不同灌水上下限對(duì)溫室白蘿卜生長(zhǎng)生理特性的影響

張　娟，郝仲勇，楊勝利，范海燕，馬志軍

(1.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100048；2.北京市非常規(guī)水資源開(kāi)發(fā)利用與節(jié)水工程技術(shù)研究中心,北京 100048)

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不同灌水上下限對(duì)溫室白蘿卜生長(zhǎng)生理特性的影響

張娟1,2，郝仲勇1,2，楊勝利1,2，范海燕1,2，馬志軍1,2

(1.北京市水科學(xué)技術(shù)研究院，北京 100048；2.北京市非常規(guī)水資源開(kāi)發(fā)利用與節(jié)水工程技術(shù)研究中心,北京 100048)

為研究溫室覆膜種植條件下不同灌水上下限對(duì)設(shè)施白蘿卜生長(zhǎng)生理特性的影響，采用田間試驗(yàn)測(cè)定和理論分析相結(jié)合研究的方法，探究了白蘿卜葉面積、根長(zhǎng)、根粗、根重，以及光合特性、葉片含水率等生長(zhǎng)生理指標(biāo)對(duì)不同灌水上下限的響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明，相同灌水下限(60%θFC或70%θFC)條件下，葉面積隨著灌水上限提高逐漸增加，根長(zhǎng)、根粗、單根重先增加后降低，灌水上限調(diào)控對(duì)白蘿卜生長(zhǎng)特性影響達(dá)到顯著水平；光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度對(duì)灌水上限的調(diào)控不敏感；葉片含水率隨著灌水上限提高整體呈增加。在相同灌水上限(80%θFC、90% θFC或100%θFC)條件下，灌水下限調(diào)控對(duì)白蘿卜生長(zhǎng)特性未有顯著影響，灌水下限70%θFC的處理蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均顯著高于灌水下限60%θFC的處理。本研究表明，溫室白蘿卜在膜下滴灌條件下時(shí)，灌水下限為60%θFC或70%θFC、灌水上限為90%θFC時(shí)，其生長(zhǎng)生理特性較為理想。

溫室；白蘿卜；灌水上下限；光合特性

土壤水分是植物生長(zhǎng)必需條件，是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的重要因素，土壤水分上下限指標(biāo)直接決定灌水量的多少，是制定灌溉制度的重要參數(shù)。通過(guò)對(duì)土壤水分的調(diào)控，結(jié)合農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)和管理措施，可適當(dāng)減少灌水次數(shù)和灌水量，提高水分利用效率。近年來(lái)，隨著設(shè)施農(nóng)業(yè)的發(fā)展，北方地區(qū)溫室反季節(jié)蔬菜的生產(chǎn)規(guī)模日益擴(kuò)大，但目前設(shè)施蔬菜生產(chǎn)過(guò)度依靠大量的水分和肥料的投入，導(dǎo)致設(shè)施蔬菜普遍存在灌溉水利用效率低和效益不高等問(wèn)題。蔬菜作為需水量較大的作物，蔬菜節(jié)水一直是農(nóng)業(yè)節(jié)水的重要組成部分，適宜的灌水上下限是確保設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)、優(yōu)產(chǎn)和水分高效利用的關(guān)鍵。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于設(shè)施蔬菜灌水上下限的研究主要涉及不同灌水上下限對(duì)生理生長(zhǎng)[1-2]、總產(chǎn)量[3]、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)[4]及水分利用效率[5-7]的影響，取得了大量的研究成果，研究對(duì)象多為番茄[8]、黃瓜[9]、茄子[10-11]等茄果類蔬菜，對(duì)根菜類研究較少。白蘿卜是我國(guó)秋冬季北方日光溫室內(nèi)廣泛種植的根菜類蔬菜，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益，目前對(duì)于白蘿卜的節(jié)水灌溉制度的研究逐漸增多，Wan[2]、Kang[3]、劉浩[12]、張西平[13]等研究了大田和溫室種植條件下灌水頻率和灌水下限對(duì)蘿卜生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量、光合特性和水分利用效率的影響。結(jié)果表明，灌水頻率對(duì)蘿卜的生長(zhǎng)發(fā)育沒(méi)有顯著影響，而對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量有顯著影響；水分過(guò)高或過(guò)低都不利于蘿卜增產(chǎn)及水分利用效率的提高，灌水下限為田持的70%時(shí)可顯著提高蘿卜的產(chǎn)量及水分利用效率；地膜覆蓋下少澆水或不澆水，有利于蘿卜光合特性的改善。

