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研究灌溉水中的含盐量对提高辣椒产量有什么帮助?

作者:东观铸史
研究灌溉水中的含盐量对提高辣椒产量有什么帮助?

文/东观

编辑/东观

前言

辣椒作为一种营养丰富,味道独特的调味品,在现今人们的日常生活中占有相当大的比重。如今,该作物的种植主要分布于长江中游以及南部地区。

所以,深入研究不同环境条件下辣椒对水分和盐分的响应情况,对于改善其生产质量和生产效率、响应人们的生活需求,具有重要的意义。

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而目前盐分也是制约着大陆粮食生产的主要因素之一,在干旱区和半干旱区,种植需求的淡水资源更是变得日益匮乏。

如今环境污染严重、水资源利用极不合理、降水量少、蒸发量大,土地盐碱化也在不断扩张。

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这种不断加剧的盐碱环境,更是对植物的生长和发育产生了诸多不利影响,引起了作物减产和农田退化在内的一系列问题。

所以,深入挖掘并了解作物生长发育过程中对盐分的反应机制,并根据其耐盐性进行选育,不但可以增加作物的经济利益,还可以为盐碱地的开发与规划提供更多科学依据。

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辣椒更是作为一种重要的香料,在全球范围内都有大量的需求,但因其属于中度耐盐作物,其栽培过程对水分和盐分都有较高要求。

因此,开展辣椒的灌溉盐浓度研究,对于指导辣椒的种植和水资源合理利用都具有相当重要的理论与应用价值。

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资料与方法

(1)实验设计和步骤

研究区内温度为11.4摄氏度,光照时间为每年2400小时-2600小时,属亚热带季风区域。供试的土壤类型为酸碱度7.4的壤砂。

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如前文所述,该项目选择具有较高盐分含量的辣椒作为试验材料,通过对辣椒植株高度、叶片面积、茎粗等生理指标进行测定,结合辣椒植株的生理特性、探讨辣椒在不同盐度条件下生长特性的变化规律及其与辣椒产量的关系。

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通过上述研究,建立不同盐分水平下辣椒的产量、水分利用效率与盐分胁迫之间的量化关系,最终揭示其影响因素与机制。

试验中加入NaCl和CaCl2,实验设定了总共5种灌水区的盐分梯度(图1)。灌溉水含盐量为0.9dS/m-1(对照)、1.6dS/m-1、2.7dS/m-1、4.7dS/m-1、7.0dS/m-1(由符号1、2、3、4、5来表示)。

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本试验所使用的方法是盆栽土培法,盆栽所使用的桶为圆柱形、桶高27cm、顶部直径为26cm、底部直径为22cm,为方便收集渗漏水,桶底设有直径为2cm的圆孔。

在试验初期,所有的土壤都未施用肥料,只有在经过不同的处理之后才会开始施肥实验。

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本次实验采用的辣椒品种为薄脆王,于2015年4月28日(每盆1棵)进行移栽,在播种前先进行了自来水灌溉,并在移栽10天后进行盐分处理。

其生育期分为两个时期:2015年4月28日至5月26日、2015年5月26日至7月22日,然后自2015年6月8号起,在整个生长期内进行了5次采收。

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(2)观察的内容与方式

以植株高度、产量、茎粗、水分消耗、根茎数量、叶干物质、果实含水量为主要指标。

用游标卡尺测量果实的尺寸、然后用烘干法来测量水果的水分含量,干燥前和干燥后的体重差异就是推算出它的公式。

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其中, W表示的果实水分含量;Gn是以克计的干燥前辣椒的重量;Gm是以克表示的干燥后辣椒的重量。

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辣椒的水分消耗量,则用(ET、L)来表示。

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在实验完成之后,将各木桶中的样本土壤进行风干,然后拿出150克样本加入蒸馏水到饱和,使用电导率仪来测量饱和性土壤中的盐分(ECe)。

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耐盐性能通过将相对产量与EC进行线性拟合来计算,方程为:

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而对于水分胁迫程度,一些国外学者利用相对耗水量和那些因水分缺失而导致的产量下降间的函数关系K来评价土壤中的水分胁迫程度,当K<1时,则说明土壤中的水分胁迫影响不大,当K>1时,则说明土壤中的水分胁迫影响较大。

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本文采用次模型形式来对水分胁迫进行了评估,公式是:

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而水的使用效率指产量与整个生育期所消耗水的比值,计算公式为:

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(3)统计分析

使用MicrosoftExcel软件对实验数据进行了图像化处理,并使用SPSS软件对辣椒在各个情况下的耗水量、产量、品质和水分利用效率等方面进行了单因素方差分析,最后应用邓肯检验法,检验结果为0.05。

