水分胁迫及复水对绿洲膜下滴灌辣椒动态生长、产量及水分利用的影响

王世杰，张恒嘉，杨晓婷，王玉才，薛道信

( 甘肃农业大学 工学院，甘肃 兰州 730070)

水分胁迫及复水对绿洲膜下滴灌辣椒动态生长、产量及水分利用的影响

王世杰，张恒嘉，杨晓婷，王玉才，薛道信

( 甘肃农业大学 工学院，甘肃 兰州 730070)

为了研究水分胁迫对露天膜下滴灌辣椒生长、产量形成和水分利用效率的影响，在辣椒苗期和开花坐果期均分别施加轻度水分胁迫(65%～75%田间持水量)、中度水分胁迫(55%～65%田间持水量)和重度水分胁迫(45%～55%田间持水量)，全生育期充分供水处理(75%～85%田间持水量)为对照，分别测定各水分处理辣椒不同生育期末生长指标(株高、茎粗、叶面积指数和单株干物质积累量)以及青果总产量和水分利用效率，并用三次曲线模拟了辣椒各生长指标在全生育期内的动态变化过程。结果表明：三次曲线能够较好地反映不同水分处理下辣椒各生长指标随时间的动态变化。苗期和开花坐果期一定程度水分胁迫能导致辣椒在水分胁迫时段株高、茎粗和叶面积指数显著(P<0.05)小于CK组，后期复水后，由于辣椒产生补偿性生长，苗期轻度和中度水分胁迫处理以及开花坐果期轻度水分胁迫处理辣椒，各生长指标增长速率在一定时间内超过CK组，最终辣椒产量和单株结果数均与CK组之间无显著差异(P>0.05)，且辣椒平均单果重分别比CK组显著高18.48%，22.49%，14.14%。苗期和开花坐果期水分胁迫，均能提高辣椒根冠比和果实干物质分配指数并减少辣椒全生育期灌水量和耗水量，特别是苗期中度水分胁迫处理，在不显著降低产量的情况下，灌水量和耗水量分别比CK组显著低12.36%和11.51%，且水分利用效率、灌溉水利用效率均最高，分别比CK显著高8.61%和9.66%，因此，在苗期施加中度水分胁迫，后期充分灌水是实现绿洲辣椒节水、高产和高效栽培的一种较优灌溉方式。

辣椒；水分胁迫；复水；动态生长；膜下滴灌；水分利用效率

辣椒(CapsicumanmuumL.)属于茄科辣椒属，是常异花授粉一年或多年生草本植物，因其营养丰富，味道鲜美而在世界各地广泛栽培。目前，世界辣椒种植面积370万hm2，产量 3 700万t，是世界上最大的调味料作物[1]。我国是世界上最大的辣椒种植国，辣椒种植面积为133万hm2，年均总产量约为2 800万t，占世界辣椒总产量的46%；经济总产值700亿元，辣椒已成为我国许多省市县的主要经济支柱作物[2-3]。露地栽培是我国辣椒栽培面积最大的一种栽培模式，露地栽培增加地膜覆盖，与小麦、棉花、玉米或西瓜等作物进行间、套作是我国辣椒的主要栽培方式[4]。由于我国水资源总量的不足和时空分布的不均，水分胁迫已经成为限制作物生长发育的重要因子，对农作物造成的损失在所有非生物胁迫中占首位[5-6]。大量研究表明，水分亏缺对辣椒的影响不全是负面的，适时适度的水分亏缺能减少辣椒营养器官的冗余生长，从而减少水分和养分无效消耗，提高水分和养分利用效率，并且在不影响产量或对产量影响较小的情况下改善果实品质[7-8]。付秋实等[9]研究表明，水分胁迫显著抑制了辣椒的生长及同化物的合成与积累，并且干物质含量向根的分配比例增加，向茎叶的分配比例减少。此外，作物在适当时期受到阈值以内的水分胁迫后，在具有恢复因子条件下进行适当程度复水，作物在形态和分子生理水平上会产生有利于生长和后期产量形成的恢复能力，并最终在生物量和产量上与充分供水的对照相比不减产或者减产很少，甚至出现一定幅度增产，以补偿作物在水分胁迫期间所受的损失[10-11]。因此，确定不同水分胁迫和后期复水后对作物的生长和产量的影响及适宜的水分胁迫程度、时期及时间，对提高作物水分利用效率并改善作物品质至关重要[12-15]。

