不同土壤水分條件下黑果枸杞光合特性及產(chǎn)量分析

吳飛 朱生秀 向江湖 李萬棟

摘要[目的]探討不同土壤灌溉水平對(duì)青海諾木洪黑果枸杞光合特性及產(chǎn)量的影響。[方法]以引進(jìn)的3年生青海諾木洪黑果枸杞新生枝條為試材，采用不同水平的水分控制試驗(yàn)，測定其葉片光合參數(shù)及果實(shí)產(chǎn)量。[結(jié)果]不同灌水量對(duì)黑果枸杞光合氣體交換參數(shù)有顯著影響，隨著灌水量的減少，黑果枸杞光合氣體交換參數(shù)（光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度）均呈先增加后減弱的趨勢；不同灌水條件下黑果枸杞葉綠素含量較對(duì)照均有上升，且處理間差異顯著；水分利用率隨著灌水量的增加而逐漸減少，以灌溉量3 000 m3/hm2處理最優(yōu)，為24.43 g/kg；產(chǎn)量以灌溉量4 500 m3/hm2處理最優(yōu)，為2 175 kg/hm2，但與灌溉量3 000 m3/hm2處理差異不顯著。[結(jié)論]根據(jù)不同灌水處理下經(jīng)濟(jì)效益和土壤水分的可持續(xù)利用原則，采用滴灌條件下，灌溉定額以3 000 m3/hm2為宜。

關(guān)鍵詞水分；黑果枸杞；光合參數(shù)；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)Q945.18文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）05-0006-02

Abstract[Objective] To investigate the effect of different soil irrigation on Qinghai Nuomuhong black fruit wolfberry photosynthetic characteristics and yield.[Method] We took the 3yearold Qinghai Nuomuhong black fruit wolfberry newborn branches as test materials， and measured their leaf photosynthetic parameters and fruit yield by different levels of moisture control test.[Result] There were significant impact on black fruit wolfberry photosynthetic gas exchange parameters， with irrigation amount decreasing， black fruit wolfberry photosynthetic gas exchange parameters （photosynthetic rate， transpiration rate and stomatal conductance） showed first increasing then weakening trend； under different irrigation black fruit wolfberry chlorophyll content increased compared to the control， and there was significant differences among treatments； water use efficiency decreased gradually with irrigation amount increasing， and 3 000 m3/hm2 treatment was optimal for water use efficiency by 24.43 g/kg； 4 500 m3/hm2 treatment was optimal for yield as 2 175 kg/hm2， but there was no significant difference between the 2 treatments.[Conclusion] According to the principles of sustainable economic use and soil moisture under different irrigation treatments under drip irrigation， irrigation quota of 3 000 m3/hm2 is better.

Key wordsWater；Lycium ruthenicum Murr.；Photosynthetic parameters；Yield

作者簡介吳飛（1967—），男，江蘇泗洪人，工程師，從事植物生理生化研究。

收稿日期2016-12-28

黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）屬茄科枸杞屬多棘刺灌木[1]，是我國西北干旱地區(qū)特有的多年生耐鹽、抗旱性較強(qiáng)的野生灌木，在甘肅、陜西、青海等地均有大量分布，尤其在柴達(dá)木盆地和塔里木盆地分布較廣，資源量較大，加之其花青素[2]、黃酮[3]含量較高，開發(fā)利用前景較好。黑果枸杞根系特別發(fā)達(dá)，生命力極強(qiáng)，是干旱、半干旱地區(qū)主要生態(tài)經(jīng)濟(jì)樹種之一，在我國的干旱地區(qū)生態(tài)環(huán)境建設(shè)中發(fā)揮重要作用。由于其葉片光合效率高、抗逆性較強(qiáng)，能適應(yīng)復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境，極易粗放栽培和人工種植。前人進(jìn)行了大量研究，主要集中在種子萌發(fā)[4-5]、扦插育苗[6-7]、形態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)查[8]等方面，在黑果枸杞人工繁育方面取得了成果。

