~20 cm的土壤含水量，在每次浇水前1 d傍晚取样。

③根系活力的测定采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定[7]，利用公式：根系活力（g·g-1·h-1）=TTC还原量/（根系质量×时间）。

④叶绿素含量的测定在田间进行活体测定，用SPAD-502便携式叶绿素测定仪在处理前1 d上午进行测定，每株取倒三叶进行测定，每小区取10~20株测定，取平均值。

⑤辣椒红素（色价）的测定辣椒红素的测定方法参考GB 10783-2008的方法，以丙酮作为浸提液，利用公式：E1%1cm460 nm=（A×f/m）×1/100 计算色价（A：实测试样的吸光度；f：稀释倍数；m：试样质量，g）[8]。

⑥辣椒素的测定参考DB 43/T275-2006的方法，用LC2010AHT高效液相色谱仪测定辣椒素和二氢辣椒素的含量，利用公式：总辣椒素含量（%）=（辣椒素含量+二氢辣椒素含量）/90%，计算总辣椒素的含量[9]。

表1 整个生育期各个处理的滴水量与滴水时间

1.4 数据分析

所测得的数据采用Excel和DPS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 灌水量对土壤含水量的影响

从图1可以看出，各处理土壤含水量为W1>W2>W3，这与浇水量的高低顺序一致。整个生育期内，7月10日左右各处理的土壤含水量相近，在此后的生育期内处理W1的土壤含水量显著高于处理W2和 W3。

2.2 灌水量对线辣椒株高、茎粗和叶片数的影响

由图2A可以看出，各处理的叶片数呈现先升高后下降的趋势。各处理在8月9~19日果实膨大期达到最大值，各处理最大值W1>W2>W3，在果实成熟之后达到最小值，各处理最小值W1=W3>W2。从图2B可以看出，整个生育期株高表现为W3>W2>W1，处理W3在初花期时株高增长缓慢，在7月10日时与其他处理达到相同值，后期处理W3显著高于其他2个处理，在初花期与果实膨大期2个时期之间，处理W2>W1，处理W1与W2在果实膨大期之后差异不显著。从图2C可以看出，茎粗的变化趋势和叶片数的基本一致。

图1 不同处理的土壤含水量变化

2.3 灌水量对线辣椒叶片叶绿素含量的影响

由表2可见，在整个生育期期间，各处理叶绿素含量均在7月29日时达到最大值。处理W1和处理W2在苗期和盛花期叶绿素含量变化不明显，在果实膨大期显著升高，而后下降显著。各处理之间比较，在8月13日之前，叶绿素含量W3>W2>W1，此时果实膨大已经进入后期，在此之后，叶绿素含量为处理W2>W3>W1。

图2 不同处理对加工辣椒叶片数、株高和茎粗的影响

2.4 灌水量对线辣椒根系活力的影响

主要测定了果实形成最重要的3个时期的线辣椒根系活力，即门椒、对椒和四母斗期。由表3可以看出，各处理随着果实的形成和增多，根系活力明显减弱。处理W2的根系活力最高，在8月5日，也就是四母斗时期，处理W2的根系活力显著高于其他2个处理。在7月16日门椒时期，处理W2的根系活力显著高于处理W1和W3。

2.5 灌水量对线辣椒产量和品质的影响

表4可以看出，各处理之间产量最高的为处理W2，W3次之，产量最低的是 W1，处理 W2与 W3之间差异不显著，与处理W1差异极显著。处理W1和W2之间差异性也不明显，但是他们的单果质量和单株产量不具有显著差异。辣椒的品质主要通过辣椒红素和辣椒碱即辣椒素来体现。从表4可以看出，各处理之间辣椒红素和辣椒素含量并无显著的差异。但是从数据的趋势来看，辣椒色价为W3>W2>W1，辣椒碱含量为W2>W1>W3。

3 小结与讨论

土壤水分对植株生长和代谢的影响是多方面的，植株的形态指标是对水分最直接的反映。许多研究证实，植物生长受到一定的抑制是干旱胁迫导致，植株产量降低的根本原因是植物的生长过程受到干旱胁迫抑制[10]。本试验中，各处理辣椒叶片数最旺盛的时间基本在同一时间段，但是叶片数最大值为W1>W2>W3，说明一定范围内，水分越充足，越有利于线辣椒植株叶片数的增长。

