不同遮陰下虧缺灌溉對小粒咖啡生長和水光利用的影響

劉小剛 萬夢丹 齊韻濤 楊啟良 劉艷偉

(昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 昆明 650500)

不同遮陰下虧缺灌溉對小?？Х壬L和水光利用的影響

劉小剛 萬夢丹 齊韻濤 楊啟良 劉艷偉

(昆明理工大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程學(xué)院， 昆明 650500)

為探明小?？Х冗m宜的水光管理模式，通過盆栽試驗研究了3個虧缺灌溉水平：輕度虧缺灌水(DIL，(65%～75%)FC，F(xiàn)C為田間持水量)、中度虧缺灌水(DIM，(55%～65%)FC)和重度虧缺灌水(DIS，(45%～55%)FC)，3個遮陰水平：不遮陰(S0，自然光照)、輕度遮陰(SL，50%自然光照)和重度遮陰(SS，30%自然光照)對小粒咖啡日均光合特性、生長及水光利用效率的影響，并建立了不同虧缺灌溉和遮陰水平下水分和光能利用的回歸模型。結(jié)果表明：與DIL處理相比，DIS處理降低小?？Х热~片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和光能利用效率分別為 17.61%、22.99%和27.43%，減少總干物質(zhì)積累量 6.29%；而DIM處理對其影響不明顯。S0處理的小?？Х热~片光能利用效率最小，SL處理次之，SS處理最大。S0處理或SS處理抑制葉片凈光合速率和水分利用效率，SL處理增加干物質(zhì)積累量11.14%。與DILS0處理相比，虧缺灌溉時遮陰顯著降低葉片蒸騰速率而增加葉片光能利用效率。葉片光能利用效率與光合有效輻射呈顯著的指數(shù)關(guān)系。隨著虧水和遮陰程度的增加，灌溉水利用效率先增后減。小?？Х茸顑?yōu)的水光耦合模式為輕度遮陰下輕度虧缺灌溉組合(DILSL)，該組合能同時獲得較高的干物質(zhì)累積和水分利用效率。

小粒咖啡； 虧缺灌溉； 遮陰； 光合特性； 光能利用； 水光耦合

引言

小?？Х仁俏覈耘嗟闹饕Х绕贩N，經(jīng)常受到季節(jié)性干旱和土壤水分虧缺的影響[1]。虧缺灌溉是針對水資源緊缺和用水效率不高提出的一種節(jié)水灌溉新技術(shù)[2-3]。土壤水分虧缺顯著降低咖啡根系活力、水分利用效率、開花數(shù)和結(jié)果數(shù)，而增加葉片中葉綠素、類胡蘿卜素、過氧化物酶活性、脯氨酸、丙二醛含量以及細(xì)胞透性[1,4]。水分虧缺降低咖啡葉片氣孔導(dǎo)度和光合速率，氣孔導(dǎo)度降幅大于光合速率降幅，同時抑制咖啡生長(降低樹高、冠幅、樹干直徑和根系密度)[5-8]。而不同水分虧缺程度下小粒咖啡耗水規(guī)律和水分利用效率尚需進(jìn)一步探討。

咖啡具有蔭蔽栽培的生長習(xí)性，合理遮陰可為咖啡提供適宜的生長發(fā)育環(huán)境[9]。蔭蔽栽培不顯著降低葉片光合速率、蒸騰速率，而增加氣孔導(dǎo)度和葉水勢。增大蔭蔽會使咖啡的光合速率日變化曲線由不對稱的雙峰曲線變?yōu)閱畏迩€[10]，使氣孔導(dǎo)度對凈光合速率的抑制逐漸降低，而光合有效輻射中的光通量密度對凈光合速率影響不明顯[11]。也有研究表明，蔭蔽栽培對咖啡葉片光合特性影響不明顯[12]。遮陰處理對咖啡幼樹的營養(yǎng)和生殖生長影響不明顯，而對成齡樹的節(jié)點數(shù)、葉面積和產(chǎn)量影響顯著?？Х冗M(jìn)入盛產(chǎn)期后遮陰處理能提高葉面積而降低節(jié)點數(shù)，遮陰對多年的均產(chǎn)影響不明顯[13]。另有研究發(fā)現(xiàn)，咖啡葉面積隨遮陰度的增加而增加，而產(chǎn)量及鮮果數(shù)量隨遮陰度的增加而降低。遮陰處理減小咖啡的葉面積和葉片厚度，而增加枝條長度[14]。