在栽培方面，土壤水分脅迫易造成植物的光合速率及經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的降低。已有研究表明，土壤含水量在5%時(shí)，黑果枸杞葉片的光合參數(shù)均呈下降趨勢，此時(shí)的土壤含水量為黑果枸杞正常生理代謝的脅迫點(diǎn)[1]。筆者以引進(jìn)的3年生青海諾木洪黑果枸杞新生枝條為試驗(yàn)材料，采用不同水平的水分控制試驗(yàn)，測定其葉片光合參數(shù)及果實(shí)產(chǎn)量，探討了不同土壤灌溉水平對(duì)青海諾木洪黑果枸杞光合特性及產(chǎn)量的影響，以期為新疆黑果枸杞節(jié)水高產(chǎn)栽培、生產(chǎn)種植及推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在新疆克拉瑪依市大農(nóng)業(yè)開發(fā)區(qū)，地處準(zhǔn)噶爾盆地北緣，海拔為270～500 m，地區(qū)溫度年較差34～36 ℃。無霜期平均為180～220 d，年均日照時(shí)數(shù)為2 704.0 h，年降雨量135.5 mm，蒸發(fā)量1 492.0 mm。土壤為荒漠灰鈣土，pH 7.6～8.7，有機(jī)質(zhì)含量在9～15 g/kg。

1.2材料

以3年生青海諾木洪黑果枸杞為試材。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用滴灌栽培模式，采用水表（精度0.001）測定灌水量。共設(shè)4個(gè)水分處理

：CK為6 000 m3/hm2（充分灌水）；T1為4 500 m3/hm2（節(jié)水25%）；T2為3 000 m3/hm2（節(jié)水50%）；T3為1 500 m3/hm2（節(jié)水75%）。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，小區(qū)面積為50 m2，株行距1 m×2 m，3次重復(fù)。在整個(gè)生育期內(nèi)灌水5次，即營養(yǎng)生長期、開花期、果實(shí)膨大期、盛果期、果實(shí)采收期各1次，其他正常管理。

1.4測定指標(biāo)與方法

1.4.1光合氣體交換參數(shù)。用美國Li-6400型便攜式光合作用系統(tǒng)測定葉片的凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、光能利用效率（SUE）和水分利用效率（WUE=Pn/Tr）等生理生態(tài)參數(shù)。

1.4.2

葉綠素含量。葉綠素含量參照李合生[9]的方法，用UV-2300型紫外分光光度計(jì)測定。

1.4.3果實(shí)單果重及產(chǎn)量。果實(shí)完全成熟時(shí)同時(shí)采摘，果實(shí)單果重采用電子秤測定30粒重，取平均值；干重采用烘干法測定，記錄各小區(qū)產(chǎn)量。

1.5數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2003軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用SPSS 17.0軟件中的LSD多重比較法比較數(shù)據(jù)之間的差異顯著性，數(shù)據(jù)均為平均值。

2結(jié)果與分析

2.1不同灌水量對(duì)黑果枸杞光合氣體交換參數(shù)的影響

水作為光合作用的主要原料，直接影響著作物光合速率的變化，影響光合產(chǎn)物的形成。由表1可知，不同灌水處理對(duì)黑果枸杞葉片光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、光合利用效率（SUE）和氣孔導(dǎo)度（Gs）有顯著影響，隨著灌水量的降低黑果枸杞光合氣體交換參數(shù)均呈先增加后減弱的趨勢。

不同灌水量對(duì)黑果枸杞的光合速率有顯著影響，變異系數(shù)達(dá)6.71%，T1、T2處理的光合速率較對(duì)照均有增加，T3處理的光合速率低于對(duì)照。在灌水量達(dá)1 500 m3/hm2時(shí)，相比對(duì)照節(jié)水75%，但黑果枸杞的光合速率受到顯著影響。由此可見，隨著灌水量逐漸增加，光合速率受影響程度也逐漸加重。因此，灌水量過大或過小同樣影響黑果枸杞的光合速率。

