王世杰，張恒嘉，楊曉婷，王玉才，薛道信

( 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

水分脅迫及復(fù)水對(duì)綠洲膜下滴灌辣椒動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)、產(chǎn)量及水分利用的影響

王世杰，張恒嘉，楊曉婷，王玉才，薛道信

( 甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

為了研究水分脅迫對(duì)露天膜下滴灌辣椒生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成和水分利用效率的影響，在辣椒苗期和開花坐果期均分別施加輕度水分脅迫(65%～75%田間持水量)、中度水分脅迫(55%～65%田間持水量)和重度水分脅迫(45%～55%田間持水量)，全生育期充分供水處理(75%～85%田間持水量)為對(duì)照，分別測(cè)定各水分處理辣椒不同生育期末生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、莖粗、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)積累量)以及青果總產(chǎn)量和水分利用效率，并用三次曲線模擬了辣椒各生長(zhǎng)指標(biāo)在全生育期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化過程。結(jié)果表明：三次曲線能夠較好地反映不同水分處理下辣椒各生長(zhǎng)指標(biāo)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化。苗期和開花坐果期一定程度水分脅迫能導(dǎo)致辣椒在水分脅迫時(shí)段株高、莖粗和葉面積指數(shù)顯著(P<0.05)小于CK組，后期復(fù)水后，由于辣椒產(chǎn)生補(bǔ)償性生長(zhǎng)，苗期輕度和中度水分脅迫處理以及開花坐果期輕度水分脅迫處理辣椒，各生長(zhǎng)指標(biāo)增長(zhǎng)速率在一定時(shí)間內(nèi)超過CK組，最終辣椒產(chǎn)量和單株結(jié)果數(shù)均與CK組之間無顯著差異(P>0.05)，且辣椒平均單果重分別比CK組顯著高18.48%，22.49%，14.14%。苗期和開花坐果期水分脅迫，均能提高辣椒根冠比和果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)并減少辣椒全生育期灌水量和耗水量，特別是苗期中度水分脅迫處理，在不顯著降低產(chǎn)量的情況下，灌水量和耗水量分別比CK組顯著低12.36%和11.51%，且水分利用效率、灌溉水利用效率均最高，分別比CK顯著高8.61%和9.66%，因此，在苗期施加中度水分脅迫，后期充分灌水是實(shí)現(xiàn)綠洲辣椒節(jié)水、高產(chǎn)和高效栽培的一種較優(yōu)灌溉方式。

辣椒；水分脅迫；復(fù)水；動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)；膜下滴灌；水分利用效率

辣椒(CapsicumanmuumL.)屬于茄科辣椒屬，是常異花授粉一年或多年生草本植物，因其營(yíng)養(yǎng)豐富，味道鮮美而在世界各地廣泛栽培。目前，世界辣椒種植面積370萬hm2，產(chǎn)量 3 700萬t，是世界上最大的調(diào)味料作物[1]。我國(guó)是世界上最大的辣椒種植國(guó)，辣椒種植面積為133萬hm2，年均總產(chǎn)量約為2 800萬t，占世界辣椒總產(chǎn)量的46%；經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值700億元，辣椒已成為我國(guó)許多省市縣的主要經(jīng)濟(jì)支柱作物[2-3]。露地栽培是我國(guó)辣椒栽培面積最大的一種栽培模式，露地栽培增加地膜覆蓋，與小麥、棉花、玉米或西瓜等作物進(jìn)行間、套作是我國(guó)辣椒的主要栽培方式[4]。由于我國(guó)水資源總量的不足和時(shí)空分布的不均，水分脅迫已經(jīng)成為限制作物生長(zhǎng)發(fā)育的重要因子，對(duì)農(nóng)作物造成的損失在所有非生物脅迫中占首位[5-6]。大量研究表明，水分虧缺對(duì)辣椒的影響不全是負(fù)面的，適時(shí)適度的水分虧缺能減少辣椒營(yíng)養(yǎng)器官的冗余生長(zhǎng)，從而減少水分和養(yǎng)分無效消耗，提高水分和養(yǎng)分利用效率，并且在不影響產(chǎn)量或?qū)Ξa(chǎn)量影響較小的情況下改善果實(shí)品質(zhì)[7-8]。付秋實(shí)等[9]研究表明，水分脅迫顯著抑制了辣椒的生長(zhǎng)及同化物的合成與積累，并且干物質(zhì)含量向根的分配比例增加，向莖葉的分配比例減少。此外，作物在適當(dāng)時(shí)期受到閾值以內(nèi)的水分脅迫后，在具有恢復(fù)因子條件下進(jìn)行適當(dāng)程度復(fù)水，作物在形態(tài)和分子生理水平上會(huì)產(chǎn)生有利于生長(zhǎng)和后期產(chǎn)量形成的恢復(fù)能力，并最終在生物量和產(chǎn)量上與充分供水的對(duì)照相比不減產(chǎn)或者減產(chǎn)很少，甚至出現(xiàn)一定幅度增產(chǎn)，以補(bǔ)償作物在水分脅迫期間所受的損失[10-11]。因此，確定不同水分脅迫和后期復(fù)水后對(duì)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響及適宜的水分脅迫程度、時(shí)期及時(shí)間，對(duì)提高作物水分利用效率并改善作物品質(zhì)至關(guān)重要[12-15]。

