吳秀玲,李 智,尹 娟,3,4
(1.寧夏農(nóng)業(yè)勘察設(shè)計(jì)院,銀川 750021;2.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院,銀川 750021;3.旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用教育部工程中心,銀川 750021;4.寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心,銀川 750021)
枸杞作為寧夏的主要經(jīng)濟(jì)作物,由于其對土壤環(huán)境適應(yīng)性較強(qiáng),對溫度、光照、土壤要求不嚴(yán)格,可在旱地、沙地、鹽堿地上種植,因此被譽(yù)為干旱地區(qū)鹽漬化土壤改良的先鋒植物[1-3]。由于枸杞耗水量大且對水分反應(yīng)特別敏感,目前枸杞生產(chǎn)的水分管理缺乏科學(xué)的量化指標(biāo),不能對水分進(jìn)行合理利用,造成水資源的浪費(fèi)[4]。根據(jù)研究區(qū)目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀和研究情況,針對寧夏中部干旱帶特殊的環(huán)境條件研究生育期不同灌水量對大田滴灌枸杞的影響,探討適合寧夏滴灌枸杞生長的水分條件,對枸杞的生理指標(biāo)及產(chǎn)量進(jìn)行試驗(yàn)分析,并提出符合本地區(qū)滴灌枸杞適宜的灌水量,為生產(chǎn)實(shí)踐提供一定科學(xué)依據(jù)。
試驗(yàn)于2015年4-10月在寧夏吳忠市同心縣下馬關(guān)鎮(zhèn)進(jìn)行,試驗(yàn)站所在地海拔1 730 m,地理位置為北緯36°58′48″、東經(jīng)105°54′24″。土壤類型為沙壤土,容重為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(zhì)見表1。
表1 試驗(yàn)田土壤理化性質(zhì)
試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列,共設(shè)4個(gè)處理,3次重復(fù),灌溉定額如下: W1:1 350 m3/hm2;W2:1 620 m3/hm2;W3:1 890 m3/hm2;W4:2 160 m3/hm2。株行距1 m×3 m,10棵枸杞樹為一個(gè)小區(qū),共12個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。除春灌和冬灌外,在枸杞整個(gè)生育期內(nèi)灌水6次,即營養(yǎng)生長期、盛花期、果實(shí)膨大期、勝果期、秋果生長期和秋果采收期各1次。滴灌帶采用內(nèi)鑲貼片式,內(nèi)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(gè)滴頭中間位置,距滴灌帶距離為10 cm。
(1)葉片光合生理參數(shù):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(chǎn)的LI-6400手持式光合作用測量系統(tǒng),每2 h測定一次,每個(gè)處理測定3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)待穩(wěn)定后讀取10個(gè)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能在短時(shí)間內(nèi)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(tài)參數(shù)。
(2)葉片水分利用效率:凈光和速率和蒸騰速率之間的比值。
(3)灌溉水分利用效率:作物產(chǎn)量和灌水量的比值。
(4)產(chǎn)量:枸杞夏果于2015年7月8日第一次采樣,以后每間隔8d采樣一次,于8月23日截止。每個(gè)小區(qū)選擇3株枸杞,采摘稱重,統(tǒng)計(jì)計(jì)算每種處理的理論產(chǎn)量(鮮重)。
從圖1可以看出,各處理枸杞凈光合速率(Pn)呈雙峰曲線變化,出現(xiàn)光合午休現(xiàn)象,在10∶00出現(xiàn)了第一個(gè)峰值,分別為23.16、26.21、24.43、27.55 μmol/(m2·s),并于16∶00出現(xiàn)了第二個(gè)峰值。各處理上午的凈光和速率明顯大于下午,這主要是由于經(jīng)過上午的光合作用后,葉片中的光和產(chǎn)物積累而發(fā)生反饋抑制的原因[5]。光和速率以處理W4最高,處理W3次之,處理W1最低,表明枸杞的凈光和速率與灌水量呈正相關(guān)關(guān)系。
Tr與Pn有相似的變化趨勢,處理W1、W2、W3、W4呈雙峰曲線變化趨勢,第一峰值出現(xiàn)在10∶00左右,分別為6.58、8.35、8.47、8.7 mmol/(m2·s),并于16:00出現(xiàn)了第二個(gè)峰值。日平均蒸騰速率日變化大小為W1 各處理胞間CO2濃度變化規(guī)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W1最高,處理W2次之,處理W4最低,表明胞間CO2濃度隨著灌水量的增加而降低。 綜上,隨著灌水量的增加,枸杞凈光合速率與蒸騰速率增加,而胞間CO2濃度隨之減少。 圖1 各處理下葉片光和特性的日變化 圖2 不同灌水處理枸杞葉片LWUE的日變化 植物葉片水分利用效率(LWUE)是衡量植物水分消耗與物質(zhì)生產(chǎn)之間關(guān)系的重要綜合指標(biāo),可通過公式LWUE=Pn/Tr求得,其中Pn和Tn分別為葉片的光和速率和蒸騰速率[7]。