不同滴灌方式對溫室藍(lán)莓葉綠素?zé)晒馓匦约吧L的影響

喬建磊，李 怡，王程翰，徐 佳，肖英奎

(1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，長春 130118；2. 吉林大學(xué)生物與農(nóng)業(yè)工程學(xué)院，長春 130125)

藍(lán)莓為杜鵑花科(Ericaceae)越橘屬(Vacciniumspp.)植物，其果實(shí)風(fēng)味獨(dú)特，具有良好的營養(yǎng)保健功能[1,2]，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為人類5大健康食品之一。由于藍(lán)莓根系纖細(xì)，且無根毛[3]，其在生長過程中主要通過菌根(植物根系與真菌相結(jié)合所形成的互利共生體)來吸收土壤養(yǎng)分，因此，藍(lán)莓對栽培土壤的環(huán)境條件要求較高。在藍(lán)莓生產(chǎn)過程中，選擇合理的灌溉方式極為重要。研究表明，大水漫灌容易破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，使得土壤板結(jié)和通氣性變差[4]，土壤含氧量大幅降低，這不僅會(huì)直接影響藍(lán)莓根系的生長發(fā)育，還會(huì)使得土壤微生物的生長環(huán)境惡化，進(jìn)而影響藍(lán)莓菌根的形成及互利共生效應(yīng)。采用滴灌進(jìn)行灌溉，可以將水分適時(shí)適量地輸送到作物根部附近的土壤，大幅提高了水分的利用效率，且不會(huì)破壞土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用[5-7]。

目前，以滴灌技術(shù)為基礎(chǔ)的灌溉方式較多[8,9]，如地下滴灌、覆膜滴灌、覆草滴灌等，且不同的滴灌方式具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。ROMERO等人研究認(rèn)為[10]，與地表滴灌相比，地下滴灌可以克服土壤表面水分含量較高、土表蒸發(fā)量較大的缺點(diǎn)，并能促進(jìn)作物根系向下深扎，但地下滴灌系統(tǒng)的安裝工作量較大，且滴頭容易被土壤顆粒堵塞。覆膜滴灌可以減少棵間蒸發(fā)，起到蓄水保墑的作用，且能明顯抑制土壤鹽分向土表積聚，有效緩解鹽分對作物的危害。但覆蓋薄膜阻礙了空氣在土壤表面的流動(dòng)，抑制了土壤中的氣體與外界氣體交換，土壤的通氣性變差[11]。

植物葉綠素?zé)晒庑盘柲軌蜢`敏地反映植物的生理狀態(tài)，還可作為評價(jià)植物對生長環(huán)境適應(yīng)程度的重要指標(biāo)，近年來在植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)等研究領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[12-14]。本研究結(jié)合藍(lán)莓栽培試驗(yàn)，在滴灌節(jié)水灌溉的基礎(chǔ)上，分別采用薄膜覆蓋和秸稈覆蓋處理，探討了不同滴灌方式對藍(lán)莓葉綠素?zé)晒馓匦院陀酌缟L的影響，旨在尋求適宜藍(lán)莓生長的灌溉方式，促進(jìn)藍(lán)莓的高效生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年在吉林省長春市凈月區(qū)日光溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)地處松遼平原腹地，位于東經(jīng)125°35′，北緯43°82′，屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均降水量為522～615 mm，無霜期為140～150 d，年平均日照時(shí)間為2 688 h。日光溫室長度為50 m，跨度為8.0 m，脊高為3.6 m。以3 a生藍(lán)莓苗為試材，品種為北陸(Northland)。土壤pH值為5.6，土壤有機(jī)質(zhì)量為27.8 g/kg，堿解氮、速效磷、速效鉀量分別為128.5、26.3、116.3 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)計(jì)3種滴灌方式，分別為常規(guī)滴灌(對照)、覆膜滴灌、覆蓋秸稈滴灌，相應(yīng)記為：CK、處理Ⅰ和處理Ⅱ。具體做法為CK：沿著定植行在植株兩側(cè)各鋪設(shè)1條滴灌帶，滴灌帶與植株基部的距離均為15 cm。處理Ⅰ：滴灌帶鋪設(shè)方法同CK，滴灌帶鋪好后覆蓋一層黑色地膜。處理Ⅱ：先在定植行的兩側(cè)分別挖出一條溝，溝寬約20 cm、溝深為10 cm，然后在溝中鋪設(shè)滴灌帶，并用切碎的玉米秸稈覆蓋滴灌帶。每個(gè)處理45株，分別采用上述3種滴灌方式進(jìn)行灌溉，灌水周期為4 d，灌水上限為田間持水量的85%。試驗(yàn)期間施復(fù)合肥(22-8-10)1次，每株施入10 g，其他田間管理措施均保持一致。從6月5日開始，選取不同處理植株的功能葉片進(jìn)行葉綠素?zé)晒庑畔⒉杉Ω魈幚碇仓甑母祷盍M(jìn)行測定，每間隔10 d測定一次，連續(xù)監(jiān)測5次。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

