不同灌水量对干旱区枸杞水分利用效率及产量和品质的影响

郑国保，张彦红，张源沛，李苗，魏彦宏

(1.宁夏农林科学院农业生物技术研究中心，宁夏银川 750002；2.新疆农业科学院拜城农业试验站，新疆拜城 842300)

0 引 言

【研究意义】水分管理在枸杞生产管理中占据重要地位，许多枸杞种植区仍然沿用传统的灌水方式漫灌[1]，依靠大量水、肥投入来追求高产，造成了大量水分深层渗漏和肥料流失，水资源严重浪费、水分生产效益低和品质差，甚至造成地下水的污染[2]。【前人研究进展】许多国内外学者研究表明，适度的干旱有时还可提高产量和质量[3]。徐青等[4]研究表明，适度的水分亏缺可以提高枸杞果实药用成分(枸杞多糖、甜菜碱和β-胡萝卜素)的含量；马福生等[5-6]的研究表明，果实成熟期进行重度调亏，改善了枣的品质，明显提高了水分利用效率，确定果实成熟期为实施调亏灌溉的最佳阶段； 晏清洪等[7]研究表明，充分灌溉条件下，采用不同灌溉方式(地表滴灌、地下滴灌与微喷灌)，生育期内灌水量较漫灌大幅度减少，不同灌溉方式均不同程度抑制了枝条的生长，在一定程度上改善了果实品质；刘贤赵等[8]研究表明，以苹果为研究材料，采用根系分区灌溉，可以提高水分利用效率和果实品质；杜太生等[9]研究表明，隔沟交替灌溉可提高叶片瞬时水分利用效率；刘明池等[10]研究表明，采用调亏灌溉，可降低草莓果实含水率，提高水果硬度、可溶性固形物(TSS)含量、维生素C含量以及糖酸比，改善草莓口感； 郑国琦等[11-12]研究了灌水量对枸杞叶片结构、光合生理参数、根茎次生木质部结构和组成、果实糖积累和蔗糖代谢相关酶活性，确定900 m3/hm2的灌水量是枸杞较适合的月灌溉定额。【本研究切入点】目前研究中，不同灌溉技术对果树的生长和品质方面取得了大量研究成果，但仍然缺少对枸杞节水灌溉方面的研究，尤其在果实发育的不同阶段，水分对枸杞的生长、产量和品质等鲜见报道。以成龄枸杞为研究对象开展田间试验，研究不同灌水量对枸杞产量、水分利用效率和品质的影响，为干旱区枸杞节水灌溉提供理论依据。【拟解决的关键问题】利用非称重式蒸渗仪，设置不同灌水量处理开展田间试验，分析不同灌水量对枸杞产量、水分利用效率和品质的影响，筛选出利于干旱区枸杞生长的最佳灌水量。

1 材料与方法

1.1 材 料

1.1.1 枸杞

选用宁夏主栽品种宁杞1号，树龄5年，该品种耐旱、耐盐碱。

试验于2016～2017年在宁夏水利科学研究院灌溉试验站进行，试验站地处银川平原引黄灌区中部，地理位置为N38°30′06″、E106°07′44″，海拔1 114 m，属温带大陆性气候，年平均气温8.3～8.6℃，平均降水量193～203 mm，年日照时数2 898～3 040 h，无霜期160 d，冬无严寒，夏无酷暑。试验地土壤类型为壤土，最大田间持水量为22.1%，有机质含量为1.28%，碱解氮34.34 mg/kg，速效钾100.87 mg/kg，速效磷22.68 mg/kg，土壤全盐0.34 g/kg。

1.1.2 仪器

研究使用仪器为德国生产的TRIME-FM型时域反射仪(TDR)，国产721型分光光度计。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

试验共设4个处理，以习惯灌水量为对照，其他处理灌水量为对照的2/3、1/2、1/4， 分别记为 L1、L2、L3、L4，重复3次。各处理灌水时间一致，在萌芽期进行春灌，在营养生长与花芽分化期进行试验处理，于10月下旬进行冬灌。灌水量用水表控制，其他管理措施同大田。表1

