加孜拉, 蘇里坦, 白云崗

(1.新疆水利水電科學(xué)研究院, 新疆 烏魯木齊 830049; 2.中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所, 荒漠與綠洲生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 新疆 烏魯木齊 830011)

枸杞(Lyciumbarbarum)是一種多年生的落葉小灌木[1]，在中國(guó)西部地區(qū)較大面積種植，多生長(zhǎng)在陽(yáng)光充足，溫度較低，冷涼濕潤(rùn)且肥沃的土壤中。枸杞具有很多優(yōu)良的抗性。例如，抗嚴(yán)寒、抗旱、抗堿等，作為首選的經(jīng)濟(jì)作物種植于西北干旱及半干旱地區(qū)[2-3]。新疆維吾爾自治區(qū)枸杞主要栽培于北疆，其中博爾塔拉蒙古自治州的精河縣是新疆人工種植枸杞最早、面積最大、連片最集中地方。枸杞大面積種植推動(dòng)了精河縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展，同時(shí)由于水資源緊缺，一定程度上限制了枸杞種植面積的擴(kuò)大，合理的的灌溉和施肥措施成了解決問(wèn)的關(guān)鍵。滴灌技術(shù)能夠適時(shí)適量地進(jìn)行灌溉，使作物近根區(qū)保持較高濕度和合適的養(yǎng)分，可有效提高作物產(chǎn)量[4-9]。因此，針對(duì)干旱半干旱地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的需求，為提高枸杞產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入，研究枸杞節(jié)水高效栽培技術(shù)顯得尤為重要。

前人對(duì)枸杞進(jìn)行了大量研究，趙琴[10]在寧夏研究了氣溫升高與干旱脅迫對(duì)寧夏枸杞生長(zhǎng)與果實(shí)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明干旱脅迫降低了寧夏枸杞地徑、苗高、新梢長(zhǎng)、新稍粗、葉鮮重、葉干重和葉面積，氣溫升高加劇了干旱脅迫對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響。馬旭等[11]在寧夏研究了不同灌溉定額對(duì)枸杞生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明枸杞產(chǎn)量隨著灌水量的增加而增產(chǎn)，繼續(xù)增加灌水量產(chǎn)量降低，過(guò)多的灌水不利于枸杞生長(zhǎng)。鄭艷軍等[12]在寧夏中部干旱區(qū)研究了不同灌水處理對(duì)枸杞產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，枸杞產(chǎn)量均隨灌溉定額增大而減小，覆膜滴灌條件下有利于保持土壤水分，有效節(jié)約水資源，并提出了寧夏中部干旱區(qū)適宜灌溉制度。趙彥波等[13]在寧夏在研究了不同種植模式下灌溉定額對(duì)枸杞生長(zhǎng)指標(biāo)與產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明枸杞生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量隨灌溉定額有增大而增大的趨勢(shì)，但過(guò)度增加灌溉定額反而會(huì)影響產(chǎn)量。杜宇旭等[14]在寧夏進(jìn)行了覆膜滴灌下枸杞耗水規(guī)律研究，結(jié)果表明枸杞覆膜滴灌生育期內(nèi)耗水量相比傳統(tǒng)畦灌平均減少了34%，生育期內(nèi)灌溉定額相比傳統(tǒng)畦灌平均節(jié)約了52%。徐利崗等[15]在寧夏進(jìn)行了干旱區(qū)枸杞滴灌灌溉制度試驗(yàn)研究，結(jié)果表明隨灌水量的增加枸杞地徑及株高隨之增加，而冠幅的變化規(guī)律性不強(qiáng)，并提出了適宜的灌溉制度。張繼林[16]在研究了虧缺灌溉對(duì)枸杞水分利用效率和果實(shí)品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，枸杞各生長(zhǎng)階段的耗水量隨之灌水量的增加而增加，隨著虧缺程度的加重，枝條生長(zhǎng)速率緩慢，葉綠素含量降低。吳秀玲等[17]在寧夏研究了水分調(diào)控對(duì)寧夏枸杞光合特性及產(chǎn)量的影響，研究表明隨著灌水量的增加，枸杞凈光合速率與蒸騰速率增加，灌水量在一定范圍內(nèi)可增產(chǎn)。董世德等[18]在寧夏研究了不同微灌形式對(duì)土壤水肥分布和枸杞產(chǎn)量的影響，地表滴灌方式下水肥耦合最好，枸杞生長(zhǎng)狀況和產(chǎn)量最佳。常少剛等[19]在寧夏研究了不同灌溉量對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響分析，結(jié)果表明灌溉量為2 850 m3/hm2時(shí)即可保證枸杞正常，又可以促進(jìn)枸杞優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)水增效的目的。萬(wàn)書(shū)勤等[20]在青海對(duì)柴達(dá)木地區(qū)滴灌水—鹽—肥綜合調(diào)控對(duì)枸杞生長(zhǎng)和水肥利用的影響，結(jié)果表明隨著施肥比例的增加，枸杞的株高、莖粗、冠幅增長(zhǎng)率及干鮮果產(chǎn)量先增加再降低，滴灌高頻施肥灌溉有利于提高枸杞的產(chǎn)量、灌溉水利用效率和肥料利用率。鄭國(guó)保等[21]在寧夏研究了不同灌水量對(duì)干旱區(qū)枸杞水分利用效率及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明增加灌水量，枸杞各生長(zhǎng)階段的耗水量增加，并提出了適宜的灌水量。