因此，本研究以大田膜下滴灌为辣椒栽培模式，研究辣椒在苗期和开花坐果期受到不同水平的水分胁迫以及后期复水后，生长、产量的变化情况。从而为旱区和半干旱地区辣椒大田膜下滴灌栽培节水增产机理和灌溉制度的优化提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

该试验在民乐县益民灌溉试验站进行。益民灌溉试验站位于民乐县三堡镇张连庄村，洪水河灌区中游。地处东经100°43′，北纬38°39′，海拔1 970 m。本区气候干燥，水源不足，属大陆性荒漠草原气候。年平均温度6 ℃，极端最高温度37.8 ℃，极端最低温度-33.3 ℃，年总降雨量183～285 mm，无霜期109～174 d，年日照时数3 000 h左右。土壤属轻壤土，土壤容重1.4 t/m3，田间持水量(θf)为24%(质量含水率)，地下水位低，无盐碱化影响。

1.2 试验材料及栽培方式概述

供试辣椒品种为金椒六号，栽培方式为田间栽培。于2016年3月20日在温棚育苗，5月11日移栽定植，试验采用人工起垄，垄宽80 cm，并在垄上离垄中心5 cm处开2条小沟，施入足量的氮磷钾复合肥。为了尽快排出田间积水，减少雨水渗入土层影响田间含水量的控制，垄两侧高设为10 cm，中间高设为13 cm，沟宽40 cm，每个试验小区之间用宽为60 cm的薄膜隔开，小区之间沿垄方向以排水沟隔开，沟宽40 cm，沟深15 cm左右，沟的纵向坡度约为1∶60，并在垄沟和排水沟沟底用60 cm宽塑料薄膜覆盖垄上覆膜搭接，并覆盖约5 cm厚土层压盖，通向田间排水干沟，垄上所用膜的膜宽120 cm。辣椒采取每垄双行定植，行距为45 cm，株距为35 cm。垄中间铺设一条滴灌带，滴头间距为30 cm，灌水时滴头平均流量为2.5 L/h。从辣椒现蕾开始，每隔15 d喷施一定浓度的霜脲·锰锌、噻唑行、吡虫啉和高效氯氟氰菊酯以预防辣椒生长期间各种常见病虫害的发生。8月11日收获第1茬甜椒，8月5日收获第2茬辣椒，最后1茬辣椒于8月29日收获。

1.3 试验设计

本试验为单因素试验，将辣椒生育期按其生长特点分为4个生育期：苗期(5月11日-6月9日)、开花坐果期(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)，土壤水分设4个梯度，分别为充分灌水：(75%～85%)田间持水量(θf)、轻度水分胁迫：(65%～75%)θf、中度水分胁迫：(55%～65%)θf和重度水分胁迫：(45%～55%)θf。在苗期和开花坐果期分别施加3种不同程度的水分胁迫，在盛果期和后果期充分灌水。因此，本试验共设7个处理，每个处理设3个重复，共21个小区，每个小区面积为2.4×6.0 m2，采用随机区组设计，有效试验种植面积为420 m2。灌水方法为膜下滴灌灌水，水表量水，计划湿润层为30 cm。当测得试验小区计划湿润层土壤水分低于设计下限时，灌水到设计上限，具体试验设计方案见表1。其中，SWS和FWS分别代表苗期水分胁迫和开花坐果期水分胁迫，CK为对照处理，表示充分灌水，编号中数字1，2，3分别代表轻度、中度和重度3个水分胁迫水平。

表1 试验设计方案Tab.1 Experimental design %

1.4 测定项目及方法

1.4.1 产量 到果实成熟初期，在每个小区选择5株长势与其他植株一致的进行标记，每次采摘时将采摘这5株辣椒产量的平均值作为小区辣椒单株产量，最后换算成每公顷产量，总产量为3次采摘产量之和。