基于上述研究，本文選取白蘿卜為試驗(yàn)對(duì)象，開(kāi)展了不同灌水上、下限對(duì)白蘿卜生長(zhǎng)生理指標(biāo)的影響研究，以期為尋求適合北方日光溫室滴灌條件下白蘿卜的節(jié)水、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的灌溉制度提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)在北京市灌溉試驗(yàn)中心站(位于北京市通州區(qū)永樂(lè)店鎮(zhèn))，該站地處北緯39°20′，東經(jīng)114°20′，多年平均降雨565 mm，多年平均水面蒸發(fā)量1140 mm，多年平均氣溫11.5 ℃。

試驗(yàn)在北京市灌溉試驗(yàn)中心站3號(hào)溫室內(nèi)進(jìn)行，溫室長(zhǎng)90 m，凈寬8.5 m，占地面積765 m2。溫室內(nèi)土壤為壤土，體積田間持水量為30%，表層～20 cm容重1.36 g/cm3，20～40 cm容重1.62 g/cm3。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)供試作物為韓國(guó)白蘿卜，品種為雪如玉。采用穴播方式，種植方式為覆膜寬壟作，壟頂寬0.7 m，壟底寬1.1 m，壟高0.2 m，壟長(zhǎng)6.8 m，壟向與溫室寬向平行。

整個(gè)溫室共設(shè)置12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)轄4壟，每壟種植3行，行距25 cm，株距30 cm，溫室兩側(cè)設(shè)置2 m寬的保護(hù)區(qū)。

灌水方式為膜下滴灌，滴頭間距30 cm，設(shè)計(jì)流量1.38 L/h，每壟設(shè)兩行滴灌帶，位于相鄰兩行之間。

根據(jù)白蘿卜各生育期需水特點(diǎn)，全生育期共設(shè)6個(gè)處理，發(fā)芽期、幼苗期不做處理，各處理水分控制水平如表1所示，各生育期灌水量如表2所示。

計(jì)劃濕潤(rùn)層設(shè)為幼苗期20 cm，肉質(zhì)根生長(zhǎng)期(分為葉部生長(zhǎng)旺盛期、肉質(zhì)根生長(zhǎng)旺盛期)50 cm。每個(gè)處理設(shè)置2次重復(fù)，包含2個(gè)小區(qū)，各小區(qū)隨機(jī)區(qū)組布置。收獲前一個(gè)星期停止灌水。

表1　不同處理白蘿卜水分上下限控制水平

表2　不同處理白蘿卜各生育期灌水量　mm

1.3測(cè)定指標(biāo)與方法

(1)氣象因子

利用Watchdog系列小型自動(dòng)氣象站測(cè)定溫室內(nèi)的溫度、濕度、太陽(yáng)輻射等氣象因子，各氣象因子變化如圖1所示。

(2)土壤含水率

采用TRIME-IPH土壤含水量測(cè)量?jī)x測(cè)定各小區(qū)0～100 cm范圍內(nèi)的土壤含水量，分別在試驗(yàn)小區(qū)的壟中間、壟側(cè)各埋設(shè)一組土壤水分監(jiān)測(cè)管，每10 cm深度采集一個(gè)數(shù)據(jù)。當(dāng)土壤含水率達(dá)到灌水下限時(shí)，根據(jù)土壤含水率和灌水上限計(jì)算灌水量進(jìn)行灌水。試驗(yàn)采用溫室首部安裝的機(jī)械旋翼式水表控制灌水量。