前人對(duì)枸杞灌溉的研究都集中在寧夏等地區(qū)，新疆枸杞灌溉制度方面的研究甚少。因此，本試驗(yàn)以不同分水分處理對(duì)枸杞生長(zhǎng)發(fā)育、果實(shí)產(chǎn)量的影響，討論和對(duì)比灌水對(duì)枸杞的生長(zhǎng)發(fā)育情況的影響，最終找出適宜北疆枸杞栽培的適宜灌溉制度，以期為該地區(qū)今后枸杞灌溉提供科學(xué)的依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及方法

1.1 研究區(qū)概況與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年3—11月在新疆維吾爾自治區(qū)博爾塔拉州精河縣內(nèi)(46°25′30″N，90°04′01″E)，試驗(yàn)區(qū)屬于大陸性北溫帶干旱氣候，空氣干燥，風(fēng)勢(shì)較大，年降雨量小，蒸發(fā)量大。極端最低氣溫為-53 ℃，最高達(dá)36.5 ℃。多年均降水量161 mm，多年平均蒸發(fā)量約為1 624 mm，無(wú)霜期平均為103 d。試驗(yàn)區(qū)地下水埋深大于5 m，土壤質(zhì)地為黏壤土，0—60 cm土層平均干容重1.36 g/cm3，田間持水率為26%。

供試作物為精枸1號(hào)，播種株距為1 m，行距為1.8 m。試驗(yàn)采用單翼迷宮式滴灌帶，滴頭間距為30 cm，滴頭設(shè)計(jì)流量3.2 L/h，采用1行2管模式。灌溉水源為井水，采用水泵供水和水表計(jì)量，采用施肥罐進(jìn)行施肥，試驗(yàn)點(diǎn)土壤肥力狀況詳見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤肥力狀況

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)不同灌溉定額處理，灌水次數(shù)為10次，6個(gè)不同灌水定額額分別為3 300，4 200，5 100，6 000，6 900，7 800 m3/hm2，設(shè)一個(gè)對(duì)照CK處理灌溉定額為6 000 m3/hm2，灌水7次(表2)。

表2 枸杞試驗(yàn)地淺埋式滴灌試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.2 數(shù)據(jù)獲取方法

記錄枸杞各生育期物候期，在枸杞各生育期選擇長(zhǎng)勢(shì)基本相同的3株枸杞測(cè)定株高、莖粗，冠幅，分別用鋼尺，游標(biāo)卡尺測(cè)量所選枸杞的株高，莖粗。定株測(cè)定枸杞產(chǎn)量。使用SPSS 15.0和Excel軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 枸杞生育期劃分

枸杞為茄科枸杞屬多年生落葉灌木。中醫(yī)用枸杞的果實(shí)和根入藥。枸杞是種國(guó)重要的植物資源之一，是栽培歷史久、適應(yīng)范圍廣、經(jīng)濟(jì)效益大的一種木本經(jīng)濟(jì)作物。

物候期反映植物在氣候方面的適應(yīng)性(表3)。試驗(yàn)區(qū)枸杞年齡為5 a，氣溫上升土壤解凍后經(jīng)過(guò)一個(gè)緩苗的過(guò)程，4月中旬萌芽，5月上旬開(kāi)始展葉，5月下旬春梢開(kāi)始生長(zhǎng)，春梢生長(zhǎng)一直延續(xù)到7月上旬，7月上旬達(dá)到新梢旺盛期。6月上旬枸杞開(kāi)始現(xiàn)蕾開(kāi)花，6月下旬開(kāi)始結(jié)果，7月上旬頭茬果成熟，7月中旬至8月中旬夏果成熟，8月下旬到月下旬秋梢生長(zhǎng)，10月上旬開(kāi)始落葉，11月上旬進(jìn)入休眠期。

