氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗坐果與果實(shí)品質(zhì)的影響

宋麗華，秦 芳，白 祥，曹 兵

（寧夏大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，寧夏 銀川750021）

人類活動(dòng)加劇了溫室氣體尤其是CO2排放，據(jù)預(yù)測(cè)，本世紀(jì)末大氣CO2濃度將倍增，達(dá)到700～720μmol·mol-1［1-2］。使“溫室效應(yīng)”不斷加劇，全球地面平均氣溫20世紀(jì)期間增加了（0.6±0.2）℃［3］。Mitchell et al.（1995）認(rèn)為，由于“溫室效應(yīng)”的原因，大氣溫度以每10a0.2～0.3的幅度增加［4］。21世紀(jì)氣溫將升高1.5～4.5℃［5］。全球氣候變暖將使降水格局發(fā)生變化，引起不同地區(qū)水資源增加或減少［6］。中國北方，尤其是西北和東北西部是我國生態(tài)環(huán)境的脆弱區(qū)，干旱是最大的限制性因子，隨著大氣CO2濃度升高導(dǎo)致的氣溫升高，土壤蒸發(fā)有可能增加，可能使得干旱化趨勢(shì)更加嚴(yán)重［7］。氣候變化對(duì)生態(tài)環(huán)境、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生顯著的影響［7-9］，氣候變化對(duì)植物生長與生理的影響成為生理生態(tài)學(xué)的研究熱點(diǎn)［7，10-11］。

寧夏地處西北內(nèi)陸地區(qū)，氣候干旱，光熱資源充足，晝夜溫差大，具有發(fā)展農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)林的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。經(jīng)過多年的發(fā)展與建設(shè)，已基本形成了由枸杞、棗、葡萄、蘋果、杏、設(shè)施果樹組成的特色經(jīng)濟(jì)林產(chǎn)業(yè)布局，效益顯著。紅棗產(chǎn)業(yè)是寧夏立足自然資源優(yōu)勢(shì)和現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，因地制宜，突出區(qū)域特色和品質(zhì)優(yōu)勢(shì)發(fā)展起來的后起產(chǎn)業(yè)。但寧夏地區(qū)屬于干旱半干旱地區(qū)，水資源缺乏，年降水量少、分布不均且蒸發(fā)強(qiáng)烈，因此，坐果率低以及寧夏特殊的氣候土壤條件是制約寧夏特色經(jīng)濟(jì)林樹種發(fā)展的瓶頸問題。

棗樹（Ziziphus jujuba）為鼠李科棗屬喬木，具有耐瘠薄、干旱的特點(diǎn)，適應(yīng)性強(qiáng)；其果實(shí)含有脂肪、糖類、有機(jī)酸、蛋白質(zhì)、維生素A、維生素C、多種氨基酸及豐富的營養(yǎng)成分，具有益氣生津、健脾益胃以及補(bǔ)氣養(yǎng)血安神等功效，長期以來是深受我國民眾喜愛的主要干果品種之一，因此，棗樹被作為我國干旱半干旱地區(qū)植被保護(hù)、生態(tài)修復(fù)以及與地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相結(jié)合的重要經(jīng)濟(jì)樹種［12］。而靈武長棗是寧夏主要特色經(jīng)濟(jì)樹種，試驗(yàn)通過測(cè)定坐果率、果實(shí)形態(tài)指標(biāo)以及果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)，探討氣溫升高與干旱脅迫交互處理下對(duì)靈武長棗坐果與果實(shí)品質(zhì)的影響，為寧夏棗產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展提供技術(shù)儲(chǔ)備，也為大力發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)奠定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選用靈武長棗3年生嫁接苗為試驗(yàn)材料（平均樹高1.7m）。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)自2013年5月份開始，環(huán)境控制設(shè)置采用雙因素嵌套設(shè)計(jì)，氣溫升高設(shè)置2個(gè)水平，土壤干旱脅迫設(shè)置3個(gè)水平，試驗(yàn)共6個(gè)處理，每處理在田間隨機(jī)選擇3株正常生長的幼樹作為3個(gè)重復(fù)，共18株幼樹。土壤干旱脅迫設(shè)置3個(gè)水平：正常土壤供水條件（對(duì)照，土壤含水量為田間持水量的70%～80%，CK），中度干旱脅迫（土壤含水量為田間持水量的50%～60%，MDS），重度干旱脅迫（土壤含水量為田間持水量的30%～40%，HDS）［13-15］，采用太陽能土壤水分控制器、感應(yīng)器、電磁閥、滴管設(shè)備等組成的土壤水肥自動(dòng)控制系統(tǒng)，滴灌控制土壤干旱水平。分別在3個(gè)土壤干旱水平區(qū)域各選擇3株幼樹，共9株，采用紅外線輻射法控制模擬升溫環(huán)境，在每株幼樹冠幅四周，均勻安裝3根1m長800 W功率的碳纖維紅外線輻射加熱管（共27根加熱管），加熱管安裝高度根據(jù)每株樹木冠幅高度調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)加熱管和樹木之間的距離來控制溫度，使冠幅平均溫度比大氣溫度升高2.0℃，升溫控制時(shí)間為每天8：00-20：00。另外分別在3個(gè)干旱水平下另選9株樹木，作為大氣溫度對(duì)照幼樹。

