李 智，尹 娟,2,3，鄭艷軍

(1.寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，銀川 750021；2.旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用教育部工程中心，銀川 750021；3.寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心，銀川 750021)

寧夏中部干旱帶的面積占全區(qū)近1/2，人口占全區(qū)的1/4，自然條件十分惡劣，水資源極為匱乏，貧困面廣且程度深，是寧夏也是全國(guó)最為困難的地區(qū)之一[1]。針對(duì)氣候和區(qū)域特點(diǎn)，創(chuàng)造了覆膜滴灌枸杞旱作種植模式。近年來(lái)，隨著種植面積不斷擴(kuò)大，枸杞已成為寧夏中部干旱地區(qū)農(nóng)民脫貧致富、增收減災(zāi)的新興產(chǎn)業(yè)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)小麥、玉米、番茄、西瓜等作物的灌溉參數(shù)均有一定的研究，但覆膜條件下滴灌枸杞的灌溉參數(shù)卻少見(jiàn)研究報(bào)道。為此，以覆膜滴灌枸杞為研究對(duì)象，通過(guò)設(shè)置不同的灌溉定額指標(biāo)，研究不同的土壤水分環(huán)境對(duì)枸杞生理特性及產(chǎn)量的影響，以期為枸杞的高效節(jié)水灌溉及配套技術(shù)提供機(jī)理和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田基本概況

本試驗(yàn)位于寧夏同心縣下馬關(guān)鎮(zhèn)。地處北緯36°58′48″，東經(jīng)105°54′24″，地勢(shì)南高北低，地處鄂爾多斯臺(tái)地與黃土高原北部的銜接地帶，平均海拔高度1 730 m。該地區(qū)屬于典型的溫帶大陸性氣候，四季分明、日照充足、晝夜溫差大、干旱少雨、蒸發(fā)強(qiáng)烈。多年平均降雨量259 mm，年蒸發(fā)量2 325 mm，是降雨量的8.98倍，年內(nèi)分配不均，降雨大多集中在7-9月份。11月下旬結(jié)凍，3月上旬解凍，無(wú)霜期180 d、有效積溫3 915.3 ℃。

試驗(yàn)區(qū)土壤類(lèi)型為沙壤土，密度1.41 g/cm3，由于土層含沙量大，在自然和人為因素的影響下，土地有沙化和鹽堿化趨勢(shì)，土壤理化性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)田土壤理化性質(zhì)Tab.1 Soil physical and chemical properties of experimental plot

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試枸杞品種為“寧杞7號(hào)”，試驗(yàn)共設(shè)4種覆膜處理分別為F1(2 250 m3/hm2)、F2(2 700 m3/hm2)、F3(3 150 m3/hm2)、F4(3 600 m3/hm2)，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，10棵枸杞樹(shù)為一個(gè)小區(qū)，共12個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。滴灌帶采用內(nèi)鑲貼片式，內(nèi)徑16 mm、壁厚為0.15 mm、滴頭間距為50 cm、滴頭流量2.0 L/h、額定工作壓力 0.1 MPa，枸杞樹(shù)處于2個(gè)滴頭中間位置，距滴灌帶距離為10 cm。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

(1)葉片光合生理參數(shù)：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產(chǎn)的LI-6400手持式光合作用測(cè)量系統(tǒng)，每2 h測(cè)定1次，每個(gè)處理測(cè)定3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)待穩(wěn)定后讀取10個(gè)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)能在短時(shí)間內(nèi)同步獲得活體葉片的光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)、胞間CO2濃度(InTCO2)等一系列生理生態(tài)參數(shù)。

(2)葉綠素含量：用日產(chǎn)SPAD-502型葉綠素計(jì)測(cè)定葉片的SPAD值，在枸杞生長(zhǎng)期每隔10 d測(cè)取標(biāo)記葉片的葉綠素SPAD值，每處理測(cè)量3株，一株3片，取其平均值。

(3)產(chǎn)量：枸杞夏果于2015年 7月8日第1次采樣，以后每間隔8 d采樣1次，于8月23日截止。每個(gè)小區(qū)選擇3株枸杞，采摘稱(chēng)重，統(tǒng)計(jì)計(jì)算每種處理的理論產(chǎn)量(鮮重)。