表3 試驗(yàn)區(qū)枸杞物候期

2.2 不同水分處理對(duì)枸杞株高的影響

株高的增長(zhǎng)與培育穩(wěn)定豐產(chǎn)型樹(shù)形密切相關(guān)，只有達(dá)到一定的株高才能促使枸杞側(cè)的生長(zhǎng)。表4為不同水分處理對(duì)枸杞株高的影響結(jié)果。

由表4可知，各處理枸杞整個(gè)生育期株高變化趨勢(shì)基本相同，春梢生長(zhǎng)期和開(kāi)花期株高急劇增長(zhǎng)，結(jié)果期株高增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。不同水分處理對(duì)枸杞株高有不同的影響。在不同水分情況下，枸杞株高隨著灌水量的增加而增加，枸杞株高年增長(zhǎng)量表現(xiàn)為：W6>W5>W4>W3>W2>W1，W6處理株高最大，W1處理株高最小，株高年增長(zhǎng)量分別為為61.4 cm和32.7 cm。

表4 不同水分處理對(duì)北疆枸杞株高的影響

圖1為不同對(duì)灌水次數(shù)對(duì)枸杞株高的影響結(jié)果。從圖1可看出，不同灌水次數(shù)下，枸杞株高變化趨勢(shì)大體相同，都具有：展葉期至結(jié)果期急劇增長(zhǎng)，結(jié)果期株高增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。整個(gè)生育期灌水10次處理株高普遍高于灌水7次處理，株高年增長(zhǎng)量分別為49.6 cm和37.1 cm，灌水10次處理株高比灌水7次處理株高11%。

圖1 不同灌水次數(shù)對(duì)北疆枸杞株高的影響

2.3 不同水分處理對(duì)枸杞莖粗的影響

莖粗是衡量枸杞生長(zhǎng)情況的重要指標(biāo)之一，當(dāng)枸杞根系周圍水分充足時(shí)枸杞莖粗加大，不足時(shí)莖粗減小，水分影響著枸杞各個(gè)器官的生長(zhǎng)，因此合理調(diào)節(jié)水分對(duì)于枸杞生長(zhǎng)有著不可或缺的影響。表5為不同水分處理對(duì)枸杞莖粗變化的影響結(jié)果。

表5 不同水分處理對(duì)北疆枸杞莖粗的影響

由表5可知，各處理枸杞莖粗變化趨勢(shì)大體相同，都具有：展葉期至春梢生長(zhǎng)期莖粗增長(zhǎng)緩慢，結(jié)果期株高增長(zhǎng)相對(duì)緩慢。春梢生長(zhǎng)期和開(kāi)花期枸杞莖粗生長(zhǎng)旺盛，到了結(jié)果期莖粗增長(zhǎng)緩慢。不同水分處理對(duì)枸杞莖粗有不同的影響。在不同水分情況下，枸杞莖粗年凈增長(zhǎng)量，隨著灌水量的增加而增加，當(dāng)灌水量增大到一定程度時(shí)莖粗增幅變小，枸杞莖粗凈增長(zhǎng)量大小表現(xiàn)為：W4>W3>W5>W6>W2>W1，W4處理莖粗凈增長(zhǎng)量高于其他處理，為1.39 cm，W1處理莖粗凈增長(zhǎng)量最小，為0.61 cm。

圖2為不同對(duì)灌水次數(shù)對(duì)枸杞莖粗的影響。從圖2可看出，不同灌水次數(shù)下，枸杞株高變化趨勢(shì)大體相同，都具有：展葉期莖粗增長(zhǎng)緩慢，春梢期至現(xiàn)蕾期莖粗急劇增長(zhǎng)，結(jié)果期莖粗增長(zhǎng)緩慢。整個(gè)生育期灌水10次處理莖粗普遍高于灌水7次處理，莖粗年凈增長(zhǎng)量分別為1.39 cm和0.84 cm，灌水10次處理莖粗凈增長(zhǎng)量比灌水7次處理莖粗凈增長(zhǎng)量高39%。