自棗樹6月上旬開花始期，開始測(cè)定各項(xiàng)指標(biāo)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

果實(shí)單果重，果核重：用電子天平進(jìn)行稱量（FR124CN），單位：g。

果實(shí)橫徑，果實(shí)縱徑：用電子游標(biāo)卡尺（滬工0～20cm）測(cè)定，單位：cm。

單個(gè)棗吊吊果量：單株隨機(jī)選取20個(gè)棗吊計(jì)數(shù)單個(gè)棗吊吊果量求平均。

坐果率：開花初期（6月上旬）單株隨機(jī)選取5個(gè)棗吊進(jìn)行標(biāo)記，同時(shí)計(jì)數(shù)單個(gè)棗吊標(biāo)記長度內(nèi)的開花數(shù)，9月底果實(shí)成熟后期，計(jì)數(shù)標(biāo)記過的單個(gè)棗吊標(biāo)記長度內(nèi)的的坐果數(shù)，坐果率=坐果數(shù)／開花數(shù)

著色率：將著色率定4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：無著色、1／3著色、2／3著色、全部著色，9月底果實(shí)成熟后單株隨機(jī)摘取20個(gè)棗果，根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)目測(cè)統(tǒng)計(jì)。

可溶性總糖的測(cè)定：蒽酮比色法［16］

有機(jī)酸含量的測(cè)定：已知濃度的NaOH溶液滴定法［16］

1.4 數(shù)據(jù)處理

以上數(shù)據(jù)用DPS、Excel等軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)形態(tài)指標(biāo)的影響

2.1.1 對(duì)靈武長棗果實(shí)單果重的影響 由圖1可知，正常水分及重度干旱條件下靈武長棗單果重增溫比對(duì)照都有所降低，降低的幅度分別為3.8%、29.5%，重度干旱條件下增溫比對(duì)照降低的幅度要較大于正常水分水平，中度干旱條件下，靈武長棗單果重增溫比對(duì)照有所增加，增加的幅度為15.0%；增溫條件下，中度干旱靈武長棗單果重最大，重度干旱下最小，常溫條件下，正常水分水平靈武長棗單果重最大，重度干旱下最小。因此，在不同水分條件下，增溫會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的單果重有減少趨勢(shì)，在增溫伴隨干旱條件下，靈武長棗的單果重有增加趨勢(shì)。

圖1 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)單果重的影響Fig.1 The effect of elevated temperature and drought stress on weight of individual fruit of Lingwu Long jujuba

2.1.2 對(duì)靈武長棗果實(shí)橫徑的影響 由圖2可知，正常水分及中度干旱條件下靈武長棗果實(shí)橫徑增溫比對(duì)照都有所增高，增加的幅度分別為1.9%、3.6%，重度干旱條件下，靈武長棗果實(shí)橫徑增溫比對(duì)照有所降低，降低的幅度為10.9%；增溫條件下，正常水分水平靈武長棗果實(shí)橫徑最大，重度干旱靈武長棗果實(shí)橫徑最小，常溫條件下，正常水分水平靈武長棗果實(shí)橫徑也是最大，重度干旱靈武長棗果實(shí)橫徑最小。因此，在不同水分條件下，增溫會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的果實(shí)橫徑有增加趨勢(shì)，在增溫伴隨干旱條件下，靈武長棗的果實(shí)橫徑有減少趨勢(shì)。

