水分和氮素胁迫对辣椒产量形成及抗逆性评价

付小松 ，何建文 ，韩世玉

（1.贵州大学农学院，贵阳，550025；2.贵州省辣椒研究所）

辣椒是贵州的主要农作物之一，2014年贵州辣椒种植面积达30万hm2，居全国之首。然而，贵州又是全国典型的喀斯特地貌山区农业省份，有近半数耕地属山坡地，干旱频发、土壤瘠薄、保水性差，造成辣椒产量偏低，直接经济损失严重[1]。近年来，随着气候的日趋恶劣，干旱少雨时常发生，难以实现辣椒高产、稳产，增施肥料是普遍的解决措施之一，但由于土壤肥力偏低，水资源不足而限制了肥效的发挥[2]。

针对上述问题，除了合理利用有限水资源、增施肥料和提高栽培水平外，还应从辣椒种质改良入手，筛选抗旱耐瘠辣椒新品种。这些对于提高作物抗逆性和水肥利用率，增加辣椒产量，实现节水节肥、高产高效的可持续发展具有重要的理论和实践意义。因此，开展水分和氮素胁迫条件下的大田肥水耦合试验研究，探索水分和氮素胁迫对辣椒的影响及辣椒对逆境胁迫的响应，对参试材料进行抗旱耐瘠综合评估，以期为土壤瘠薄地区辣椒水肥效应的合理应用和抗旱耐瘠型辣椒新品种的选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及基地概况

Ⅰ：花溪辣椒、Ⅱ：遵义朝天椒、Ⅲ：DF-1（大方）、Ⅳ：HP-1（黄平）、Ⅴ：H089、Ⅵ：H042025D、Ⅶ：H089×H042025D，试验材料均由贵州省辣椒研究所辣椒课题组提供。供试土壤为黄壤，前茬作物为白菜，pH值6.39，含有机质0.74%、碱解氮20.8 mg/kg、有效磷19.2 mg/kg、速效钾 706 mg/kg。

1.2 试验方法

①试验设计 采用随机区组设计，3次重复，小区面积 6.76 m2，长 2.6 m，宽 2.6 m，行距 60 cm，株距28 cm，每小区栽40株，单株定植，小区间隔1 m。各处理施用磷肥（P2O5）5.32 kg/667 m2，钾肥（K2O）11.29 kg/667 m2[3]，定植前将磷钾肥及1/3正常施氮量的氮肥混合后作为基肥，苗期和挂果期分别追施1次氮肥，田间管理同常规生产。

试验共设3组处理，1组对照。处理1，水分与氮素共同胁迫：不供水且不施氮肥，即播种前浇透水，苗期及开花期浇水1次，挂果期和成熟期不浇水，生长期间不施氮肥。处理2，水分胁迫：不供水但正常施氮肥，即播种前浇透水，苗期、开花期各浇水1 次，分别为 450、600、750 m3/667 m2，挂果期和成熟期不浇水，施氮肥与对照相同。处理3，氮素胁迫：正常供水但不施氮肥，即生长期间浇水与对照相同，但不施氮肥。对照（CK）：正常浇水和正常施氮肥，即播种前浇透水，苗期、开花期、挂果期和成熟期各浇水 1 次，浇水量分别为 450、600、750、600 m3/667 m2，按纯氮13.26 kg/667 m2施氮肥，基肥与追肥比例为1∶2，分别在苗期和开花期追施。

②指标测定与计算方法 叶片相对含水量，叶绿素和脯氨酸含量采用郝建军等[4]方法测定，株高、单果质量、挂果数及单株产量直接测定，计算10株平均值。

抗逆系数 （ARC）=胁迫处理测定值/对照测定值；抗逆指数（ARI）=[抗逆系数（ARC）×胁迫处理测定值]/所有胁迫处理平均值。抗旱耐瘠性评价参照兰巨生等[5]的方法，用抗逆指数来评价。抗逆指数≥1.10，为强抗旱耐瘠型；抗逆指数在0.90～1.09，为抗旱耐瘠型；抗逆指数在 0.70～0.89，为中抗旱耐瘠型；抗逆指数≤0.69，为差抗旱耐瘠型。抗逆指数越大，表明该材料受胁迫影响越小，抗旱耐瘠性越强；抗逆指数越小，表明其受胁迫影响越大，抗旱耐瘠性越差。