1.4.2 株高、茎粗和叶面积指数LAI 从辣椒幼苗移栽之日测定1次，以后每个生育期末分别测定1次，每次测定时，从每个小区选取5株长势与小区其他辣椒植株长势一致的植株分别进行测量，用分度值为1 mm的钢卷尺测量株高，茎粗用分度值为0.02 mm的游标卡尺进行测量，叶面积的测量选用系数法[16-18]。

1.4.3 干物质 从辣椒开始移栽时，测量1次，以后每个生育期末测量一次，除了移栽时，总共选取5株外，以后每次测量都从每个小区选取长势一致的辣椒植株5株，挖出后用细毛刷轻轻刷去根部土壤，然后分别将根、茎、叶和果实(在盛果期和后果期)用剪刀分离后，分别称取鲜质量，并记录，然后分别装入纸袋，放入烘箱后，在105 ℃杀青1 h后，在85 ℃下烘8 h左右，烘干后分别称取干质量并记录。

1.4.4 土壤水分 土壤水分的测定采用烘干法，在每个小区随机选择一垄，在连续2株辣椒植株连线的中点处用土钻分别钻取小区土壤剖面内，0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm，30～40 cm，40～50 cm和50～60 cm土层土壤，测定其含水率，因为辣椒的根系主要分布在0～30 cm，最后取0～30 cm土层土壤水分的平均值作为计划湿润层土壤内的水分，而以0～60 cm层内土壤水分的变化来计算作物对水分消耗量。在辣椒移栽前(5月9日)取土测量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测1次，每次取土深度均为60 cm。当土壤水分低于表1所示设计下限时，立即灌到设计上限。

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为辣椒全生育期水分利用效率(kg/(hm2·mm))；IWUE为辣椒全生育期灌溉水利用效率(kg/(hm2·mm))；Y为辣椒单位面积产量(kg/hm2)；ETa为辣椒全生育期耗水量(mm)；I为辣椒全生育期灌溉水量(mm)。

1.5 数据分析

采用软件Excel 2010和SPSS 19.0对数据进行统计分析，并用Excel 2010作图。

2 结果与分析

2.1 水分胁迫及复水对辣椒株高、茎粗、叶面积指数、单株干物质积累量的影响

根据图1-4，各水分处理下辣椒株高在全生育期内的动态变化趋势，用SPSS 19.0软件的曲线拟合功能，分别用三次曲线、指数、对数、S型和逻辑函数分别拟合辣椒株高、茎粗、叶面积指数和单株干物质积累量在全生育期内的动态变化，结果三次曲线的决定系数R2均最高，所以用三次曲线Y=At3+Bt2+Ct+D来拟合辣椒各指标在生育期内的动态变化，其中Y为辣椒各生长指标(株高、茎粗、叶面积指数和单株干物质积累量)，t为辣椒生长天数，A、B、C、D为常数，为了避免式中三次项系数过小，不易表示，可将变量t虚拟化到0～1，将第1次和每次生育期末测量时间50(育苗后天数)，79，105，136，160 d，分别除以总生长天数160 d，分别化为0.31，0.49，0.66，0.85，1.00，这样虚拟变量t表示生长天数占总生长天数的比值。

2.1.1 株高 从图1可以看出，各水分处理下辣椒株高从苗期到后果期递增，在不同生育期CK处理的株高始终处于最高水平。苗期和开花坐果期水分胁迫均明显抑制了辣椒的生长，导致胁迫时段辣椒株高显著(P<0.05)小于CK处理(表2)，后期复水后，苗期轻度水分胁迫和中度水分胁迫处理的株高增长量(分别增长)在开花坐果期明显大于CK，这可能是复水后辣椒产生了补偿性生长，而其他水分胁迫株高生长速率基本与CK保持一致。到生育期末，苗期轻度水分胁迫处理株高与CK无显著差异(P>0.05)，其他水分胁迫处理的株高均显著小于CK，其中，苗期和开花坐果期重度水分胁迫处理对辣椒株高影响较大，株高分别比CK显著降低33.80%，39.04%。

用SPSS 19.0进行三次曲线拟合可得，辣椒株高随生育期内的动态变化方程和相应的决定系数R2，结果如表2所示，不同水分处理下模型决定系数R2均在0.940或以上，这说明三次曲线均能较好地表示不同水分处理下辣椒株高随生长天数的动态变化过程。

