不同种植密度对机采辣椒品种性状和产量的影响

王岩; 牟玉梅; 张爱民; 邢丹; 郭涛

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.020

热带作物学报 >

2021 , Vol. 42 >Issue 5: 1342 - 1347

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.020

作物栽培与生理生化

不同种植密度对机采辣椒品种性状和产量的影响

王岩 ¹ ,
牟玉梅 ¹ ,
张爱民 ¹ ,
邢丹 ^,¹^,^* ,
郭涛 ²

展开

1.贵州省农业科学院辣椒研究所,贵州贵阳 550006
2.西南大学资源环境学院,重庆 400716

* 邢丹,E-mail: 2004xingdan@163.com。

王岩（1991—）,男,硕士研究生,研究方向：辣椒栽培管理。

收稿日期: 2020-05-05

要求修回日期: 2020-07-21

网络出版日期: 2021-05-25

基金资助

贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2018]2329)

贵州省科技计划项目(黔科合支撑[2019]2260)

黔科合平台人才([2017]5709)

版权

收起

Effects of Different Planting Density on the Characters and Yield of Mechanically Harvested Pepper Varieties

WANG Yan ¹ ,
MU Yumei ¹ ,
ZHANG Aimin ¹ ,
XING Dan ^,¹^,^* ,
GUO Tao ²

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1. Pepper Research Institute, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang, Guizhou 550006
2. College of Resources and eEnvironment, Southwest University, Chongqing 400716

* XING Dan,E-mail: 2004xingdan@163.com。

Received date: 2020-05-05

Request revised date: 2020-07-21

Online published: 2021-05-25

Copyright

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摘要

为明确不同种植密度对机采辣椒品种性状、产量的影响,以适宜机采的辣椒‘辣研102’为研究对象,设置4个种植密度（P0:38 480株/hm²、P1:51 307株/hm²、P2:76 961株/hm²、P3:102 615株/hm²）,分别于贵阳、遵义两地开展田间小区试验。结果表明,随着种植密度的增加,辣椒株高呈增加趋势,茎粗呈下降趋势。辣椒根部、地上部生物量均在高密植条件下（P3）时达到最小。辣椒的发病率与病情指数均随种植密度的增加而显著提高,高密植处理条件下（P3）达到最大,发病率分别为41.67%（贵阳）、43.33%（遵义）,病情指数分别为31.05%（贵阳）、29.86%（遵义）。过高的种植密度导致单株辣椒光合作用大幅下降:P1、P2、P3处理条件下光合速率分别较P0处理显著降低13.94%、24.73%、29.66%（遵义）;P1、P2、P3处理条件下辣椒叶片蒸腾速率较P0降低10.02%、19.81%、42.12%（贵阳）。辣椒总产量随种植密度增加而显著提高,而商品果产量随种植密度的增加呈先增加后降低的趋势。商品果产量在P1条件下获得最大值,相对于P0、P2、P3贵阳辣椒商品果产量显著提高了16.43%、32.81%、41.67%,遵义提高了20.25%、26.67%、61.02%。综合辣椒生长与商品果产量,贵州机采辣椒‘辣研102’最佳种植密度为51307株/hm²。

关键词： 机采辣椒; 种植密度; 品种性状; 产量

本文引用格式

王岩 , 牟玉梅 , 张爱民 , 邢丹 , 郭涛 . 不同种植密度对机采辣椒品种性状和产量的影响[J]. 热带作物学报, 2021 , 42(5) : 1342 -1347 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.05.020

