不同土壤水分条件下黑果枸杞光合特性及产量分析

吴飞 朱生秀 向江湖 李万栋

摘要[目的]探讨不同土壤灌溉水平对青海诺木洪黑果枸杞光合特性及产量的影响。[方法]以引进的3年生青海诺木洪黑果枸杞新生枝条为试材，采用不同水平的水分控制试验，测定其叶片光合参数及果实产量。[结果]不同灌水量对黑果枸杞光合气体交换参数有显著影响，随着灌水量的减少，黑果枸杞光合气体交换参数（光合速率、蒸腾速率和气孔导度）均呈先增加后减弱的趋势；不同灌水条件下黑果枸杞叶绿素含量较对照均有上升，且处理间差异显著；水分利用率随着灌水量的增加而逐渐减少，以灌溉量3 000 m3/hm2处理最优，为24.43 g/kg；产量以灌溉量4 500 m3/hm2处理最优，为2 175 kg/hm2，但与灌溉量3 000 m3/hm2处理差异不显著。[结论]根据不同灌水处理下经济效益和土壤水分的可持续利用原则，采用滴灌条件下，灌溉定额以3 000 m3/hm2为宜。

关键词水分；黑果枸杞；光合参数；产量

中图分类号Q945.18文献标识码A文章编号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

作者简介吴飞（1967—），男，江苏泗洪人，工程师，从事植物生理生化研究。

收稿日期2016-12-28

黑果枸杞（Lycium ruthenicum Murr.）属茄科枸杞属多棘刺灌木[1]，是我国西北干旱地区特有的多年生耐盐、抗旱性较强的野生灌木，在甘肃、陕西、青海等地均有大量分布，尤其在柴达木盆地和塔里木盆地分布较广，资源量较大，加之其花青素[2]、黄酮[3]含量较高，开发利用前景较好。黑果枸杞根系特别发达，生命力极强，是干旱、半干旱地区主要生态经济树种之一，在我国的干旱地区生态环境建设中发挥重要作用。由于其叶片光合效率高、抗逆性较强，能适应复杂的生态环境，极易粗放栽培和人工种植。前人进行了大量研究，主要集中在种子萌发[4-5]、扦插育苗[6-7]、形态结构调查[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，土壤水分胁迫易造成植物的光合速率及经济产量的降低。已有研究表明，土壤含水量在5%时，黑果枸杞叶片的光合参数均呈下降趋势，此时的土壤含水量为黑果枸杞正常生理代谢的胁迫点[1]。笔者以引进的3年生青海诺木洪黑果枸杞新生枝条为试验材料，采用不同水平的水分控制试验，测定其叶片光合参数及果实产量，探讨了不同土壤灌溉水平对青海诺木洪黑果枸杞光合特性及产量的影响，以期为新疆黑果枸杞节水高产栽培、生产种植及推广应用提供理论依據。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验地设在新疆克拉玛依市大农业开发区，地处准噶尔盆地北缘，海拔为270～500 m，地区温度年较差34～36 ℃。无霜期平均为180～220 d，年均日照时数为2 704.0 h，年降雨量135.5 mm，蒸发量1 492.0 mm。土壤为荒漠灰钙土，pH 7.6～8.7，有机质含量在9～15 g/kg。

1.2材料

以3年生青海诺木洪黑果枸杞为试材。

1.3试验设计

采用滴灌栽培模式，采用水表（精度0.001）测定灌水量。共设4个水分处理

：CK为6 000 m3/hm2（充分灌水）；T1为4 500 m3/hm2（节水25%）；T2为3 000 m3/hm2（节水50%）；T3为1 500 m3/hm2（节水75%）。采用随机区组设计，小区面积为50 m2，株行距1 m×2 m，3次重复。在整个生育期内灌水5次，即营养生长期、开花期、果实膨大期、盛果期、果实采收期各1次，其他正常管理。

1.4测定指标与方法

1.4.1光合气体交换参数。用美国Li-6400型便携式光合作用系统测定叶片的净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、光能利用效率（SUE）和水分利用效率（WUE=Pn/Tr）等生理生态参数。

1.4.2

叶绿素含量。叶绿素含量参照李合生[9]的方法，用UV-2300型紫外分光光度计测定。

1.4.3果实单果重及产量。果实完全成熟时同时采摘，果实单果重采用电子秤测定30粒重，取平均值；干重采用烘干法测定，记录各小区产量。

1.5数据处理

采用Excel 2003软件处理试验数据，采用SPSS 17.0软件中的LSD多重比较法比较数据之间的差异显著性，数据均为平均值。

2结果与分析

2.1不同灌水量对黑果枸杞光合气体交换参数的影响

水作为光合作用的主要原料，直接影响着作物光合速率的变化，影响光合产物的形成。由表1可知，不同灌水处理对黑果枸杞叶片光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、光合利用效率（SUE）和气孔导度（Gs）有显著影响，随着灌水量的降低黑果枸杞光合气体交换参数均呈先增加后减弱的趋势。