数据分析采用DPS及Excel软件完成。

2 结果与分析

2.1 水分和氮素胁迫对辣椒产量的影响

由表1知，在水分和氮素共同胁迫下（处理1），辣椒产量较对照明显下降，供试材料平均667 m2产量仅为618.71 kg，为对照的40.45%，且不同材料对胁迫的响应具有显著差异，材料间表现出不同的抗旱耐瘠性。单一水分胁迫或氮素胁迫的平均产量分别为对照的80.78%和78.45%，说明氮素胁迫的影响大于水分胁迫，但均低于水分和氮素共同胁迫处理。试验结果表明，增施氮肥有减轻水分胁迫的作用，而增加水分供应也可减轻氮素胁迫对产量的影响。

相同水分条件下，氮素胁迫效应分析表明，在水分胁迫下，正常施氮产量比氮素胁迫667 m2高427～759 kg，平均增加616.85 kg；正常供水条件下，正常施氮产量比氮素胁迫667 m2高71～642 kg，平均增加329.57 kg。试验结果表明，不同材料对氮素胁迫的响应差异显著，增加水分供应可减轻氮素的响应。

相同氮素水平下，供水的产量效应分析表明，氮素胁迫下，正常供水辣椒产量比水分胁迫每667 m2增加391～793 kg，平均增加581.44 kg；而正常施氮情况下，正常供水下辣椒产量比水分胁迫每667 m2增加66～410 kg，平均增加293.85 kg。试验结果表明，水分对不同材料的产量效应反应不同，相对来说，供水对增加产量的影响要小于施氮，辣椒对氮素胁迫的响应要高于对水分胁迫的响应，而不同材料对水分和氮素胁迫响应的敏感性也明显不同。

表1 不同处理对辣椒产量的影响 kg/667 m2

由以上分析看出，辣椒在受到水分胁迫时的产量明显低于正常供水，受氮素胁迫时产量也明显低于正常施氮，而水分胁迫下增施氮肥和低氮条件下增加供水均能明显提高产量，表明水分与氮素之间有明显的协同作用。

2.2 水分和氮素胁迫对辣椒形态和生理变化的影响

由图1可知，在胁迫处理条件下，辣椒株高、单株挂果数、单果质量及单株产量有一定影响，3个胁迫处理下，均以受水分和氮素共同胁迫影响最大，不同参试材料间受胁迫程度差异明显。

①对辣椒形态的影响 水分和氮素共同胁迫下，参试材料平均株高较对照降低了39.7%，DF-1降低最多，为53.06%，H042025D降低最少，23.43%；水分胁迫比氮素胁迫对辣椒株高的影响要大，平均分别较对照降低了15.07%和11.00%。受水分和氮素共同胁迫，单株挂果数平均较对照降低了29.46%，DF-1降低最多，为59.23%，H042025D降低最少，为8.04%；水分胁迫比氮素胁迫对单株挂果数影响要大，平均分别较对照降低21.48%和15.42%。受水分和氮素共同胁迫，单果质量较对照平均降低了19.72%，H042025D降低最多，为36.37%，花溪辣椒降低的最少，为7.69%；仅有水分胁迫和仅有氮素胁迫平均分别较对照降低了2.7%和4.01%；受水分和氮素共同胁迫，单株产量较对照平均降低了60.79%，DF-1降低最多，为75.38%，H089降低最少，为48.6%；仅有水分胁迫和仅有氮素胁迫平均分别较对照降低19.22%和21.55%。

②对辣椒生理变化的影响 由图2可知，在胁迫处理条件下，辣椒叶片的相对含水量、叶绿素含量随胁迫程度的加大而减少，可溶性糖和脯氨酸含量随胁迫程度的加大而增加，但均以受水分和氮素共同胁迫影响最大，不同材料对胁迫响应差异较大。

水分和氮素共同胁迫下，参试材料相对含水量平均较对照降低了26.53%，DF-1降低最多，为30.68%，H042025D降低最少，为19.27%；仅有水分胁迫和仅有氮素胁迫，平均分别较对照降低5.18%和-0.8%。水分和氮素共同胁迫下，叶绿素含量平均较对照降低35.17%，HP-1降低最多，为47.21%，H042025D降低最少，为22.58%；仅有水分胁迫和仅有氮素胁迫平均分别较对照降低22.08%和1.05%。水分和氮素共同胁迫下，可溶性糖含量平均较对照增加19.95%，DF-1增加最多，为30.15%，H042025D增加最少，为9.58%；仅有水分胁迫和仅有氮素胁迫平均分别较对照增加了23.41%和11.18%。水分和氮素共同胁迫下，脯氨酸含量平均较对照增加25.89%，花溪辣椒增加最多，为42.85%，H089增加最少，为14.8%；仅有水分胁迫和仅有氮素胁迫平均分别较对照增加5.18%和-3.69%。

