不同灌溉条件对萝卜光合特性和产量的影响

朱 桓,李文红,张俊花,李亚楠

(1.河北省张家口市农业技术推广站,河北张家口075000;2.河北北方学院农林科技学院,河北张家口075131)

河北省是极度资源性缺水省份,全省多年平均水资源总量205亿m3,可用水量170亿m3.人均水资源占有量仅为全国平均值的1/7,比国际公认的季度缺水标准还少193 m3.近年来,河北省蔬菜产值已连续6a(年)稳居河北省种植业首位,河北省用占全国0.7%的水资源量,生产了占全国11%的蔬菜,这在一定程度上,是以超负荷利用水资源为代价的[1].

而位于河北省西北部的张家口坝上地区海拔高度1 400～1 500 m,近15 a(年)的气象资料统计显示,年均气温3.7℃,年均降雨量400 mm左右,蒸发量为降雨量的4～5倍.该地区水文地质资料显示,坝上地区为内流域,每667 m2耕地地下水不足70 m3,为全国平均值的1/20,地下水只能靠自然降水补给[2].

自“九五”以来,坝上地区由于蔬菜产业的发展,造成掠夺式的开采地下水的现象日益严重.以补水灌溉所支持的蔬菜生产,随着区域城镇发展及生态环境建设,农用水资源日益紧缺.区域喜凉错季蔬菜生产受制于匮乏的地下水资源难以扩大生产.因此,提高降水资源的利用效率,发展节水灌溉农业成为当务之举.

目前有关不同灌溉条件对作物光合特性的研究已有大量报道[3,4],但有关冀西北坝上地区萝卜光合特性的研究少见报道.因此,本试验通过不同灌水量处理,对地膜覆盖萝卜的光合特性和产量进行研究,以期为冀西北坝上地区蔬菜的节水生产利用提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 试验材料

萝卜品种为当地种植面积最大的品种“春辉”.

1.2 试验过程

试验于2009年6月～9月在农业部张北农业资源与生态环境重点野外科学观测试验站进行.

萝卜采用高畦栽培,畦高15 cm,畦宽60 cm,地膜覆盖.6月25日播种,株距15 cm,行距40 cm,每畦种双行.小区面积为10 m×6 m=60 m2,重复3次,随机区组排列.播种前每小区施NH4H2PO46 kg,播完后浇等量底水,确保出全苗,每次使用水龙带浇水,只浇畦沟.

试验设4个处理,分别为处理1(T1)即对照 (ck),不覆膜,在萝卜肉质根膨大初期和盛期各灌水1次,每次灌水量为195 m3/hm2;处理2(T2)覆盖地膜,在萝卜肉质根膨大初期和盛期各灌水1次,每次灌水量为195 m3/hm2;处理3(T3)覆盖地膜,在萝卜肉质根膨大盛期灌水1次,灌水量为195 m3/hm2;处理4(T4)覆盖地膜,在萝卜浇过播种水后,不再补水灌溉.

1.3 测定项目和方法

采用美国CID公司生产的CI301-PS光合测定仪测定萝卜叶片光合速率 (Pn).参照张宪政[5]的方法进行功能叶片叶绿素含量测定,测定叶样为相同部位的功能叶片.收获时统计小区产量.

2 结果与分析

2.1 萝卜功能叶片叶绿素及Cxc的含量变化

从图1看出,不同时期萝卜功能叶片的Chla、Chlb、Chl(a+b)及Cxc含量的具有相同的变化趋势,即先升高后降低.在不进行水分处理前,充分依靠自然降雨的情况下,各处理功能叶片叶绿素含量及Cxc含量在萝卜生长的苗期、莲座期和肉质根膨大初期都明显高于对照.

在萝卜肉质根膨大盛期 (8月19日)功能叶片叶绿素及Cxc含量均为最高,其中 T2的Chla含量比T3和 T4分别降低16.1%和18.0%,Chlb含量分别降低25.9%和26.4%,Cxc含量分别降低26.0%和25.1%.在萝卜肉质根膨大后期 (8月29日)功能叶片叶绿素含量及Cxc含量都降低,且 T2功能叶片的各含量最低,这可能是由于肉质根膨大初期、盛期进行了灌水,又加上期间的两次降雨,造成 T2土壤含水量长时间偏高,使根系周围缺乏气体,呼吸强度低,阻碍了叶绿素的合成.

2.2 不同时期萝卜功能叶片光合速率的变化

图2表明,萝卜功能叶片的光合速率呈现先升高后降低的趋势.各处理均在播种后40 d达到了最大值,且覆膜处理光合速率比对照提高19.6%.这是由于萝卜生长前期主要是地上部叶片的旺盛生长,播种后40 d处于萝卜的定桩和露肩期之间,此期决定着萝卜的质量和产量,也是萝卜光合作用最旺盛的时期[6,7].