圖2 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)橫徑的影響Fig.2 The effect of elevated temperature and drought stress on transverse diameter of individual fruit of Lingwu Long jujuba

2.1.3 對(duì)靈武長棗果實(shí)縱徑的影響 由圖3可知，正常水分及重度干旱條件下靈武長棗果實(shí)縱徑增溫比對(duì)照都有所降低，降低的幅度分別為8.6%、9.7%，中度干旱條件下，靈武長棗果實(shí)縱徑增溫比對(duì)照有所增加，增加的幅度為8.9%，增溫條件下，中度干旱水平靈武長棗果實(shí)縱徑最大，重度干旱靈武長棗果實(shí)縱徑最小，常溫條件下，正常水分水平靈武長棗果實(shí)縱徑最大，重度干旱靈武長棗果實(shí)縱徑最小。所以，在不同水分條件下，增溫會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的果實(shí)縱徑有減少趨勢(shì)；增溫伴隨干旱條件下，靈武長棗的果實(shí)縱徑有增加趨勢(shì)。

圖3 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)縱徑的影響Fig.3 The effect of elevated temperature and drought stress on vertical diameter of individual fruit of Lingwu Long jujuba

2.1.4 對(duì)靈武長棗單個(gè)果核重的影響 由圖4可知，正常水分及重度干旱條件下靈武長棗單個(gè)果核重增溫比對(duì)照都有所降低，降低的幅度分別為12.0%、15.9%，中度干旱條件下，靈武長棗單個(gè)果核重增溫比對(duì)照有所增加，增加的幅度為6.1%；增溫條件下，中度干旱水平靈武長棗單個(gè)果核重最大，重度干旱靈武長棗單個(gè)果核重最小，常溫條件下，正常水分水平靈武長棗單個(gè)果核重最大，重度干旱靈武長棗單個(gè)果核重最小。所以，在不同水分條件下，增溫會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的單個(gè)果核重有減少趨勢(shì)，增溫伴隨干旱條件下靈武長棗的單個(gè)棗核重有增加趨勢(shì)。

圖4 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗單個(gè)果核重的影響Fig.4 The effect of elevated temperature and drought stress on weight of individual kernel of Lingwu Long jujuba

2.2 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗吊果量的影響

由圖5可知，正常水分條件下靈武長棗20個(gè)棗吊吊果量增溫比對(duì)照有所增高，增加的幅度為14.6%，中度干旱及重度干旱條件下，20個(gè)棗吊吊果量增溫比對(duì)照均有所降低，降低的幅度分布為40.7%及4.1%，中度干旱條件下增溫比對(duì)照降低的幅度較大于重度干旱；增溫條件下，正常水分下20個(gè)棗吊的吊果量最大，中度干旱下20個(gè)棗吊的吊果量最小，中度干旱比正常水分減少的幅度為48.1%，重度干旱比中度干旱增加的幅度為45.3%，常溫條件下，重度干旱下20個(gè)棗吊的吊果量最大，正常水分下單20個(gè)棗吊的吊果量最小。所以，隨著氣溫升高和干旱脅迫程度的加劇，靈武長棗吊果量存在下降趨勢(shì)。

圖5 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗吊果量的影響Fig.5 The effect of elevated temperature and drought stress on fruit yield of Lingwu Long jujuba

2.3 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗坐果率的影響

由圖6可知，正常水分及重度干旱條件下，靈武長棗坐果率增溫比對(duì)照都有所增高，增加的幅度分別為43.3%和6.1%，正常水分條件下增加的幅度較大于重度干旱，中度干旱條件下，靈武長棗的坐果率增溫比對(duì)照有所降低，降低幅度為32.7%；增溫條件下，正常水分靈武長棗坐果率最大，中度干旱坐果率最小，中度干旱比正常水分減少的幅度為43.0%，重度干旱比中度干旱增加的幅度為25.4%，常溫條件下，中度干旱的坐果率最大，正常水分坐果率最小。所以在不同水分條件下，增溫會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的坐果率增高，而增溫伴隨干旱會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的坐果率有下降的趨勢(shì)。

圖6 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗坐果率的影響Fig.6 The effect of elevated temperature and drought stress on fruit setting rate of Lingwu Long jujuba