2.3 参试材料的抗旱耐瘠性综合评价

由表2知，在参试材料中，花溪辣椒的各形态指标和生理指标的抗逆性指数0.19～1.45，平均抗逆指数0.83，为中抗旱耐瘠型；遵义朝天椒各指标抗逆指数0.48～1.08，平均抗逆指数0.78，为中抗旱耐瘠型；DF-1各指标抗逆指数在0.12～1.26，平均抗逆指数0.68，为弱抗旱耐瘠型；HP-1各指标抗逆指数0.11～1.27，平均抗逆指数0.68，为弱抗旱耐瘠型；H089各指标抗逆指数0.63～1.54，平均抗逆指数0.96，为抗旱耐瘠型；H042025D各指标抗逆指数0.37～1.18，平均抗逆指数0.88，为中抗旱耐瘠型；H089×H042025D各指标抗逆指数0.49～1.53，平均抗逆指数0.98，为抗旱耐瘠型。

图1 水分和氮素胁迫对辣椒产量相关性状的影响

图2 水分和氮素胁迫对辣椒生理指标的影响

表2 水分低氮胁迫下辣椒各生理指标的抗逆指数

3 讨论与结论

水和肥是影响旱地农业生产及作物生长最重要的两大因素[6，7]。作物对肥水的响应是多方面的。就抗旱性而言，除了水分胁迫影响以外，还与大气条件、土壤环境和植株营养等密切相关。就耐瘠性而言，其实质是作物对土壤养分胁迫的生理学响应和对养分利用上的差异表现。本试验结果显示，在水分和氮素胁迫下，辣椒产量明显下降，且供试材料间产量差异明显，充分反映出不同品种间的抗逆能力差异。水分胁迫下的辣椒产量明显低于正常供水的，氮素胁迫下的产量也明显低于正常氮素的，而水分胁迫下增施氮素和低氮条件下增加供水均能明显提高产量，说明水分和氮肥之间存在一定复杂的互作效应，且与品种密切相关。相同水分胁迫下，氮素胁迫既提高水分胁迫下的产量，又提高正常供水下的产量，表明了氮素的营养功能，但水分胁迫下氮素胁迫的增产效应大于正常供水下的增产效益，说明氮具有改善辣椒内在生理功能、增强抗旱性的作用，可减轻水分胁迫对辣椒产量的影响。

抗旱耐瘠性是作物重要的抗逆性指标之一，作物受逆境胁迫后，其生长发育和生理生化变化错综复杂[8，9]。本试验在水分和氮素胁迫条件下，与辣椒产量形成相关的株高、单株挂果数、单果质量及单株产量均有所下降。随胁迫程度加大，叶片相对含水量、叶绿素含量减少，可溶性糖和脯氨酸含量增加，与张卫星等[10]研究结果相一致。

综合分析认为，H089和H089×H042025D为抗旱耐瘠型，花溪辣椒、H042025D和遵义朝天椒为中抗旱耐瘠型，DF-1和HP-1为弱抗旱耐瘠型。

[1]秦松，范成五，孙锐锋.贵州土壤资源的特点、问题及利用对策[J].贵州农业科学，2009（5）：94-98.

[2]杨红，姜虹，涂祥敏，等.不同肥力水平和水分胁迫对辣椒出苗率和幼苗素质的影响[J].贵州农业科学，2009（4）：133-136.

[3]夏兴勇，彭诗云，朱方宇，等.辣椒氮、磷、钾施肥效应模型初探[J].遵义科技，2011（4）：49-54.

[4]郝建军，康宗利，于洋.植物生理学实验技术[M].北京：化学工业出版社，2006.

[5]兰巨生，胡福顺，张景瑞.作物抗旱指数的概念和统计方法[J].华北农学报，1990（2）：20-25.

[6]翟丙年，李生秀.冬小麦氮配合关键期和亏缺敏感期的确定[J].中国农业科学，2005（6）：1 188-1 195.

[7]洪庆文，黄不凡.农业生产中若干土壤学与植物营养学问题[M].北京：科学出版社，1994：139-141.

[8]孙彩霞，沈秀瑛.作物抗旱性鉴定指标及数量分析方法的研究进展[J].中国农学通报，2002（1）：49-51.

[9]路贵和，安海润.作物抗旱性鉴定方法与指标研究进展[J].山西农业科学，1999（4）：39-43.

[10]张卫星，赵致，柏光晓，等.不同玉米杂交种对水分和氮胁迫的响应及其抗逆性[J].中国农业科学，2007，40（7）：1 361-1 370.