因此，本研究以大田膜下滴灌為辣椒栽培模式，研究辣椒在苗期和開花坐果期受到不同水平的水分脅迫以及后期復(fù)水后，生長(zhǎng)、產(chǎn)量的變化情況。從而為旱區(qū)和半干旱地區(qū)辣椒大田膜下滴灌栽培節(jié)水增產(chǎn)機(jī)理和灌溉制度的優(yōu)化提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

該試驗(yàn)在民樂縣益民灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行。益民灌溉試驗(yàn)站位于民樂縣三堡鎮(zhèn)張連莊村，洪水河灌區(qū)中游。地處東經(jīng)100°43′，北緯38°39′，海拔1 970 m。本區(qū)氣候干燥，水源不足，屬大陸性荒漠草原氣候。年平均溫度6 ℃，極端最高溫度37.8 ℃，極端最低溫度-33.3 ℃，年總降雨量183～285 mm，無霜期109～174 d，年日照時(shí)數(shù)3 000 h左右。土壤屬輕壤土，土壤容重1.4 t/m3，田間持水量(θf)為24%(質(zhì)量含水率)，地下水位低，無鹽堿化影響。

1.2 試驗(yàn)材料及栽培方式概述

供試?yán)苯菲贩N為金椒六號(hào)，栽培方式為田間栽培。于2016年3月20日在溫棚育苗，5月11日移栽定植，試驗(yàn)采用人工起壟，壟寬80 cm，并在壟上離壟中心5 cm處開2條小溝，施入足量的氮磷鉀復(fù)合肥。為了盡快排出田間積水，減少雨水滲入土層影響田間含水量的控制，壟兩側(cè)高設(shè)為10 cm，中間高設(shè)為13 cm，溝寬40 cm，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)之間用寬為60 cm的薄膜隔開，小區(qū)之間沿壟方向以排水溝隔開，溝寬40 cm，溝深15 cm左右，溝的縱向坡度約為1∶60，并在壟溝和排水溝溝底用60 cm寬塑料薄膜覆蓋壟上覆膜搭接，并覆蓋約5 cm厚土層壓蓋，通向田間排水干溝，壟上所用膜的膜寬120 cm。辣椒采取每壟雙行定植，行距為45 cm，株距為35 cm。壟中間鋪設(shè)一條滴灌帶，滴頭間距為30 cm，灌水時(shí)滴頭平均流量為2.5 L/h。從辣椒現(xiàn)蕾開始，每隔15 d噴施一定濃度的霜脲·錳鋅、噻唑行、吡蟲啉和高效氯氟氰菊酯以預(yù)防辣椒生長(zhǎng)期間各種常見病蟲害的發(fā)生。8月11日收獲第1茬甜椒，8月5日收獲第2茬辣椒，最后1茬辣椒于8月29日收獲。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)為單因素試驗(yàn)，將辣椒生育期按其生長(zhǎng)特點(diǎn)分為4個(gè)生育期：苗期(5月11日-6月9日)、開花坐果期(6月10日-7月5日)、盛果期(7月6日-8月5日)和后果期(8月6日-8月29日)，土壤水分設(shè)4個(gè)梯度，分別為充分灌水：(75%～85%)田間持水量(θf)、輕度水分脅迫：(65%～75%)θf、中度水分脅迫：(55%～65%)θf和重度水分脅迫：(45%～55%)θf。在苗期和開花坐果期分別施加3種不同程度的水分脅迫，在盛果期和后果期充分灌水。因此，本試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共21個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積為2.4×6.0 m2，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，有效試驗(yàn)種植面積為420 m2。灌水方法為膜下滴灌灌水，水表量水，計(jì)劃濕潤(rùn)層為30 cm。當(dāng)測(cè)得試驗(yàn)小區(qū)計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤水分低于設(shè)計(jì)下限時(shí)，灌水到設(shè)計(jì)上限，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案見表1。其中，SWS和FWS分別代表苗期水分脅迫和開花坐果期水分脅迫，CK為對(duì)照處理，表示充分灌水，編號(hào)中數(shù)字1，2，3分別代表輕度、中度和重度3個(gè)水分脅迫水平。

表1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案Tab.1 Experimental design %

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 產(chǎn)量 到果實(shí)成熟初期，在每個(gè)小區(qū)選擇5株長(zhǎng)勢(shì)與其他植株一致的進(jìn)行標(biāo)記，每次采摘時(shí)將采摘這5株辣椒產(chǎn)量的平均值作為小區(qū)辣椒單株產(chǎn)量，最后換算成每公頃產(chǎn)量，總產(chǎn)量為3次采摘產(chǎn)量之和。

