不同灌溉定額對枸杞光合特性及產量的影響

李 智，尹 娟,2,3，鄭艷軍

(1.寧夏大學土木與水利工程學院，銀川 750021；2.旱區現代農業水資源高效利用教育部工程中心，銀川 750021；3.寧夏節水灌溉與水資源調控工程技術研究中心，銀川 750021)

寧夏中部干旱帶的面積占全區近1/2，人口占全區的1/4，自然條件十分惡劣，水資源極為匱乏，貧困面廣且程度深，是寧夏也是全國最為困難的地區之一[1]。針對氣候和區域特點，創造了覆膜滴灌枸杞旱作種植模式。近年來，隨著種植面積不斷擴大，枸杞已成為寧夏中部干旱地區農民脫貧致富、增收減災的新興產業。目前，國內對小麥、玉米、番茄、西瓜等作物的灌溉參數均有一定的研究，但覆膜條件下滴灌枸杞的灌溉參數卻少見研究報道。為此，以覆膜滴灌枸杞為研究對象，通過設置不同的灌溉定額指標，研究不同的土壤水分環境對枸杞生理特性及產量的影響，以期為枸杞的高效節水灌溉及配套技術提供機理和技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗田基本概況

本試驗位于寧夏同心縣下馬關鎮。地處北緯36°58′48″，東經105°54′24″，地勢南高北低，地處鄂爾多斯臺地與黃土高原北部的銜接地帶，平均海拔高度1 730 m。該地區屬于典型的溫帶大陸性氣候，四季分明、日照充足、晝夜溫差大、干旱少雨、蒸發強烈。多年平均降雨量259 mm，年蒸發量2 325 mm，是降雨量的8.98倍，年內分配不均，降雨大多集中在7-9月份。11月下旬結凍，3月上旬解凍，無霜期180 d、有效積溫3 915.3 ℃。

試驗區土壤類型為沙壤土，密度1.41 g/cm3，由于土層含沙量大，在自然和人為因素的影響下，土地有沙化和鹽堿化趨勢，土壤理化性質見表1。

表1 試驗田土壤理化性質Tab.1 Soil physical and chemical properties of experimental plot

1.2 試驗設計

供試枸杞品種為“寧杞7號”，試驗共設4種覆膜處理分別為F1(2 250 m3/hm2)、F2(2 700 m3/hm2)、F3(3 150 m3/hm2)、F4(3 600 m3/hm2)，每個處理設3次重復，10棵枸杞樹為一個小區，共12個試驗小區。滴灌帶采用內鑲貼片式，內徑16 mm、壁厚為0.15 mm、滴頭間距為50 cm、滴頭流量2.0 L/h、額定工作壓力 0.1 MPa，枸杞樹處于2個滴頭中間位置，距滴灌帶距離為10 cm。

1.3 測定項目與方法

(1)葉片光合生理參數：于2015年 8月30 日8∶00-18∶00，利用北京力高泰科技有限公司生產的LI-6400手持式光合作用測量系統，每2 h測定1次，每個處理測定3個重復，每個重復待穩定后讀取10個數據。該系統能在短時間內同步獲得活體葉片的光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(InTCO2)等一系列生理生態參數。

(2)葉綠素含量：用日產SPAD-502型葉綠素計測定葉片的SPAD值，在枸杞生長期每隔10 d測取標記葉片的葉綠素SPAD值，每處理測量3株，一株3片，取其平均值。

(3)產量：枸杞夏果于2015年 7月8日第1次采樣，以后每間隔8 d采樣1次，于8月23日截止。每個小區選擇3株枸杞，采摘稱重，統計計算每種處理的理論產量(鮮重)。

1.4 數據分析與處理

試驗數據采用Excel 2010作圖和DPS(v14.10高級版)軟件中的Duncan method(鄧肯新復極差法)進行差異顯著性檢驗，各圖表中的數據均為平均值。

2 試驗結果與分析

2.1 不同灌水處理下的氣溫和蒸發量

圖1顯示了從7月8日到8月31日這段時間大田日均氣溫和蒸發量的動態變化。由圖1可知，大田日均氣溫在14 ℃以上，最高時達到37 ℃。根據直徑為20 cm蒸發皿的蒸發量進行指導灌溉是一種方便、簡單、實用的方法，在其他設施蔬菜栽培研究中都有應用[2]。蒸發量的變化和氣溫變化一致，相同時期內20 cm蒸發皿的蒸發總量為292 mm，日均蒸發量5.31 mm，單日蒸發量最高達10.3 mm，最低為1.8 mm。

圖1 不同灌水處理下大田日均氣溫和累積蒸發量Fig.1 Cumulative evaporation and daily mean temperature in experimental field under different irrigation treatments