图1 辣椒全生育期内株高变化

处理Treatment苗期/cmSeedlingstage开花坐果期/cmFloweringandfruitsettingstage后果期/cmLaterfruiting拟合方程Fittingequations决定系数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：小写字母表示P<0.05的显著水平，表3-6、图5-6同；H.辣椒株高，cm；t.辣椒生长天数与总生长天数的比值。

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

2.1.2 茎粗 辣椒主茎一方面用于支撑整个植株分枝和叶片，另一方面是将根系吸收来的无机营养物质和水分运送到整个植株器官，而茎粗对作物后期的营养繁殖起到关键的作用，只有保持一定的茎粗，才能最大程度为作物吸取养分提供支撑[19]。从图2可以看出，辣椒在整个生育期内茎粗不断增大。在充分灌水条件下，辣椒茎粗增长率在开花坐果期和盛果期较大，苗期和后果期较小。苗期和开花坐果期水分胁迫均导致辣椒在水分胁迫时段的茎粗显著小于(P<0.05)CK处理(表3)，后期复水后，苗期轻度和中度水分胁迫处理和开花坐果期轻度水分胁迫处理的茎粗增长速率在一定时段内大于CK，这说明复水后辣椒产生补偿性生长。而其余水分胁迫处理复水后，生长速率基本与CK一致。到生育期末，苗期轻度和中度水分胁迫处理的茎粗均与CK无显著差异(P>0.05)，而SWS-3、FWS-1、FWS-2和FWS-3的株高分别比CK显著降低21.59%，17.56%，21.42%，31.12%，这说明苗期重度水分胁迫和开花坐果期不同水分胁迫均对辣椒生育期末茎粗影响较大。

用三次曲线拟合辣椒茎粗随时间的动态变化可得(方法同上)，不同水分处理下模型决定系数R2均在0.944或以上(表3)，这说明三次曲线均能较好地表示不同水分处理下辣椒茎粗随生长天数的动态变化过程。

图2 辣椒全生育期内茎粗变化

处理Treatment苗期/mmSeedlingstage开花坐果期/mmFloweringandfruitsettingstage后果期/mmLaterfruiting拟合方程Fittingequations决定系数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.辣椒茎粗(mm)；t.辣椒生长天数与总生长天数的比值。

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

2.1.3 叶面积指数 如图3所示，开花坐果期和盛果期是辣椒营养和生殖生长的旺盛时期，叶面积指数增长较大，苗期和后果期相对较小。与CK处理相比，苗期和开花坐果期不同程度的水分胁迫均导致胁迫时段辣椒叶面积指数显著下降(P<0.05)，并且水分胁迫程度越大，叶面积指数增长率下降越显著(表4)，后期复水后，苗期轻度和中度水分胁迫处理以及开花坐果期轻度和中度水分胁迫处理的叶面积指数增长速率在一定时间内均出现大于CK的情况，这说明复水后辣椒产生补偿性生长，而其余胁迫处理复水后叶面积增长速率基本与CK一致。到生育期末，SWS-1、SWS-2和FWS-1的LAI与CK无显著差异，SWS-3、FWS-2和FWS-3的LAI分别比CK显著降低31.34%，34.53%，42.80%。

用三次曲线拟合辣椒叶面积指数随时间的动态变化过程可得(方法同上)，不同水分处理下模型决定系数R2均在0.989或以上(表4)，这说明三次曲线均能较好地表示不同水分处理下辣椒叶面积指数随生长天数的动态变化过程。

