作物杂志,2021, 第5期: 160–165 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.05.024

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

贵州辣椒光合生理特性对干旱胁迫的响应

陈芳(), 谷晓平, 于飞(), 胡家敏, 左晋, 胡欣欣, 刘宇鹏, 胡锋   

  1. 贵州省山地环境气候研究所/贵州省山地气候与资源重点实验室,550002,贵州贵阳
  • 收稿日期:2020-10-19 修回日期:2020-11-16 出版日期:2021-10-15 发布日期:2021-10-14
  • 通讯作者: 于飞
  • 作者简介:陈芳,主要从事生态农业气象研究,E-mail: 1522178306@qq.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41365008);贵州省气象局项目(黔气科登[2020]03-12号);贵州省高层次创新型人才培养(黔科合人才20164026号);贵州省科技厅项目(黔科合重大专项[2011]6003号)

Response of Photosynthetic Physiological Characteristics of Pepper in Guizhou under Drought Stress

Chen Fang(), Gu Xiaoping, Yu Fei(), Hu Jiamin, Zuo Jin, Hu Xinxin, Liu Yupeng, Hu Feng   

  1. Mountain Environment and Climate Research Institute of Guizhou Province/Guizhou Provincial Key Laboratory of Climate and Resources, Guiyang 550002, Guizhou, China
  • Received:2020-10-19 Revised:2020-11-16 Online:2021-10-15 Published:2021-10-14
  • Contact: Yu Fei

摘要:

辣椒是贵州省特色经济作物之一,是农业产业结构调整的主导和优势产业,但贵州省大部分地区属喀斯特地貌,土壤保水性差,极易发生干旱,探明辣椒在干旱胁迫处理后的调节机制和变化规律,对实现贵州地区辣椒优质高产有重要的理论价值和实际生产意义。选取贵州省辣椒主栽品种辣丰三号,研究以土壤田间持水量80%为对照组(CK),在轻度(土壤田间持水量为70%,LD)、中度(60%,MD)、重度(40%,SD)和特重(20%,TD)胁迫下,辣椒的产量、生长量、光合特性和果实生理特性的调节机制和变化规律。结果表明,随着干旱胁迫程度的增加,辣椒的果长、果粗、茎粗、株高、单果重以及干物质含量显著下降,且下降趋势随着干旱胁迫程度的增加越加明显。同一处理辣椒的净光合速率(Pn)表现出先上升后逐渐平稳的趋势,随着干旱程度的增加而逐渐降低,最大净光合速率(Amax)、表观量子效率(Q)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)都显著下降,水分利用效率明显上升。干旱胁迫抑制了辣椒植株的生长,辣椒的粗脂肪和粗纤维含量较CK处理显著下降,LD处理二氢辣椒素含量显著低于CK处理,但是随着干旱程度的增加,辣椒素和二氢辣椒素含量逐渐增大(除LD和TD处理外)。综上可知,在贵州喀斯特干旱地区,轻度至中度干旱胁迫(田间持水量60%~

关键词: 辣椒, 干旱胁迫, 光合特性, 生理特性

Abstract:

Pepper is one of economic crops in Guizhou, agricultural structure coordination province, which is the leading and influential industries. Most areas in Guizhou belong to karst landforms, poor soil water retention which are prone to drought. It is important to clarify the drought resistance mechanism of pepper which has important theoretical value and practical production significance for realizing the quality and high yield of pepper production in Guizhou. The main pepper variety Lafeng No.3 in Guizhou province was selected for this experiment to study the yield, growth, photosynthetic characteristics and regulation mechanism, and variation law of fruit physiological characteristics of pepper under light (LD), moderate (MD), severe (SD) and extremely severe (TD) drought stress (field water capacity was 70%, 60%, 40% and 20%). With the increase of drought stress, the fruit length, fruit thickness, stem thickness, plant height, single fruit weight, and dry matter content of pepper plants decreased significantly and the decreasing trend became more obvious with the increase of drought stress. Pepper's net photosynthetic rate showed a trend of rising first, then gradually stabilized, and finally gradually decreased with the increase of drought. The maximum net photosynthetic rate, apparent quantum efficiency, stomatal conductance, intercellular CO2 concentration, and transpiration rate all decreased significantly. However, water use efficiency increased significantly. Drought stress inhibited the growth of pepper plants, and the contents of crude fat and crude fiber of pepper decreased significantly. Under LD, the contents of dihydrocapsaicin were significantly lower than those of the control group. While, with the increase of drought stress, the contents of capsaicin and dihydrocapsaicin gradually increased (except LD and TD treatments). In conclusion, in the Karst arid area of Guizhou, mild to moderate water stress (field water capacity 60%-70%) could meet the normal growth requirements of pepper.