2.2 凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度的日變化

不同灌溉定額條件下枸杞葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度日變化見圖2。圖2(a)顯示，枸杞葉片的Pn從8∶00 開始迅速增加，處理F1、F2葉片凈光合速率日變化呈雙峰型，第一個凈光合速率高峰出現在10∶00，分別為18.52、18.08 μmol/(m2·s)；午間由于氣溫高，光照強，使氣孔導度減少，胞間CO2濃度降低，導致凈光合速率下降，各處理在12∶00-14∶00出現了不同程度低谷，即“午休”現象[3]；之后由于光合有效輻射下降，空氣相對濕度的升高對氣孔導度的影響，凈光合速率在16∶00左右出現第2個高峰；處理F3、F4葉片凈光合速率呈拋物線型，其峰值出現在12∶00,分別為17.46、18.06 μmol/(m2·s)。從圖2(b)可以看出，蒸騰速率日變化呈現單峰型，研究認為，作物蒸騰速率與葉片氣孔導度有直接關系，而氣孔導度主要與氣溫、大氣凈輻射強度有較密切關系[4]；各水分處理蒸騰速率的峰值出現時間點不同，處理F1、F2出現在10∶00，而處理F3、F4則出現在12∶00，分別為8.57、8.00 mmol/(m2·s)。水分脅迫影響了枸杞葉片正常光合作用，除了導致整體凈光合速率、蒸騰速率下降外，還導致其日變化峰值提前，這與于文穎[5]等人研究成果一致。從圖2(c)可以看出，各灌水處理條件下胞間CO2濃度變化規律一致，在14∶00前呈下降的趨勢，14∶00以后開始上升。胞間CO2濃度以處理F1最高，處理F2次之，處理F4最低，表明胞間CO2濃度隨著灌水量的增加而降低。

圖2 不同土壤水分處理枸杞凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度的日變化Fig.2 Diurnal variations of photosynthetic rate transpiration rate and intercellular CO2 concentration at elongation of lycium under different soil moisture treatments

圖3 覆膜方式下枸杞生育期葉綠素變化規律Fig.3 Changes of chlorophyll in the growth stage oflycium under film mulching

2.3 不同灌溉定額對枸杞葉綠素的影響

由表2方差分析可知，不同灌水處理對枸杞葉綠素變化影響顯著(P<0.05)。枸杞全生育期葉綠素變化規律見圖3，不同生育期水分處理不影響枸杞葉片葉綠素含量的變化趨勢，各灌水處理均呈“先快速增長后期穩定”的變化規律。各處理葉綠素相對含量增長速度均在開花初期(5月20日-6月16日)

表2 枸杞葉綠素方差分析表Tab.2 Variance analysis of lycium chlorophyll

最大，之后果熟期葉綠素相對含量增加速度較小。枸杞在覆膜條件下，處理F2(2 700 m3/hm2)的葉綠素相對含量最大，為67.2，處理F4(3 600 m3/hm2)最小，為64，則認為試驗區覆膜滴灌枸杞葉綠素相對含量與灌溉定額不呈線性關系。

2.4 不同灌溉定額對作物產量分析

由表3方差分析可知，不同灌水處理對枸杞產量變化影響極顯著(P<0.01)。對試驗小區成熟的枸杞進行測產，依據測產結果繪制產量分布(見圖4)。從圖4可以看出，不同灌水處理之間作物產量不同，其中處理F2(2 700 m3/hm2)產量最高，為10 440 kg/hm2，處理F3(3 150 m3/hm2)、F4(3 600 m3/hm2)的產量隨著灌溉定額的增加而降低，當灌溉定額為3 600 m3/hm2時產量最低，僅為7 126.2 kg/hm2,比最高產量10 440 kg/hm2低2 869.9 kg/hm2，且處理F4灌溉定額最大，則認為試驗區灌水量在一定的范圍內可以促進產量的增加，但是當灌水量超過2 700 m3/hm2時，產量與灌水量不在呈正相關關系。

圖4 枸杞各處理產量圖Fig.4 Lycium yield chart of each treatment

變異來源平方和自由度均方F值p值處理間1614276235380921．032．1120．0004誤差10053946167565．7總變異1719768611

3 結 語

本文依托在寧夏中部干旱帶同心縣設立的試驗區，設置4個不同灌溉定額處理水平，在覆膜滴灌條件下進行枸杞灌溉試驗，依據不同灌水處理下的生理指標及產量水平等，研究提出覆膜滴灌枸杞合理的灌溉參數，主要結論如下。

(1)在凈光合速率的日變化中，低水分處理呈雙峰型、高水分呈拋物線型；蒸騰速率日變化呈現單峰型；胞間CO2濃度隨著灌水量的增加而降低。

(2)各處理枸杞全生育期葉綠素變化規律為“先快速增長后期穩定”，處理F2(2 700 m3/hm2)的葉綠素相對含量最大，為67.2，處理F4(3 600 m3/hm2)最小，為64。

(3)覆膜滴灌枸杞灌溉定額為2 700 m3/hm2時產量最高，為10 440 kg/hm2，灌溉定額3 600 m3/hm2時產量最低，為7 126.2 kg/hm2, 灌水量在一定的范圍內可以促進產量的增加，但是超過2 700 m3/hm2時，產量與灌水量不在呈正相關關系。

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