不同灌水處理下的LWUE變化趨勢一致,即都有一個(gè)由低到高,在到低的變化過程(圖2)。不同處理LWUE峰值出現(xiàn)的時(shí)間均在12∶00左右,其值在8∶00~10∶00之間變化不大,它們間的差異很小,而14∶00以后處理W4的LWUE明顯高于其他處理。從各處理的LWUE日均值可以看出,處理W4最高,為3.64 μmol/mmol,處理W1次之,為3.39 μmol/mmol,處理W2最低,為2.94 μmol/mmol。 不同處理下,滴灌枸杞的產(chǎn)量和灌溉水分利用效率如表2。從表2可看出,處理W1產(chǎn)量最低,與其他處理相差10.26%以上;處理W4灌溉水分利用效率最低,與其他處理相差12.26%以上。綜合考慮枸杞產(chǎn)量和灌溉水分利用效率,處理W2產(chǎn)量和灌溉水分利用效率最高,可實(shí)現(xiàn)水分利用的高產(chǎn)高效,達(dá)到節(jié)水灌溉的目的,該處理全生育期內(nèi)(2015年4-10月)灌溉定額為1 620 m3/hm2,生育期內(nèi)灌水6次。 表2 不同處理下滴灌枸杞的產(chǎn)量、灌溉水分利用效率 本試驗(yàn)是在大田條件下,通過控制玉米不同生育期灌水量從而控制土壤含水量,測定玉米的光和參數(shù)及產(chǎn)量對玉米不同程度水分虧缺的響應(yīng)。但測定不同水分條件下玉米的光和參數(shù)時(shí)均在同一天測定,未考慮到由于水分虧缺造成的作物生育期延遲,且外界環(huán)境對其準(zhǔn)確性有很大干擾[7]。因此,在試驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí),如何選擇適宜的灌溉定額指標(biāo)、如何排除因滴灌引起鹽分積累的影響等,這些問題均需要改善,從而進(jìn)一步完善節(jié)水灌溉理論基礎(chǔ)。 本文依托在寧夏中部干旱帶同心縣設(shè)立的試驗(yàn)區(qū),設(shè)置4個(gè)不同灌溉定額處理水平,在滴灌條件下進(jìn)行枸杞灌溉試驗(yàn),依據(jù)不同灌水處理下的枸杞光合特性、水分利用效率及產(chǎn)量水平等,研究提出滴灌枸杞合理的灌溉參數(shù),主要結(jié)論如下: (1)凈光和速率以處理W4最高,處理W3次之,處理W1最低。隨著灌水量的增加,枸杞凈光合速率與蒸騰速率增加,而胞間CO2濃度隨之減少。 (2)從各處理的LWUE日均值可以得出,處理W4最高,處理W1次之,處理W2最低。 (3)綜合作物產(chǎn)量和灌溉水分利用效率,滴灌枸杞以1 620 m3/hm2(W2處理)為節(jié)水高效的灌溉定額。 [1] 鄭國琦,楊愛琴. 關(guān)于寧夏枸杞實(shí)行節(jié)水灌溉的思考[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,(5):1 923,1 931. [2] 尚德福. 節(jié)水灌溉是寧夏引(揚(yáng))黃灌區(qū)改造的必由之路[J]. 寧夏大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2000,(2):170-173. [3] 鄭國保,張?jiān)磁?孔德杰,等. 不同灌溉定額對枸杞土壤水分動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的影響[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2012,(2):117-120. [4] 鄭國保,張?jiān)磁?朱金霞,等. 枸杞不同生長期水分效應(yīng)及水分生產(chǎn)函數(shù)研究[J]. 節(jié)水灌溉,2012,(11):22-24. [5] 慕 黎,王進(jìn)鑫,李繼文,等. 充分供水下刺槐和側(cè)柏苗木光合特性及水分利用效率的研究[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2009,(3):27-32. [6] 田志蓮,田軍倉. 不同土壤水分下限對膜下滴灌水稻光合作用及生理指標(biāo)影響[J].灌溉排水學(xué)報(bào),2013,(4):107-109. [7] 劉 帆,申雙和,李永秀,等. 不同生育期水分脅迫對玉米光合特性的影響[J]. 氣象科學(xué),2013,(4):378-383. [8] 姚珍珠,夏桂敏,王淑君,等. 水分脅迫和斜發(fā)沸石應(yīng)用對花生葉片光合特性及水分利用的影響[J]. 中國農(nóng)村水利水電, 2016,(9):105-110. [9] 李 智,尹 娟,鄭艷軍. 不同灌溉定額對枸杞光合特性及產(chǎn)量的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2016,(9):71-73. [10] 萬書勤,康躍虎,劉士平,等. 柴達(dá)木地區(qū)滴灌水-鹽-肥綜合調(diào)控對枸杞生長和水肥利用的影響[J]. 節(jié)水灌溉, 2016,(5):37-41. [11] 徐利崗,杜 歷,鮑子云,等. 干旱區(qū)枸杞滴灌灌溉制度試驗(yàn)研究[J]. 節(jié)水灌溉, 2016,(4):1-6. [12] 鄭國保,張?jiān)磁?,朱金霞,? 枸杞不同生長期水分效應(yīng)及水分生產(chǎn)函數(shù)研究[J]. 節(jié)水灌溉, 2012,(11):22-24.2.2 不同灌溉定額對葉片水分利用效率的影響
2.3 不同灌水處理對滴灌枸杞產(chǎn)量和灌溉水分利用效率的影響
3 討論與結(jié)論
3.1 討 論
3.2 結(jié) 論