灌溉或遮陰單一因素對咖啡生理生態(tài)的影響研究較多，而水光耦合對咖啡生長調(diào)控、耗水規(guī)律、水分和光能利用效率的綜合影響尚不清楚。遮陰改變咖啡生長的微氣候環(huán)境，從而改變?nèi)~片光合生理特性和耗水規(guī)律。本文在不同遮陰水平下，研究虧缺灌溉對小?？Х壬L、干物質(zhì)累積、水分和光能利用效率的影響，并建立虧缺灌溉和遮陰交互作用下的水光利用回歸模型，以期找到小粒咖啡適宜的水光供應(yīng)模式，為小?？Х裙?jié)水灌溉和蔭蔽栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年4月—2015年12月在昆明理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程學(xué)院溫室內(nèi)(102°45′E、24°42′N)進(jìn)行。2014年4月10日移栽齡期為1年且生長均勻的小粒咖啡幼樹(卡蒂姆P796)到生長盆(上底直徑30 cm、下底直徑22.5 cm、高30 cm)中，盆底均勻分布5個直徑為0.5 cm小孔以保證根區(qū)通氣良好。供試土壤為老沖積母質(zhì)發(fā)育的紅褐土，田間持水量(FC)為24.3%，土壤粒徑0～0.02 mm的顆粒占7.9%，0.02～0.10 mm的顆粒占32.3%，0.10～0.25 mm的顆粒占45.3%，0.25～1.00 mm的顆粒占13.5%。土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量(質(zhì)量比)分別為5.05、0.87、0.68、13.9 g/kg。每盆裝土14 kg，裝土容重1.20 g/cm3。磷肥和鉀肥施入水平為0.5 g/kg(KH2PO4)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗設(shè)灌水和遮陰2個因素。3個灌水水平分別為輕度虧缺灌溉(DIL，(65%～75%)FC)、中度虧缺灌溉(DIM，(55%～65%)FC)和重度虧缺灌溉(DIS，(45%～55%)FC)。3個遮陰水平分別為不遮陰(S0，自然光照)、輕度遮陰(SL，50%自然光照)和重度遮陰(SS，30%自然光照)。完全組合設(shè)計，共9個處理，3次重復(fù)。通過不同密度的黑色遮陰網(wǎng)實現(xiàn)遮陰，遮陰網(wǎng)與小粒咖啡樹冠始終保持1 m距離，便于通風(fēng)和取樣觀測。稱量法控制灌水量，灌水處理前各處理保持較好的土壤含水率((75%～85%)FC)，緩苗后60 d開始灌水和遮陰處理，灌水周期為7 d。光照強(qiáng)度采用光照測定系統(tǒng)(Li-1400型)測定，用腳手架和不同透光能力的黑色遮陰網(wǎng)搭建可拆卸式遮陰棚，各苗木間保持一定的株行距，確保彼此互不遮陰影響。

1.3 測定項目與方法

2015年7月12日(旺長期灌水前1 d)用便攜式光合儀(Li-6400型)測定樹頂靠下功能葉的光合特性(凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度)，測定時間為08:00—18:00，每隔2 h測定1次。每個處理3個重復(fù)，每個重復(fù)測定3次，取日均值進(jìn)行分析。葉片瞬時水分利用效率為凈光合速率與蒸騰速率的比值，光能利用效率為凈光合速率與光合有效輻射的比值[15]。

