不同灌水定額對枸杞光合作用及生長特性的影響

馬愛娟，田軍倉,2,3，馬 波,2,3

(1.寧夏大學土木與水利工程學院，銀川 750021；2.旱區現代農業水資源高效利用教育部工程中心，銀川 750021；3. 寧夏節水灌溉與水資源調控工程技術研究中心，銀川 750021)

0 引 言

枸杞屬茄科植物，是多年生落葉灌木，主要分布在寧夏、內蒙古、新疆等干旱、半干旱地區，作為栽培作物已有千年的栽培歷史，并具有很強的耐鹽和耐旱性及極高的藥用價值、營養價值[1，2]。武蕾采用正交試驗設計，在甘肅省景泰縣玉杰農貿有限公司試驗基地，研究了氮磷鉀配施對枸杞生長、產量及品質的影響[3]。周乾在寧夏旱作節水高效農業科技園進行試驗，研究了不同水氮耦合和地膜覆蓋對枸杞生長、產量及養分吸收的影響[4]。曾曉春在景泰玉杰枸杞種植園，研究灌溉和覆蓋對枸杞生長及水分利用效率的影響[5]。賀春燕、王有科等，采用5種氮磷鉀施肥配比處理進行田間試驗,以傳統施肥配比為對照,在甘肅省景泰縣草窩灘鎮西和村，研究了不同處理對枸杞春梢長度、果實產量等影響，并篩選景電灌區枸杞高產、優質、高效生產的適宜氮磷鉀施肥配比[7]。徐利崗、杜歷等，采用大田滴灌試驗方法，對干旱區枸杞滴灌灌溉制度進行試驗研究[8]。目前。國內主要以不同培肥措施及覆蓋對枸杞生長、產量及品質研究較多，但灌水量對枸杞的光合作用研究較少，并且還未見紅寺堡區滴灌枸杞的文獻報道。紅寺堡區屬于寧夏中部干旱帶核心區，水資源短缺，庭院經濟田的農業灌溉用水比較貴，水價為3.0 元/m3，因此本文通過對紅寺堡區弘德村庭院設施作物枸杞采用不同的灌水定額對其光合作用、生長特性進行研究，為當地枸杞的節水高產灌溉提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗區基本情況

試驗于2015年6-10月在寧夏吳忠市紅寺堡區弘德村進行，紅寺堡區位于寧夏中部，地處東經105°45′～106°31′，北緯37°10′～37°29′，試驗田土壤屬沙壤土，容重為1.35 g/cm3，田間持水率為20.46%(占干土重%)，pH值為8.88，全鹽量為0.38 g/kg，堿解氮為19.25 mg/kg，速效磷7.58 mg/kg，速效鉀98 mg/kg，有機質5.1g/kg。供試作物為紅枸杞寧杞一號。

1.2 試驗設計

試驗采用對比方法，設置了3個處理，每個處理3次重復，9個小區。目的是確定紅寺堡區節水灌溉技術，并提供理論支持。試驗設計方案如表1。

表1 適宜的節水灌溉技術試驗設計方案

注：前5次灌相同的水量，灌水定額為75 m3/hm2以保證枸杞苗的成活率。

1.3 試驗實施

枸杞的種植行距為1.5 m，株距1 m，采用人工栽種的方法，4月中旬栽苗，深度為0.5 m。灌水采用小管出流灌溉，管徑16 mm，滴頭間距100 cm，滴頭流量10 L/h。灌水量用水表控制，其他田間管理措施同大田栽培管理。為了保證枸杞苗的成活率，各處理種植后至初花期采用相同的管理，6月中旬開始進行水分控制。

1.4 觀測項目及方法

(1)土壤含水率。灌水前采用TDR(時域反射儀)測量不同深度土壤的含水率，降雨后加測。在距樹根部20 cm處安裝1根土壤水分測管，深度為1 m。觀測深度為地表以下0～20、20～40、40～60和60～80 cm。用TDR測出的土壤含水率為體積含水率，通過計算轉化為質量含水率。

(2)葉綠素。葉綠素用日產SPAD-501型葉綠素計測定葉片的SPAD-501值，每處理測量3株，每株測量3片葉子取其平均值。

(3)光合作用。每個處理選取3株不同植株生長健康、長勢一致、光照均勻的同位葉片。采用LI-6400便攜式光系統測定儀(LI-COR，Lincoln，USA)，在8∶00-18∶00每隔2h測量1次葉片的生理指標，得到光合速率pn[CO2μmol/(m2·s)]、蒸騰速率Tr[H2Ommol/(m2·s)]、氣孔導度Gs[H2Omol/(m2·s)]、胞間CO2濃度Ci[CO2μmol/mol]等參數。