Abstract

In order to determine the effect of different planting density on the characteristics and yield of mechanically harvested pepper, four planting densities (P0: 38 480·hm^-2, P1: 51 307·hm^-2, P2: 76 961·hm^-2, P3: 102 615·hm^-2) were set up for the study of “Layan 102”, which was suitable for mechanized harvesting pepper. Field plot experiments were carried out in Guiyang and Zunyi respectively. The results showed that with the increase of planting density, the plant height increased, and the stem diameter decreased. Under the condition of high density planting (P3), the biomass of root and shoot of pepper reached the minimum. The incidence rate and disease index of pepper increased significantly with the increase of planting density. The highest incidence rate (P3) was found under high dense planting (41.67%) (Guiyang) and 43.33% (Zunyi), and the disease index was 31.05% (Guiyang) and 29.86% (Zunyi) respectively. High planting density led to sharp decline of photosynthesis per plant of pepper: under P1, P2, P3 treatment, the photosynthetic rate significantly decreased by 13.94%, 24.73%, 29.66% (Zunyi) compared with P0 treatment; under the same conditions, the transpiration rate of pepper leaves decreased by 10.02%, 19.81%, 42.12% (Guiyang). The total yield of pepper increased significantly with the increase of planting density, while the yield of commercial fruit increased first and then decreased with the increase of planting density. Compared with P0, P2, P3, the yield of Guiyang pepper commercial fruit increased by 16.43%, 32.81%, and 41.67%, Zunyi by 20.25%, 26.67%, and 61.02% at P1 condition. According to the growth and yield of pepper, the best planting density of ‘Layan 102’ was 51307 pot·hm^-2.

Key words： machine picked pepper; planting density; varietal character; yield

合理的群体结构能改善植株群体通风状况和透光水平,提高群体光合生产能力^[1]。而种植密度是建立合理群体的基础。合理密植可提高作物养分和光能利用效率,形成最佳群体结构以发挥其增产潜力,这是提高作物产量的重要途径之一^[2]。目前,国内外关于种植密度对作物影响的报道表明^[3,4,5,6],一定范围内增加种植密度可以提高植物群体光能利用率,增加作物群体生物量;而过高的种植密度会使植株之间对光、水和养分等资源的竞争加剧,进一步造成植株生长受限。同时,作物自身的品种差异、地域之间气候因子均是影响作物最佳种植密度的重要因素^[7,8]。因此,如何因地制宜地发挥密植栽培措施增产潜力尤为关键。

近年来,中国辣椒产业高速发展,据国家大宗蔬菜产业技术体系统计,辣椒面积稳定在210万hm²以上,成为中国种植面积最大的蔬菜^[9]。贵州辣椒种植面积（贵州辣椒常年种植面积在33.33万hm²,占全国辣椒种植面积的17%）、加工规模与市场集散规模均居全国首位,是中国辣椒优质产区^[10]。当前,贵州辣椒多采用人工采摘,不仅效率低,而且大大增加了辣椒种植成本,不利于辣椒产业规模的扩大。因此,寻求适宜密植的辣椒新品种推广配合机械化采收对于贵州辣椒产量的提升和降低种植成本意义重大。

目前,尽管有大量关于作物产量形成对密度响应的研究,但主要集中于玉米^[11]、水稻^[12]、小麦^[13]、棉花^[14]、烟草^[15]等作物,而辣椒因其品种特性不宜机采的限制而鲜有报道。为此,贵州省辣椒研究所自主选育了辣椒新品种‘辣研102’,因其成熟期集中、株型紧凑、侧枝果实大致在同一平面上等特点使得辣椒生产实现了高密度种植、机械化采收。本研究以适宜机采的‘辣研102’为研究对象,分别于贵阳、遵义两地设置不同种植密度的田间试验,研究其对辣椒品种性状、产量和经济效益的影响,以期为贵州辣椒的高产栽培和机械化采收提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试辣椒（Capsicum annuum L.）品种为‘辣研102’,由贵州省辣椒研究所选育。种子用10% H₂O₂表面消毒10 min,随后用蒸馏水冲洗3次,在25 ℃恒温培养箱中催芽一夜。在盛有辣椒专用育苗基质的漂盘中进行漂浮育苗,随时补充水分和养分,待辣椒出现4~5片真叶时,选择生长状况一致的辣椒幼苗进行移栽。试验于2019年4月分别在贵州省辣椒研究所贵阳（G）基地（26°30° N,106°39° E）、贵州省辣椒研究所遵义（Z）官庄基地（27°44° N,107°12 °E）进行。试验地土壤类型为黄壤土,耕层0~20 cm土壤背景值见表1。