2015年12 月9日測定小?？Х鹊纳L指標(biāo)和干物質(zhì)累積量。株高和枝條長度采用毫米刻度尺測定、基莖和葉面積分別用游標(biāo)卡尺和直接稱量換算法測定。根系取樣時，將栽植容器放在尼龍網(wǎng)篩上用水沖去泥土，獲得整體根系，再用流水緩緩沖洗干凈，沖洗時在根系下面放置100目篩以防止脫落的根系被水沖走，同時用濾紙和吸水紙擦干根系上的水分測其鮮質(zhì)量。鮮樣105℃殺青30 min后60℃干燥至質(zhì)量恒定，用天平稱其干質(zhì)量。根冠比為根系與冠層干物質(zhì)量的比值；總耗水量由水量平衡方程計算，灌溉水利用效率為總干物質(zhì)量與總耗水量的比值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用 SAS 8.2(SAS Institute, USA)統(tǒng)計軟件的兩因素方差分析和Duncan(P=0.05)法進(jìn)行方差分析和多重比較，回歸分析采用IBM SPSS Statistics 21進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小?？Х热~片光合特性的影響

灌水水平對小?？Х热~片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和光能利用效率日均值影響顯著(表1)，遮陰水平對凈光合速率、水分利用效率和光能利用效率日均值影響顯著，二者交互作用對蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和光能利用效率日均值影響顯著。與DIL處理相比，DIM處理改變凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和光能利用效率不明顯，而DIS處理的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和光能利用效率分別降低17.61%、22.99%和27.43%。這表明輕度和中度虧缺灌溉對光合特性的影響基本相同，而重度虧缺灌溉明顯抑制葉片光合性能。與S0處理相比，SL處理的凈光合速率、葉片水分利用效率和葉片光能利用效率分別增加23.35%、24.32%和201.18%，SS處理分別增加8.38%、16.03%和392.25%。可知隨著遮陰水平的提高，凈光合速率和葉片水分利用效率先增后減，而光能利用效率持續(xù)增加。與DILS0處理相比，其余各處理都不同程度降低了蒸騰速率，DISS0處理降低蒸騰速率最大為20.27%；除DISS0處理和DISSL處理氣孔導(dǎo)度分別降低15.43%和8.15%外，其余處理氣孔導(dǎo)度增加13.98%～59.97%；DIMS0處理和DISS0處理光能利用效率分別降低7.72%和33.02%，而其余處理增加144.23%～402.54%。這與自然光照(S0)條件下光合有效輻射較大而小粒咖啡適應(yīng)光輻射較低的環(huán)境密切相關(guān)。

表1 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小粒咖啡葉片日均光合特性的影響
Tab.1 Effect of deficit irrigation on daily photosynthetic characteristics of arabica coffee leaf under different shading

注：數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(n=3)，同列數(shù)值后不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小?？Х壬L特性的影響

灌水水平對小粒咖啡株高、莖粗、枝條數(shù)和葉片數(shù)影響顯著，遮陰水平對葉片數(shù)影響顯著，二者交互作用對莖粗和葉片數(shù)影響顯著(表2)。這表明灌水水平對生長指標(biāo)的影響大于遮陰水平。與DIL處理相比，DIM處理株高、枝條數(shù)和葉片數(shù)增加不明顯，莖粗減小不明顯；DIS處理的株高、莖粗、枝條數(shù)和葉片數(shù)分別降低7.31%、15.85%、8.46%和17.52%。與S0處理相比，SL處理葉片數(shù)增加不明顯，而SS處理的葉片數(shù)減少9.02%。與DILS0處理相比，DILSS處理、DIMS0處理、DIMSL處理、DISS0處理、DISSL處理和DISSS處理的莖粗分別減小15.54%、8.79%、15.88%、26.20%、18.43%和18.00%，而DILSL處理和DIMSS處理莖粗減小不明顯；DILSS處理、DIMS0處理、DISS0處理、DISSL處理和DISSS處理葉片數(shù)分別減少25.26%、11.53%、21.24%、19.56%和34.20%，而DILSL處理、DIMSL處理和DIMSS處理葉片數(shù)減少不明顯。

表2 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小粒咖啡生長的影響
Tab.2 Effect of deficit irrigation on arabica coffee growth under different shading