不同灌水量对黑果枸杞的光合速率有显著影响，变异系数达6.71%，T1、T2处理的光合速率较对照均有增加，T3处理的光合速率低于对照。在灌水量达1 500 m3/hm2时，相比对照节水75%，但黑果枸杞的光合速率受到显著影响。由此可见，随着灌水量逐渐增加，光合速率受影响程度也逐渐加重。因此，灌水量过大或过小同样影响黑果枸杞的光合速率。

不同灌水量对黑果枸杞叶片蒸腾速率有显著影响，随着灌水量的降低，叶片蒸腾速率表现逐渐增大的趋势，与对照相比，T1、T2和T3处理叶片蒸腾速率增幅分别达2.2%、85%和21.7%。各处理间叶片光能利用效率差异显著，变异系数为12.96%。随着灌水量的减少，黑果枸杞叶片光能利用效率表现先增加后降低的趋势，T3处理光能利用效率最大，为4.60%，与对照相比增加50.8%，达到极显著水平。气孔导度随着灌水量的减少表现逐渐增大的趋势，与蒸腾速率的变化趋势一致。T3处理测得的叶片气孔导度达199.03 mmol/（m2·s），与对照相比增加140.1%。

2.2不同灌水量对黑果枸杞叶绿素含量的影响

叶片叶绿素含量的大小影响植物光合作用的进行。由图1可知，不同灌水处理下，黑果枸杞叶片中叶绿素含量较对照均有上升，且处理间差异显著。随着灌水量的逐渐减少，水分胁迫逐渐加重，黑果枸杞叶绿素含量下降幅度也增大，T1处理黑果枸杞叶片叶绿素含量最高，为52.9 mg/g。说明在水分胁迫条件下，黑果枸杞叶片叶绿素的合成受到了抑制，且抑制程度随水分胁迫程度的加重而加重，导致光合作用能力减弱。

2.3不同灌水量对黑果枸杞干果重及鲜重的影响

由图2可知，各处理间黑果枸杞单果鲜重差异较显著，T2和T3处理的干果重与对照相比差异显著，T1与其他处理间差异不显著。鲜果重和干果重的变化趋势一致，即随着灌水量的减少均表现先逐渐升高，当灌水量下降到3 000 m3/hm2时鲜果重和干果重均表现急剧下降的趋势。各处理中，干果重与鲜果重的比例为1〖DK〗∶3。T3处理鲜果重和干果重较对照分别增加456%和16.7%。

2.4不同灌水量对黑果枸杞产量和水分利用率的影响

由表2可知，不同灌水量处理对黑果枸杞产量的影响不同，且各处理间存在显著差异，与对照相比，T1处理黑果枸杞产量最高，产量增幅达14.2%，增产达270 kg/hm2，不同灌水量对黑果枸杞水分的利用率也不同，随着灌水量的降低水分利用

效率逐渐升高，T2水分利用率最高，为24.43 g/kg，其产量高于对照。根据产量效益最大原则和土壤水分可持续利用原则，T2处理的灌水量为黑果枸杞的最佳灌水量。

3结论与讨论

植物源叶净光合速率是光合作用中最主要的生理参数，反映了光合作用的强弱，影响着作物碳水化合物的积累，且植物源叶净光合效率与其气孔导度呈直线正相关[10]。水分通过气孔蒸腾是蒸腾的主要方式[11]。该研究表明，黑果枸杞长期处在不同水分条件下，光合特性发生变化，灌水量过高或过低均影响光合速率和蒸腾速率的大小。

水分利用率是以Pn和Tr的比值来计算的，反映了植物对水分的利用情况[12]。提高水分利用率是植物在水分胁迫下忍耐饥饿能力的一种适应方式。该研究表明，适度水分亏缺可提高黑果枸杞水分利用效率，但持续水分胁迫不利于黑果枸杞对水分的吸收。该研究表明，低灌水量黑果枸杞叶片的叶绿素含量大于高灌水量黑果枸杞叶片。随着水分胁迫的加重，黑果枸杞叶片叶绿素含量下降幅度也逐渐增大，说明在水分胁迫条件下，枸杞叶绿素的合成受到了抑制，脅迫程度越重，受抑制程度越重。

黑果枸杞是较耐旱的品种[1]。对黑果枸杞成熟时鲜果重及干重的测定结果表明，不同灌水处理，适度水分亏缺条件下，黑果枸杞平均单果重与干重的比例是3〖DK〗∶1；但随着灌水量的减少，在水分严重亏缺时，单果重与干重的比例达2〖DK〗∶1，且果实较小，此时虽然干物质所占比例增加，但干物质量相对适度水分亏缺时小。不同灌水量对黑果枸杞产量和水分利用效率的研究结果表明，产量随着灌水量的增加而增加，达到一定程度后，随着灌水量的增加，土壤蒸腾蒸发量增加，对土壤水分的消耗减弱，水分利用效率降低，产量不再增加反而减少。

综上所述，根据产量效益最大原则和土壤水分的可持续利用原则，在黑果枸杞种植时采用3 000 m3/hm2的灌水量效果较好。

参考文献

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