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成果和分析

(1)随灌溉水含盐量的增大,整个发育时期的耗水量和相对耗水量都会显著降低。

全育期7dS/m-1处理的耗水量相较0.9dS/m-1处理的下降了38.06%。其中全育期耗水量与相对耗水量的斜率为-1.671,-6.237。(图1A,图1B)

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当土壤中的盐含量增大时,ECe也跟着明显的增大,但斜率稳定为1.668(见图2)。

实验完成后,土壤中的盐含量非常高,最高为11.3dS/m-1,比0.9dS/m-1处理的土壤高出9.3倍,这可能是由于盐分在土壤中不断堆积造成的。

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而整个生育期内,灌水量、渗漏量和耗水量均随灌溉水盐分的增大而减小(图3)。

在0.9ds/m-1处理下,灌水量、渗漏量和耗水量最大,其值为35.9L、9.7L、26.8L。

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而在含盐量7ds/m-1的处理下最小,分别为22.3L、6.2L、16.6L,两个处理间下降率分别为37.81%、36.34%、38.06%。

这主要是因为灌溉水含盐量的增加,会使土壤溶液的渗透压值变高,使辣椒吸水变的困难,所以造成了耗水量的下降。

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用不同盐度处理的辣椒日耗水量的变化特性曲线中,每天的15:00,各盐度比例的辣椒都会达到了高峰,这是因为中午温度高,水分蒸散严重。

综合来看,灌溉水含盐量较高时,作物每日消耗的水分也会比较多。

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(2)随灌溉水含盐量的增加,产量会明显下降。

结果表明,当灌水量含盐量稳定在1.6dS/m-1时,作物的单产达到了678.2g/株。

而含盐量达到7dS/m-1时,产量值为295.1g/株(图4),拿两组数据进行对照比较,当灌溉水盐分超过1.6dS/m-1后,辣椒的产量明显下降了15%~56%。

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大量的试验表明,水分和盐分对农作物的生长都会有不利影响。作物的单果重量和数量是农作物产量的主要组成部分,其中,含盐量为7dS/m-1的处理组单果重量和数量较对照组下降33%和32%。

结果表明:在不同灌溉水含盐量的条件下,作物的相对产量均有不同程度的降低。

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(3)不同灌溉水含盐量对辣椒生长、发育及果实质量的影响

盐分是影响辣椒生长发育的主要因素,1号处理辣椒株高为55.7厘米、茎粗为12.0毫米,但植株高、茎粗均随灌溉水量的增大而降低,5号处理株高为46.8厘米、茎粗为10.2毫米,二者水分含盐量都是7 dS/m-1(见表5)。

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株高与灌溉水含盐量的线性拟合,其斜率为-1.465。

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果实含水率、果实干物量则是辣椒的质量指标,在含盐量为0.9ds/m-1处理时,果实含水率高达92.8%、果实干物量高达51.4g;

而在7ds/m-1的含盐量下,这两项都降低到90.5%、38.7g,下降率为2.7%、43%,研究结果显示,随着盐分含量的提高,果实的质量将会下降,果实的水分含量和干物质含量都会降低。

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辣椒的果实含水率是品质优劣的一个关键指标,本次试验得出了果实含水率随灌溉水含盐量的变化(图6)。

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随着辣椒含盐量的增加,辣椒的水分含量会呈现出-0.447的变化趋势。与0.9dS/m-1相比,7dS/m-1的果实水分降低了2.7%,说明含盐量对果实水分有一定的不利影响。

(4)灌溉水含盐量对水分利用效率的影响

从图7可以看出,CK处理的水分利用效率最高,达到25.3;5号处理的值最低,达到17.8。

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与5号处理的值相比较, CK的水分利用效率下降了29.64%,所以,随着灌溉水含盐量的提高,水利用效率有着明显的降低。

结语

随着盐含量提高,辣椒的产量、品质、生长效率及水分利用率都会随之下降。

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原因是随着土壤中盐含量的升高,植物体内的一些代谢产物和激素活性的含量也会随之改变,进而引起植物体内一些重要的生理指标下降,进而影响植物的发芽和生长。

这主要是因为土壤中的盐分过度堆积,使某些离子的浓度过高,进而阻碍了植物的细胞渗透,使植物的吸水性能开始下降。

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本实验仅作一个品种,并不能完全反映全部的辣椒情况,还需进一步探讨其它各种类型的辣椒及其栽培土壤之间的关系。

本文的研究成果主要来自于试验站点上的盆栽试验,对农户有一定的指导意义,但其与实际情况的一致性还有待于进一步的研究。

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参考文献:

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