灌水水平遮陰水平樹高/cm莖粗/mm冠幅/cm枝條數(shù)葉片數(shù)新稍長度/cmS074.5±1.2ab11.8±0.3a66.7±3.4a23±2abc386±7a16.0±0.7aDILSL67.8±1.8abc11.5±0.3a73.4±5.9a24±1ab379±19a18.2±0.5aSS69.2±2.9abc9.9±0.2bc71.0±0.5a19±2d289±11c17.1±0.1aS075.3±2.7a10.7±0.1ab70.3±0.3a24±4ab342±17b15.3±1.0aDIMSL71.3±0.8abc9.9±0.8bc70.1±5.4a24±2ab378±8a18.5±2.8aSS74.9±1.2a11.6±0.1a72.2±2.2a26±1a396±11a18.1±0.1aS065.6±5.5bc8.7±0.2c64.1±2.5a20±2cd304±4c15.7±0.1aDISSL65.8±2.8bc9.6±0.6bc63.9±2.6a21±3bcd311±4bc16.6±1.0aSS64.7±0.7c9.7±0.5bc65.6±1.0a20±1cd254±4d16.3±0.4a顯著性檢驗(P值)灌水水平0.01260.00090.10580.0021<0.00010.5303遮陰水平0.29950.97330.60080.27060.00350.1480灌水水平×遮陰水平0.70550.00920.83930.08370.00120.8444

2.3 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小?？Х雀晌镔|(zhì)量積累的影響

表3統(tǒng)計表明，除灌水水平對葉片干物質(zhì)量、遮陰水平對莖干物質(zhì)量和根冠比、二者交互作用對根干物質(zhì)量的影響不顯著外，灌水水平、遮陰水平及交互作用對其余各器官干物質(zhì)量及根冠比影響顯著。與DIL處理相比，DIM處理增加葉、桿干物質(zhì)量和根冠比和減少總干物質(zhì)量不明顯，而莖干物質(zhì)量減少6.36%。DIS處理的根、莖、桿、總干物質(zhì)量和根冠比分別減小17.90%、33.83%、30.03%、13.13%和6.29%。與S0處理相比，SL處理的根、葉、桿和總干物質(zhì)量分別增加12.33%、10.79%、16.42%和11.14%。SS處理的根和桿干物質(zhì)量減少5.75%和7.99%，而增加葉干物質(zhì)量和減少總干物質(zhì)量不明顯。與DILS0處理相比，除DILSL處理增加和DIMS0處理減少莖干物質(zhì)量不明顯外，其余處理莖干物質(zhì)量減少12.78%～45.30%。DISSL處理葉片干物質(zhì)量增加8.12%，而DILSL處理和DIMSL處理增加葉片干物質(zhì)量不明顯。其余處理葉片干物質(zhì)量降低4.38%～13.34%。除DIMS0處理減少桿干物質(zhì)量不明顯外，DILSL處理增加了5.42%，而其余處理減少了6.27%～47.40%。DILSL處理總干物質(zhì)量增加5.66%，而DIMSL處理總干物質(zhì)量增加不明顯，其余處理減少了4.7%～21.14%。除DISSL處理減小根冠比5.32%和DISSS處理根冠比減小不明顯外，其余處理的根冠比均有不同程度的增加，其中DIMSL處理的根冠比最大，比DILS0處理增加了18.94%。這表明適度水分虧缺能促進(jìn)根系生長，有利于提高土壤水分的利用效率，而重度水分虧缺則抑制根系生長。

表3 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小粒咖啡干物質(zhì)量積累的影響
Tab.3 Effect of deficit irrigation on dry mass of arabica coffee under different shading

灌水水平遮陰水平各器官干物質(zhì)量/(g·棵-1)根莖葉桿總計根冠比/%S043.35±2.55bc22.14±0.52a102.03±1.35ab40.99±0.31ab208.51±3.69bc26.25±1.36bcDILSL50.79±1.00a23.23±0.35a103.09±1.49ab43.21±2.10a220.32±1.96a29.96±0.42aSS40.72±0.39cd18.18±0.41b91.52±1.04bc28.41±0.14e178.83±1.20e29.48±0.62abS045.38±0.83b21.61±1.31a94.77±0.32bc36.94±0.65c198.70±0.81cd29.60±0.86abDIMSL50.53±0.10a19.31±0.30b102.59±4.54ab40.07±1.81abc212.50±3.13ab31.20±0.52aSS41.15±0.52cd18.59±1.06b97.85±1.85bc38.42±0.80bc196.01±0.51d26.57±0.34bcS036.08±0.06e12.11±0.16d88.42±4.80c21.56±0.82f158.17±5.84f29.55±1.35abDISSL38.88±0.53de13.81±0.33d110.31±7.31a32.55±0.78d195.55±6.73d24.82±0.64cSS35.76±1.35e16.13±0.22c97.56±0.99bc24.71±0.89f174.16±1.67e25.84±0.92c顯著性檢驗(P值)灌水水平<0.0001<0.00010.0980<0.0001<0.00010.0132遮陰水平<0.00010.11900.0052<0.0001<0.00010.1574灌水水平×遮陰水平0.08750.00090.03920.00050.00080.0024