不同灌水量對(duì)黑果枸杞葉片蒸騰速率有顯著影響，隨著灌水量的降低，葉片蒸騰速率表現(xiàn)逐漸增大的趨勢，與對(duì)照相比，T1、T2和T3處理葉片蒸騰速率增幅分別達(dá)2.2%、85%和21.7%。各處理間葉片光能利用效率差異顯著，變異系數(shù)為12.96%。隨著灌水量的減少，黑果枸杞葉片光能利用效率表現(xiàn)先增加后降低的趨勢，T3處理光能利用效率最大，為4.60%，與對(duì)照相比增加50.8%，達(dá)到極顯著水平。氣孔導(dǎo)度隨著灌水量的減少表現(xiàn)逐漸增大的趨勢，與蒸騰速率的變化趨勢一致。T3處理測得的葉片氣孔導(dǎo)度達(dá)199.03 mmol/（m2·s），與對(duì)照相比增加140.1%。

2.2不同灌水量對(duì)黑果枸杞葉綠素含量的影響

葉片葉綠素含量的大小影響植物光合作用的進(jìn)行。由圖1可知，不同灌水處理下，黑果枸杞葉片中葉綠素含量較對(duì)照均有上升，且處理間差異顯著。隨著灌水量的逐漸減少，水分脅迫逐漸加重，黑果枸杞葉綠素含量下降幅度也增大，T1處理黑果枸杞葉片葉綠素含量最高，為52.9 mg/g。說明在水分脅迫條件下，黑果枸杞葉片葉綠素的合成受到了抑制，且抑制程度隨水分脅迫程度的加重而加重，導(dǎo)致光合作用能力減弱。

2.3不同灌水量對(duì)黑果枸杞干果重及鮮重的影響

由圖2可知，各處理間黑果枸杞單果鮮重差異較顯著，T2和T3處理的干果重與對(duì)照相比差異顯著，T1與其他處理間差異不顯著。鮮果重和干果重的變化趨勢一致，即隨著灌水量的減少均表現(xiàn)先逐漸升高，當(dāng)灌水量下降到3 000 m3/hm2時(shí)鮮果重和干果重均表現(xiàn)急劇下降的趨勢。各處理中，干果重與鮮果重的比例為1〖DK〗∶3。T3處理鮮果重和干果重較對(duì)照分別增加456%和16.7%。

2.4不同灌水量對(duì)黑果枸杞產(chǎn)量和水分利用率的影響

由表2可知，不同灌水量處理對(duì)黑果枸杞產(chǎn)量的影響不同，且各處理間存在顯著差異，與對(duì)照相比，T1處理黑果枸杞產(chǎn)量最高，產(chǎn)量增幅達(dá)14.2%，增產(chǎn)達(dá)270 kg/hm2，不同灌水量對(duì)黑果枸杞水分的利用率也不同，隨著灌水量的降低水分利用

效率逐漸升高，T2水分利用率最高，為24.43 g/kg，其產(chǎn)量高于對(duì)照。根據(jù)產(chǎn)量效益最大原則和土壤水分可持續(xù)利用原則，T2處理的灌水量為黑果枸杞的最佳灌水量。

3結(jié)論與討論

植物源葉凈光合速率是光合作用中最主要的生理參數(shù)，反映了光合作用的強(qiáng)弱，影響著作物碳水化合物的積累，且植物源葉凈光合效率與其氣孔導(dǎo)度呈直線正相關(guān)[10]。水分通過氣孔蒸騰是蒸騰的主要方式[11]。該研究表明，黑果枸杞長期處在不同水分條件下，光合特性發(fā)生變化，灌水量過高或過低均影響光合速率和蒸騰速率的大小。