(3)生長(zhǎng)指標(biāo)

進(jìn)入葉部生長(zhǎng)旺盛期后，每個(gè)小區(qū)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的植株5株，利用直尺測(cè)定白蘿卜的根長(zhǎng)、根粗(1/2處直徑)、葉面積(測(cè)定葉片的長(zhǎng)和寬)。

采用精度為1 g的臺(tái)秤測(cè)定單個(gè)白蘿卜肉質(zhì)根的鮮重。

(4)生理指標(biāo)

在典型生育期利用Lcpro+光合作用測(cè)定儀測(cè)定光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，灌水周期內(nèi)光合指標(biāo)變化過(guò)程測(cè)定時(shí)間為每天10:00～11:00之間。統(tǒng)一測(cè)定最上部完全展開(kāi)葉片。

將測(cè)定完光合指標(biāo)的葉片摘下，迅速稱其鮮重，然后在105 ℃條件下殺青20 min，85 ℃條件下烘至恒重，測(cè)定葉片含水率。

2　結(jié)果與分析

2.1灌水上下限對(duì)白蘿卜土壤水分動(dòng)態(tài)變化的影響

2.1.1全生育期計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)平均土壤含水率動(dòng)態(tài)變化

不同處理全生育期計(jì)劃濕潤(rùn)層深度范圍內(nèi)的平均土壤含水率變化如圖2所示。發(fā)芽期、幼苗期未做控水處理，各處理土壤水分變化趨勢(shì)一致。相同灌水下限條件下，土壤含水率隨著灌水上限的提高逐漸增加，表現(xiàn)為T1

圖2　不同處理白蘿卜全生育期土壤水分變化

2.1.2全生育期計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)平均土壤含水率動(dòng)態(tài)變化

不同處理典型生育期灌水周期內(nèi)土壤含水率在垂向剖面的分布情況如圖3所示。灌水周期內(nèi)，各處理土壤含水率垂向分布規(guī)律大體一致，呈近似倒“S”型分布，0～50 cm深度范圍內(nèi)土壤含水率均表現(xiàn)出較大的波動(dòng)，隨著灌水后天數(shù)的增加逐漸減小，60～120 cm土層含水率較為平穩(wěn)，表明0～50 cm為白蘿卜的根系主要活動(dòng)層。

相同灌水下限條件下，隨著灌水上限的提高，垂向土壤含水率最大值由40 cm土層向50 cm土層土壤遷移，同時(shí)土壤水分再分布影響表現(xiàn)更為顯著。相同灌水上限條件下，T4、T5、T6處理0～50 cm深度范圍內(nèi)各土層土壤含水率普遍高于T1、T2、T3處理。

圖3　不同處理白蘿卜全生育期土壤水分變化

2.2灌水上下限對(duì)白蘿卜生長(zhǎng)指標(biāo)的影響

2.2.1灌水上下限對(duì)白蘿卜葉面積的影響

不同處理白蘿卜全生育期葉面積的變化情況如圖4所示。結(jié)果表明，各處理白蘿卜葉片在葉部生長(zhǎng)旺盛期快速生長(zhǎng)，進(jìn)入根部生長(zhǎng)旺盛期后增長(zhǎng)速度趨緩。在葉部生長(zhǎng)期末期，T3處理葉面積最大，顯著大于T2處理(P<0.05)；在根部生長(zhǎng)旺盛期末期，T6處理葉面積最大，T1處理葉面積最小，二者差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。

相同灌水下限條件下，葉面積隨著灌水上限的提高而增加，在根部生長(zhǎng)旺盛期末期，T1與T3、T4與T6差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)，表明白蘿卜葉片的生長(zhǎng)對(duì)灌水上限的調(diào)控更為敏感。相同灌水上限條件下，葉面積隨著灌水下限的降低而減小，但差異未達(dá)顯著水平(P>0.05)，表明低灌水下限對(duì)葉片的生長(zhǎng)有一定的抑制效應(yīng)。