(4)生長指標。每個處理取長勢較為一致的3株樣樹作為觀測株，全年不做任何修剪，6月17號開始測量其新梢長度、地徑。

2 結果與分析

2.1 各處理土壤含水率的結果分析

由圖1看出，處理1的土壤含水率最高為19.68%，最低為12.78%，在0.62～0.96θ田說明處理1的土壤水分剛好滿足作物的需水量要求；處理2的土壤含水率最高為15.38%，最低為12.05%，在0.59～0.75θ田說明處理2的土壤水分比處理1的低，且處理2的土壤水分基本滿足作物的需水量要求；處理3的土壤含水率最高為14.25%，最低為9.94%，在0.49～0.70θ田，說明處理3的土壤水分分別低于處理1及處理2的36%和13%，且處理3的土壤水分不能完全滿足作物的需水量要求。在8月初及9月中旬左右出現了兩個高峰期，處理1的含水率達到了19.68%，接近了田間持水率，這主要因為在這個階段出了大量的降水，從而導致土壤含水率的急劇增大。

圖1 土壤含水率隨時間變化的曲線

2.2 不同灌水定額對枸杞葉綠素及光合作用的影響

2.2.1 葉綠素

由表2可看出隨著灌水定額的增加，枸杞葉綠素的合成也呈增加的趨勢，說明隨著水分脅迫的增加枸杞葉綠素的合成在減小。開花初期(07-11)處理1較處理2、處理3相比分別增加了7.84%和13.78%，而處理2較處理3相比增加了5.50%，處理1與處理2、處理3間有顯著的差異，處理2與處理3無顯著的差異；不同灌水定額對結果初期(08-04)及盛果期(08-24)枸杞葉綠素的影響與開花初期基本相同，說明水分脅迫使得枸杞葉綠素的合成受到了抑制，脅迫程度越重，受抑制程度就越重。

表2 土壤水分對枸杞葉綠素的影響 mg/dm2

注：不同字母表示處理間差異在p<0.05下達顯著水平，下同。

2.2.2 枸杞光合作用

從圖2看出光合速率日變化的曲線為雙峰型，11∶00左右光合速率保持在一個較高的水平上，13∶00左右光合速率出現低谷，證明枸杞也存在光合午休現象，這主要是因為光照、高溫等使得氣孔導度在不同程度上有所關閉，這與姚春霞等人認為作物在午后會產生“午休”的現象一致，以至于光合作用下降[8]；第2個峰值出現在15∶00左右，而后隨著輻射的下降，光合速率也有所下降。不同的灌水量對枸杞的光合速率有明顯的影響，處理1和處理2的光合速率平均值與處理3相比分別增加了52.95%，24.60%。當灌水量逐漸減少，光合速率受影響程度也在逐漸減弱，這主要是枸杞受到水分脅迫后，光合作用會下降。

圖2 光合速率的日變化曲線

圖3為紅枸杞蒸騰速率的日變化曲線，枸杞葉片蒸騰速率的日變化呈雙峰型,但總體呈不明顯的下降趨勢。上午隨著氣溫的升高,蒸騰速率均很快增大,但氣溫繼續升高,出現光合午休,葉片氣孔開張度減小，氣孔阻力加大，蒸騰速率維持在相對較高但較平穩的水平上；下午隨著氣溫下降,蒸騰速率也相應降低。

圖3 蒸騰速率的日變化曲線

圖4為紅枸杞氣孔導度的日變化曲線，反映了氣孔阻力的大小，此變化曲線與光合速率曲線趨勢相同，也呈雙峰型。氣孔導度最高值出現在11∶00，此時光合速率也是最大值；13∶00左右,枸杞光合午休時段,氣孔導度出現低谷；下午15∶00以后,隨著光照降低，氣孔導度降低。不同的灌水量對枸杞的氣孔導度有顯著的影響。當灌水量增加時氣孔導度受影響程度也在逐漸增加。

圖4 氣孔導度的日變化曲線

圖5為紅枸杞的胞間CO2濃度的日變化曲線，這與光合速率的變化趨勢剛好相反，呈先下降再上升的趨勢。這是因為植物光合作用強烈時植株葉片吸收大量的胞間CO2，且光合作用會生成營養物質，導致胞間CO2濃度下降。不同的灌水量對枸杞的胞間CO2濃度有明顯的影響，隨著土壤水分的降低，胞間CO2濃度呈增加趨勢，這是因為受水分脅迫的影響，葉肉細胞利用CO2的能力受到抑制。