(1)葉綠素?zé)晒鈪?shù)測定。葉綠素?zé)晒鈪?shù)采用德國WALZ公司生產(chǎn)的調(diào)制式PAM葉綠素?zé)晒鈨x進(jìn)行測定。葉片暗適應(yīng)時(shí)間為20 min。通過儀器測定和分析系統(tǒng)計(jì)算，獲取的參數(shù)包括葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm、PSⅡ潛在光化學(xué)活性Fv/F0、PSⅡ光能捕獲效率F′v/F′m、PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率Yield、光化學(xué)猝滅系數(shù)qP和非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ。每個(gè)處理選取10片葉子進(jìn)行測定，然后取其平均值作為該處理的測定結(jié)果。

(2)葉片光合色素含量。在葉綠素?zé)晒鈪?shù)采集完成后，將所測試的葉片摘下，并帶入實(shí)驗(yàn)室用于光合色素含量分析，利用分光光度法測定其葉綠素a、葉綠素b和類胡蘿卜素的含量[15]。

(3)根系活力指標(biāo)測定。根系活力采用TTC染色法進(jìn)行測定。

(4)不同器官生物量指標(biāo)測定。試驗(yàn)結(jié)束后，在每個(gè)處理中選取3 棵苗，先將植株的根、莖、葉分開, 用清洗干凈后, 置于105 ℃烘箱中殺青20 min, 80 ℃烘干至恒重, 稱其干重，并分別計(jì)算各處理的單株平均值。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并用Duncan's新復(fù)極差法對不同處理之間的差異進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm和潛在光化學(xué)活性Fv/F0的影響

由圖1可以看出，不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm和潛在光化學(xué)活性Fv/F0均產(chǎn)生較大的影響。在6月5日，3種不同滴灌方式處理植株葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm之間的差異并不顯著，但處理Ⅱ植株葉片PSⅡ潛在光化學(xué)活性Fv/F0顯著高于對照CK(P<0.05)；在6月27日之后，CK和處理Ⅰ植株葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率下降幅度較大，而處理Ⅱ仍然保持在較高的水平；在6月16日，處理Ⅰ和處理Ⅱ植株葉片PSⅡ潛在光化學(xué)活性均顯著高于對照CK，且處理Ⅰ和處理Ⅱ之間的差異并未達(dá)到顯著水平，但7月8日之后，2者之間的差異越來越明顯，表明滴灌配合秸稈覆蓋更有利于提高藍(lán)莓葉片PSⅡ潛在光化學(xué)活性。

圖1 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片PSⅡ最大光化學(xué)效率Fv/Fm和潛在光化學(xué)活性Fv/F0的影響Fig.1 Effects of different drip irrigation methods on maximum photochemical efficiency Fv/Fm and potential photochemical activity Fv/F0 of blueberry leaves 注：同一時(shí)期不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片PSⅡ光能捕獲效率F′v/F′m和實(shí)際光化學(xué)效率Yield的影響