2.2.2灌水上下限對(duì)白蘿卜根長(zhǎng)、根粗、單根重的影響

不同處理白蘿卜在肉質(zhì)根生長(zhǎng)旺盛期末期根長(zhǎng)、根粗、單根重如表3所示?？梢钥闯?，T2處理白蘿卜根長(zhǎng)達(dá)最大值47 cm，顯著大于其他處理(P<0.05)；T2處理白蘿卜根粗達(dá)最大值，與其他處理差異未達(dá)顯著水平；T5處理白蘿卜單根重達(dá)到最大值1.38 kg，較T1處理最小值增加17%，差異達(dá)顯著水平(P<0.05)。

圖4　不同處理白蘿卜全生育期葉面積變化

表3　不同處理白蘿卜根長(zhǎng)、根粗、單根重

注：表中數(shù)值為所取樣本測(cè)量后的平均值，不同字母表示處理之間在p=0.05水平差異顯著。

在相同灌水下限條件下，隨著灌水上限的提高，白蘿卜根長(zhǎng)、根粗、單根重均表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢(shì)，T2、T5處理的白蘿卜根長(zhǎng)、根粗、單根重均達(dá)到最大值，表明灌水上限為90%θFC時(shí)適宜白蘿卜根部生長(zhǎng)，灌水上限過(guò)高、過(guò)低都不利于白蘿卜根部生長(zhǎng)。在相同灌水上限條件下，各處理白蘿卜根長(zhǎng)、根粗以及單根重未有顯著差異，表明灌水下限的調(diào)控對(duì)白蘿卜根部的生長(zhǎng)特性未有顯著影響。

2.3灌水上下限對(duì)白蘿卜生理指標(biāo)的影響

2.3.1灌水上下限對(duì)白蘿卜光合指標(biāo)日變化的影響

不同處理白蘿卜典型生育期灌水周期內(nèi)光合特性指標(biāo)變化如圖5所示?？梢钥闯?，在灌水周期內(nèi)，隨著灌水后天數(shù)的增加，各處理白蘿卜葉片的光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度整體均呈下降的趨勢(shì)。

圖5　不同處理白蘿卜灌水周期內(nèi)光合指標(biāo)變化

在相同灌水下限條件下，T3、T6處理光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度均整體高于其他處理，蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度的相差幅度大于光合速率間的相差幅度。在相同灌水上限條件下，T4、T5、T6處理光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度整體均高于T1、T2、T3處理，蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度的相差幅度同樣大于光合速率間的相差幅度。結(jié)果表明蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度對(duì)灌水上下限的敏感性高于光合速率。

2.3.2不同灌水上下限對(duì)葉片含水率的影響

各處理白蘿卜灌水周期內(nèi)葉片含水率變化如表4所示?？梢钥闯觯嗨? d，各處理葉片含水率均較高，且處理間未見(jiàn)顯著差異；灌水后2 d，葉片含水率有減小的趨勢(shì)，T1處理葉片含水率最高，T2處理最低，其余各處理間未見(jiàn)顯著差異；灌水后3 d，葉片含水率繼續(xù)減小，各處理間未見(jiàn)顯著差異；灌水后4 d，各處理間葉片含水率變化較為明顯，T1、T2、T3處理含水率持續(xù)降低，葉片含水率在86.87%～88.47%之間，而T4、T5、T6處理葉片含水率呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，葉片含水率在89.00%～90.12%。

相同灌水下限條件下，T3、T6處理在灌水周期后期葉片含水率總體維持在較高水平，顯著高于T1、T4處理。相同灌水上限條件下，T1、T2、T3處理葉片含水率隨著灌水后天數(shù)的增加呈逐漸降低的趨勢(shì)，在灌水周期末期相對(duì)初期分別下降了3.9%、2.5%、2.6%；T4、T5、T6處理葉片含水率變化趨勢(shì)不明顯，T4處理葉片含水率灌水周期末期相對(duì)初期增加了0.3%，T5、T6處理分別下降了2.2%、1.7%。