1.4.2 株高、莖粗和葉面積指數(shù)LAI 從辣椒幼苗移栽之日測(cè)定1次，以后每個(gè)生育期末分別測(cè)定1次，每次測(cè)定時(shí)，從每個(gè)小區(qū)選取5株長(zhǎng)勢(shì)與小區(qū)其他辣椒植株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株分別進(jìn)行測(cè)量，用分度值為1 mm的鋼卷尺測(cè)量株高，莖粗用分度值為0.02 mm的游標(biāo)卡尺進(jìn)行測(cè)量，葉面積的測(cè)量選用系數(shù)法[16-18]。

1.4.3 干物質(zhì) 從辣椒開始移栽時(shí)，測(cè)量1次，以后每個(gè)生育期末測(cè)量一次，除了移栽時(shí)，總共選取5株外，以后每次測(cè)量都從每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的辣椒植株5株，挖出后用細(xì)毛刷輕輕刷去根部土壤，然后分別將根、莖、葉和果實(shí)(在盛果期和后果期)用剪刀分離后，分別稱取鮮質(zhì)量，并記錄，然后分別裝入紙袋，放入烘箱后，在105 ℃殺青1 h后，在85 ℃下烘8 h左右，烘干后分別稱取干質(zhì)量并記錄。

1.4.4 土壤水分 土壤水分的測(cè)定采用烘干法，在每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇一壟，在連續(xù)2株辣椒植株連線的中點(diǎn)處用土鉆分別鉆取小區(qū)土壤剖面內(nèi)，0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm，30～40 cm，40～50 cm和50～60 cm土層土壤，測(cè)定其含水率，因?yàn)槔苯返母抵饕植荚?～30 cm，最后取0～30 cm土層土壤水分的平均值作為計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤內(nèi)的水分，而以0～60 cm層內(nèi)土壤水分的變化來計(jì)算作物對(duì)水分消耗量。在辣椒移栽前(5月9日)取土測(cè)量1次，以后每隔10 d左右取1次土，灌水后以及降雨前后各加測(cè)1次，每次取土深度均為60 cm。當(dāng)土壤水分低于表1所示設(shè)計(jì)下限時(shí)，立即灌到設(shè)計(jì)上限。

1.4.5 水分利用效率和灌溉水利用效率

WUE=Y/ETa

①

IWUE=Y/I

②

式中，WUE為辣椒全生育期水分利用效率(kg/(hm2·mm))；IWUE為辣椒全生育期灌溉水利用效率(kg/(hm2·mm))；Y為辣椒單位面積產(chǎn)量(kg/hm2)；ETa為辣椒全生育期耗水量(mm)；I為辣椒全生育期灌溉水量(mm)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用軟件Excel 2010和SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并用Excel 2010作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫及復(fù)水對(duì)辣椒株高、莖粗、葉面積指數(shù)、單株干物質(zhì)積累量的影響

根據(jù)圖1-4，各水分處理下辣椒株高在全生育期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)，用SPSS 19.0軟件的曲線擬合功能，分別用三次曲線、指數(shù)、對(duì)數(shù)、S型和邏輯函數(shù)分別擬合辣椒株高、莖粗、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)積累量在全生育期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果三次曲線的決定系數(shù)R2均最高，所以用三次曲線Y=At3+Bt2+Ct+D來擬合辣椒各指標(biāo)在生育期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化，其中Y為辣椒各生長(zhǎng)指標(biāo)(株高、莖粗、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)積累量)，t為辣椒生長(zhǎng)天數(shù)，A、B、C、D為常數(shù)，為了避免式中三次項(xiàng)系數(shù)過小，不易表示，可將變量t虛擬化到0～1，將第1次和每次生育期末測(cè)量時(shí)間50(育苗后天數(shù))，79，105，136，160 d，分別除以總生長(zhǎng)天數(shù)160 d，分別化為0.31，0.49，0.66，0.85，1.00，這樣虛擬變量t表示生長(zhǎng)天數(shù)占總生長(zhǎng)天數(shù)的比值。

2.1.1 株高 從圖1可以看出，各水分處理下辣椒株高從苗期到后果期遞增，在不同生育期CK處理的株高始終處于最高水平。苗期和開花坐果期水分脅迫均明顯抑制了辣椒的生長(zhǎng)，導(dǎo)致脅迫時(shí)段辣椒株高顯著(P<0.05)小于CK處理(表2)，后期復(fù)水后，苗期輕度水分脅迫和中度水分脅迫處理的株高增長(zhǎng)量(分別增長(zhǎng))在開花坐果期明顯大于CK，這可能是復(fù)水后辣椒產(chǎn)生了補(bǔ)償性生長(zhǎng)，而其他水分脅迫株高生長(zhǎng)速率基本與CK保持一致。到生育期末，苗期輕度水分脅迫處理株高與CK無顯著差異(P>0.05)，其他水分脅迫處理的株高均顯著小于CK，其中，苗期和開花坐果期重度水分脅迫處理對(duì)辣椒株高影響較大，株高分別比CK顯著降低33.80%，39.04%。

用SPSS 19.0進(jìn)行三次曲線擬合可得，辣椒株高隨生育期內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化方程和相應(yīng)的決定系數(shù)R2，結(jié)果如表2所示，不同水分處理下模型決定系數(shù)R2均在0.940或以上，這說明三次曲線均能較好地表示不同水分處理下辣椒株高隨生長(zhǎng)天數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程。