圖2 不同灌水次數(shù)對(duì)北疆枸杞莖粗的影響

2.4 不同水分處理對(duì)枸杞冠幅的影響

冠幅是衡量作物長(zhǎng)勢(shì)的重要指標(biāo)，合理調(diào)控水分有利于冠幅增長(zhǎng)，直接影響枸杞產(chǎn)量的高低。表6為不同水分處理對(duì)枸杞冠幅大小的影響。從表6可看出，各處理枸杞冠幅大小變化趨勢(shì)大體相同，都具有：春梢生長(zhǎng)期冠幅增生長(zhǎng)旺盛，結(jié)果期后冠幅增長(zhǎng)緩慢。不同水分處理對(duì)枸杞冠幅大小有不同的影響。在不同水分情況下，枸杞冠幅年凈增長(zhǎng)量，隨著灌水量的增加而增加，枸杞冠幅凈增長(zhǎng)量大小表現(xiàn)為：W6>W5>W4>W3>W2>W1，W6處理莖粗凈增長(zhǎng)量高于其他處理，為63 cm，W1處理莖粗凈增長(zhǎng)量最小，為38 cm。

表6 不同水分處理對(duì)北疆枸杞冠幅的影響

圖3為不同對(duì)灌水次數(shù)對(duì)枸杞冠幅的影響結(jié)果。從圖3可看出，不同灌水次數(shù)下，枸杞株高變化趨勢(shì)大體相同，都具有展葉期莖粗增長(zhǎng)緩慢，春梢期至開(kāi)花期冠幅急劇增長(zhǎng)，結(jié)果后冠幅增長(zhǎng)緩慢。整個(gè)生育期灌水10次處理冠幅大小普遍大于灌水7次處理，冠幅年凈增長(zhǎng)量分別為為57 cm和48 m，灌水10次處理冠幅凈增長(zhǎng)量比灌水7次處理莖粗凈增長(zhǎng)量大19%。

圖3 不同灌水次數(shù)對(duì)北疆枸杞冠幅的影響

2.5 不同水分處理枸杞耗水規(guī)律分析

表7為枸杞不同水分處理各生育期階段耗水量。因枸杞是無(wú)限花絮灌木，在枸杞生育期中枝條會(huì)不斷地開(kāi)花和結(jié)果。由表7可知，枸杞生育前期研究區(qū)氣溫較低，枸杞生長(zhǎng)緩慢，則需水量就小。隨著春梢的生長(zhǎng)，枸杞需水量也逐步增加，到了開(kāi)花期—結(jié)果期是枸杞需水達(dá)到高峰，即結(jié)果期是枸杞需水臨界期，結(jié)果期需水強(qiáng)度也達(dá)到最大值。枸杞各生育階段耗水強(qiáng)度表現(xiàn)為：結(jié)果期>開(kāi)花期>春梢生長(zhǎng)期>秋梢生長(zhǎng)期>萌芽—展葉期，各處理結(jié)果期耗水量最大，占總耗水量的38.8%～41.2%。

表7 不同水分處理下北疆枸杞各生育階段耗水量

2.6 枸杞耗水量與產(chǎn)量、水分利用效率的關(guān)系

作物耗水量與產(chǎn)量之間的關(guān)系是確定合理灌溉定額，優(yōu)化灌溉制度的重要基礎(chǔ)。圖4為本次試驗(yàn)枸杞耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系。從圖4可知，枸杞耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系呈二次拋物線關(guān)系，并且具有很好的線性回歸相關(guān)性(R2=0.975 1)，枸杞產(chǎn)量隨之耗水量的增加而增加，當(dāng)耗水量增加到一定程度時(shí)，產(chǎn)量反而降低。W1，W2處理產(chǎn)量和耗水量都低于其他處理，說(shuō)明過(guò)低的耗水量不利于產(chǎn)量的形成。W6處理耗水量最大，但產(chǎn)量卻不是最高，耗水量為828.1 mm，產(chǎn)量為12 420 kg/hm2，比產(chǎn)量最高的處理W4低1 780 kg/hm2，說(shuō)明耗水量過(guò)高也不利于產(chǎn)量的形成。枸杞的產(chǎn)量與耗水量之間的曲線擬合模型為：

圖4 北疆枸杞滴灌耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系

y=-0.072 6x2+101x-21 396 (R2=0.975 1)

(1)

模型求得：當(dāng)枸杞耗水量為663 mm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的產(chǎn)量最高，為13 920 kg/hm2。

水分利用效率WUE是指作物消耗單位水分所生產(chǎn)的同化物質(zhì)的量，提高作物水分利用效率可以降低獲得一定產(chǎn)量的需水量，從而達(dá)到節(jié)水的目的。圖5為枸杞耗水量與水分利用效率、產(chǎn)量的關(guān)系圖。從圖5可以看出，枸杞水分利用效率WUE與枸杞生育期內(nèi)耗水量之間的關(guān)系呈二次拋物線關(guān)系，并且也具有很好的線性回歸相關(guān)性(R2=0.98)。枸杞水分利用效率隨之耗水量的增加而增加，當(dāng)耗水量增加到一定程度時(shí)，水分利用效率反而降低。此次試驗(yàn)W3處理的水分利用率(WUE)最高，為1.45 kg/mm，W6處理的WUE最低，僅為0.9 kg/mm。枸杞的水分利用效率WUE與耗水量之間的曲線擬合模型為：