表4　灌水周期內(nèi)各處理白蘿卜葉片含水率變化

注：表中數(shù)值為所取樣本測(cè)量后的平均值，不同字母表示處理之間在p=0.05水平差異顯著。

3　結(jié)　論

(1)溫室白蘿卜的根系主要活動(dòng)層集中在0～50 cm土層范圍內(nèi)，隨著灌水上限的提高，垂向土壤含水率最大值由40 cm土層向50 cm土層土壤遷移，同時(shí)土壤水分再分布影響表現(xiàn)更為顯著。

(2)溫室白蘿卜葉片生長(zhǎng)、根部生長(zhǎng)對(duì)灌水上限的調(diào)控相對(duì)灌水下限更為敏感。灌水下限60%θFC的處理對(duì)溫室白蘿卜葉面積有一定的抑制效應(yīng)，對(duì)根長(zhǎng)、根粗、單根重的生長(zhǎng)特性未有顯著影響；灌水上限為100%θFC的處理顯著提高了葉面積，灌水上限為90%θFC的處理最適宜白蘿卜根部生長(zhǎng)。

(3)溫室白蘿卜蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度對(duì)灌水上下限的敏感性高于光合速率。灌水下限60%θFC的處理和灌水上限為80%θFC的處理顯著降低了蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，但光合速率降幅不大。

綜合考慮不同灌水上下限對(duì)溫室白蘿卜生長(zhǎng)生理指標(biāo)的影響，灌水上限為90%θFC、灌水下限為60%θFC時(shí)，可在促進(jìn)白蘿卜根部生長(zhǎng)、不顯著降低光合速率的前提下，降低蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，控制植物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，可作為日光溫室白蘿卜適宜灌溉參數(shù)的參考依據(jù)。

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characteristics of white radish were not influenced by lower irrigation limit, irrigation treatment lower limit of 70%θFCtranspiration rate, stomatal conductance were significantly higher than the lower limit of 60%θFCirrigation treatment. This study shows, White radish in greenhouse under film drip Irrigation, when lower irrigation limit of 60%θFCor 70%θFC, upper irrigation limit of 90%θFC, growing and physiological characteristics of an ideal.

Effect of different upper and lower irrigation limits on growing and physiological characteristics of greenhouse white radish

ZHANG Juan1，2，HAO Zhongyong1，2，YANG Shengli1，2，F(xiàn)AN Haiyan1，2，MA Zhijun1，2

(1.Beijing Water Science and Technology Institute，Beijing 100048,China；2.Beijing Engineering Technique ResearchCenterforExplorationandUtilizationofNon-conventionalWaterResourcesandWaterUseEfficiency,Beijing100048,China)

In order to explore the effect of different upper and lower irrigation limits on growing and physiological characteristics with film covering in greenhouse white radish, by using experimental and theoretical analysis,exploring the response pattern of growing and physiological characteristics such as leaf area, root length, root diameter, root weight and photosynthetic characteristics, leaf water content to different upper and lower irrigation limits. The results showed that: under same lower irrigation limit(60%θFCor 70%θFC), following the elevating of upper irrigation limit the leaf area increases gradually, root length, root diameter and root weight firstly decreased, and then increased with upper irrigation limit increase, upper irrigation limit would affect growing characteristics significantly, but photosynthetic characteristics insensitive to the upper irrigation limit, leaf water content will increase with the rising of upper irrigation limit.under same upper irrigation limit(80%θFC、90%θFCor 100%θFC), growing

greenhouse；white radish；irrigation limits；photosynthetic characteristics

北京市科技計(jì)劃課題(D151100004115004)

張娟(1987-)，女，工程師，主要從事農(nóng)業(yè)節(jié)水、水資源方向的研究工作。

S631.1

A

2096-0506(2016)08-0001-07