澇害對夏季青菜葉片損失和產(chǎn)量影響的模擬

史艷姝,李 軍,辛跳兒,周 宇,薛正平,顧春軍

(1 上海市氣候中心,上海200030;2 上海市浦東新區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,上海201201)

青菜是綠葉菜的主要種類之一,生長周期較短,不耐儲存,運(yùn)輸損耗較大,主要以本地種植為主,在上海蔬菜市場中占有重要地位[1-3]。 青菜的生長發(fā)育和產(chǎn)量受環(huán)境因素、栽培方式、遺傳基因等影響。

20 世紀(jì)以來,突發(fā)性持續(xù)降水事件發(fā)生頻率逐年升高,上海地屬長江中下游地區(qū),降水豐沛,是持續(xù)性降水多發(fā)區(qū)[4-6]。 降水過多極易造成農(nóng)田積水,對作物生長發(fā)育及產(chǎn)量品質(zhì)影響極大[4,7]。 目前,澇害對青菜影響方面的研究主要集中在災(zāi)損關(guān)系上,而對青菜產(chǎn)量及模型建立方面的研究比較少。 汪治瀾等[8]通過開展青菜暴雨澇害試驗,發(fā)現(xiàn)澇害導(dǎo)致青菜根系活力下降,且受損率隨著時間的推移逐漸加重;洪嘉璉等[9]研究了夏澇程度與“三菜”災(zāi)損的關(guān)系;楊秋珍等[10]建立了暴雨澇害與葉菜災(zāi)損的綜合評估模型,可用于小范圍雨澇害情實時評估工作中。 本研究通過研究澇害對葉片損失率、植株密度及產(chǎn)量的影響,旨在進(jìn)一步明確青菜對澇害的反應(yīng),以減少極端氣象災(zāi)害和氣候變化對蔬菜生產(chǎn)帶來的不利影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地點(diǎn)概況

試驗地設(shè)在松江區(qū)上海浦遠(yuǎn)蔬菜園藝專業(yè)合作社168 號連棟大棚,該合作社占地面積25 hm2,主要種植無公害青菜、杭白菜、西芹等蔬菜,其中青菜、杭白菜等綠葉菜種植面積占該基地總種植面積的50%以上。

1.2 試驗設(shè)計

1.3 性狀考查

1.3.1 植株密度

在不同淹水歷時情況下,考查受淹結(jié)束后第1 天、第3 天和第5 天的青菜植株密度,記錄各淹水處理1 m2內(nèi)植株棵數(shù)。

1.3.1 葉片受損率

于9 月30 日、10 月2 日和10 月4 日考查6 葉齡青菜葉片損失率,于10 月8 日、10 月10 日和10 月12 日考查8 葉齡青菜葉片損失率,記錄不可食用葉數(shù)和綠葉數(shù),不可食用葉片包括:黃葉、爛葉、落葉和萎蔫葉。

1.3.2 產(chǎn)量的測定與記錄

葉片采收后,稱重。 105 ℃下殺青15 min,80 ℃下烘干至恒重,即為干重。

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

王浚樓船下益州，金陵王氣黯然收。風(fēng)水依舊，江山易姓。風(fēng)水亦是勢利之物，你興盛的時候，它可以為你錦上添花，你頹勢既出，它便眼皮不抬地給你增添晦氣。興廢窮達(dá)之事，豈是山川地形可以搞掂？

用EXCEL 2007 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,SPSS 19.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 淹水間隔天數(shù)與植株密度的關(guān)系

在相同淹水歷時條件下,6 葉齡和8 葉齡青菜植株密度隨著淹水處理后日數(shù)的增加明顯降低(表1)。6 葉齡青菜1 h 和7 h 淹水處理后第1 天、第3 天和第5 天植株密度無顯著差異,4 h、10 h、15 h、24 h 淹水處理后第1 天與第5 天的植株密度差異顯著(P＜0.05); 8 葉齡青菜4 h、7 h、15 h、24 h 淹水處理后第1 天、第3 天和第5 天的植株密度無顯著差異,1 h 和10 h 淹水處理后第1 天與第5 天的植株密度差異顯著(P＜0.05)。

表1 青菜受淹處理后第1 天、3 天和5 天的植株密度Table 1 Plant densities of 6-leaf age Chinese cabbage after 1 d,3 d and 5 d of submergence treatment