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010作圖和DPS(v14.10高級(jí)版)軟件中的Duncan method(鄧肯新復(fù)極差法)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，各圖表中的數(shù)據(jù)均為平均值。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 不同灌水處理下的氣溫和蒸發(fā)量

圖1顯示了從7月8日到8月31日這段時(shí)間大田日均氣溫和蒸發(fā)量的動(dòng)態(tài)變化。由圖1可知，大田日均氣溫在14 ℃以上，最高時(shí)達(dá)到37 ℃。根據(jù)直徑為20 cm蒸發(fā)皿的蒸發(fā)量進(jìn)行指導(dǎo)灌溉是一種方便、簡(jiǎn)單、實(shí)用的方法，在其他設(shè)施蔬菜栽培研究中都有應(yīng)用[2]。蒸發(fā)量的變化和氣溫變化一致，相同時(shí)期內(nèi)20 cm蒸發(fā)皿的蒸發(fā)總量為292 mm，日均蒸發(fā)量5.31 mm，單日蒸發(fā)量最高達(dá)10.3 mm，最低為1.8 mm。

圖1 不同灌水處理下大田日均氣溫和累積蒸發(fā)量Fig.1 Cumulative evaporation and daily mean temperature in experimental field under different irrigation treatments

2.2 凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度的日變化

不同灌溉定額條件下枸杞葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和胞間CO2濃度日變化見(jiàn)圖2。圖2(a)顯示，枸杞葉片的Pn從8∶00 開(kāi)始迅速增加，處理F1、F2葉片凈光合速率日變化呈雙峰型，第一個(gè)凈光合速率高峰出現(xiàn)在10∶00，分別為18.52、18.08 μmol/(m2·s)；午間由于氣溫高，光照強(qiáng)，使氣孔導(dǎo)度減少，胞間CO2濃度降低，導(dǎo)致凈光合速率下降，各處理在12∶00-14∶00出現(xiàn)了不同程度低谷，即“午休”現(xiàn)象[3]；之后由于光合有效輻射下降，空氣相對(duì)濕度的升高對(duì)氣孔導(dǎo)度的影響，凈光合速率在16∶00左右出現(xiàn)第2個(gè)高峰；處理F3、F4葉片凈光合速率呈拋物線型，其峰值出現(xiàn)在12∶00,分別為17.46、18.06 μmol/(m2·s)。從圖2(b)可以看出，蒸騰速率日變化呈現(xiàn)單峰型，研究認(rèn)為，作物蒸騰速率與葉片氣孔導(dǎo)度有直接關(guān)系，而氣孔導(dǎo)度主要與氣溫、大氣凈輻射強(qiáng)度有較密切關(guān)系[4]；各水分處理蒸騰速率的峰值出現(xiàn)時(shí)間點(diǎn)不同，處理F1、F2出現(xiàn)在10∶00，而處理F3、F4則出現(xiàn)在12∶00，分別為8.57、8.00 mmol/(m2·s)。水分脅迫影響了枸杞葉片正常光合作用，除了導(dǎo)致整體凈光合速率、蒸騰速率下降外，還導(dǎo)致其日變化峰值提前，這與于文穎[5]等人研究成果一致。從圖2(c)可以看出，各灌水處理?xiàng)l件下胞間CO2濃度變化規(guī)律一致，在14∶00前呈下降的趨勢(shì)，14∶00以后開(kāi)始上升。胞間CO2濃度以處理F1最高，處理F2次之，處理F4最低，表明胞間CO2濃度隨著灌水量的增加而降低。

圖2 不同土壤水分處理枸杞凈光合速率、蒸騰速率及胞間CO2濃度的日變化Fig.2 Diurnal variations of photosynthetic rate transpiration rate and intercellular CO2 concentration at elongation of lycium under different soil moisture treatments

圖3 覆膜方式下枸杞生育期葉綠素變化規(guī)律Fig.3 Changes of chlorophyll in the growth stage oflycium under film mulching