水分利用率是以Pn和Tr的比值來計(jì)算的，反映了植物對(duì)水分的利用情況[12]。提高水分利用率是植物在水分脅迫下忍耐饑餓能力的一種適應(yīng)方式。該研究表明，適度水分虧缺可提高黑果枸杞水分利用效率，但持續(xù)水分脅迫不利于黑果枸杞對(duì)水分的吸收。該研究表明，低灌水量黑果枸杞葉片的葉綠素含量大于高灌水量黑果枸杞葉片。隨著水分脅迫的加重，黑果枸杞葉片葉綠素含量下降幅度也逐漸增大，說明在水分脅迫條件下，枸杞葉綠素的合成受到了抑制，脅迫程度越重，受抑制程度越重。

黑果枸杞是較耐旱的品種[1]。對(duì)黑果枸杞成熟時(shí)鮮果重及干重的測定結(jié)果表明，不同灌水處理，適度水分虧缺條件下，黑果枸杞平均單果重與干重的比例是3〖DK〗∶1；但隨著灌水量的減少，在水分嚴(yán)重虧缺時(shí)，單果重與干重的比例達(dá)2〖DK〗∶1，且果實(shí)較小，此時(shí)雖然干物質(zhì)所占比例增加，但干物質(zhì)量相對(duì)適度水分虧缺時(shí)小。不同灌水量對(duì)黑果枸杞產(chǎn)量和水分利用效率的研究結(jié)果表明，產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增加，達(dá)到一定程度后，隨著灌水量的增加，土壤蒸騰蒸發(fā)量增加，對(duì)土壤水分的消耗減弱，水分利用效率降低，產(chǎn)量不再增加反而減少。

綜上所述，根據(jù)產(chǎn)量效益最大原則和土壤水分的可持續(xù)利用原則，在黑果枸杞種植時(shí)采用3 000 m3/hm2的灌水量效果較好。

參考文獻(xiàn)

[1] 耿生蓮.不同土壤水分下黑果枸杞生理特點(diǎn)分析[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，27（1）：6-10.

[2] 李淑珍，李進(jìn)，楊志江，等.黑果枸杞類黃酮的提取和精制工藝研究[J].食品研究與開發(fā)，2008，29（8）：82-87.

[3] 孫楠，杜連平，孫躍寧，等.黑果枸杞、枸杞、黑加侖中原花青素含量對(duì)比研究[J].食品與藥品，2013，15（4）：275.

[4] 王桔紅，陳文.黑果枸杞種子萌發(fā)及幼苗生長對(duì)鹽脅迫的響應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)雜志，2012，31（4）：804-810.

[5] 楊志江，李進(jìn)，李淑珍，等.不同鈉鹽脅迫對(duì)黑果枸杞種子萌發(fā)的影響[J].種子，2008，27（9）：19-22.

[6] 常彥莉，譚雅茹.不同處理?xiàng)l件對(duì)黑果枸杞插穗成活率的影響[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2014（20）：48-50.

[7] 劉榮麗，楊海文，司劍華.不同的生長調(diào)節(jié)劑對(duì)黑果枸杞硬枝扦插育苗的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，201l，39（19）：11447-11448.

[8] 辛菊平，朱春云.柴達(dá)木盆地不同鹽生境下黑果枸杞形態(tài)結(jié)構(gòu)比較[J].西部林業(yè)科學(xué)，2015，44（4）：73-78.

[9] 李合生.植物生理生化實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2000：134-137.

[10] LI S H，GNARD M，BUSSI C，et al.Fruit quality and leaf photosynthesis in response to microenvironment modification around individual fruit by covering the fruit with plastic in nectarine and peach trees[J].Journal of horticultural science and biotechnology，2001，76（1）：61-69.

[11] 曹儀植，宋占午.植物生理學(xué)[M].蘭州：蘭州大學(xué)出版社，1998：21-47.

[12] 李鵬程，郁松林，符小發(fā)，等.GA3對(duì)葡萄果實(shí)成熟期葉片光合及熒光特性的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，19（3）：144-149.