圖1 辣椒全生育期內(nèi)株高變化

處理Treatment苗期/cmSeedlingstage開花坐果期/cmFloweringandfruitsettingstage后果期/cmLaterfruiting擬合方程Fittingequations決定系數(shù)R2DeterminationcoefficientSWS-119.43b40.07ab51.37abH1=-250.613t3+462.938t2-205.785t+40.8290.969SWS-217.23bc34.73c44.90bcH2=-228.209t3+423.297t2-196.185t+40.8610.940SWS-316.17c27.17d33.80dH3=-241.723t3+459.085t2-231.473t+49.1330.968FWS-123.47a39.23b48.10bH4=-227.946t3+399.897t2-151.331t+29.4290.983FWS-223.70a35.40bc44.37cH5=-137.193t3+231.382t2-64.698t+16.2580.973FWS-324.47a26.27d33.37dH6=45.303t3-114.958t2+118.573t-12.5470.952CK25.13a42.27a54.73aH0=-276.540t3+481.427t2-184.645t+33.2300.974

注：小寫字母表示P<0.05的顯著水平，表3-6、圖5-6同；H.辣椒株高，cm；t.辣椒生長(zhǎng)天數(shù)與總生長(zhǎng)天數(shù)的比值。

Note：Within each column，different small letters mean significant difference at 0.05 level，The same as Tab.3-6，F(xiàn)ig,5-6；H.Plant height of pepper，cm；t.The ratio of growth days to total growth days of pepper.

2.1.2 莖粗 辣椒主莖一方面用于支撐整個(gè)植株分枝和葉片，另一方面是將根系吸收來的無機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分運(yùn)送到整個(gè)植株器官，而莖粗對(duì)作物后期的營(yíng)養(yǎng)繁殖起到關(guān)鍵的作用，只有保持一定的莖粗，才能最大程度為作物吸取養(yǎng)分提供支撐[19]。從圖2可以看出，辣椒在整個(gè)生育期內(nèi)莖粗不斷增大。在充分灌水條件下，辣椒莖粗增長(zhǎng)率在開花坐果期和盛果期較大，苗期和后果期較小。苗期和開花坐果期水分脅迫均導(dǎo)致辣椒在水分脅迫時(shí)段的莖粗顯著小于(P<0.05)CK處理(表3)，后期復(fù)水后，苗期輕度和中度水分脅迫處理和開花坐果期輕度水分脅迫處理的莖粗增長(zhǎng)速率在一定時(shí)段內(nèi)大于CK，這說明復(fù)水后辣椒產(chǎn)生補(bǔ)償性生長(zhǎng)。而其余水分脅迫處理復(fù)水后，生長(zhǎng)速率基本與CK一致。到生育期末，苗期輕度和中度水分脅迫處理的莖粗均與CK無顯著差異(P>0.05)，而SWS-3、FWS-1、FWS-2和FWS-3的株高分別比CK顯著降低21.59%，17.56%，21.42%，31.12%，這說明苗期重度水分脅迫和開花坐果期不同水分脅迫均對(duì)辣椒生育期末莖粗影響較大。

用三次曲線擬合辣椒莖粗隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化可得(方法同上)，不同水分處理下模型決定系數(shù)R2均在0.944或以上(表3)，這說明三次曲線均能較好地表示不同水分處理下辣椒莖粗隨生長(zhǎng)天數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程。

圖2 辣椒全生育期內(nèi)莖粗變化

處理Treatment苗期/mmSeedlingstage開花坐果期/mmFloweringandfruitsettingstage后果期/mmLaterfruiting擬合方程Fittingequations決定系數(shù)R2DeterminationcoefficientSWS-15.08b8.48ab15.25abD1=-69.326t3+145.943t2-78.248t+15.9940.982SWS-24.51c7.67b14.60abD2=-64.101t3+139.948t2-78.137t+16.0730.980SWS-34.21c6.39cd12.59bcD3=-78.163t3+170.906t2-99.883t+20.2330.944FWS-15.55a6.97bc13.24bcD4=-53.073t3+112.188t2-57.363t+12.5840.988FWS-25.67a6.62cd12.62bcD5=-47.984t3+104.311t2-55.813t+12.8570.963FWS-35.57a6.14d10.77cD6=-19.603t3+48.947t2-25.308t+7.8480.957CK5.68a8.80a16.06aD0=-36.880t3+84.853t2-41.536t+9.7990.991

注：D.辣椒莖粗(mm)；t.辣椒生長(zhǎng)天數(shù)與總生長(zhǎng)天數(shù)的比值。

Note：D.Stem diameter of pepper(mm)；t.The ratio of growth days to total growth days of pepper.