表1 田间试验灌水时间和灌水量
Table 1 Irrigation time and irrigation amount of test

时期Period灌水时间Date(M/D)灌水量 Irrigation(m3/667 m2)L1(CK)L2(2/3CK)L3(1/2CK)L4(1/4CK)萌芽期 Germination stage4/2580.0080.0080.0080.00营养生长期 Vegetative period5/1580.0053.3040.0020.00盛花期 Full-bloom stage6/1580.0053.3040.0020.00盛果期 Full fruit period7/0580.0053.3040.0020.007/2080.0053.3040.0020.00秋果生长期 Autumn fruit growth period8/2060.0040.0030.0015.00秋果采收期 Autumn fruit harvesting time9/1060.0040.0030.0015.00冬灌 Winter irrigation10/2580.0080.0080.0080.00

1.2.2 调查内容和方法

1.2.2.1 耗水量

由农田土壤水量平衡方程计算[14-15]得出：

Etc=ET=I+P-△W-R-S.

式中：ET-农田蒸散量(mm)；I-灌水量(mm)；P-降雨量(mm)；△W-土壤贮水量的变化(%)；R-径流量(mm)；S-土体下边界净通量(向下为正，向上为负)，所以变量的单位为mm计。

1.2.2.2 产量

在果实采收期，对每个处理采摘的鲜果经晾晒后制成干果，使用电子天平(精度为0.1 g)进行称重并计量，计算出整个生育期内枸杞干果总重量(g)。

1.2.2.3 百粒重

在果实采收期，分别对每个处理每次采摘后制干的果实用电子天平(精度为0.1 g)称量一百粒枸杞干果的重量，每个处理重复3次。

1.2.2.4 粒度

在果实采收期，分别对每个处理每次采摘后制干的果实用电子天平(精度为0.1 g)称量50 g枸杞干果，并记录50 g枸杞干果的粒数，每个处理重复3次。

1.2.2.5 果形指数

在果实采收期，在每个处理每次采摘后的鲜果中选择代表性的果实15粒，用数显型电子游标卡尺测量果实的纵径和横径，并计算果实纵径和横径的比值，每个处理重复3次。

1.2.2.6 枸杞总糖

采用GB/T 18672-2002中所述的菲林还原糖法进行测定。

1.2.2.7 枸杞总黄酮

采用紫外分光光度法进行测定。

1.3 数据处理

数据处理、制图采用Microsoft Excel 2000进行预处理，DPS14.50系统进行单因素方差分析、最小显著法(LSD)多重比较。

2 结果与分析

2.1不同灌水量对枸杞产量和水分利用效率的影响

研究表明，水分对枸杞生长和产量的影响较大，随着灌水量的降低，亏缺程度加剧，田间蒸腾蒸发量逐渐降低，产量呈减少的趋势，且各处理间产量存在显著差异。经方差分析，与对照相比，各处理均减产，产量减少15.38 (L2)、58.59 (L3)和62.15 kg/667 m2(L4)， 降幅分别11.31%(L2)、43.07%(L3)和45.69%(L4)；在枸杞生长过程中，如果植株受到干旱胁迫，将抑制营养生长和生殖生长。L4处理灌水量仅为对照灌水量的1/4，水分利用效率达0.56 kg/m3，较对照增加75.00%，但产量远低于其他处理(减产45.69%)，经济效益极低，在实际生产中毫无意义；L2处理灌水量仅为对照的2/3，水分利用效率达0.40 kg/m3，较对照增加25.00%，减产幅度仅为11.31%，基本满足枸杞生长对水分的需求，提高了水分利用效率。在生产中，既要保证枸杞植株的正常生长、达到高产，又要发挥水分生产潜力、实现节水，453.30 m3/667 m2的灌水量是试验较适宜的灌水量。图1