图3 辣椒全生育期内叶面积指数(LAI)变化

2.1.4 单株干物质积累量 单株干物质积累量是指作物有机体在60～90 ℃的恒温下，充分干燥，余下的有机物的重量，是衡量植物有机物积累、营养成分多寡的一个重要指标[20]。如图4所示，辣椒在全生育期内干物质累积量不断增加，在果实大量形成和成熟的盛果期和后果期辣椒单株干物质积累速率较高，在苗期和开花坐果期相对较小。苗期和开花坐果期不同水分胁迫均导致辣椒单株干物质积累量小于CK处理(P<0.05)(表5)，后期复水后，苗期轻度和中度水分胁迫处理以及开花坐果期轻度水分胁迫处理的干物质积累速率在后期一定时间内大于CK，这说明辣椒产生了补偿性生长，而其余水分胁迫处理复水后干物质增长速率基本与CK一致。到生育期末，苗期轻度和中度水分胁迫处理以及开花坐果期轻度水分胁迫处理的辣椒单株干物质积累量与CK无显著差异(P>0.05)，而苗期重度水分胁迫处理和开花坐果期中度和重度水分胁迫处理的辣椒单株干物质积累量分别比CK显著降低20.25%，30.93%，48.34%。

用三次曲线拟合辣椒单株干物质积累量随时间的动态变化可得(方法同上)，不同水分处理下模型决定系数R2均在0.978或以上(表5)，这说明三次曲线均能较好地表示不同水分处理下辣椒单株干物质积累量随生长天数的动态变化过程。

图4 辣椒全生育期单株干物质积累量变化

处理Treatment苗期Seedlingstage开花坐果期Floweringandfruitsettingstage后果期Laterfruiting拟合方程Fittingequations决定系数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.辣椒叶面积指数；t. 辣椒生长天数与总生长天数的比值。

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

表5 辣椒单株干物质积累量及拟合方程

注：M.辣椒单株干物质积累量(g)；t.辣椒生长天数与总生长天数的比值。

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质量与辣椒地上部分干物质量的比。根冠比越大，辣椒吸收水分和养分的能力就越强，后期抗旱能力也就越强[21]。从图5可以看出，辣椒根冠比在苗期最大，根冠比均在0.23以上，后期随着辣椒枝叶和果实的大量生长而变小。与CK处理相比，苗期水分胁迫均提高了胁迫时段辣椒根冠比，而在开花坐果期，中度水分胁迫显著提高了胁迫时段辣椒根冠比。后期复水后，苗期中度水分处理的根冠比在开花坐果期和盛果期始终显著大于CK，而其他胁迫处理在后期复水后根冠比虽略大于与CK，但与CK无显著差异(P>0.05)，这说明在苗期和开花坐果期水分胁迫均有利于辣椒根冠比的提高，特别是苗期中度水分胁迫对辣椒根冠比的提高作用显著，且在后期复水后辣椒根冠比在开花坐果期和后期保持较高值，这将有利于辣椒后期抗旱能力和养分吸收能力的提高。

图5 各处理辣椒不同生育期根冠比

2.3 果实干物质分配指数

辣椒果实干物质分配指数与辣椒收获指数的定义内容相近，但意义不同，果实分配指数是指在辣椒果实部分(包括未成熟果实)干物质与整个辣椒植株干物质量的比值[22]。如图6所示，辣椒果实干物质分配指数在果实大量形成和成熟的盛果期最大，果实干物质分配指数均在0.55以上。其次为后果期，果实干物质分配指数均在0.29以上，在开花坐果期最小，果实干物质分配指数均在0.26以上。在盛果期，各水分胁迫处理辣椒果实干物质分配指数均大于CK，且苗期中度和重度水分胁迫及开花坐果期中度水分胁迫处理的果实干物质分配指数与CK处理之间差异显著，而在后果期，除了SWS-1与CK之间无显著差异(P>0.05)外，其余各水分胁迫处理辣椒果实干物质分配指数均显著大于CK，这说明苗期和开花坐果期水分胁迫均导致辣椒在果实生长和成熟时期果实干物质分配指数增大，从而促进辣椒营养物质向果实中的分配。

图6 各处理辣椒不同生育期果实干物质分配指数

2.4 干旱胁迫及复水对辣椒产量构成要素和水分利用状况的影响

2.4.1 单株结果数 辣椒平均单株结果数以全生育期充分灌水的CK处理最大(表6)，平均单株结果数为22.33。苗期重度水分胁迫处理SWS-3、开花坐果期中度和重度水分胁迫处理FWS-2和FWS-3的平均单株结果数分别比CK显著减少(P<0.05)26.87%，32.84%，44.78%。苗期轻度和中度水分胁迫处理SWS-1和SWS-2以及开花坐果期轻度水分胁迫处理FWS-1的辣椒平均单株结果数虽小于CK，但与CK差异不显著(P>0.05)。

