不同控水处理对枸杞生长和水分利用效率的影响

摘要 为了确定宁夏引黄灌区枸杞的需水规律和最适土壤含水量，以宁杞7号为试验材料，在人工控水条件下研究营养生长期和盛花期以及盛果期在不同控水处理下的枸杞生长指标、光合参数、品质、产量、耗水量和水分利用效率等指标的变化，并通过隶属函数值法确定最佳控水处理。结果表明：T5处理下枸杞的气孔导度、净光合速率和蒸腾速率显著优于其他处理，T4处理下枸杞的南北冠幅、枝条长度、产量和水分利用效率显著优于其他处理。通过隶属函数综合分析发现，T5处理的控水效果最为理想，营养生长期和盛花期枸杞根区土壤含水量保持在75%θf，盛果期枸杞根区土壤含水量保持在65%θf。

关键词 枸杞；控水处理；光合参数；水分利用效率

中图分类号 S274 文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2023）22-0213-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.22.049

Effects of Different Water Control Treatments on the Growth and Water Use Efficiency of Lycium barbarum L.

JIANG Zheng-wen，YUE Hong-wei，CHEN Jiao et al

Abstract In order to determine the water requirement laws and the most suitable soil water content of Lycium barbarum L.in the irrigation area of Yellow River in Ningxia，under artificially controlled water conditions，Ningqi 7 was used as test materials to study the changes of growth indices，photosynthetic parameters，quality，yield，water consumption and water use efficiency of L.barbarum in the vegetative growth period，full-blossom period and full-fruit period under different water control treatments.The optimal water control treatment was determined by membership function method.The results showed that the stomatal conductance，net photosynthetic rate and transpiration rate of L.barbarum under T5 treatment were significantly better than those of other treatments，and the south-north crown width，branch length，yield and water use efficiency of  L.barbarum under T4 treatment were better than those of other treatments.Through the comprehensive analysis of membership function，it was found that T5 treatment had the best water control effect，and the soil water content in the root zone of L.barbarum was maintained at 75%θf in the vegetative growth stage  and full-flower stage，and 65%θf in the full-fruit period.

Key words L.barbarum;Water control treatment;Photosynthetic parameters;Water use efficiency

淡水资源时空分配不均是影响我国农业生产发展的严重障碍［1］，同时水资源的不合理利用加剧了干旱的发生［2-3］。在干旱、半干旱地区实施合理灌溉是促进植物生长和提高产量的重要措施之一［4］。因此，在当前宁夏社会经济和农业发展中开展高效节水的研究是急需解决的一个关键问题，合理确定作物的最佳灌溉量是解决农业生产技术体系问题和农业综合生产模式研究的必要前提［5］。研究表明，分蘖期适度控水在复水后能够显著提高水稻叶片净光合速率等光合特性，同时减少无效分蘖数、提高产量［6］。控水灌溉有效促进了蓝莓植株生长、冠幅增加以及枝条伸长、增粗［4］。适当的控水灌溉也可以显著提高小麦产量和水分利用效率［7］。

宁夏枸杞（Lycium barbarum L.）为茄科枸杞属多年生灌木，具有耐盐碱、耐干旱等优点，是宁夏、甘肃、青海、内蒙古、新疆等地区脱贫的重要经济林品种［8］。实践表明，合理的灌溉栽培措施有利于枸杞增产和实现水分利用最大化。侯建安等［9］研究灌水频率和定额对枸杞园土壤水热分布及产量的影响，结果发现最佳灌水下限宜控制在田间最大持水量的85%，此条件下产量、单果质量、果实纵横径、2 cm以上等级率均优于其他处理。徐利岗等［10］认为当灌水量为3 750 m3/hm2时枸杞鲜果产量、干果产量、百粒重、粒度及多糖含量均最高，水分利用效率最高且品质相对较好。前人的相关研究多侧重于单一生育期控水对枸杞产量、光合、品质及水分利用效率的影响，而关于不同生育期控水的研究鲜有报道。笔者以宁杞7号为试验材料，分别在春梢期、营养生长期和盛花期、盛果期、秋果期进行不同控水处理研究，测定了生长指标、光合参数、产量、品质、耗水量和水分利用效率等指标，通过隶属函数值法对上述各指标进行综合评价，筛选出最佳控水组合，旨在为宁夏枸杞的水分合理调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与设计

利用宁夏水利科学研究院灌溉试验站已建的测坑和蒸渗仪，以3年龄枸杞为研究对象，试验品种为宁杞7号。

测定土壤类型为砂壤土，最大田间持水量为22.5%；分别在春梢期、营养生长期和盛花期、盛果期、秋果期进行不同的控制水分供给研究。其中，春梢期控制灌溉枸杞根区土壤含水量为土壤最大持水量（θf）的50%（50%θf）；营养生长期和盛花期控制灌溉枸杞根区土壤含水量为50%θf、65%θf和75%θf，盛果期控制灌溉枸杞根区土壤含水量为65%θf和75%θf，秋果期控制灌溉枸杞根区土壤含水量为55%θf。此外，4月中下旬春灌及10月下旬冬灌水量分别为450和675 m3/hm2。设置6个处理，3次重复，共18个试验小区。全生育期施肥8次，每次90 kg/hm 各个生育期灌水量如表1所示。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 生长指标的测定。