2.3 不同灌溉定額對(duì)枸杞葉綠素的影響

由表2方差分析可知，不同灌水處理對(duì)枸杞葉綠素變化影響顯著(P<0.05)。枸杞全生育期葉綠素變化規(guī)律見(jiàn)圖3，不同生育期水分處理不影響枸杞葉片葉綠素含量的變化趨勢(shì)，各灌水處理均呈“先快速增長(zhǎng)后期穩(wěn)定”的變化規(guī)律。各處理葉綠素相對(duì)含量增長(zhǎng)速度均在開(kāi)花初期(5月20日-6月16日)

表2 枸杞葉綠素方差分析表Tab.2 Variance analysis of lycium chlorophyll

最大，之后果熟期葉綠素相對(duì)含量增加速度較小。枸杞在覆膜條件下，處理F2(2 700 m3/hm2)的葉綠素相對(duì)含量最大，為67.2，處理F4(3 600 m3/hm2)最小，為64，則認(rèn)為試驗(yàn)區(qū)覆膜滴灌枸杞葉綠素相對(duì)含量與灌溉定額不呈線性關(guān)系。

2.4 不同灌溉定額對(duì)作物產(chǎn)量分析

由表3方差分析可知，不同灌水處理對(duì)枸杞產(chǎn)量變化影響極顯著(P<0.01)。對(duì)試驗(yàn)小區(qū)成熟的枸杞進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，依據(jù)測(cè)產(chǎn)結(jié)果繪制產(chǎn)量分布(見(jiàn)圖4)。從圖4可以看出，不同灌水處理之間作物產(chǎn)量不同，其中處理F2(2 700 m3/hm2)產(chǎn)量最高，為10 440 kg/hm2，處理F3(3 150 m3/hm2)、F4(3 600 m3/hm2)的產(chǎn)量隨著灌溉定額的增加而降低，當(dāng)灌溉定額為3 600 m3/hm2時(shí)產(chǎn)量最低，僅為7 126.2 kg/hm2,比最高產(chǎn)量10 440 kg/hm2低2 869.9 kg/hm2，且處理F4灌溉定額最大，則認(rèn)為試驗(yàn)區(qū)灌水量在一定的范圍內(nèi)可以促進(jìn)產(chǎn)量的增加，但是當(dāng)灌水量超過(guò)2 700 m3/hm2時(shí)，產(chǎn)量與灌水量不在呈正相關(guān)關(guān)系。

圖4 枸杞各處理產(chǎn)量圖Fig.4 Lycium yield chart of each treatment

變異來(lái)源平方和自由度均方F值p值處理間1614276235380921．032．1120．0004誤差10053946167565．7總變異1719768611

3 結(jié) 語(yǔ)

本文依托在寧夏中部干旱帶同心縣設(shè)立的試驗(yàn)區(qū)，設(shè)置4個(gè)不同灌溉定額處理水平，在覆膜滴灌條件下進(jìn)行枸杞灌溉試驗(yàn)，依據(jù)不同灌水處理下的生理指標(biāo)及產(chǎn)量水平等，研究提出覆膜滴灌枸杞合理的灌溉參數(shù)，主要結(jié)論如下。

(1)在凈光合速率的日變化中，低水分處理呈雙峰型、高水分呈拋物線型；蒸騰速率日變化呈現(xiàn)單峰型；胞間CO2濃度隨著灌水量的增加而降低。

(2)各處理枸杞全生育期葉綠素變化規(guī)律為“先快速增長(zhǎng)后期穩(wěn)定”，處理F2(2 700 m3/hm2)的葉綠素相對(duì)含量最大，為67.2，處理F4(3 600 m3/hm2)最小，為64。

(3)覆膜滴灌枸杞灌溉定額為2 700 m3/hm2時(shí)產(chǎn)量最高，為10 440 kg/hm2，灌溉定額3 600 m3/hm2時(shí)產(chǎn)量最低，為7 126.2 kg/hm2, 灌水量在一定的范圍內(nèi)可以促進(jìn)產(chǎn)量的增加，但是超過(guò)2 700 m3/hm2時(shí)，產(chǎn)量與灌水量不在呈正相關(guān)關(guān)系。

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