2.4.2 单果重 辣椒单果重可以反映辣椒果实体积的大小，并影响着辣椒青果商品率。如表6所示，与CK处理相比，苗期轻度和中度水分胁迫处理SWS-1和SWS-2以及开花坐果期轻度水分胁迫FWS-1使辣椒的平均单果重分别显著(P<0.05)提高了18.48%，22.49%，14.14%，而开花坐果期重度水分胁迫FWS-3处理辣椒平均单果重比CK显著减小22.1%，其余处理均与CK相比无显著差异(P>0.05)。

2.4.3 产量 由表6可知，辣椒产量在全生育期充分供水的对照处理最高，产量为35 404.55 kg/hm2，在苗期轻度和中度水分胁迫和开花坐果期轻度水分胁迫处理下，辣椒产量均与CK无显著差异(P>0.05)，而苗期重度水分胁迫和开花坐果期中度和重度水分胁迫导致辣椒产量分别CK显著减少18.39%，12.59%，26.05%(P<0.05)，这说明相对于苗期，辣椒在开花坐果期受到水分胁迫时对产量影响较大。

2.4.4 全生育期耗水量和灌水量 由表6可知，在充分灌水条件下辣椒全生育期耗水量和灌水量均最大，耗水量和灌水量分别为289.17，269.30 mm。除苗期轻度水分胁迫处理的灌水量和耗水量与对照处理无显著差异外(P>0.05)，其余水分胁迫处理均显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的耗水量和灌水量处在最低水平，SWS-3的灌水量和耗水量分别比CK显著减少22.65%和21.09%，FWS-3的灌水量和耗水量分别比CK显著减少23.58%和25.32%，SWS-2的灌水量和耗水量分别比CK显著减小12.36%和11.51%，其余处理耗水量和灌水量与SWS-2处于同一水平。

2.4.5 水分利用效率和灌溉水利用效率 苗期和开花期水分胁迫对辣椒WUE和IWUE影响显著(P<0.05)。如表6所示，与CK相比，苗期中度水分胁迫SWS-2的水分利用效率和灌溉水利用效率分别比CK显著增高8.61%和9.66%(P<0.05)，而处理SWS-1、SWS-3、FWS-1和FSW-2的水分利用效率均与CK无显著差异，但SWS-1、SWS-2和SWS-3的灌溉水利用效率显著高于CK，这说明，苗期和开花期适度水分胁迫有利于辣椒WUE和IWUE的提高。

表6 不同水分处理下辣椒产量和水分利用情况

3 讨论与结论

付秋实等[9]和张爱民等[23]研究结果表明，辣椒在生长过程中随着干旱胁迫的加剧，株高、茎粗、叶面积、生物量都呈现下降趋势。苗期和开花坐果期受到干旱胁迫复水后，由于辣椒的补偿生长效应，辣椒株高和茎粗等营养指标迅速接近对照处理。本研究结果表明，辣椒在苗期和开花坐果期受到一定程度水分胁迫时，辣椒生长明显受到抑制，导致株高、茎粗、叶面积指数和单株干物质积累量显著小于CK组(P<0.05)，后期复水后，苗期轻度和中度水分胁迫处理以及开花坐果期轻度水分胁迫处理辣椒株高、茎粗、叶面积和干物质累积量增长速率在一定时段内大于CK处理，这说明复水后辣椒产生了补偿性生长。