播种40 d后,坝上地区进入8月中旬,气温开始下降,光照强度逐步降低,凉爽的气候条件有利于肉质根的膨大,而地上部叶片生长放缓,导致光合速率降低.播种40 d后,T2的日平均下降幅度为0.85 μmol CO2m-2s-1/d,高于 T3和 T4的降幅0.77μmol CO2m-2s-1/d和0.65μmolCO2m-2s-1/d;播种50 d后,T2的光合速率仅比对照降低0.57%,而播种60 d和70 d后,与对照相比,T2光合速率的下降幅度分别达到3.86%和14.70%,这与T2的灌水量多于 T3、T4,外加地膜覆盖,使膜下土壤的气体交换受阻,呼吸减弱,从而使地上部各器官的生理活动受阻有关的.

图1 不同生长时期萝卜功能叶片叶绿素及Cxc含量变化

图2 萝卜不同时期功能叶片光合速率的变化

2.3 灌水处理后萝卜功能叶片光合速率的日变化

图3 表明,在萝卜肉质根膨大期进行灌水处理后,各处理功能叶片光合速率的日变化呈单峰曲线,在12∶00～14∶00光合速率达到峰值.其中 T4的光合速率在一天中都高于其他处理,在14∶00之前与其他处理差异明显,14∶00之后 T4与 T1之间差异不明显,但两者高于 T2、T3,且差异显著.T2的光合速率在一天内始终是最低的.在18∶00后随着外界光强的减弱和温度的降低,各处理间的光合速率没有明显的差别.

图3 灌水处理后萝卜功能叶片光合速率的日变化

2.4 不同处理间萝卜的产量比较

表1 不同处理间萝卜的产量比较

T4的生物产量和经济产量明显高于其他处理(表1),其中,T4的生物产量和经济产量比 T1均增加了10.0%,T2和T3的生物产量与经济产量都明显低于 T1和 T4,但 T2和 T3之间差异不显著,这与各处理光合速率的差异相符合.

3 讨论与结论

研究结果表明,在萝卜没有进行灌水处理前,由于地膜覆盖的保墒效应,使 T2、T3、T4的光合速率均高于 T1;进行灌水处理后,使各处理之间的光合速率不同,而且 T2和 T3的叶绿素含量与Pn均低于T4.这与王志伟等[8]研究日光温室甜瓜节水灌溉上限指标的结果一致,但与张铭光、潘瑞炽、叶庆生[9]研究土壤湿度对墨兰叶片生长和光合速率的影响不一致,其原因可能是由于各自的试验地条件不同.

T2与 T1灌同样多的水,其叶绿素含量比 T1少,光合速率也小,因而其产量最低.因此,在坝上地区采用地膜覆盖种植萝卜,少浇水或不浇水,能改善萝卜的光合特性,增加产量,节约水资源.

[1] 宋建新,于凤玲,张忠义,等.河北省蔬菜节水主推技术 [J].中国蔬菜,2009,(11)：36-37

[2] 高华山,黄伟,高海琴,等.冀西北农牧交错区蔬菜节水栽培技术 [J].中国蔬菜,2008,(01)：52-53

[3] 王威豪,叶燕萍,罗永明,等.水分胁迫下乙烯利浸种对甘蔗苗期光合特性和分蘖的影响[J].作物杂志,2008,(01)：20

[4] 韩娟,贾志宽,任小龙,等.模拟降雨量下微集水种植对玉米光合速率及水分利用效率的影响 [J].干旱地区农业研究,2008,(01)：14

[5] 张宪政.植物叶绿素含量测定-丙酮乙醇混合液法 [J].辽宁农业科学,1986,(03)：26-28

[6] 卢刚,庄效应,叶纨芝.萝卜肉质根膨大过程中库活性于蛋白质变化研究 [J].浙江大学学报：农业与生命科学版,2004,30(01)：39-43

[7] 许长城,邹琦.大豆叶片旱促衰老及其与膜质过氧化的关系 [J].山东农业大学学报,1993,19(04)：359～364,2007,26(05)：695-699

[8] 王志伟,郁继华,郭晓冬.日光温室甜瓜节水灌溉土壤水分上限指标研究 [[J].华中农业大学学报,(增刊),2004,(35)：198-202

[9] 张铭光,潘瑞炽,叶庆生.土壤湿度对墨兰叶片生长和光合速率的影响 [J].华南师范大学学报,1994, (02)：71-75