不同灌溉定额对枸杞光合特性及产量的影响

李 智，尹 娟,2,3，郑艳军

(1.宁夏大学土木与水利工程学院，银川 750021；2.旱区现代农业水资源高效利用教育部工程中心，银川 750021；3.宁夏节水灌溉与水资源调控工程技术研究中心，银川 750021)

宁夏中部干旱带的面积占全区近1/2，人口占全区的1/4，自然条件十分恶劣，水资源极为匮乏，贫困面广且程度深，是宁夏也是全国最为困难的地区之一[1]。针对气候和区域特点，创造了覆膜滴灌枸杞旱作种植模式。近年来，随着种植面积不断扩大，枸杞已成为宁夏中部干旱地区农民脱贫致富、增收减灾的新兴产业。目前，国内对小麦、玉米、番茄、西瓜等作物的灌溉参数均有一定的研究，但覆膜条件下滴灌枸杞的灌溉参数却少见研究报道。为此，以覆膜滴灌枸杞为研究对象，通过设置不同的灌溉定额指标，研究不同的土壤水分环境对枸杞生理特性及产量的影响，以期为枸杞的高效节水灌溉及配套技术提供机理和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验田基本概况

本试验位于宁夏同心县下马关镇。地处北纬36°58′48″，东经105°54′24″，地势南高北低，地处鄂尔多斯台地与黄土高原北部的衔接地带，平均海拔高度1 730 m。该地区属于典型的温带大陆性气候，四季分明、日照充足、昼夜温差大、干旱少雨、蒸发强烈。多年平均降雨量259 mm，年蒸发量2 325 mm，是降雨量的8.98倍，年内分配不均，降雨大多集中在7-9月份。11月下旬结冻，3月上旬解冻，无霜期180 d、有效积温3 915.3 ℃。

试验区土壤类型为沙壤土，密度1.41 g/cm3，由于土层含沙量大，在自然和人为因素的影响下，土地有沙化和盐碱化趋势，土壤理化性质见表1。

表1 试验田土壤理化性质Tab.1 Soil physical and chemical properties of experimental plot

1.2 试验设计

供试枸杞品种为“宁杞7号”，试验共设4种覆膜处理分别为F1(2 250 m3/hm2)、F2(2 700 m3/hm2)、F3(3 150 m3/hm2)、F4(3 600 m3/hm2)，每个处理设3次重复，10棵枸杞树为一个小区，共12个试验小区。滴灌带采用内镶贴片式，内径16 mm、壁厚为0.15 mm、滴头间距为50 cm、滴头流量2.0 L/h、额定工作压力 0.1 MPa，枸杞树处于2个滴头中间位置，距滴灌带距离为10 cm。

1.3 测定项目与方法

(1)叶片光合生理参数：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产的LI-6400手持式光合作用测量系统，每2 h测定1次，每个处理测定3个重复，每个重复待稳定后读取10个数据。该系统能在短时间内同步获得活体叶片的光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、胞间CO2浓度(InTCO2)等一系列生理生态参数。

(2)叶绿素含量：用日产SPAD-502型叶绿素计测定叶片的SPAD值，在枸杞生长期每隔10 d测取标记叶片的叶绿素SPAD值，每处理测量3株，一株3片，取其平均值。

(3)产量：枸杞夏果于2015年 7月8日第1次采样，以后每间隔8 d采样1次，于8月23日截止。每个小区选择3株枸杞，采摘称重，统计计算每种处理的理论产量(鲜重)。

1.4 数据分析与处理

试验数据采用Excel 2010作图和DPS(v14.10高级版)软件中的Duncan method(邓肯新复极差法)进行差异显著性检验，各图表中的数据均为平均值。

2 试验结果与分析

2.1 不同灌水处理下的气温和蒸发量

图1显示了从7月8日到8月31日这段时间大田日均气温和蒸发量的动态变化。由图1可知，大田日均气温在14 ℃以上，最高时达到37 ℃。根据直径为20 cm蒸发皿的蒸发量进行指导灌溉是一种方便、简单、实用的方法，在其他设施蔬菜栽培研究中都有应用[2]。蒸发量的变化和气温变化一致，相同时期内20 cm蒸发皿的蒸发总量为292 mm，日均蒸发量5.31 mm，单日蒸发量最高达10.3 mm，最低为1.8 mm。

图1 不同灌水处理下大田日均气温和累积蒸发量Fig.1 Cumulative evaporation and daily mean temperature in experimental field under different irrigation treatments