2.1.3 葉面積指數(shù) 如圖3所示，開花坐果期和盛果期是辣椒營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)的旺盛時(shí)期，葉面積指數(shù)增長(zhǎng)較大，苗期和后果期相對(duì)較小。與CK處理相比，苗期和開花坐果期不同程度的水分脅迫均導(dǎo)致脅迫時(shí)段辣椒葉面積指數(shù)顯著下降(P<0.05)，并且水分脅迫程度越大，葉面積指數(shù)增長(zhǎng)率下降越顯著(表4)，后期復(fù)水后，苗期輕度和中度水分脅迫處理以及開花坐果期輕度和中度水分脅迫處理的葉面積指數(shù)增長(zhǎng)速率在一定時(shí)間內(nèi)均出現(xiàn)大于CK的情況，這說明復(fù)水后辣椒產(chǎn)生補(bǔ)償性生長(zhǎng)，而其余脅迫處理復(fù)水后葉面積增長(zhǎng)速率基本與CK一致。到生育期末，SWS-1、SWS-2和FWS-1的LAI與CK無顯著差異，SWS-3、FWS-2和FWS-3的LAI分別比CK顯著降低31.34%，34.53%，42.80%。

用三次曲線擬合辣椒葉面積指數(shù)隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化過程可得(方法同上)，不同水分處理下模型決定系數(shù)R2均在0.989或以上(表4)，這說明三次曲線均能較好地表示不同水分處理下辣椒葉面積指數(shù)隨生長(zhǎng)天數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程。

圖3 辣椒全生育期內(nèi)葉面積指數(shù)(LAI)變化

2.1.4 單株干物質(zhì)積累量 單株干物質(zhì)積累量是指作物有機(jī)體在60～90 ℃的恒溫下，充分干燥，余下的有機(jī)物的重量，是衡量植物有機(jī)物積累、營(yíng)養(yǎng)成分多寡的一個(gè)重要指標(biāo)[20]。如圖4所示，辣椒在全生育期內(nèi)干物質(zhì)累積量不斷增加，在果實(shí)大量形成和成熟的盛果期和后果期辣椒單株干物質(zhì)積累速率較高，在苗期和開花坐果期相對(duì)較小。苗期和開花坐果期不同水分脅迫均導(dǎo)致辣椒單株干物質(zhì)積累量小于CK處理(P<0.05)(表5)，后期復(fù)水后，苗期輕度和中度水分脅迫處理以及開花坐果期輕度水分脅迫處理的干物質(zhì)積累速率在后期一定時(shí)間內(nèi)大于CK，這說明辣椒產(chǎn)生了補(bǔ)償性生長(zhǎng)，而其余水分脅迫處理復(fù)水后干物質(zhì)增長(zhǎng)速率基本與CK一致。到生育期末，苗期輕度和中度水分脅迫處理以及開花坐果期輕度水分脅迫處理的辣椒單株干物質(zhì)積累量與CK無顯著差異(P>0.05)，而苗期重度水分脅迫處理和開花坐果期中度和重度水分脅迫處理的辣椒單株干物質(zhì)積累量分別比CK顯著降低20.25%，30.93%，48.34%。

用三次曲線擬合辣椒單株干物質(zhì)積累量隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化可得(方法同上)，不同水分處理下模型決定系數(shù)R2均在0.978或以上(表5)，這說明三次曲線均能較好地表示不同水分處理下辣椒單株干物質(zhì)積累量隨生長(zhǎng)天數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程。

圖4 辣椒全生育期單株干物質(zhì)積累量變化

處理Treatment苗期Seedlingstage開花坐果期Floweringandfruitsettingstage后果期Laterfruiting擬合方程Fittingequations決定系數(shù)R2DeterminationcoefficientSWS-10.085b0.484ab1.203aL1=-6.895t3+15.325t2-8.786t+1.5230.994SWS-20.075c0.463b1.134aL2=-6.931t3+15.036t2-8.635t+1.5070.997SWS-30.070c0.333c0.897bL3=-6.989t3+14.946t2-8.640t+1.5220.994FWS-10.120a0.426b1.184aL4=-7.680t3+15.855t2-8.732t+1.4820.995FWS-20.120a0.348c0.855bL5=-4.701t3+10.147t2-5.644t+0.9860.991FWS-30.119a0.315d0.747bL6=-2.629t3+5.885t2-3.203t+0.5750.989CK0.120a0.518a1.306aL0=-8.936t3+19.213t2-10.767t+1.8260.995

注：L.辣椒葉面積指數(shù)；t. 辣椒生長(zhǎng)天數(shù)與總生長(zhǎng)天數(shù)的比值。

Note：L.Leaf area index of pepper；t.The ratio of growth days to total growth days of pepper.

表5 辣椒單株干物質(zhì)積累量及擬合方程

注：M.辣椒單株干物質(zhì)積累量(g)；t.辣椒生長(zhǎng)天數(shù)與總生長(zhǎng)天數(shù)的比值。

Note：M.Single plant dry matter accumulation of pepper(g)；t.The ratio of growth days to total growth days of pepper.