表2 不同处理对线辣椒叶片叶绿素含量的影响

表3 不同处理对线辣椒根系活力的影响 μg·g-1·h-1

表4 不同处理对线辣椒产量和品质的影响

植株在遭受到胁迫时，自身会做出一定的生理生化反应，同时光合作用受到抑制，光合产物积累减少，最终表现为株高降低，茎粗减小[11]。试验结果显示，茎粗 W1>W2>W3，株高 W3>W2>W1，说明处理W1抑制了线辣椒植物株高增加，对于以果实为经济产量的辣椒作物，植株的高度在不影响产量的前提下越矮越有利于植株其他有益性状的积累。

叶绿体是光合作用的主要场所，是水分胁迫较敏感的细胞器[12]。而叶绿素是光合作用的基础，是反映光合能力的重要标志，在一定程度上可以反映植物的生产性能和抵抗逆境胁迫的能力[13]。随着土壤水分胁迫的加重，其对叶绿素含量和光合速率都有一定的影响，叶绿素合成受到抑制，随土壤水分的减少呈降低趋势[4，5]。宋志荣等[14]认为在干旱胁迫下，叶绿素含量均随着胁迫程度的加深而降低。在果实形成最旺盛的一段时间内，处理W2与W3叶绿素含量基本是一致，显著高于W1，说明处理W1对新疆试验干制辣椒品种已经造成胁迫，导致叶绿素含量降低。

根系是植物生命活动中的重要器官，与植物生长和产量的形成有密切关系。根系活力泛指根系的吸收、合成、氧化和还原能力等，是一种较客观地反映根系生命活动的生理指标[15]。在干旱胁迫下，根系氧化活力和还原活力明显增加[16]。国内许多研究也证明，根系活力能从本质上反映苗木根系生长与土壤水分及环境之间的动态关系[17]。本试验说明处理W2根系活力最旺盛，最适合辣椒根系的生长以及养分的吸收。

线辣椒的产量以处理W2最高，这与辣椒的叶绿素含量、株高茎粗、根系活力等结果一致。线辣椒的品质主要是通过辣椒红素和辣椒素来体现。有研究证明土壤含水量对辣椒素含量影响很大，土壤含水量越低，辣椒素含量越高[18]。本试验辣椒红素和辣椒素在各处理之间无显著差异。

通过本试验最终可以看出，处理W2即浇水量3 550.00 m3/hm2时，线辣椒植株叶绿素含量和根系活力在盛花期和果实膨大期等关键时期含量最高，产量最高。处理W2有提高线辣椒品种的趋势，但各处理之间差异不显著。

[1]宋志荣.干旱胁迫对辣椒生理机制的影响[J].西南农业学报，2003，16（2）：53-55.

[2]李烨，张立杰，李民生.新疆红辣椒产业发展探讨[J].农业科技通讯，2002（12）：14-15.

[3]Ristic Z,David D C.Chloroplast structure after water and high-temperature stress in two lines of maize that differ in endogenous levels of abscisic acid[J].Int JPlant SCI,1992.153:186-196.

[4]王怡丹，全炳武，朴京珠，等.水分胁迫对4种牧草苗期的抗旱性比较[J].延边大学农学学报，2007，29（2）：101-106.

[5]蒋明义，杨文英，徐江，等.渗透胁迫下水稻幼苗中叶绿素降解的活性氧损伤作用[J].植物学报，1994，36（4）：289-295.

[6]Estrada B,Pomar F,Díaz J.Pungency level in fruits of the padron pepper with different water supply [J].Science Hort，1999,81:385-396.

[7]邹琦.植物生理生化实验指导[M].北京：中国农业出版社，1995.

[8]DB43/T 275-2006，辣椒素测定及辣度表示方法[S].

[9]GB 10783-2008，食品添加剂辣椒红[S].

[10]孙晓波.冬小麦抗旱性鉴定指标的研究[D].北京：中国农业科学院，2007.

[11]庄灿然，吕金殿，梁耀奇.中国干制辣椒[M].北京：中国农业科技出版社，1995：45-49.

[12]付秋实，李红岭，崔健，等.水分胁迫对辣椒光合作用及相关生理特性的影响[J].中国农业科学，2009，42（5）：1 859-1 866.

[13]张明生，谈锋.水分胁迫下甘薯叶绿素a/b比值的变化及其与抗旱性的关系[J].种子，2001（4）：23-25.

[14]郑若良，宋志荣.干旱胁迫对辣椒生理机制的影响研究[J].河北农业科学，2003，7（1）：11-15.

[15]黄鹤丽，林电，章金强，等.水分胁迫对巴西香蕉幼苗水分状况、质膜透性和根系活力的影响[J].基因组学与应用生物学，2009，28（4）：740-744.