灌溉定額對(duì)噴灌菜心生長(zhǎng)的影響范文

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《灌溉排水學(xué)報(bào)》2016年第11期

摘要：

為研究不同灌溉定額對(duì)菜心生長(zhǎng)及光合特性的影響，以四九菜心為試驗(yàn)材料，設(shè)3個(gè)噴灌定額，分別為780m3/hm2（T1）、675m3/hm2(T2)、600m3/hm2(T3)。結(jié)果表明，處理T2植株株高分別比T1、T3處理顯著增加13.5%和20.7%（P<0.05），但T1與T3處理差異不顯著；T1、T2和T3處理植株莖粗差異顯著，且T2處理比T1和T3處理分別增大10.1%、25.2%(P<0.05)。菜心葉片凈光合速率(Pn)與蒸騰速率(Tr)日變化均呈雙峰曲線，T1、T2、T3處理的日均Pn差異顯著，且T2處理比T1和T3處理分別增加12.4%、36.0%(P<0.05)；T2處理的日均Tr顯著高于T1與T3處理，并且分別增加18.4%和32.3%(P<0.05)。不同處理氣孔導(dǎo)度均呈前高后低的波浪曲線，T2處理的日均Gs比T1、T3處理分別顯著增大17.3%、37.8%（P<0.05），但T1與T3處理無(wú)顯著差異。T2處理胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)日均值顯著低于T1、T3處理，分別減少17.9%和29.2%(P<0.05)，而T1與T3處理無(wú)顯著差異。T2處理葉片水分利用效率最高，日均值達(dá)到2.22μmol/mmol，比T1處理增大2.3%，比T3處理增大8.8%(P<0.05)。大田噴灌條件下，灌溉定額對(duì)菜心的生長(zhǎng)與光合生理日變化影響顯著（P<0.05），675m3/hm2為研究區(qū)適宜灌溉定額。

關(guān)鍵詞：

噴灌；灌溉定額；菜心；生長(zhǎng)；光合特性

0引言

目前，渠灌區(qū)灌溉水利用率只有40%左右，井灌區(qū)也只有約60%，每立方米水生產(chǎn)糧食不足1kg[1]。西部干旱區(qū)，水資源匱乏狀況嚴(yán)峻，制約著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。如何提高作物水分利用效率、發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)成為目前的研究熱點(diǎn)。唐光木等[2]研究表明，不同灌溉定額下套播玉米莖粗、株高、葉面積和SPAD隨灌溉定額的增加而增大，產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素隨灌溉定額的增加而增大，但超過(guò)一定的灌溉定額，則無(wú)顯著提高。鄭國(guó)保等[3]研究指出隨著灌水量的增加，設(shè)施茄子葉片蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)先減少后增加。鄭睿等[4]研究認(rèn)為土壤水分虧缺會(huì)導(dǎo)致葡萄葉片氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率及光合速率下降，而施氮量的增加能消減其下降趨勢(shì)。關(guān)于灌水對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量、光合特性及水分利用效率的影響在水稻[5]、小麥[6]、玉米[7]、馬鈴薯[8]等作物上已有大量研究。菜心(BrassicacampestrisL.ssp.chinensisvar.utillisTsenetLee.)又稱菜薹，為十字花科蕓薹屬1、2a年生草本植物，是我國(guó)的特產(chǎn)蔬菜[9]，可周年生產(chǎn)，既適合內(nèi)銷，又可出口。品質(zhì)脆嫩，營(yíng)養(yǎng)豐富[10]，被視為名貴蔬菜。噴灌有顯著的省水、省工、少占耕地、不受地形限制、灌水均勻和增產(chǎn)等優(yōu)勢(shì),還能改善田間小氣候，屬先進(jìn)的田間灌水方式。目前，噴灌對(duì)蔬菜類作物的生長(zhǎng)和生理特性的影響研究相對(duì)較少。為此，研究噴灌不同灌溉定額對(duì)菜心生長(zhǎng)及光合特性的影響，為寧夏引黃灌區(qū)蔬菜作物節(jié)水灌溉發(fā)展提供一定理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在寧夏惠農(nóng)區(qū)東永固村菜心種植基地（106º40′23.79″E，39º05′02.14″N，海拔1092.40m）進(jìn)行。試驗(yàn)田地勢(shì)平坦、肥力均勻，質(zhì)地為沙壤土，土壤體積質(zhì)量為1.41g/cm3，田間持水率為22.37%。耕層土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8.58g/kg，速效氮、速效磷（P2O5）、速效鉀(K2O)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為43.2、7.1、294.75mg/kg，pH值為9.10,全鹽量為0.84g/kg。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