按照根冠功能平衡学说，作物根与冠既相互依赖又相互竞争，在一定的环境条件下，根与冠的比例有一个相当稳定的数值，这是由作物内部的遗传因素所决定的。当环境条件发生变化时，根和冠处于竞争地位，植物能够自动把所获得的营养分配给最能缓解资源胁迫的器官，如果实或种子中，以避免物种的灭绝[24-25]。程明等[26]和刘晓建等[27]研究表明，辣椒苗期水分能够刺激辣椒根系生长尤其是主根的生长，增加了根的吸收能力和合成能力。本研究结果表明，辣椒在苗期和开花期受到水分胁迫后，辣椒根冠比相比于对照组均有所增大，特别是在苗期，不同水分胁迫处理下辣椒根冠比均显著高于CK组(P<0.05)，后期复水后，苗期中度水分胁迫处理辣椒根冠比在开花坐果期和前采摘期一直显著大于对照组，而其余胁迫处理复水后辣椒根冠比均与CK组无显著差异(P>0.05)。此外，苗期和开花期适度水分胁迫均有利于辣椒果实干物质指数的提高，这可能是由于辣椒移栽前采用一次性施足肥，后期无追肥，辣椒进入生殖生长阶段后，水分胁迫处理组辣椒CK处理有更小的营养器官，前期消耗养分较小，后期复水后有更多的养分供辣椒果实生成的原因造成。张燕[28]研究表明，基质水分含量由50%～55%和65%～70%急剧升高到80%～85%的处理能够提高红富士苹果果实大小并增加果实重量，一直保持50%～55%基质含水量的处理降低果实大小及重量。张晓霞等[29]对酿造葡萄研究表明，适度亏水处理复水后葡萄新果实大小和重量显著高于充分供水处理。从本研究结果得出，辣椒苗期轻度和中度水分胁迫和开花坐果期轻度水分胁迫均能显著提高辣椒平均单果重(P<0.05)。

黄兴学等[30]认为辣椒在开花坐果期，较高的灌溉上限，有利于提高辣椒坐果率和前期产量。孙华银等[31]研究结果表明，甜椒在开花坐果期，较低的灌水下限会导致辣椒严重落花落果，最终致使产量明显小于CK处理。本研究结果表明，辣椒产量和平均单株结果数均在CK处理条件下最大，苗期重度水分胁迫处理，以及开花坐果期中度和重度水分胁迫处理的辣椒平均单株结果数和产量都显著小于CK处理(P<0.05)，且产量比CK处理分别小18.39%，12.59%和26.05%，这可能是因为在开花授粉时花粉的产量和活力受到缺水影响而严重下降[27]。而其余苗期和开花坐果期水分胁迫处理单株结果数和产量均与CK处理之间无显著差异(P>0.05)，这可能是由于辣椒复水后产生了补偿性生长的缘故。

霍海霞[32]、黄海霞[33]研究表明，随着灌水上限的降低，辣椒生育阶段耗水量也随之下降，水分亏缺降低了辣椒全生育期耗水量。本研究结果表明，除苗期轻度水分胁迫处理外，苗期和开花坐果期水分胁迫均显著降低了辣椒全生育期耗水量和灌水量(P<0.05)。王峰等[34]、张恒嘉等[35]和郭相平等[36]分别对辣椒、马铃薯和玉米研究表明，适时适度的水分亏缺可减少作物生育期耗水量，促进作物WUE的提高。本研究结果表明，苗期轻度和中度水分胁迫均能显著提高辣椒水分利用效率和灌溉水利用效率，苗期中度水分胁迫处理的水分利用效率和灌溉水利用效率均最高，分别比CK显著高8.61%和9.66%。

效用问题是农业水资源利用的关键和核心，随着水资源短缺的加剧和全球人口的增长，农业水资源利用不仅要实现节水目标，更重要的是在节水的前提下实现产出高效益[37]。本研究结果表明，苗期中度水分胁迫处理，在不显著降低辣椒产量(P>0.05)的情况下，显著减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，在膜下滴灌条件下，在苗期施加中度水分胁迫(55%～65%田间持水量)，后期充分供水(75%～85%田间持水量)是干旱和半干旱地区实现辣椒节水、高产和高效栽培的一种较优的灌溉方法。

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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，FC)，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

国家自然科学基金项目(51669001)；甘肃省高等学校基本科研业务费项目(2012)

王世杰(1989-)，男，甘肃临夏人，在读硕士，主要从事作物节水理论及技术研究。

张恒嘉(1974-)，男，甘肃天水人，教授，博士，博士生导师，主要从事农业水土资源高效利用研究。

S641.01

A

1000-7091(2017)04-0215-10

10.7668/hbnxb.2017.04.034