图1 不同灌水量下枸杞产量和水分利用效率变化
Fig.1 Effect of irrigation amount on water use efficiency

2.2 灌水量对枸杞果实品质的影响

2.2.1 灌水量对果形指数的影响

研究表明，随着灌水量的降低，亏缺程度的加剧，果实横径和纵径均呈下降的趋势，果形指数呈先升高后降低的趋势，处理间横径差异显著(P>0.05)，果实纵径差异不显著(P<0.05)，果形指数的差异不显著。减少灌水量降低了枸杞果实的横径，而对枸杞果实的纵径没有明显的影响。表2

表2 不同灌水量下果形指数变化
Table 2 Effect of irrigation amount on fruit shape index

时期Period处理Treatment横径Transverse diameter (mm)纵径Vertical diameter (mm)果形指数Fruit shape index夏果Summer fruitL19.04±0.06aA17.90±1.50aA1.98±0.17aAL28.83±0.18aAB17.14±1.00aA2.05±0.07aAL38.20±0.39bAB16.26±0.61aA1.99±0.10aAL47.96±0.06bB17.32±0.77aA2.18±0.11aA秋果Autumn fruitL19.09±0.50aA17.97±2.20aA1.97±0.14aAL28.93±0.14aA18.14±0.36aA2.03±0.06aAL38.54±0.63abA16.73±0.47aA1.97±0.15aAL47.88±0.14bA15.47±0.93aA1.96±0.12aA

2.2.2 灌水量对果实百粒重的影响

研究表明，随着灌水量的减少，亏缺程度的加重，夏果期果实百粒重呈降低的趋势，秋果期果实百粒重呈增加的趋势。生育期内，果实百粒重呈先增加后降低的趋势，采收初期(7月5日)，各处理间果实百粒重差异显著，L1处理果实百粒重最大(12.98 g)，较其它处理增加13.96%(L2)、36.67%(L3)和61.04%(L4)；盛果期(7月5日至7月30日)，各处理间果实百粒重差异显著，各处理果实百粒重随着枸杞生长阶段的推进呈先增加后降低的趋势；秋果生长期(8月5日至8月19日)，L1处理果实百粒重达到最大(14.72 g)，各处理间果实百粒重差异不显著；秋果采收期(9月1日至10月7日)，各处理随着枸杞生长阶段的推进呈降低的趋势，灌水量为对照的1/2(L3)和1/3(L4)时。图2

图2 不同灌水量下果实百粒重变化
Fig.2 Effect of irrigation amount on 100-grain weight of fruit

2.2.3 灌水量对粒度的影响

研究表明，随着灌水量的减少，亏缺程度的加重，夏果期果实粒度随着灌水量增加呈降低的趋势，秋果期果实粒度随着灌水量的增加呈先增加后降低的趋势。在采收初期(7月5日)，L1处理枸杞果实粒度最小(385粒)，较L2减少58粒，降幅达13.77%；较L3减少143粒，降幅达37.14%；较L4减少236粒，增幅达61.29%，各处理间果实粒度差异显著；在盛果期(7月5日至7月30日)，对照果实粒度随着枸杞生长阶段的推进呈下降的趋势，其他处理果实粒度随着枸杞生长阶段的推进呈先降低后增加的趋势，各处理间果实粒度差异显著；在秋果生长期(8月5日至8月19日)，L1果实粒度达到最小(338粒)，与其它处理间果实粒度差异不显著；秋果采收期(9月1日至10月7日)，各处理随着枸杞生长阶段的推进呈增加的趋势，灌水量为对照处理的1/2(L3)和1/3(L4)时。图3