利用游标卡尺及钢卷尺测定植株地径、株高、东西冠幅、南北冠幅、每个枝条的条长及茎粗。在东、西、南、北各选1条枝条进行标记，然后每个生育期后期进行观测，落叶期后进行最后一次观测。

1.2.2 光合参数的测定。使用CI-340 便携式光合测定仪 （美国CID公司） 测定，测定叶片气孔导度 （Gs）、净光合速率 （Pn） 、蒸腾速率 （Tr）和胞间CO2浓度 （Ci） 。每个处理测定3个重复，每个重复待稳定后读取10个数据。

1.2.3 产量、品质指标的测定。

夏果和秋果成熟后全部采摘（成熟1批，采摘1批），经处理后晾晒称量干果重。多糖含量采用苯酚-硫酸法比色测定［11］；参照刘根红等［12］的方法测定甜菜碱含量；采用索氏抽提法［13］测定粗脂肪含量；氨基酸含量参照朱楠等［14］的方法测定。

1.2.4 耗水量和水分利用效率的测定。降雨量的测定：生育期间降雨量采用雨量器测定。

耗水量的计算公式如下：

ET=WO-Wt+I+M+K-D-R（1）

式中：ET为耗水量；WO和Wt分别为初始时段和t时段测坑水量；I为灌水量；M为降雨量；K为地下水补给量；D为深层渗漏量；R为地表径流量。

由于测坑是一个相对独立空间，与外部水分隔绝，没有水分交换，故深层渗漏量（D）、地下水补给量（K）和地表径流量（R）忽略不计，因此耗水量公式可简化如下：

ET=WO-Wt+I+M（2）

水分利用效率（WUE）的计算公式如下：

WUE=0.1×产量/ET（3）

式中：WUE为作物水分利用效率，单位kg/m3；产量为枸杞干果重，单位kg/hm2；ET为耗水量。

1.3 数据处理

采用Excel 2013软件进行试验数据整理与统计，使用SPSS 24.0软件进行方差分析，不同处理间差异显著性检验采用Duncan法。采用模糊数学中的隶属函数值法对生长指标和生理指标进行综合分析。

当指标性状间呈正相关时，隶属函数公式：

U（Xj）=（ Xj-Xmin）/（Xmax-Xmin）（4）

当指标性状间呈负相关时，隶属函数公式：

U（Xj）=1-（Xmax-Xj）/（Xmax-Xmin）（5）

其中：U（Xj）表示隶属函数值；Xj表示某指标的测定值；Xmin和Xmax表示参试水平系中某一指标内的最小值和最大值。

2 结果与分析

2.1 不同控水处理对枸杞生长指标的影响

从图1A可以看出，不同控水处理之间枸杞地径均存在差异，其中T5和T6处理的枸杞地径均显著高于其他处理（P<0.05），分别为5.25和5.30 mm，T5处理的枸杞地径分别为T1、T2、T3、T4处理的1.12、1.06、1.09和1.24倍，T6处理的枸杞地径分别为T1、T2、T3、T4处理的1.13、1.07、1.10和1.25倍。由此可见，T5和T6处理能有效提高枸杞的地径。

从图1B可以看出，不同控水处理间枸杞株高均存在差异，其中T6处理的枸杞株高显著低于其他处理（P<0.05），仅为20.43 cm；T2和T5处理的枸杞株高显著高于其他处理（P<0.05），T2处理的枸杞株高分别为T1、T3、T4、T6处理的1.06、1.09、1.18和2.05倍，T5处理的枸杞株高分别为T1、T3、T4、T6处理的1.03、1.06、1.15和2.00倍。

从图1C可以看出，不同控水处理间枸杞东西冠幅均存在差异，T5处理的东西冠幅显著高于其他处理（P<0.05），分别为T1、T2、T3、T4、T6处理的1.36、1.19、1.21、1.30和1.49倍。

从图1D可以看出，T1处理的枸杞南北冠幅显著低于其他处理（P<0.05），仅为25.33 cm；T2和T4处理的枸杞南北冠幅显著高于T1、T5、T6处理（P<0.05），其中T2处理的枸杞南北冠幅分别为T1、T5、T6处理的1.65、1.11和1.18倍，T4处理的枸杞南北冠幅分别为T1、T5、T6处理的1.71、1.15和1.22倍。

从图1E可以看出，T2和T3处理的枸杞枝条茎粗显著低于其他处理（P<0.05），分别为1.74和1.79 mm；T4和T5处理的枸杞枝条茎粗显著高于T1、T2、T3处理（P<0.05），其中T4处理的枸杞枝条茎粗分别为T1、T2、T3处理的1.16、1.45、1.41倍，T5处理的枸杞枝条茎粗分别为T1、T2、T3处理的1.22、1.52和1.48倍。

从图1F可以看出，不同控水处理间枸杞枝条长度均存在差异，T1处理的枸杞枝条长度显著低于其他处理（P<0.05），仅为34.68 cm；T4处理的枸杞枝条长度显著高于T1、T2、T5、T6处理（P<0.05），T4处理的枸杞枝条长度分别为T1、T2、T5、T6处理的1.32、1.13、1.05和1.12倍。