2.2 净光合速率、蒸腾速率及胞间CO2浓度的日变化

不同灌溉定额条件下枸杞叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和胞间CO2浓度日变化见图2。图2(a)显示，枸杞叶片的Pn从8∶00 开始迅速增加，处理F1、F2叶片净光合速率日变化呈双峰型，第一个净光合速率高峰出现在10∶00，分别为18.52、18.08 μmol/(m2·s)；午间由于气温高，光照强，使气孔导度减少，胞间CO2浓度降低，导致净光合速率下降，各处理在12∶00-14∶00出现了不同程度低谷，即“午休”现象[3]；之后由于光合有效辐射下降，空气相对湿度的升高对气孔导度的影响，净光合速率在16∶00左右出现第2个高峰；处理F3、F4叶片净光合速率呈抛物线型，其峰值出现在12∶00,分别为17.46、18.06 μmol/(m2·s)。从图2(b)可以看出，蒸腾速率日变化呈现单峰型，研究认为，作物蒸腾速率与叶片气孔导度有直接关系，而气孔导度主要与气温、大气净辐射强度有较密切关系[4]；各水分处理蒸腾速率的峰值出现时间点不同，处理F1、F2出现在10∶00，而处理F3、F4则出现在12∶00，分别为8.57、8.00 mmol/(m2·s)。水分胁迫影响了枸杞叶片正常光合作用，除了导致整体净光合速率、蒸腾速率下降外，还导致其日变化峰值提前，这与于文颖[5]等人研究成果一致。从图2(c)可以看出，各灌水处理条件下胞间CO2浓度变化规律一致，在14∶00前呈下降的趋势，14∶00以后开始上升。胞间CO2浓度以处理F1最高，处理F2次之，处理F4最低，表明胞间CO2浓度随着灌水量的增加而降低。

图2 不同土壤水分处理枸杞净光合速率、蒸腾速率及胞间CO2浓度的日变化Fig.2 Diurnal variations of photosynthetic rate transpiration rate and intercellular CO2 concentration at elongation of lycium under different soil moisture treatments

图3 覆膜方式下枸杞生育期叶绿素变化规律Fig.3 Changes of chlorophyll in the growth stage oflycium under film mulching

2.3 不同灌溉定额对枸杞叶绿素的影响

由表2方差分析可知，不同灌水处理对枸杞叶绿素变化影响显著(P<0.05)。枸杞全生育期叶绿素变化规律见图3，不同生育期水分处理不影响枸杞叶片叶绿素含量的变化趋势，各灌水处理均呈“先快速增长后期稳定”的变化规律。各处理叶绿素相对含量增长速度均在开花初期(5月20日-6月16日)

表2 枸杞叶绿素方差分析表Tab.2 Variance analysis of lycium chlorophyll

最大，之后果熟期叶绿素相对含量增加速度较小。枸杞在覆膜条件下，处理F2(2 700 m3/hm2)的叶绿素相对含量最大，为67.2，处理F4(3 600 m3/hm2)最小，为64，则认为试验区覆膜滴灌枸杞叶绿素相对含量与灌溉定额不呈线性关系。

2.4 不同灌溉定额对作物产量分析

由表3方差分析可知，不同灌水处理对枸杞产量变化影响极显著(P<0.01)。对试验小区成熟的枸杞进行测产，依据测产结果绘制产量分布(见图4)。从图4可以看出，不同灌水处理之间作物产量不同，其中处理F2(2 700 m3/hm2)产量最高，为10 440 kg/hm2，处理F3(3 150 m3/hm2)、F4(3 600 m3/hm2)的产量随着灌溉定额的增加而降低，当灌溉定额为3 600 m3/hm2时产量最低，仅为7 126.2 kg/hm2,比最高产量10 440 kg/hm2低2 869.9 kg/hm2，且处理F4灌溉定额最大，则认为试验区灌水量在一定的范围内可以促进产量的增加，但是当灌水量超过2 700 m3/hm2时，产量与灌水量不在呈正相关关系。

图4 枸杞各处理产量图Fig.4 Lycium yield chart of each treatment

变异来源平方和自由度均方F值p值处理间1614276235380921．032．1120．0004误差10053946167565．7总变异1719768611

3 结 语

本文依托在宁夏中部干旱带同心县设立的试验区，设置4个不同灌溉定额处理水平，在覆膜滴灌条件下进行枸杞灌溉试验，依据不同灌水处理下的生理指标及产量水平等，研究提出覆膜滴灌枸杞合理的灌溉参数，主要结论如下。

(1)在净光合速率的日变化中，低水分处理呈双峰型、高水分呈抛物线型；蒸腾速率日变化呈现单峰型；胞间CO2浓度随着灌水量的增加而降低。

(2)各处理枸杞全生育期叶绿素变化规律为“先快速增长后期稳定”，处理F2(2 700 m3/hm2)的叶绿素相对含量最大，为67.2，处理F4(3 600 m3/hm2)最小，为64。

(3)覆膜滴灌枸杞灌溉定额为2 700 m3/hm2时产量最高，为10 440 kg/hm2，灌溉定额3 600 m3/hm2时产量最低，为7 126.2 kg/hm2, 灌水量在一定的范围内可以促进产量的增加，但是超过2 700 m3/hm2时，产量与灌水量不在呈正相关关系。

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