圖5 胞間CO2濃度的日變化曲線

2.3 不同灌水定額對枸杞生長特性的影響

不同的灌水定額對枸杞生長狀況有一定的影響，合適的灌水量可以增加枸杞的生長，因此枸杞新梢長度及地徑是衡量枸杞生長發育狀況的主要指標。由表3看出，開花初期(07-11)，隨著灌水定額的增加，新梢長度及地徑均增加，呈正相關性；處理1的新梢長度與處理2、處理3間達顯著差異，處理1的地徑與處理2，處理2與處理3均有顯著差異，表明不同的灌水定額對地徑的影響較顯著。不同的灌水定額對結果初期(08-04)，盛果期(08-24)及秋果采收期(09-12)的枸杞新梢長度及地徑影響與開花初期基本一致。由圖6、圖7看出，在6月20日到7月11日之間，新梢生長速率與地徑生長速率最大，處理1的日均生長量達到了0.476和0.013 cm，比處理2的日均生長量增加了24.93%和44.44% ，從7月11日開始新梢生長及地徑生長量逐漸下降。說明灌水定額為135 m3/hm2，較適合當地的枸杞生長。

表3 土壤水分對枸杞生長特性的影響

圖6 不同時期枸杞的新梢生長速率變化

圖7 不同時期枸杞的地徑生長速率變化

3 結 語

(1)不同灌水量對枸杞葉綠素有一定的影響，當灌水定額為135、67.5 m3/hm2時，整個生育期的枸杞葉綠素平均值分別為57.71、56.20 mg/dm2，與不灌水相比分別增加了15%和12%，說明水分脅迫的增加使得枸杞葉綠素下降幅度也在增大。

(2)不同灌水量對枸杞葉片光合速率、蒸騰速率、氣孔導度及胞間CO2濃度有顯著的影響。當灌水定額分別為135、67.5 m3/hm2時，與不灌水相比，其光合速率的增幅分別達到了52.95%及24.60%，也就是說枸杞受到水分脅迫后，光合作用會下降；枸杞的胞間CO2濃度的日變化與光合速率的變化剛好相反，呈先下降再上升的趨勢，隨著灌水量的減少，胞間CO2濃度呈增加趨勢；氣孔導度、蒸騰速率的日變化與光合速率變化的趨勢相同，隨著灌水定額的增加，灌水定額為135 m3/hm2時與不灌水相比，氣孔導度的增幅為108.86%，蒸騰速率的增幅為78.72%。

(3)當灌水定額為135、67.5 m3/hm2的新梢生長速率及地徑生長速率均高于不灌水處理；在整個生育階段內，在6月20日到7月11日之間，新梢生長速率與地徑生長速率最大，灌水定額為135 m3/hm2的日均生長量達到了0.476和0.013 cm，比灌水定額為67.5 m3/hm2的日均生長量增加了24.93%和44.44%，說明灌水定額為135 m3/hm2，較適合當地的枸杞生長。

[1] 李 鈺，何文壽，等. 枸杞土壤肥力與合理施肥技術研究進展[J].農業科學研究，27(2)：62-66.

[2] 朱金霞，張源沛，鄭國保，等.不同灌水量對枸杞光合特性和產量的影響[J].節水灌溉，2012,(1): 28-30.

[3] 武 蕾. 不同土壤肥力下氮磷鉀配施對枸杞生長、產量及品質的影響[D]. 蘭州：蘭州大學，2010.

[4] 周 乾. 不同水氮耦合和地膜覆蓋對枸杞生長、產量及養分吸收的影響的研究[D]. 陜西楊凌：西北農林科技大學，2014.

[5] 曾曉春. 灌溉和覆蓋對枸杞生長及水分利用效率的影響研究[D]. 蘭州：甘肅農業大學，2013.

[6] 賀春燕，王有科，齊廣平，等. 氮磷鉀配施對景電灌區枸杞生長及產量的影響[J]. 甘肅農業大學學報，45(2):100-104.

[7] 徐利崗，杜 歷，等. 干旱區枸杞滴灌灌溉制度試驗研究[J]. 節水灌溉，2016,(4):1-6.

[8] 姚春霞，張歲岐，燕曉娟，等.干旱及復水對玉米葉片光合特性的影響[J].水土保持研究,2012,19(3):278-282.