2.4 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小?？Х群乃亢凸喔人眯实挠绊?/p>

灌水水平、遮陰水平及二者的交互作用對小?？Х群乃考肮喔人眯实挠绊戯@著(圖1)。與DIL處理相比，DIM處理和DIS處理耗水量分別減小9.61%和17.49%，而增加灌溉水利用效率10.45%和4.82%。與S0處理相比，SL處理和SS處理耗水量分別減小13.94%和23.83%，而增加灌溉水利用效率29.13%和27.76%。這與遮陰降低冠層和土壤表層溫度以及葉片蒸騰有關(guān)。與DILS0處理相比，其余處理耗水量減小13.32%～33.95%，除DISS0處理灌溉水利用效率增加不明顯外，其余處理灌溉水利用效率增加9.89%～42.26%。因此，適量虧缺灌溉和適度遮陰是提高小粒咖啡水分利用效率的2種有效途徑。

圖1 不同遮陰水平下虧缺灌溉對小粒咖啡耗水量及灌溉水利用效率的影響Fig.1 Effect of deficit irrigation on water consumption and irrigation water use efficiency of arabica coffee under different shading

2.5 水分和光能利用模型

遮陰條件相同時，DIM和DIS條件下灌溉水利用效率與耗水量呈顯著的二次多項式關(guān)系；灌水水平相同時，SL條件下的灌溉水利用效率與耗水量也呈顯著的二次多項式關(guān)系。相同遮陰或灌水條件下，葉片光能利用效率與光合有效輻射均呈顯著的指數(shù)關(guān)系(表4)。

表4 不同虧缺灌溉和遮陰水平下小?？Х鹊乃饫没貧w模型
Tab.4 Regression model of water and radiation use of arabica coffee under different levels of water deficit and shading

處理耗水量(X)與灌溉水利用效率(Y)回歸模型決定系數(shù)R2P光合有效輻射(x)與葉片光能利用效率(y)回歸模型決定系數(shù)R2PDILY=-0.0004X2+0.0518X+0.63540.8420.760y=0.042e-0.005x0.994<0.001DIMY=-0.0010X2+0.1455X-2.31890.9870.001y=0.042e-0.004x0.9720.001DISY=-0.0062X2+0.8767X-28.4490.9190.023y=0.031e-0.004x0.990<0.001S0Y=-0.0011X2+0.2046X-7.62160.8090.085y=0.090e-0.006x0.7830.020SLY=-0.0033X2+0.5429X-19.710.8680.047y=0.192e-0.013x0.7710.021SSY=-0.0058X2+0.8065X-25.5370.7650.114y=0.259e-0.023x0.9030.004

3 討論

光照是植物進(jìn)行光合作用的最重要的能量來源，而水分則是植物生長和物質(zhì)運輸?shù)幕A(chǔ)和載體[16]。遮陰必然引起葉片光合作用、蒸騰作用、氣孔導(dǎo)度及源庫關(guān)系的改變，進(jìn)而影響作物對水分和光照的吸收和利用[17-19]。本研究發(fā)現(xiàn)，灌水和遮陰水平的交互作用對小?？Х热~片的蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的日均值影響顯著。主要是由于遮陰影響了冠層微氣候環(huán)境，降低冠層氣溫并改變?nèi)~片氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，因此也改變了耗水規(guī)律。虧缺灌溉下遮陰處理均不同程度降低蒸騰速率，降低程度與虧缺灌溉和遮陰水平相關(guān)。同時，在光合速率不降低或者降幅不大的情況下，葉片水分利用效率得到提高，可見虧缺灌溉下適度遮陰是小?？Х裙?jié)水的有效途徑。90%的植物干物質(zhì)來自光合作用，光能利用效率是決定植物生產(chǎn)力的重要因素[20]。遮陰處理能顯著提高葉片光能利用效率，表明小?？Х葘θ豕饷{迫具有一定的調(diào)節(jié)和適應(yīng)能力，主要通過降低光補(bǔ)償點來適應(yīng)光輻射強(qiáng)度低的環(huán)境[15]。DIS處理顯著降低葉片光能利用效率，可能由于土壤水分嚴(yán)重脅迫導(dǎo)致作物對光合有效輻射的吸收及轉(zhuǎn)換能力降低所致。因此，只有土壤水分適宜的條件下適度遮陰才能獲得較高的葉片水分和光能利用效率。

