水分調(diào)控對寧夏枸杞光合特性及產(chǎn)量的影響

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)。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

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)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

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。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

(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)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉定額對枸杞光合特性的影響

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

2.2 不同灌溉定額對葉片水分利用效率的影響

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。

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

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

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

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)。

3.2 結(jié) 論

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。

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