水源主要為引黃水和井水。灌溉方式為噴灌，噴頭全圓噴灑，噴頭射程9m，噴頭正方形布置，間距7m×7m。機(jī)房臥式管道泵流量93.5m3/h，揚(yáng)程44m，電機(jī)額定功率為18.5kW。在相同施肥、噴灌次數(shù)下，依當(dāng)?shù)囟嗄瓴诵姆N植豐產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)3個(gè)灌溉定額為780m3/hm2（T1處理）、675m3/hm2（T2處理）、600m3/hm2（T3處理），分別對(duì)應(yīng)3個(gè)面積相同且互不影響的小區(qū)，小區(qū)面積均為0.15hm2，每處理2次重復(fù)。生育期噴灌22次。供試菜心品種為四九菜心，于2015年7月17日播種，人工播撒，播種量7.5kg/hm2，2015年8月18日采收。播種前，結(jié)合整地施以同量的農(nóng)家肥（雞屎肥12000kg/hm2）作為底肥，生長(zhǎng)期間都施750kg/hm2的復(fù)合肥料（總養(yǎng)分≥35%，N、P、K質(zhì)量比為17∶5∶10）。施肥和病蟲害防治與當(dāng)?shù)叵嗤?/p>

1.3測(cè)定內(nèi)容與分析方法

采用TDR測(cè)量各小區(qū)0~20、20~40、40~60、60~80cm土層土壤含水率，每日觀測(cè)，灌水或降雨前后需加測(cè)1次。每小區(qū)分別在8月7日（播后22d）、8月12日(播后27d)、8月17日（播32后d）隨機(jī)取60株菜心測(cè)定株高、莖粗。株高用直尺測(cè)量，莖粗用精度0.02mm游標(biāo)卡尺測(cè)量。采用Li-6400型便攜式光合測(cè)定儀于8月16（播后31d，晴朗無(wú)云）測(cè)定菜心葉片光合指標(biāo)，包括凈光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、氣孔導(dǎo)度（Gs）和胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)（Ci）等指標(biāo)的日變化。所有測(cè)定項(xiàng)目都在08:00—18:00之間進(jìn)行，每隔2h測(cè)定1次。每個(gè)小區(qū)選取生長(zhǎng)狀況大致相同的3個(gè)植株，每株上分別選取生長(zhǎng)良好的2片葉測(cè)定，測(cè)定前對(duì)葉片做好標(biāo)記。所有處理待測(cè)指標(biāo)日變化在1h內(nèi)完成。菜心葉片水分利用效率（wateruseefficiency，簡(jiǎn)稱WUE）采用公式WUE=Pn/Tr計(jì)算。數(shù)據(jù)分析和圖表繪制采用Excel2007，方差與顯著性分析采用SPSS20.0。數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示。

2結(jié)果與分析

2.1不同灌溉定額對(duì)土壤水分的影響

從圖1可知，不同灌溉定額的土壤含水率差異顯著，整個(gè)生育期T1處理土壤平均含水率為31.3%（體積含水率，下同），達(dá)田間持水率99%；T2處理土壤平均含水率為25.9%，達(dá)到田間持水率82%；T3處理土壤平均含水率為21.3%，為田間持水率的68%。

2.2不同灌溉定額對(duì)菜心生長(zhǎng)的影響

表1為灌溉定額對(duì)菜株高、莖粗的影響。由表1可以看出，播種后22d，T1和T2處理株高差異不顯著，但均顯著高于T3處理；播后27d，T1、T2、T3處理植株株高差異顯著，且T2處理＞T1處理＞T3處理；播后32d,T2處理比T1處理植株顯著高13.5%，比T3處理顯著高20.7%，但T1與T3處理差異不顯著。播后22d，T1與T3處理植株莖粗無(wú)顯著差異，T2處理顯著大于T1和T3處理，分別增加9.3%和16.1%；播后27d，T2與T1處理植株莖粗無(wú)顯著差異，但都顯著大于T3處理；播后32d，T1、T2和T3處理之間植株莖粗差異顯著，且T2處理比T1和T3處理分別增加10.1%和25.2%。

2.3不同灌溉定額對(duì)菜心光合特性的影響

2.3.1凈光合速率（Pn）日變化規(guī)律

不同處理下菜心葉片Pn日變化均呈雙峰曲線（圖2），峰型大致相同，峰值、波谷值出現(xiàn)的時(shí)刻一致，并且均出現(xiàn)較為明顯的“午休”現(xiàn)象。上午隨光強(qiáng)的增加Pn逐漸增大，下午隨著光強(qiáng)的減弱而逐漸減小，16:00后迅速降低。上午峰值出現(xiàn)在12:00，下午峰值出現(xiàn)在16:00點(diǎn)左右，波谷值出現(xiàn)在14：00。T1、T2和T3處理的日均Pn差異顯著，T2比T1處理增加12.4%，比T3處理增加36.0%（表2）。