適宜的水分條件是保證植物正常生命活動的前提。本研究發(fā)現(xiàn)灌水對小粒咖啡生長指標(biāo)的影響顯著大于遮陰(表2和表3)。DIS顯著降低了各器官干物質(zhì)積累量，可能是由于水分重度虧缺嚴(yán)重影響葉細(xì)胞膨脹, 從而降低光能截獲面積, 最終影響光合產(chǎn)物積累總量[21-22]。SL能增加干物質(zhì)積累總量，這與小?？Х鹊哪完幠芰^強(qiáng)有關(guān)，適度遮陰時的生理活性增強(qiáng)，光合特性得以優(yōu)化，相對生長率也得到提高[23]。灌水和遮陰的交互作用對小?？Х雀晌镔|(zhì)積累的交互作用顯著，虧缺灌溉對干物質(zhì)積累的影響與遮陰程度密切相關(guān)。輕度虧缺灌溉和輕度遮陰組合(DILSL)的干物質(zhì)積累量最大，同時能獲得較大的灌溉水利用效率。因此，本研究中土壤含水率(65%～75%)FC耦合50%自然光照能實現(xiàn)“以光調(diào)水”和節(jié)水增效的目的。主要由于適宜的水光組合能使小?？Х染S持較高的光合作用水平和正常的生長發(fā)育的同時，減少了葉片的奢侈蒸騰量，從而保持了較高的水分利用效率。

隨著遮陰水平的提高，不同虧缺灌溉水平下的耗水量逐漸減少。其中DIM和DIS的灌溉水利用效率與耗水量呈顯著的二次曲線關(guān)系，這與遮陰改善小?？Х壬L的微氣候環(huán)境(影響光合碳循環(huán)中光調(diào)節(jié)酶活性和植物生理生化過程)[24]、減少耗水量且提高灌溉水利用效率密切相關(guān)。SL條件下灌溉水利用效率與耗水量也呈二次曲線關(guān)系，這與前人研究結(jié)果[25-26]一致。葉片的光能利用效率與光合有效輻射呈顯著的指數(shù)關(guān)系。表明光能利用效率隨著光合有效輻射的增加而先迅速減小后緩慢減小；也表明當(dāng)光合有效輻射增加到一定程度時，光能利用效率基本維持在同一個水平。也就是光合有效輻射超過閾值時，對提高光能利用效率意義不大。

本研究采用遮陰網(wǎng)實現(xiàn)不同光照環(huán)境，而生產(chǎn)中往往通過蔭蔽栽培(或者間作)的方式來實現(xiàn)遮陰。蔭蔽栽培會改變小粒咖啡冠層微氣候環(huán)境和根區(qū)土壤的水肥條件，情況比人工遮陰復(fù)雜。本研究探明小?？Х冗m宜的水光組合為DILSL，可為小?？Х鹊拇筇锕喔群驼陉幑芾硖峁├碚搮⒖?。但由于本研究只設(shè)置了3個虧缺灌溉和3個遮陰水平，要得到精準(zhǔn)的小?？Х人怦詈夏Ｊ?，還需進(jìn)一步細(xì)化試驗設(shè)計。另外本試驗只對小?？Х壬L、干物質(zhì)量和水、光能利用進(jìn)行了研究，尚未涉及到產(chǎn)量及品質(zhì)風(fēng)味等綜合指標(biāo)，還需系統(tǒng)深入探討。