2.2 辣椒根冠比

辣椒根冠比是辣椒根系干物質(zhì)量與辣椒地上部分干物質(zhì)量的比。根冠比越大，辣椒吸收水分和養(yǎng)分的能力就越強(qiáng)，后期抗旱能力也就越強(qiáng)[21]。從圖5可以看出，辣椒根冠比在苗期最大，根冠比均在0.23以上，后期隨著辣椒枝葉和果實(shí)的大量生長(zhǎng)而變小。與CK處理相比，苗期水分脅迫均提高了脅迫時(shí)段辣椒根冠比，而在開花坐果期，中度水分脅迫顯著提高了脅迫時(shí)段辣椒根冠比。后期復(fù)水后，苗期中度水分處理的根冠比在開花坐果期和盛果期始終顯著大于CK，而其他脅迫處理在后期復(fù)水后根冠比雖略大于與CK，但與CK無顯著差異(P>0.05)，這說明在苗期和開花坐果期水分脅迫均有利于辣椒根冠比的提高，特別是苗期中度水分脅迫對(duì)辣椒根冠比的提高作用顯著，且在后期復(fù)水后辣椒根冠比在開花坐果期和后期保持較高值，這將有利于辣椒后期抗旱能力和養(yǎng)分吸收能力的提高。

圖5 各處理辣椒不同生育期根冠比

2.3 果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)

辣椒果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)與辣椒收獲指數(shù)的定義內(nèi)容相近，但意義不同，果實(shí)分配指數(shù)是指在辣椒果實(shí)部分(包括未成熟果實(shí))干物質(zhì)與整個(gè)辣椒植株干物質(zhì)量的比值[22]。如圖6所示，辣椒果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)在果實(shí)大量形成和成熟的盛果期最大，果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)均在0.55以上。其次為后果期，果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)均在0.29以上，在開花坐果期最小，果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)均在0.26以上。在盛果期，各水分脅迫處理辣椒果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)均大于CK，且苗期中度和重度水分脅迫及開花坐果期中度水分脅迫處理的果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)與CK處理之間差異顯著，而在后果期，除了SWS-1與CK之間無顯著差異(P>0.05)外，其余各水分脅迫處理辣椒果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)均顯著大于CK，這說明苗期和開花坐果期水分脅迫均導(dǎo)致辣椒在果實(shí)生長(zhǎng)和成熟時(shí)期果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)增大，從而促進(jìn)辣椒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)向果實(shí)中的分配。

圖6 各處理辣椒不同生育期果實(shí)干物質(zhì)分配指數(shù)

2.4 干旱脅迫及復(fù)水對(duì)辣椒產(chǎn)量構(gòu)成要素和水分利用狀況的影響

2.4.1 單株結(jié)果數(shù) 辣椒平均單株結(jié)果數(shù)以全生育期充分灌水的CK處理最大(表6)，平均單株結(jié)果數(shù)為22.33。苗期重度水分脅迫處理SWS-3、開花坐果期中度和重度水分脅迫處理FWS-2和FWS-3的平均單株結(jié)果數(shù)分別比CK顯著減少(P<0.05)26.87%，32.84%，44.78%。苗期輕度和中度水分脅迫處理SWS-1和SWS-2以及開花坐果期輕度水分脅迫處理FWS-1的辣椒平均單株結(jié)果數(shù)雖小于CK，但與CK差異不顯著(P>0.05)。

2.4.2 單果重 辣椒單果重可以反映辣椒果實(shí)體積的大小，并影響著辣椒青果商品率。如表6所示，與CK處理相比，苗期輕度和中度水分脅迫處理SWS-1和SWS-2以及開花坐果期輕度水分脅迫FWS-1使辣椒的平均單果重分別顯著(P<0.05)提高了18.48%，22.49%，14.14%，而開花坐果期重度水分脅迫FWS-3處理辣椒平均單果重比CK顯著減小22.1%，其余處理均與CK相比無顯著差異(P>0.05)。

2.4.3 產(chǎn)量 由表6可知，辣椒產(chǎn)量在全生育期充分供水的對(duì)照處理最高，產(chǎn)量為35 404.55 kg/hm2，在苗期輕度和中度水分脅迫和開花坐果期輕度水分脅迫處理下，辣椒產(chǎn)量均與CK無顯著差異(P>0.05)，而苗期重度水分脅迫和開花坐果期中度和重度水分脅迫導(dǎo)致辣椒產(chǎn)量分別CK顯著減少18.39%，12.59%，26.05%(P<0.05)，這說明相對(duì)于苗期，辣椒在開花坐果期受到水分脅迫時(shí)對(duì)產(chǎn)量影響較大。

2.4.4 全生育期耗水量和灌水量 由表6可知，在充分灌水條件下辣椒全生育期耗水量和灌水量均最大，耗水量和灌水量分別為289.17，269.30 mm。除苗期輕度水分脅迫處理的灌水量和耗水量與對(duì)照處理無顯著差異外(P>0.05)，其余水分脅迫處理均顯著降低了辣椒全生育期灌水量和耗水量(P<0.05)，其中SWS-3和FWS-3的耗水量和灌水量處在最低水平，SWS-3的灌水量和耗水量分別比CK顯著減少22.65%和21.09%，F(xiàn)WS-3的灌水量和耗水量分別比CK顯著減少23.58%和25.32%，SWS-2的灌水量和耗水量分別比CK顯著減小12.36%和11.51%，其余處理耗水量和灌水量與SWS-2處于同一水平。