2.3.2蒸騰速率(Tr)日變化規(guī)律

不同處理下菜心葉片Tr日變化大致相同，為雙峰曲線(圖3)，全日Tr峰值上午在09:00—10:00之間，下午峰值在15:00—16:00之間，波谷值出現(xiàn)在12:00左右，即在該時(shí)刻均出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象。T2處理上午最大Tr為10.75mmol/（m2•s），下午最大為10.51mmol/（m2•s）。T2處理的日均Tr顯著高于T1與T3處理，分別增加18.4%和32.3%（表2）。

2.3.3氣孔導(dǎo)度(Gs)日變化規(guī)律

氣孔導(dǎo)度是反映氣孔運(yùn)動(dòng)的一項(xiàng)重要生理指標(biāo)。從圖4可知，不同處理Gs均呈前高后低的波浪曲線。所有處理的Gs上午最大值均在09:00—10:00之間，下午最大值在14:00—15:00之間(但T3處理最大值在16：00，可能因細(xì)胞缺水延遲了到達(dá)最高點(diǎn)的時(shí)間)。T2處理上午峰值為0.972mol/（m2•s），下午峰值為0.8742mol/（m2•s）。從表2可以看出，T2處理的Gs日均值比T1處理顯著增加17.3%，比T3處理顯著增加37.8%，但T1與T3處理無(wú)顯著差異?？梢?jiàn)，在一定范圍內(nèi)，適度增加灌水定額有利于菜心葉片氣孔開(kāi)放，進(jìn)而增加菜心葉片對(duì)田間CO2的利用，提高光合作用效率，促進(jìn)作物蒸騰。

2.3.4胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)（Ci）日變化規(guī)律

圖5為不同處理葉片胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)日變化。從圖5可以看出，不同處理間Ci變化規(guī)律相同，均呈前低后高的凹型曲線，并且與Pn變化趨勢(shì)相反，早晨隨光強(qiáng)的增大慢慢減小，中午到達(dá)最低點(diǎn)，下午隨著光強(qiáng)的減弱又逐漸增大?？赡苁且?yàn)橐归g葉片呼吸作用釋放的CO2聚集在細(xì)胞間隙，使得胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)較高。早晨隨光合作用增強(qiáng)CO2同化速率加快，胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)漸降低，12:00左右降到最低點(diǎn)，之后由于光合作用減弱而逐漸回升。從表2可以看出，T2處理的日均Ci顯著低于T1和T3處理，分別減少17.9%和29.2%，T1與T3處理無(wú)顯著差異，T2處理＞T1處理，可能是因?yàn)楣嗨~過(guò)大導(dǎo)致光合作用減弱，呼吸作用逐漸增強(qiáng)。

2.4不同灌溉定額對(duì)菜心葉片WUE的影響

植物的WUE反映了CO2同化作用和水分消耗的關(guān)系，為瞬時(shí)葉片Pn與Tr的比值。其大小不僅受植物根、莖、葉組織生物結(jié)構(gòu)特征的影響，同時(shí)還受氣象因子及土壤水分等環(huán)境因子的影響。表3為不同處理對(duì)菜心葉片水分利用效率的影響。從表3可以看出，菜心各處理WUE在12:00達(dá)到最大值，上午隨光照強(qiáng)度的增大呈上升趨勢(shì)，下午則隨光照強(qiáng)度的減弱呈遞減趨勢(shì)。T2處理的WUE日均值比T1處理增大2.3%，比T3處理增大8.8%。

3結(jié)論

1）不同灌溉定額對(duì)菜心生育期內(nèi)土壤含水率影響顯著。適宜的灌溉定額可以減少灌溉用水量，同時(shí)能顯著促進(jìn)作物株高和莖粗的生長(zhǎng)。株高和莖粗是菜心作為可食蔬菜商品的重要指標(biāo)。

2）不同灌溉定額對(duì)菜心光合生理指標(biāo)有重要影響。適當(dāng)增加灌水量能夠促進(jìn)菜心生長(zhǎng)，提高菜心葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度，降低胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)。過(guò)量灌水對(duì)菜心生長(zhǎng)效應(yīng)不明顯，并且會(huì)導(dǎo)致凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度降低，胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)升高。菜心葉片凈光合速率日變化與蒸騰速率日變化均呈雙峰曲線，胞間CO2摩爾分?jǐn)?shù)變化趨勢(shì)與凈光合速率變化趨勢(shì)相反。

3）T2處理水分利用效率（WUE）最高，日均值達(dá)到2.22μmol/mmol，比T1處理增大2.3%，比T3增大處理8.8%。灌溉定額675m3/hm2為試驗(yàn)區(qū)及相似地區(qū)菜心節(jié)水高效生產(chǎn)的適宜灌溉定額。

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作者:胡優(yōu) 田軍倉(cāng) 單位:寧夏大學(xué)土木與水利工程學(xué)院 寧夏節(jié)水灌溉與水資源調(diào)控工程技術(shù)研究中心 旱區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)水資源高效利用教育部工程研究中心