2.2 澇害對葉片受損率影響

2.2.1 葉片受損率動態(tài)變化

6 葉齡青菜淹水歷時1 h、4 h、7 h、10 h、15 h 和24 h 的葉片受損率變異范圍分別為0.0—9.5%、0—4.6%、2.3%—10.4%、2.6%—7.2%、3.0%—9.3%和5.5%—9.9%。 8 葉齡青菜淹水歷時1 h、4 h、7 h、10 h、15 h 和24 h 的葉片受損率變異范圍分別為1.9%—6.1%、2.9%—6.1%、3.6%—6.6%、4.5%—7.5%、4.8%—7.5%和5.4%—8.5%(表2)。 受淹結(jié)束后第5 天葉片受損率明顯高于第1 天,6 葉齡青菜葉片受損率分別高0.1%、4.6%、3.6%、3.7%、4.3%和4.4%,8 葉齡青菜葉片受損率分別高4.2%、3.2%、3.0%、3.0%、2.7%和2.4%。

表2 葉片受損率Table 2 Leaves damage rate %

比較6 葉齡青菜淹水結(jié)束后第3 天與第5 天葉片受損率發(fā)現(xiàn),淹水24 h 處理葉片損失率上升,其余淹水處理的葉片受損率均下降,這一變化趨勢與8 葉齡青菜相反。 淹水歷時1 h、4 h、7 h 處理后,6 葉齡青菜第1 天與第3 天的葉片受損率差異顯著,第5 天,淹水24 h 與1 h 處理葉片受損率的差異顯著;8 葉齡青菜各淹水歷時處理后第1 天、第3 天和第5 天的的葉片受損率均無顯著差異。

2.2.2 葉齡、受淹歷時與葉片受損率的關(guān)系

隨著淹水歷時的增加,青菜葉片受損率明顯上升(圖1)。 6 葉齡青菜葉片受損率變異范圍為0.1%—9.9%(P＜0.01),8 葉齡青菜葉片受損率變異范圍為6.1%—7.8%(P＜0.01),葉片損失率與葉齡呈先正比后反比關(guān)系,與淹水歷時呈正比關(guān)系。

2.3 澇害對產(chǎn)量影響

2.3.1 相同葉齡、受淹結(jié)束后日數(shù)與實際產(chǎn)量的關(guān)系

由表3 可知,6 葉齡和8 葉齡青菜相對產(chǎn)量隨著受淹結(jié)束后日數(shù)的增加均明顯降低,6 葉齡青菜產(chǎn)量損失高于8 葉齡。

表3 青菜受淹結(jié)束后不同日數(shù)產(chǎn)量Table 3 Yield of Chinese cabbage after different flooding days

2.3.2 相同葉齡、不同受淹歷時與干物質(zhì)重的關(guān)系

青菜干物質(zhì)重隨淹水歷時的增加而減少,青菜干物質(zhì)重與淹水歷時呈二次曲線方程,兩者極顯著相關(guān),且受淹結(jié)束后第5 天青菜干物質(zhì)重＞第3 天青菜干物質(zhì)重＞第1 天青菜干物質(zhì)重(圖2)。

2.3.3 澇害對青菜干物質(zhì)重?fù)p失率模型的建立

根據(jù)6 葉齡和8 葉齡青菜分別淹水結(jié)束后1 d、3 d 和5 d 的觀測資料,受淹歷時(x)與干物質(zhì)重?fù)p失率(y)的線性關(guān)系高度顯著,統(tǒng)計模型見表4。

表4 受淹歷時與干物質(zhì)重?fù)p失率關(guān)系Table 4 The relationship between flooding duration and dry matter loss rate

2.3.4 模型效果檢驗

模型效果可用相對誤差來表示,相對誤差越小,表明模型的計算精度越高,反之精度就較差。 根據(jù)建立的6 葉齡和8 葉齡青菜受淹歷時(x)與干物質(zhì)重?fù)p失率(y)的一元二次統(tǒng)計模型,對試驗結(jié)果進(jìn)行檢驗(表5、表6)。 發(fā)現(xiàn)6 葉齡和8 葉齡青菜受淹結(jié)束后1 d、3 d 和5 d 干物質(zhì)重受損率的平均相對誤差均小于5%。 由此看出,6 葉齡和8 葉齡青菜干物質(zhì)量受損率模型精度均較高。

表5 6 葉齡青菜干物質(zhì)重受損率統(tǒng)計模型檢驗結(jié)果Table 5 Statistical model test results of dry matter weight damage rateof 6-leaf age Chinese cabbage %

表6 8 葉齡青菜干物質(zhì)重受損率統(tǒng)計模型檢驗結(jié)果Table 6 Statistical model test results of dry matter weight damage rateof 8-leaf age Chinese cabbage %