4 結(jié)論

(1)與輕度虧缺灌溉處理(DIL)相比，重度虧缺灌溉處理(DIS)顯著降低葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和光能利用效率，從而抑制小?？Х壬L，減少干物質(zhì)積累。

(2)隨著遮陰水平的增加，小?？Х热~片光能利用效率隨之增加，而凈光合速率和水分利用效率先增后降。與S0處理相比，SL處理顯著增加小粒咖啡的干物質(zhì)積累量，而SS處理不利于干物質(zhì)積累。

(3)與輕度虧缺灌溉不遮陰處理(DILS0)相比，遮陰條件下虧缺灌溉(DI)不同程度降低葉片蒸騰速率而增加葉片光能利用效率。輕度虧缺灌溉和輕度遮陰處理(DILSL)在獲得最大干物質(zhì)積累量的同時，有較高的灌溉水利用效率。

(4)小?？Х鹊娜~片光能利用效率與光合有效輻射呈顯著的指數(shù)關(guān)系。隨著虧水和遮陰程度的增加，灌溉水利用效率先增后減?；诠?jié)水增效方面考慮，小?？Х茸顑?yōu)的水光耦合模式為DILSL組合。

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Effect of Deficit Irrigation on Growth and Water-Radiation Use of Arabica Coffee under Different Shading

LIU Xiaogang WAN Mengdan QI Yuntao YANG Qiliang LIU Yanwei

(FacultyofModernAgriculturalEngineering,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,China)

Arabica coffee has the habit of shading cultivation and its growth often is inhibited by soil drought stress. Shade changes micro-climate of coffee growth and further affects photosynthetic characteristics and water consumption. The object was to explore suitable management mode of water and light, using three levels of deficit irrigation, i.e., light deficit irrigation (DIL, (65%～75%) field capacity), medium deficit irrigation (DIM, (55%～65%) field capacity) and severe deficit irrigation (DIS, (45%～55%) field capacity), respectively, and three levels of shade, i.e., no shade (S0, natural light), light shade (SL, 50% natural light) and severe shade (SS, 30% natural light). The effect of deficit irrigation and shading levels on daily mean photosynthetic characteristics, growth and water-radiation use efficiency of arabica coffee was studied by pot experiments, and regression model was established under different deficit irrigation and shade levels. The results showed that compared with DIL, DISreduced coffee leaf net photosynthetic rate, stomatal conductance and radiation use efficiency by 17.61%, 22.99% and 27.43%, respectively, and reduced the total dry mass by 6.29%, but DIMhad no significant effects on leaf net photosynthetic rate, stomatal conductance, radiation use efficiency and total dry mass. Leaf radiation use efficiency of S0was the lowest, SLwas the second and SSwas the highest. S0or SSinhibited net leaf photosynthetic rate and water use efficiency, and SLincreased dry mass by 11.14%. Compared with DILS0, shading under deficit irrigation reduced leaf transpiration rate but increased light use efficiency significantly. Leaf radiation use efficiency showed a significant exponential relation with photosynthetically active radiation. Irrigation water use efficiency was increased first and then decreased with the increase of water deficit level and shading degree. On the basis of high dry mass accumulation and water use efficiency, the suitable mode of water and light management of arabica coffee was the combination of light deficit irrigation and light shade (DILSL). The study results can provide scientific basis for irrigation and shade management of arabica coffee. In addition, this experiment was only focused on coffee growth, dry matter and water-radiation use, and yield, quality and flavor were not involved. Further systematic discussion of arabica coffee was needed under different irrigation and shade conditions.

arabica coffee; deficit irrigation; shading; photosynthetic characteristics; radiation use; water and radiation coupling

10.6041/j.issn.1000-1298.2017.01.025

2016-09-24

2016-10-23

國家自然科學(xué)基金項目(51109102、51469010)、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(2014FB130)和云南省教育廳重點項目(2011Z035)

劉小剛(1977—)，男，教授，博士，主要從事節(jié)水灌溉理論與技術(shù)研究，E-mail： liuxiaogangjy@126.com

S275.3

A

1000-1298(2017)01-0191-07