2.4 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)著色的影響

由圖7、圖8可知，增溫條件下，靈武長棗的著色率中度干旱條件下最高，重度干旱最低，常溫條件下，中度干旱的著色率最高，重度干旱也是最低。因此，增溫比常溫條件下，靈武長棗果實(shí)的的著色率較高。所以，隨著土壤干旱程度的增加，靈武長棗果實(shí)的著色率有降低的趨勢(shì)，即干旱不利于靈武長棗果實(shí)著色。

圖7 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)著色的影響Fig.7 The effect of elevated temperature and drought stress on fruit coloring proportion of Lingwu Long jujuba

2.5 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)品質(zhì)的影響

2.5.1 對(duì)靈武長棗果實(shí)糖含量的影響 由圖9可知，正常水分、中度干旱及重度干旱條件下靈武長棗果實(shí)的可溶性糖含量增溫比對(duì)照都有所增高，增加的幅度分別為13.1%、31.4%、1.1%，中度干旱條件下增加的幅度最大；增溫條件下，中度干旱條件下靈武長棗果實(shí)可溶性糖含量最大，重度干旱靈武長棗果實(shí)可溶性糖含量最小，常溫條件下，重度干旱的可溶性糖含量最大，中度干旱靈武長棗果實(shí)可溶性糖含量最小，中度干旱比正常水分減少的幅度為13.9%，重度干旱比中度干旱增加的幅度為18.4%。因此，增溫伴隨干旱條件下，靈武長棗果實(shí)的可溶性糖含量有增加趨勢(shì)。

圖8 對(duì)照條件下干旱脅迫對(duì)靈武長棗著色的影響Fig.8 The effect of normal temperature and drought stress on fruit coloring proportion of Lingwu Long jujuba

圖9 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)糖含量的影響Fig.9 The effect of normal temperature and drought stress on fruit sugar content of Lingwu Long jujuba

2.5.2 對(duì)靈武長棗果實(shí)有機(jī)酸含量的影響 由圖10可知，正常水分條件下靈武長棗含酸量增溫比對(duì)照有所降低，降低的幅度為5.7%，中度干旱及重度干旱條件下，靈武長棗含酸量增溫比對(duì)照均有所增高，增加幅度分布為11.8%和16.3%，中度干旱條件下增溫比對(duì)照降低的幅度和重度干旱相差不大；增溫條件下，重度干旱比中度干旱及正常水分下含酸量都要多，常溫條件下，正常水分下靈武長棗果實(shí)含酸量最大，重度干旱下的含酸量最小。所以，在不同水分條件下，增溫會(huì)導(dǎo)致靈武長棗含酸量增加，氣溫升高伴隨土壤干旱條件會(huì)導(dǎo)致靈武長棗的含酸量有增加趨勢(shì)。

圖10 氣溫升高與干旱脅迫對(duì)靈武長棗果實(shí)酸含量的影響Fig.10 The effect of normal temperature and drought stress on fruit acid content of Lingwu Long jujuba

3 結(jié)論與討論

隨著氣溫升高，靈武長棗果實(shí)的坐果率、單個(gè)棗吊的吊果量及果實(shí)橫徑的生長受到不同程度的抑制作用，而對(duì)靈武長棗果實(shí)單果重、單個(gè)棗核重及果實(shí)縱徑的生長有促進(jìn)作用，果實(shí)中糖酸比增加，果實(shí)著色率下降。

靈武長棗在寧夏靈武已經(jīng)發(fā)展到8 700hm2，是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收、農(nóng)業(yè)增效的支柱產(chǎn)業(yè)［17］。氣溫升高與干旱是一個(gè)很嚴(yán)峻的氣候問題，隨著氣溫升高，靈武長棗果實(shí)的坐果率、果型指標(biāo)、果實(shí)品質(zhì)都表現(xiàn)出不同程度的變化差異。說明氣溫升高條件下靈武長棗的果實(shí)會(huì)受到影響，果形有變長的趨勢(shì)，單果重增加說明果實(shí)肉質(zhì)緊實(shí)，果實(shí)中糖含量增加，而酸含量下降，口感更甜，棗果的品質(zhì)更好，氣溫升高伴隨干旱會(huì)使果實(shí)著色率有上升趨勢(shì)，完全不著色的果實(shí)比例下降，全著色的比例有所上升。

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