圖5 北疆枸杞滴灌耗水量與水分利用效率、產(chǎn)量的關(guān)系

y=-6E-06x2+0.007 3x-0.619 8

(R2=0.981 2)

(2)

由模型求得：當(dāng)枸杞耗水量為552 mm時(shí)，所對(duì)應(yīng)的水分利用效率最高，達(dá)1.58 kg/mm，對(duì)應(yīng)的枸杞產(chǎn)量為12 420 kg/hm2。

從本次試驗(yàn)結(jié)果(表8)來(lái)分析，當(dāng)耗水量583 mm增加到676 mm時(shí)，枸杞產(chǎn)量從12 703.5 kg/hm2提高到14 200.5 kg/hm2，枸杞產(chǎn)量提高了1 497 kg/hm2，與此同時(shí)，枸杞水分利用效率從1.45 kg/mm減少到1.46 kg/mm，水分利用效率WUE并沒(méi)有發(fā)生明顯的降低。

表8 北疆枸杞不同水分處理產(chǎn)量

3 討 論

枸杞的株高、莖粗和冠幅等指標(biāo)是衡量枸杞植株生長(zhǎng)發(fā)育的重要指標(biāo)，在枸杞的生育期內(nèi)株高、莖粗和冠幅大小可以說(shuō)明枸杞植株的營(yíng)養(yǎng)好壞，枸杞生長(zhǎng)狀況良好是保證枸杞產(chǎn)量的前提。本文通過(guò)不同灌水量對(duì)枸杞生長(zhǎng)的影響研究表明，不同灌水量處理枸杞長(zhǎng)勢(shì)表現(xiàn)不同，隨著灌溉量的增加，枸杞株高、幅寬和莖粗表現(xiàn)為增加趨勢(shì)。枸杞耗水量與產(chǎn)量、耗水量與水分利用效率WUE的關(guān)系均呈二次拋物線關(guān)系。從節(jié)水和高產(chǎn)的角度考慮，認(rèn)為枸杞最優(yōu)耗水量在580～670 mm間時(shí)，枸杞達(dá)到最高產(chǎn)量。

試驗(yàn)中枸杞只考慮了灌溉定額對(duì)枸杞生理生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，沒(méi)有考滴灌條件下土壤養(yǎng)分對(duì)枸杞生長(zhǎng)量與產(chǎn)量的影響。同時(shí)，關(guān)于枸杞生長(zhǎng)指標(biāo)與產(chǎn)量之間具體存在哪種確切的關(guān)系等目前研究的還不夠清晰，需在接下來(lái)的研究工作中深入研究。

4 結(jié) 論

(1) 枸杞株高隨著滴灌灌水量的增加而增加，枸杞株高年增長(zhǎng)量表現(xiàn)為：W6>W5>W4>W3>W2>W1，隨著灌水量的增加而增加。

(2) 枸杞莖粗年凈增長(zhǎng)量，隨著滴灌灌水量的增加而增加，當(dāng)灌水量增大到一定程度時(shí)莖粗增幅變小。

(3) 滴灌方式下枸杞各生育階段耗水強(qiáng)度表現(xiàn)為：結(jié)果期>開(kāi)花期>春梢生長(zhǎng)期>秋梢生長(zhǎng)期>萌芽—展葉期；枸杞耗水量與產(chǎn)量、耗水量與水分利用效率WUE的關(guān)系均呈二次拋物線關(guān)系。

(4) 從節(jié)水和高產(chǎn)的角度考慮，認(rèn)為枸杞最優(yōu)耗水量在580～670 mm間，即灌溉定額360～400 m3/hm2時(shí)，產(chǎn)量和水分利用效率達(dá)到最優(yōu)組合。因此，本文推薦北疆地區(qū)枸杞適宜灌溉制度為：枸杞全生育期滴灌定額為5 700 m3/hm2，每次灌水定額為570 m3/hm2，灌水次數(shù)為10次，萌芽期—展葉期灌水1次，春梢生長(zhǎng)期灌水2次，現(xiàn)蕾—開(kāi)花期灌水1次，結(jié)果期灌水4次，秋梢生長(zhǎng)期灌水2次。