表1 供试土壤基本理化性质

Tab. 1 Physical and chemical properties of experimental soil

地点 Location	pH	有机质 Organic matter/(g•kg^-1)	全氮 Total nitrogen/(g•kg^-1)	速效磷 Available P/(mg•kg^-1)	速效钾 Available K/(mg•kg^-1)
G	5.53	12.94	2.32	34.56	121.33
Z	5.21	11.36	1.78	29.68	109.59

1.2 方法

1.2.1 试验设计采用随机区组设计,试验共设置4个种植密度,分别为：常规密度38 480株/hm²（P0）;低密植51 307株/hm²（P1）;中密植76 961株/hm²（P2）;高密植102 615株/hm²（P3）。移栽规格分别为P0：行距130 cm×株距40 cm;P1：行距130 cm×株距30 cm;P2：行距130 cm×株距20 cm;P4：行距130 cm×株距15 cm。每小区面积为20 m²,四周设置保护行,随机排列,并设3次重复。于2019年4月26日移栽,单株移栽,移栽前一次性施入复合肥（N∶P₂O₅∶K₂O=15∶15∶15）750 kg/hm²,商品有机肥800 kg/hm²。其他栽培管理措施按当地高产要求进行。

1.2.2 项目测定（1）品种性状调查成熟期随机选取各处理小区中辣椒10株,株高、茎粗于收获前用刻度尺、游标卡尺测定。同时将地上部、根部分别收获,植株地上部和根系样品洗净后用滤纸吸干,然后放入烘箱中,先105 ℃杀青30 min后70 ℃烘干至样品恒重,分别称取干物质生物量,计算干重。随机挑选各个小区辣椒10株,调查统计辣椒叶片、果实的感病数、病级,计算病情指数。按以下公式计算发病率和病情指数：

发病率=辣椒发病植株数/调查总植株数× 100%

病情指数=[Σ(各级病叶、椒数×各级代表值)/(调查总叶、椒数×最高级代表值)]×100%。

（2）光合特性及SPAD值

辣椒成熟期,采用美国Li-Cor公司生产的LI-6800型便携式光合系统分析仪在早上09：00—11：00,选取植株从上往下第三节位新成熟叶片,分别测定辣椒叶片净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）;SPAD值测定采用SPAD-502叶绿素仪。每个小区选取10株进行测定,最后取其平均值。测定光照强度为1200 μmol/(m²·s)。

（3）产量及其构成因素

各小区单独挂牌10株辣椒采收,按照DB52/T 976—2014^[16]中的测产方法和校准系数统计计算各个小区辣椒产量和构成因素。

1.3 数据处理

用Microsoft Excel 2010软件处理数据和作图,用SPSS 20.0软件对试验数据进行方差分析和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对辣椒生长的影响

由表2可知,株高随种植密度的增加呈增加趋势,种植密度为P0时,遵义、贵阳两地辣椒株高均达到最小,P3时最大。径粗随种植密度的增加呈下降趋势,但只在P3时,茎粗显著降低。当贵阳辣椒种植密度为P0和P1时,辣椒根部、地上部生物量之间差异未达到显著水平,其他种植密度间差异显著;而在遵义,种植密度为P2和P3时,辣椒植株生物量之间差异不显著,其他种植密度间差异均显著。两地辣椒根部、地上部生物量均在P3时达到最小,相对于P0分别降低了44.71%、32.38%（G）,41.91%、32.98%（Z）。对不同种植密度下的辣椒进行病害调查和病情统计,不同处理条件下辣椒病害的发生情况不同。辣椒的发病率与病情指数均随种植密度的增加而显著提高,P3处理条件下辣椒发病率达到最大,分别为41.67%（G）、43.33%（Z）,且病情最为严重,病情指数分别为31.05%（G）、29.86%（Z）。