2.4 葉片受損率與產(chǎn)量受損率的關(guān)系

圖3 所示,隨葉片受損率(x)增加葉片受損率(y)呈增加趨勢,且呈極顯著相關(guān)關(guān)系。 表明在淹水歷時增加的情況下,葉片受損率的增加導(dǎo)致產(chǎn)量的受損率增大。

3 討論

3.1 澇害對葉片的影響

植物受澇使作物內(nèi)部的代謝循環(huán)紊亂,動態(tài)平衡被打破。 根系是主要的受淹部位,土壤缺氧導(dǎo)致根系發(fā)育生長不良,體內(nèi)活性氧自由基積累,激素合成和調(diào)節(jié)過程受阻,葉片氣孔關(guān)閉[4,11,12-14],進(jìn)而影響光合代謝。

在實際生長過程中,相比根系,蔬菜葉片受澇的表征狀況更明顯[11]。 韓錦峰[15]認(rèn)為,土壤水分過多使煙草植株葉片變大且質(zhì)薄。 朱敏等[16]發(fā)現(xiàn),玉米在淹澇缺氧時葉片萎蔫黃化明顯。 姜東等[17]報道,拔節(jié)期至開花后20 d,長期漬水導(dǎo)致花后5 d 的小麥根系及旗葉衰老,且小麥根系衰老較旗葉快。 汪治瀾等[8]和洪嘉璉等[9]研究顯示,淹水時間越久,葉片的萎蔫和損失程度越大,與本研究結(jié)果一致。 2—6 葉齡雞毛菜受淹葉片損失率與葉齡、受淹時間呈正比關(guān)系[8],本研究結(jié)果表明,6—8 葉青菜受淹葉片損失率與葉齡先呈先正比后反比關(guān)系,與淹水時間呈正比關(guān)系,這可能與青菜的品種、葉齡及試驗時間不同有關(guān)。受澇還會使植物生長受阻,引起植株早衰[4],本研究中,青菜植株密度隨受淹結(jié)束后日數(shù)的增加明顯降低。

此外,對8 葉齡青菜淹水結(jié)束后葉片損失率進(jìn)行考查發(fā)現(xiàn),與淹水結(jié)束后第3 天和第5 天相比,第1 天的棚內(nèi)氣溫較高,但葉片損失率較低,這主要是由于第1 天大田受淹時間較短,葉片受損還未完全表征所致。

3.2 澇害對產(chǎn)量的影響

澇害對青菜等作物的生理、生長、產(chǎn)量及品質(zhì)等產(chǎn)生嚴(yán)重影響[18-19]。 楊京平等[20]研究結(jié)果表明,玉米相對產(chǎn)量、相對干物質(zhì)重與受淹天數(shù)呈線性負(fù)相關(guān),且玉米4 葉期受淹歷時越長,產(chǎn)量和干物質(zhì)降幅越大。 土壤長時間缺氧使作物根系活力下降、有氧呼吸減弱,干物質(zhì)積累降低[21-22],最終影響作物產(chǎn)量。 本研究結(jié)果表明,青菜經(jīng)淹水處理后,第1 天、第3 天和第5 天的相對產(chǎn)量明顯降低,產(chǎn)量損失率顯著上升,青菜干物質(zhì)重隨淹水歷時的增加而減少。 這與汪治瀾等[8]、Cao 等[23]結(jié)論一致。

6 葉齡和8 葉齡青菜不同淹水歷時處理后恢復(fù)正常水分管理雖導(dǎo)致產(chǎn)量下降,但并未出現(xiàn)衰亡情況,淹水后第5 天的青菜干物質(zhì)重＞第3 天的青菜干物質(zhì)重＞第1 天的青菜干物質(zhì)重。 其可能的原因是:一方面,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)是具有較強(qiáng)緩沖能力的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng),土壤滲透性較好,停澇后,一部分水分排出,一部分進(jìn)入到較深層土壤;另一方面,為適應(yīng)澇害脅迫,蔬菜作物在長期的進(jìn)化過程中形成了一定的耐澇機(jī)制,其生理生化以及耐澇基因的研究有待進(jìn)一步進(jìn)行。

4 結(jié)論

澇害對青菜葉片受損率有影響,淹水歷時越久,葉片受損率越高。 隨著葉齡的增大,青菜葉片抗損率提高;8 葉齡青菜淹水結(jié)束后第1 天、第3 天和第5 天的各淹水歷時處理的葉片受損率間均無顯著差異。澇害使青菜產(chǎn)量下降,產(chǎn)量損失率上升。 同時,葉片受損率與產(chǎn)量受損率之間存在正相關(guān)關(guān)系,且達(dá)極顯著水平。