Key words: Pepper, Drought stress, Photosynthetic characteristics, Physiological characteristics

表1

干旱胁迫下辣椒生长状况比较

处理
Treatment
始花―盛花期
The first flower-full bloom
盛花―初果期
Flourishing flower-early fruit
初果―盛果期
Early fruit-full fruit
盛果―成熟期
Fruiting-mature
茎粗
Stem diameter
(mm)
株高
Plant height
(cm)
茎粗
Stem diameter
(mm)
株高
Plant height
(cm)
茎粗
Stem diameter
(mm)
株高
Plant height
(cm)
茎粗
Stem diameter
(mm)
株高
Plant height
(cm)
CK 9.75±0.63a 89.06±4.87a 11.92±0.46a 111.35±1.55a 12.69±0.56a 126.64±1.78a 12.91±0.41a 133.27±2.77a
LD 9.38±0.26a 87.13±2.88b 11.69±0.16ab 110.22±7.10a 12.40±0.52a 125.95±9.67a 12.78±0.88a 129.74±5.92b
MD 9.17±0.20ab 87.08±5.41b 11.65±0.18ab 109.62±2.53b 12.38±0.41ab 124.66±1.72ab 12.17±0.33ab 126.74±6.41bc
SD 8.93±0.14b 86.97±3.22bc 11.59±0.87b 106.19±2.20bc 12.15±1.25ab 120.73±4.89b 12.15±1.67ab 125.03±2.72c
TD 8.72± 1.05b 82.87±5.10c 10.79±0.73c 104.69±2.57c 11.28±1.26b 114.84±2.98c 11.84±1.10b 119.86±4.80c

表2

干旱胁迫下辣椒果实生长状况比较

处理
Treatment
产量
Yield (kg)
果粗
Coarse fruit (mm)
果长
Fruit length (cm)
单果重
Single fruit weight (g)
单果干重
Single fruit dry weight (g)
单果含水率
Single fruit moisture (%)
CK 23.90±5.71a 14.95±0.43a 20.73±0.35a 23.91±0.18a 3.44±0.17a 85.61±0.74a
LD 23.47±4.85a 14.59±0.09a 20.57±0.47a 21.63±2.39ab 3.01±0.46b 85.41±3.61ab
MD 22.92±1.23ab 14.16±0.46ab 19.63±0.86ab 21.26±0.45ab 3.02±0.21b 85.74±1.31a
SD 22.77±1.71b 14.15±0.34ab 19.50±1.68b 20.18±1.14ab 3.25±0.23a 83.90±0.30c
TD 21.73±5.29c 11.81±0.33b 19.00±0.23c 18.19±1.40b 2.71±0.13c 85.05±0.42b

图1

干旱胁迫下辣椒叶片的光响应曲线

表3

干旱胁迫对辣椒叶片气体交换参数的影响

处理Treatment Amax [μmol/(m2·s)] Rd [μmol CO2/(m2·s)] Q [μmol CO2/(m2·s)] LCP [μmol/(m2·s)] LSP [μmol/(m2·s)] R2
CK 25.813±0.052a 1.451±0.001d 0.089±0.002a 16.831±0.002d 306.865±0.012d 0.999
LD 25.715±0.153a 1.599±0.002c 0.081±0.001bc 17.457±0.002c 334.926±0.016a 0.995
MD 24.629±0.109b 1.547±0.001a 0.085±0.004b 17.578±0.007b 309.039±0.015e 0.992
SD 23.621±0.179c 1.409±0.001e 0.080±0.001bc 16.613±0.014e 311.875±0.013b 0.998
TD 20.593±0.115c 1.679±0.002b 0.071±0.002d 20.521±0.022a 310.563±0.004c 0.996

表4

干旱胁迫下的光合指标比较

处理Treatment Gs [molH2O/(m2·s)] Ci (μmol CO2/mol) Tr [mmolH2O/(m2·s)] WUE (μmol/mmol)
CK 0.37±0.047a 334.98±17.14a 4.18±0.372a 3.54±0.184c
LD 0.21±0.041bc 309.54±22.78c 3.22±0.305b 4.32±0.265ab
MD 0.22±0.037bc 322.31±21.28b 2.80±0.279b 4.60±0.244a
SD 0.22±0.039b 322.40±19.51b 3.01±0.318b 4.31±0.205ab
TD 0.18±0.029c 302.85±23.29d 3.48±0.238ab 3.74±0.203bc

表5

干旱胁迫下辣椒叶片光合参数间相关性分析

指标Index Pn Gs Ci Tr
Pn 1 0.424** -0.940** 0.787**
Gs 0.424** 1 -0.149 0.718**
Ci -0.940** -0.149 1 -0.610**
Tr 0.787** 0.718** -0.610** 1

表6

干旱胁迫下辣椒果实生理生化指标的变化

处理
Treatment
干物质含量
Dry matter
content (%)
Vc(鲜样)
Vc of fresh sample
(mg/100g)
干样Dry sample
粗脂肪
Crude fat (%)
粗纤维
Crude fiber (%)
辣椒素
Capsaicin (mg/g)
二氢辣椒素
Dihydrocapsaicin (mg/g)
CK 14.50±0.74a 282.78±2.38b 12.81±0.12a 24.88±0.08a 0.163±0.003c 0.050±0.001c
LD 13.72±0.68ab 231.95±1.71c 12.21±0.16bc 23.73±0.05b 0.160±0.001c 0.047±0.003d
MD 14.32±0.60ab 287.17±9.69ab 12.31±0.02b 24.12±0.06ab 0.200±0.001ab 0.060±0.001b
SD 12.58±0.16b 301.24±0.33a 11.94±0.09c 23.06±0.06c 0.250±0.001a 0.070±0.001a
TD 13.64±0.33ab 283.39±5.17b 11.99±0.11bc 24.16±0.16ab 0.177±0.003b 0.057±0.003c
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