表2 不同种植密度下的辣椒生长及发病情况

Tab. 2 Growth and disease of pepper under different planting densities

地点 Location	处理 Treatment	株高 Plant height/cm	茎粗 Stem diameter/mm	生物量Biomass/g		发病率 Incidence rate/%	病情指数 Disease index/%
地点 Location	处理 Treatment	株高 Plant height/cm	茎粗 Stem diameter/mm	根部Root	地上部Shoot	发病率 Incidence rate/%	病情指数 Disease index/%
G	P0	48.90±0.89^c	10.00±0.42^a	20.62±2.58^a	47.50±4.21^a	11.67±1.21^c	21.75±1.46^b
	P1	55.47±3.01^b	9.35±0.37^a	19.33±1.64^a	43.40±0.96^a	12.33±1.57^c	22.36±1.75^b
	P2	61.63±1.76^a	9.36±0.68^a	15.93±1.43^b	36.64±1.65^b	21.67±1.02^b	29.65±2.05^a
	P3	64.03±2.87^a	7.64±0.73^b	11.40±0.89^c	32.12±0.76^c	41.67±1.22^a	31.05±2.08^a
Z	P0	46.90±1.15^c	10.64±0.89^a	21.45±1.06^a	47.33±3.74^a	13.33±0.98^d	23.58±1.85^d
	P1	53.50±1.31^b	9.72±0.46^ab	16.53±0.96^b	43.71±3.29^a	22.63±1.27^c	26.78±1.25^c
	P2	57.43±1.31^a	8.80±0.15^b	14.24±1.25^c	36.80±2.34^b	31.67±2.64^b	28.31±1.69^b
	P3	59.40±1.67^a	7.12±0.31^c	12.46±1.04^c	31.72±3.06^b	43.33±3.56^a	29.86±2.75^a

	注：同列不同小写字母表示同一地区不同种植密度处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different planting densities (P<0.05).

2.2 不同种植密度对辣椒光合特性的影响

由表3可知,随着种植密度的增加,辣椒叶片的P_n、G_s、T_r和SPAD值呈显著降低趋势。在遵义,P1、P2、P3种植密度下,P_n分别较P0处理显著降低了13.94%、24.73%、29.66%;贵阳辣椒叶片P_n随种植密度呈的下降趋势,但差异不显著。贵阳辣椒叶片G_s在P0是达到最大,P1、P2、P3处理时,叶片G_s分别显著下降了18.19%、23.63%、49.09%;遵义辣椒分别比P0处理显著降低17.39%、36.23%、55.07%。P1、P2、P3处理条件下,贵阳辣椒叶片T_r比P0处理时降低了10.02%、19.81%、42.12%,其中P0与P1处理间差异不显著,其他处理间差异均达到显著水平;遵义辣椒叶片T_r随种植密度的增加呈下降趋势,但P0、P1、P2处理之间差异不显著。P1、P2、P3条件下,贵阳辣椒叶片SPAD值比P0显著降低6.11%、13.62%、16.09%;遵义辣椒SPAD值也呈相同变化趋势,但其中P0与P1、P2与P3处理间无显著差异。辣椒叶片胞间CO₂浓度（C_i）随种植密度的增加呈显著增加趋势。

表3 不同种植密度下辣椒光合特性及SPAD值

Tab. 3 Photosynthetic characteristics and SPAD of pepper under different planting densities

地点 Location	处理 Treatment	净光合速率 P_n/(μmol·m^-2·s^-1)	气孔导度 G_s/(mol·m^-2·s^-1)	胞间CO₂浓度 C_i/(μmol·mol^-1)	蒸腾速率 T_r/(mmol·m^-2·s^-1)	SPAD
G	P0	20.77±1.53^a	0.55±0.03^a	370.61±7.04^c	8.38±0.47^a	55.79±0.26^a
	P1	21.11±1.24^a	0.45±0.04^b	388.32±2.18^b	7.54±0.53^a	52.38±0.83^b
	P2	18.25±1.63^ab	0.42±0.01^b	387.58±1.91^b	6.72±0.31^b	48.19±0.44^c
	P3	16.52±2.77^b	0.28±0.04^c	405.98±5.14^a	4.85±0.51^c	46.81±0.96^d
Z	P0	22.52±1.22^a	0.69±0.11^a	361.92±13.94^c	7.76±0.36^a	55.84±0.24^a
	P1	19.38±1.19^b	0.57±0.03^b	381.93±3.05^b	7.65±0.30^a	52.16±2.16^a
	P2	16.95±0.80^c	0.44±0.04^c	390.11±7.28^ab	7.28±0.60^a	47.53±1.99^b
	P3	15.84±0.92^c	0.31±0.03^d	401.89±2.75^a	6.14±0.62^b	44.69±2.82^b

	注：同列不同小写字母表示同一地区不同种植密度处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different planting densities (P<0.05).