由圖2可以看出，在6月5日，處理Ⅱ植株葉片PSⅡ光能捕獲效率F′v/F′m和實(shí)際光化學(xué)效率Yield均顯著高于對照CK，且隨著時(shí)間的推移，處理Ⅱ與對照CK之間的差異越來越明顯；在6月16日之后，處理Ⅰ和處理Ⅱ植株葉片PSⅡ光能捕獲效率之間的差異并不顯著，但葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率之間的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)，其中在7月8日2者之間的差異達(dá)到最大，處理Ⅱ較處理Ⅰ高12.96%；圖2試驗(yàn)結(jié)果表明，覆膜滴灌、覆蓋秸稈滴灌2種滴灌方式均能提高葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率，且后者的效果更為顯著。

圖2 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片PSⅡ光能捕獲效率F′v/F′m和實(shí)際光化學(xué)效率Yield的影響Fig.2 Effects of different drip irrigation methods on light capture efficiency F′v/F′m and actual photochemical efficiency Yield of blueberry leaves

2.3 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)qP和非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ的影響

植物光化學(xué)猝滅系數(shù)qP反映的是PSⅡ天線色素吸收的光能用于光化學(xué)傳遞的份額。由圖3可以看出，在6月5日，3種不同滴灌方式處理植株葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)之間的差異并不顯著，在6月16日，處理Ⅱ植株葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)qP就開始顯著高于對照CK(P<0.05)，而此時(shí)期處理Ⅰ與對照CK之間的差異并不顯著；在7月19日，處理Ⅱ植株葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)較對照CK高13.81%，而處理Ⅰ較對照CK僅高4.04%，且處理Ⅱ植株葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)與對照CK和處理Ⅰ之間的差異均達(dá)到顯著水平，該結(jié)果表明覆蓋秸稈滴灌處理有利于提高葉片PSⅡ反應(yīng)中心光合電子傳遞活性。分析藍(lán)莓葉片非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ變化趨勢可知，不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ的影響較小，在試驗(yàn)期間均無顯著差異。

圖3 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)qP和非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ的影響Fig.3 Effects of different drip irrigation methods on photochemical quenching coefficient qP and non photochemical quenching coefficient NPQ of blueberry leaves

2.4 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片光合色素含量的影響

由表1可以看出，在6月16日，處理Ⅰ植株葉片葉綠素a和總?cè)~綠素的含量開始與對照CK之間的差異達(dá)到顯著水平，而此時(shí)處理Ⅱ植株葉片葉綠素a、葉綠素b和總?cè)~綠素的含量均顯著高于對照CK(P<0.05)。分析不同處理植株葉片類胡蘿卜素含量可知，在6月27日之前，處理Ⅰ、處理Ⅱ與對照CK之間的差異均不大，但隨著時(shí)間的推移，處理Ⅱ植株與對照CK之間的差異越來越明顯，其中在7月8日其較對照CK高12.31%。觀察各處理植株葉片光合色素含量的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，3種不同滴灌方式處理的植株葉片光合色素含量均表現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，但覆蓋秸稈處理其增幅明顯高于常規(guī)滴灌和覆膜滴灌，且其在后期的下降幅度也較小。