2.4.5 水分利用效率和灌溉水利用效率 苗期和開花期水分脅迫對(duì)辣椒WUE和IWUE影響顯著(P<0.05)。如表6所示，與CK相比，苗期中度水分脅迫SWS-2的水分利用效率和灌溉水利用效率分別比CK顯著增高8.61%和9.66%(P<0.05)，而處理SWS-1、SWS-3、FWS-1和FSW-2的水分利用效率均與CK無顯著差異，但SWS-1、SWS-2和SWS-3的灌溉水利用效率顯著高于CK，這說明，苗期和開花期適度水分脅迫有利于辣椒WUE和IWUE的提高。

表6 不同水分處理下辣椒產(chǎn)量和水分利用情況

3 討論與結(jié)論

付秋實(shí)等[9]和張愛民等[23]研究結(jié)果表明，辣椒在生長(zhǎng)過程中隨著干旱脅迫的加劇，株高、莖粗、葉面積、生物量都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。苗期和開花坐果期受到干旱脅迫復(fù)水后，由于辣椒的補(bǔ)償生長(zhǎng)效應(yīng)，辣椒株高和莖粗等營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)迅速接近對(duì)照處理。本研究結(jié)果表明，辣椒在苗期和開花坐果期受到一定程度水分脅迫時(shí)，辣椒生長(zhǎng)明顯受到抑制，導(dǎo)致株高、莖粗、葉面積指數(shù)和單株干物質(zhì)積累量顯著小于CK組(P<0.05)，后期復(fù)水后，苗期輕度和中度水分脅迫處理以及開花坐果期輕度水分脅迫處理辣椒株高、莖粗、葉面積和干物質(zhì)累積量增長(zhǎng)速率在一定時(shí)段內(nèi)大于CK處理，這說明復(fù)水后辣椒產(chǎn)生了補(bǔ)償性生長(zhǎng)。

按照根冠功能平衡學(xué)說，作物根與冠既相互依賴又相互競(jìng)爭(zhēng)，在一定的環(huán)境條件下，根與冠的比例有一個(gè)相當(dāng)穩(wěn)定的數(shù)值，這是由作物內(nèi)部的遺傳因素所決定的。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，根和冠處于競(jìng)爭(zhēng)地位，植物能夠自動(dòng)把所獲得的營(yíng)養(yǎng)分配給最能緩解資源脅迫的器官，如果實(shí)或種子中，以避免物種的滅絕[24-25]。程明等[26]和劉曉建等[27]研究表明，辣椒苗期水分能夠刺激辣椒根系生長(zhǎng)尤其是主根的生長(zhǎng)，增加了根的吸收能力和合成能力。本研究結(jié)果表明，辣椒在苗期和開花期受到水分脅迫后，辣椒根冠比相比于對(duì)照組均有所增大，特別是在苗期，不同水分脅迫處理下辣椒根冠比均顯著高于CK組(P<0.05)，后期復(fù)水后，苗期中度水分脅迫處理辣椒根冠比在開花坐果期和前采摘期一直顯著大于對(duì)照組，而其余脅迫處理復(fù)水后辣椒根冠比均與CK組無顯著差異(P>0.05)。此外，苗期和開花期適度水分脅迫均有利于辣椒果實(shí)干物質(zhì)指數(shù)的提高，這可能是由于辣椒移栽前采用一次性施足肥，后期無追肥，辣椒進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段后，水分脅迫處理組辣椒CK處理有更小的營(yíng)養(yǎng)器官，前期消耗養(yǎng)分較小，后期復(fù)水后有更多的養(yǎng)分供辣椒果實(shí)生成的原因造成。張燕[28]研究表明，基質(zhì)水分含量由50%～55%和65%～70%急劇升高到80%～85%的處理能夠提高紅富士蘋果果實(shí)大小并增加果實(shí)重量，一直保持50%～55%基質(zhì)含水量的處理降低果實(shí)大小及重量。張曉霞等[29]對(duì)釀造葡萄研究表明，適度虧水處理復(fù)水后葡萄新果實(shí)大小和重量顯著高于充分供水處理。從本研究結(jié)果得出，辣椒苗期輕度和中度水分脅迫和開花坐果期輕度水分脅迫均能顯著提高辣椒平均單果重(P<0.05)。

黃興學(xué)等[30]認(rèn)為辣椒在開花坐果期，較高的灌溉上限，有利于提高辣椒坐果率和前期產(chǎn)量。孫華銀等[31]研究結(jié)果表明，甜椒在開花坐果期，較低的灌水下限會(huì)導(dǎo)致辣椒嚴(yán)重落花落果，最終致使產(chǎn)量明顯小于CK處理。本研究結(jié)果表明，辣椒產(chǎn)量和平均單株結(jié)果數(shù)均在CK處理?xiàng)l件下最大，苗期重度水分脅迫處理，以及開花坐果期中度和重度水分脅迫處理的辣椒平均單株結(jié)果數(shù)和產(chǎn)量都顯著小于CK處理(P<0.05)，且產(chǎn)量比CK處理分別小18.39%，12.59%和26.05%，這可能是因?yàn)樵陂_花授粉時(shí)花粉的產(chǎn)量和活力受到缺水影響而嚴(yán)重下降[27]。而其余苗期和開花坐果期水分脅迫處理單株結(jié)果數(shù)和產(chǎn)量均與CK處理之間無顯著差異(P>0.05)，這可能是由于辣椒復(fù)水后產(chǎn)生了補(bǔ)償性生長(zhǎng)的緣故。