2.3 不同种植密度对辣椒产量的影响

单果重、挂果数、单株果重是构成辣椒产量的重要因素。不同种植密度对辣椒产量性状影响表明（表4）,单果重、挂果数、单株果中均随种植密度的增加呈下降趋势,在P3处理时达到最小,可见过高的种植密度显著制约辣椒产量形成。

表4 不同种植密度下辣椒产量的构成因素

Tab. 4 Yield components of pepper under different planting densities

地点 Location	处理 Treatment	单果重 Fruit weight/g	挂果数 Number of fruit bearing	单株果重 Yield per plant/g	总产量 Total yield/(t·hm^-2)	商品果产量 Commercial fruit yield/(t·hm^-2)	商品果率 Commodity fruit rate/%
G	P0	2.64±0.52^a	122±5.23^a	309.40±54.88^a	11.93±0.08^c	7.33±0.18^b	62.34±0.56^a
	P1	2.61±0.74^a	110±4.75^b	286.13±21.17^a	14.72±0.14^b	8.51±0.17^a	57.56±1.28^b
	P2	2.42±0.38^b	81±3.58^c	192.91±32.14^b	14.85±0.12^b	6.44±0.25^c	44.37±0.97^c
	P3	2.41±0.57^b	76±2.49^d	183.62±24.76^b	18.84±0.31^a	6.02±0.11^c	34.53±1.53^c
Z	P0	2.62±0.63^b	126±4.37^a	330.19±88.94^a	12.81±0.09^d	7.93±0.09^b	61.03±2.61^a
	P1	2.63±0.51^a	119±7.39^ab	312.50±7.01^a	16.17±0.22^bc	9.52±0.16^a	59.45±1.34^ab
	P2	2.52±1.01^c	90±4.97^c	228.01±63.39^ab	17.51±0.12^b	7.56±0.19^b	43.82±0.25^c
	P3	2.39±0.39^d	78±3.45^d	186.06±22.80^b	19.10±0.37^a	5.90±0.02^c	33.44±0.69^d

	注：同列不同小写字母表示同一地区不同种植密度处理间差异显著（P<0.05）。
	Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different planting densities (P<0.05).

种植密度由P0增加到P1或由P2增加到P3时,辣椒单株果重虽呈下降趋势,但处理间差异不显著。辣椒总产量随种植密度增加而显著提高,贵阳、遵义两地辣椒总产量均在P3处理时达到最大,相较于P0处理分别显著提高了57.98%、49.21%。商品果产量随种植密度的增加呈先增加后降低的趋势,在种植密度P1下获得最大值,相对于P0、P2、P3贵阳辣椒商品果产量显著提高了16.43%、32.81%、41.67%,遵义提高了20.25%、26.67%、61.02%。辣椒商品果率随种植密度的增加呈显著下降趋势,贵阳、遵义两地辣椒均在P3处理时达到最小,均在35%以下。

2.4 辣椒品种性状、产量以及构成要素间的相关关系

辣椒品种性状、产量以及它们的构成要素之间都存在密切关联。对于辣椒产量构成因素中的单株果重、挂果数与株高、茎粗呈极正相关（表5）。辣椒的产量由单位面积内单株果重和植株数共同决定,而单株果重由单株光合效率决定,光合作用转运和积累的光合产物才是单株果重的本质。综上,更高的种植密度可获得更多的产量,但却显著影响单株辣椒的生长和产量形成,辣椒总产量与单株果重、挂果数、茎粗呈显著负相关就是最好的体现。

表5 辣椒产量与性状之间的相关系数

Tab. 5 Correlation coefficient between yield and characters of pepper

地点 Location	性状 Character	挂果数量 Number of fruit	单株果重 Yield per plant	株高 Plant height	茎粗 Stem diameter	产量 Total yield
G	挂果数量	1	0.712^**	0.715^**	0.593^*	-0.514
	单株果重			0.852^**	0.525	-0.716^**
	株高				0.76^**	0.803^*
	茎粗					-0.654^*
Z	单株果重	0.693^**
	株高	0.646^*	0.829^**
	茎粗	0.777^**	0.804^**	0.932^**
	产量	-0.555	-0.680^*	0.807^**	-0.790^**	1

	注：n=10,表示P < 0.05;*表示P < 0.01。
	Note: n=10. * indicates P < 0.05; ** indicates P < 0.01.