表1 不同滴灌方式對藍(lán)莓葉片光合色素含量的影響 mg/g

注： 同一列不同小寫字母表示處理間在0.05水平差異顯著(P<0.05)，下同。

2.5 不同滴灌方式對藍(lán)莓根系活力的影響

由表2可以看出，與對照CK相比，處理Ⅰ和處理Ⅱ植株在不同時(shí)期的根系活力均有所提高，且在6月27日之前，處理Ⅰ表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢，這可能與覆膜處理可以提高地溫有著密切的關(guān)系。但觀察根系活力變化趨勢可以發(fā)現(xiàn)，在7月8日之后，不同處理植株根系活力均有所下降，但處理Ⅱ下降幅度較小，其根系活力仍然處于較高的水平，這可能是由于在試驗(yàn)后期，溫室內(nèi)氣溫和地溫都已經(jīng)較高，覆膜滴灌雖然可以提高地溫，但地溫已不是影響藍(lán)莓根系活力的主導(dǎo)因素，對于覆蓋秸稈處理植株而言，地溫升高再加上覆蓋秸稈改善了根際土壤氧環(huán)境，更適合根系的生長，因此，在后期其根系活力顯著高于常規(guī)滴灌和覆膜滴灌。在整個(gè)試驗(yàn)期間，處理Ⅰ和處理Ⅱ植株的平均根系活力分別較對照CK高8.91%和15.67%。

表2 不同滴灌方式對藍(lán)莓根系活力的影響 μg/(g·h)

2.6 不同滴灌方式對藍(lán)莓不同器官生物量的影響

由表3可以看出，與常規(guī)滴灌相比，覆膜滴灌和覆蓋秸稈滴灌植株的根、莖與葉片的干重均顯著升高(P<0.05)，并且覆膜處理和覆蓋秸稈處理之間也存在較大的差異，后者對應(yīng)的根、葉片及地上部物質(zhì)的干重均顯著高于前者，分別高出8.22%、16.97%和8.57%。但不同滴灌方式對藍(lán)莓植株的根冠比影響較小，3個(gè)處理之間均無顯著差異(P>0.05)。

表3 不同滴灌方式對藍(lán)莓不同器官生物量的影響 g

3 結(jié) 論

通過藍(lán)莓栽培試驗(yàn)，研究了不同滴灌方式對藍(lán)莓生長和葉綠素?zé)晒馓匦缘挠绊懀饕Y(jié)論如下。

(1)與常規(guī)滴灌相比，覆膜滴灌和覆蓋秸稈滴灌均能提高植株葉片PSⅡ潛在光化學(xué)活性Fv/F0、光能捕獲效率F′v/F′m和實(shí)際光化學(xué)效率Yield，且覆蓋秸稈處理還顯著提高了藍(lán)莓葉片光化學(xué)猝滅系數(shù)qP，但其對藍(lán)莓葉片非光化學(xué)猝滅系數(shù)NPQ的影響并不顯著。

(2)覆膜滴灌和覆蓋秸稈滴灌可以提高藍(lán)莓葉片光合色素的含量，為促進(jìn)藍(lán)莓的光合作用奠定了基礎(chǔ)。且覆膜滴灌和覆蓋秸稈滴灌對應(yīng)植株的平均根系活力分別較常規(guī)滴灌高8.91%和15.67%。

(3)覆膜滴灌和覆蓋秸稈滴灌植株的根、莖與葉片的干重均顯著升高(P<0.05)，并且覆膜處理和覆蓋秸稈處理之間也存在較大的差異，后者對應(yīng)的根和葉片的干重較前者分別高8.22%和16.97%。但不同滴灌方式對藍(lán)莓植株的根冠比影響較小。

綜合分析結(jié)果表明，滴灌配合秸稈覆蓋有利于改善藍(lán)莓葉綠素?zé)晒馓匦院痛龠M(jìn)藍(lán)莓幼苗的生長，且采用秸稈進(jìn)行覆蓋不會(huì)造成環(huán)境污染，具有廣闊的應(yīng)用前景。本研究以3 a生藍(lán)莓幼苗為試材，該階段是培育健壯苗木的關(guān)鍵時(shí)期，研究結(jié)果對指導(dǎo)藍(lán)莓的生產(chǎn)具有重要的意義和參考價(jià)值。在今后的研究中，還有待于從長期的灌溉效果進(jìn)行綜合評價(jià)，并將水肥管理與果實(shí)產(chǎn)量、品質(zhì)相結(jié)合，開展更加深入和系統(tǒng)的研究。

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