霍海霞[32]、黃海霞[33]研究表明，隨著灌水上限的降低，辣椒生育階段耗水量也隨之下降，水分虧缺降低了辣椒全生育期耗水量。本研究結(jié)果表明，除苗期輕度水分脅迫處理外，苗期和開花坐果期水分脅迫均顯著降低了辣椒全生育期耗水量和灌水量(P<0.05)。王峰等[34]、張恒嘉等[35]和郭相平等[36]分別對(duì)辣椒、馬鈴薯和玉米研究表明，適時(shí)適度的水分虧缺可減少作物生育期耗水量，促進(jìn)作物WUE的提高。本研究結(jié)果表明，苗期輕度和中度水分脅迫均能顯著提高辣椒水分利用效率和灌溉水利用效率，苗期中度水分脅迫處理的水分利用效率和灌溉水利用效率均最高，分別比CK顯著高8.61%和9.66%。

效用問題是農(nóng)業(yè)水資源利用的關(guān)鍵和核心，隨著水資源短缺的加劇和全球人口的增長(zhǎng)，農(nóng)業(yè)水資源利用不僅要實(shí)現(xiàn)節(jié)水目標(biāo)，更重要的是在節(jié)水的前提下實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出高效益[37]。本研究結(jié)果表明，苗期中度水分脅迫處理，在不顯著降低辣椒產(chǎn)量(P>0.05)的情況下，顯著減小了辣椒灌水量和耗水量(P<0.05)，且水分利用效率和灌溉水利用效率均最高，因此，在膜下滴灌條件下，在苗期施加中度水分脅迫(55%～65%田間持水量)，后期充分供水(75%～85%田間持水量)是干旱和半干旱地區(qū)實(shí)現(xiàn)辣椒節(jié)水、高產(chǎn)和高效栽培的一種較優(yōu)的灌溉方法。

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The Effects of Water Stress and Rewatering on Dynamic Growth，Yield and Water Use of Pepper with Mulched Drip Irrigation in Oasis Region

WANG Shijie，ZHANG Hengjia，YANG Xiaoting，WANG Yucai，XUE Daoxin

(School of Engineering，Gansu Agricultural University，Lanzhou 730070，China)

In order to study the effects of mulched drip irrigation under water stress (WS) on growth，yield formation and water use efficiency of pepper，mild WS(65%-75% Field capacity，F(xiàn)C)，moderate WS(55%-65% FC)and severe WS(45%-55% FC)were composed at both seedling stage and flowering and fruit setting stage of pepper，and full water supply(75%-85% FC)during the whole pepper growth stage as the control group. Growth indices (plant height，stem diameter leaf area index (LAI) and dry matter accumulation per plant) were measured at different growth pepper stages and total fresh fruit yield and water use efficiency at the whole stage in each water treatment were measured respectively. Besides，cubic curve was used to simulate the dynamic variations of growth indices during different pepper growth periods. The results showed that the variations of pepper growth indices with time would be represented compatibly by cubic curve. The certain extent of WS both at seedling period and flowering and fruit setting period made growth indices of pepper significantly less than control group. But due to compensation growth after rewatering in later period，the growth rates of pepper growth indices under mild and medium WS at seedling period and mild WS at flowering and fruit setting period exceeded the control group within a certain period time and the yield and fruit setting number of pepper with mild and medium WS at seedling period and mild WS at flowering and fruit setting period weren′t significantly different from control group，but the average single fruit weight were significantly higher by 18.48%，22.49%，14.14% than control group，respectively. Compared with the control group，both WS at seedling period and WS at flowering and setting period could reduce irrigation water amount and water consumption and increase fruit dry matter partitioning index whole pepper growth period，especially under the medium WS at seedling period，which made the irrigation water amount and water consumption in the whole pepper growth period significantly decreased by 12.36% and 11.51% than control group，respectively，with the maximum water use efficiency (WUE) and irrigation water efficiency (IWUE) among all treatments，and the WUE and IWUE were significantly higher by 8.61% and 9.66% than control group，respectively. Therefore，applying moderate water stress during seedling period and full irrigation at later period is a better irrigation way to achieve water-saving，high-yield and high-efficient，pepper cultivation in oasis region.

Pepper； Water stress； Rewatering； Dynamic growth； Mulched drip irrigation； Water using efficiency

2017-03-08

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51669001)；甘肅省高等學(xué)?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目(2012)

王世杰(1989-)，男，甘肅臨夏人，在讀碩士，主要從事作物節(jié)水理論及技術(shù)研究。

張恒嘉(1974-)，男，甘肅天水人，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事農(nóng)業(yè)水土資源高效利用研究。

S641.01

A

1000-7091(2017)04-0215-10

10.7668/hbnxb.2017.04.034