3 讨论

种植密度可通过影响作物生理状况和冠层结构来调控植株的生长发育^[17]。随着种植密度的增大,相邻植株冠层遮蔽,引起植物的避荫反应,使其将更多的同化物从储存器官分配到营养器官,引发茎秆快速纵向伸长,导致壁厚变薄、节间直径下降^[18]。本研究表明,随着种植密度的增加,辣椒株高呈增加趋势,茎粗呈下降趋势。这是因为密植压缩植株横向生长空间,进而促进了植株纵向生长。作物生产的实质是物质生产,以品种的遗传特性为基础,且受环境、栽培条件的影响,表现为干物质的积累和变化^[19]。种植密度显著影响作物干物质积累表现,随着种植密度的增加,辣椒根部、地上部干物质含量显著降低。这与在玉米上的研究一致^[20]。密植条件下,单株生长空间压缩、群体郁蔽程度增加的双重压力严重影响植株正常的生长发育,进而增加辣椒病虫害发生概率。辣椒的发病率、病情指数均随种植密度的增加而显著提高,高密条件（P3）下辣椒发病率达到最大,分别为41.67%（贵阳）、43.33%（遵义）,且病情最为严重,病情指数分别为31.05%（贵阳）、29.86%（遵义）。另一方面,过度密植导致茎秆支撑性减弱^[21],作物细胞壁刚度和植物体机械强度减弱,这就大大增加了作物病虫害发生的几率^[22]。

合理的群体冠层结构不仅可以提高作物适宜密度范围,群体光照条件亦有显著改善,可以在不影响单株生产力的前提下,增加群体产量。而过高的种植密度则降低群体冠层碳同化和叶片对光的截留效率^[23],单株作物光合作用大幅度下降。本研究发现,随着种植密度的增加,辣椒叶片的光合速率、气孔导度、蒸腾速率和SPAD值呈显著降低趋势,且各指标均在高密条件（P3）下达到最小,同时种植密度与SPAD值呈现显著的负相关。这说明高密条件下辣椒单株光合效率最低。作物产量的本质是光合作用转运和积累的光合产物,故光合效率的降低必然影响辣椒单株产量。辣椒单果重、挂果数、单株果重均随种植密度的增加而降低（表3）是其具体的体现。密植条件下实现植株群体结构和个体功能平衡是实现作物增产的关键^[24],随着种植密度的增加,作物群体结构的变化会影响个体功能的表达强弱。本研究发现,辣椒总产量随种植密度增加而显著提高,而辣椒单产的构成因素却呈相反的变化趋势。同时,不同种植密度下辣椒商品果产量大小顺序为P1>P0>P2>P3,而商品果率的大小排序为P0>P1>P2>P3。这说明合理密植可增加群体结构压力稳定个体功能潜力进而获得结构性增产。

4 结论

随着种植密度的增加,辣椒株高显著增加,茎围缩小,地上部、根部干物质含量显著降低,发病率和病情指数增加。过度密植严重制约辣椒单株光合效率,降低了辣椒单产。综合辣椒生长状况与商品果产量,建议贵州机采辣椒采用51 307株/hm²的种植密度配合厢行距130 cm×株距30 cm的方式栽培。

参考文献

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Abstract

1 材料与方法

1.1 材料

表1 供试土壤基本理化性质

1.2 方法

1.3 数据处理

2 结果与分析

2.1 不同种植密度对辣椒生长的影响

表2 不同种植密度下的辣椒生长及发病情况

2.2 不同种植密度对辣椒光合特性的影响

表3 不同种植密度下辣椒光合特性及SPAD值

2.3 不同种植密度对辣椒产量的影响

表4 不同种植密度下辣椒产量的构成因素

2.4 辣椒品种性状、产量以及构成要素间的相关关系

表5 辣椒产量与性状之间的相关系数

3 讨论

4 结论

参考文献

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