图3 不同灌水量下粒度变化
Fig.3 Effect of irrigation amount on particle size

2.2.4 灌水量对枸杞多糖含量的影响

研究表明，水分对枸杞果实中多糖含量的影响较大，随着灌水量的减少，亏缺程度加剧，枸杞多糖含量呈递增的趋势，不论夏果还是秋果，L4处理枸杞多糖含量最高。这是由于随着枸杞生阶段的推进，水分胁迫越来越严重，各处理间枸杞果实中糖分积累差异越来越明显。可见，灌水量降低，水分胁迫的程度加重，糖分解受抑制，糖分积累增多。表3

表3 不同灌水量下枸杞多糖含量变化
Table 3 Effect of irrigation amount on wolfberrypolysaccharide content in different picking time

处理Treatment夏果Summer fruit秋果Autumn fruitL110.37±1.15cB13.76±1.15bBL212.65±0.14bcB14.63±0.56bBL313.81±0.88bB15.80±2.16bBL417.89±1.17aA20.75±1.53aA

2.2.5 灌水量对枸杞子总黄酮含量的影响

研究表明，随着灌水量的减少，亏缺程度加剧，各处理总黄酮含量夏果期明显高于秋果期，不同时期总黄酮含量均呈降低的趋势，夏果期总黄酮含量受灌水量影响不大，各处理间差异不显著；随着枸杞生长阶段的推进，各处理间秋果期总黄酮含量差异极显著。表4

表4 不同灌水量下枸杞子总黄酮含量变化
Table 4 Effect of irrigation amounton total flavonoids content in wolfberry

处理Treatment夏果Summer fruit秋果Autumn fruitL16.89±0.34aA4.72±0.38aAL26.24±0.61aA3.52±0.24bBL36.23±0.29aA3.77±0.37bBL46.04±0.41aA2.71±0.07cC

3 讨 论

3.1 枸杞生育期内的耗水量受土壤水分的影响较大[13]，灌水可有效补给因植株生长而造成的土壤水分亏缺，灌水量越大，土壤越湿润，植株的耗水量也就越大。减少灌水量可以降低枸杞蒸腾蒸发量来获得较高的水分利用率，但过度缺水会严重降低枸杞产量[14]，在生产中，应该找到既能既要保证枸杞植株的正常生长、达到高产，又要发挥水分生产潜力、实现节水，满足经济效益最大化的水分利用需求。

3.2 果实是枸杞有效药用成分的贮藏器官，果实的大小及其主要药用成分的含量就成为枸杞子质量评价的主要指标。目前，在宁夏枸杞果实的形态发育规律、果实结构发育与果实糖分积累的关系，环境因子对枸杞产量和品质的影响等方面做了系统研究[15]。枸杞果实品质由药用品质和外观品质决定，果实大小与果实发育期土壤水分关系密切，单粒干果的大小对枸杞外观品质起主导作用。试验中，随着灌水量减低，水分亏缺程度加剧，果实大小下降，这是由于果实发育期间水分亏缺导致果实组织的细胞没有进行充分的径向和横向生长， 从而导致枸杞果实产量降低。 因此，在田间栽培管理中，要确保果实发育期有充足的土壤水分。

4 结 论

4.1 水分对枸杞生长和产量的影响较大，随着灌水量的降低，亏缺程度加剧，田间蒸腾蒸发量逐渐降低，产量呈减少的趋势，且各处理间产量存在显著差异。在生产中，既要保证枸杞植株的正常生长、达到高产，又要发挥水分生产潜力、实现节水，453.30 m3/667 m2的灌水量是本试验较适宜的灌水量。

4.2 亏缺灌溉对枸杞果形指数和枸杞总黄酮含量的影响不显著，随着亏缺程度的加剧，果实横径、枸杞总黄酮含量和枸杞多糖含量呈下降的趋势；亏缺灌溉处理的枸杞果实单果鲜重、百粒重和粒度在夏果期随着亏缺程度的加重呈降低的趋势，在秋果期随着亏缺程度的加重呈增加的趋势，各处理随着枸杞生长阶段的推进，果实单果鲜重、百粒重和粒度呈先增加后降低的趋势。