羅永華 黃偉 張俊花等
摘要:研究了不同灌溉量對(duì)甘藍(lán)光合特性、水分利用效率和產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明,甘藍(lán)苗期處理4的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均高于對(duì)照,但差別不明顯;蓮座期處理4的葉綠素a含量較對(duì)照高18.08%,類胡蘿卜素含量較對(duì)照高23.35%;結(jié)球期處理4的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素的含量均高于其他處理,光合速率也高于其他處理,經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較對(duì)照高8.8%;在灌溉等量水的情況下,結(jié)球中后期處理2的葉綠素含量降低,光合作用減弱,經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量低于對(duì)照;處理5由于未澆水,其葉綠素合成受阻,結(jié)球期光合速率和蒸騰速率最低,產(chǎn)量也最低。地膜覆蓋條件下,澆3次水(處理2)和不澆水(處理5)都不利于產(chǎn)量形成,也達(dá)不到節(jié)水和高產(chǎn)的目標(biāo);而只在甘藍(lán)結(jié)球前期澆1次水(處理4),有利于結(jié)球期葉片葉綠素的合成和光合速率的提高,并能保持適宜的蒸騰速率和較高的水分利用效率,從而形成最高的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。
關(guān)鍵詞:甘藍(lán);灌溉量;光合速率;水分利用效率;產(chǎn)量
中圖分類號(hào): S635.07 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):1002-1302(2014)07-0155-03
收稿日期:2014-03-07
基金項(xiàng)目:河北省科技支撐計(jì)劃(編號(hào):11220701D);河北北方學(xué)院創(chuàng)新人才培育基金(編號(hào):CXRC1309);河北北方學(xué)院優(yōu)秀學(xué)術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)建設(shè)項(xiàng)目(編號(hào):CXTD1307)。
作者簡(jiǎn)介:羅永華(1975—),男,內(nèi)蒙古赤峰人,碩士,講師,從事蔬菜品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)檢測(cè)等方面的研究。E-mail:nlkjxyyy@163.com。冀西北壩上地區(qū)屬于高寒半干旱區(qū),該區(qū)水資源匱乏,人均水資源、地下水資源分別為我國(guó)平均值的20%、5%,在作物生長(zhǎng)季節(jié)5—9月份,該地的降水量占全年的88.1%,而且降水與作物的耗水基本上同步[1]。此外,嚴(yán)酷的自然環(huán)境、脆弱的生態(tài)經(jīng)濟(jì)條件、日益下降的土地生產(chǎn)能力已經(jīng)限制了該區(qū)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[2]。近些年來(lái),由于蔬菜產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,人們以經(jīng)濟(jì)效益最大化作為產(chǎn)業(yè)優(yōu)化的目標(biāo),而置社會(huì)和生態(tài)環(huán)境效益于不顧,其結(jié)果是水資源利用取得了一時(shí)一地的經(jīng)濟(jì)效益[3],但卻最終造成了區(qū)域生態(tài)環(huán)境的日益惡化[4]。因此,提高水資源的利用效率,發(fā)展節(jié)水灌溉農(nóng)業(yè),從而促進(jìn)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展,使水資源環(huán)境得以可持續(xù)發(fā)展勢(shì)在必行。目前,有關(guān)不同水分條件對(duì)作物光合特性的研究已有大量報(bào)道[5-10],但有關(guān)對(duì)冀西北壩上地區(qū)甘藍(lán)(Brassica oleracea L.)進(jìn)行不同灌溉量處理后光合特性變化的研究還未見報(bào)道。因此,本試驗(yàn)通過(guò)對(duì)甘藍(lán)進(jìn)行不同灌溉量處理,研究其光合特性和產(chǎn)量的變化,以期為冀西北壩上地區(qū)水資源的合理開發(fā)和高效利用提供理論依據(jù)。
1材料與方法
1.1試驗(yàn)材料
試驗(yàn)選用冀西北壩上地區(qū)主栽甘藍(lán)品種中甘11,由張北縣農(nóng)業(yè)局提供。
1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)于2013年6—9月在河北省張北縣饅頭營(yíng)鄉(xiāng)科技園區(qū)進(jìn)行,試驗(yàn)地土壤為草甸栗鈣土,0~20 cm土層含有機(jī)質(zhì)26.9 g/kg、全氮1.09 g/kg、堿解氮109 mg/kg、速效磷(P2O5)9.49 mg/kg、速效鉀(K2O)121 mg/kg,pH值7.6。甘藍(lán)于6月19日進(jìn)行露地播種育苗,7月19日定植,9月19日收獲;高畦栽培,處理覆蓋地膜,對(duì)照不覆膜,畦高12 cm,畦面寬 60 cm。每畦定植2行幼苗,株距33 cm,行距45 cm。小區(qū)面積84 m2,隨機(jī)區(qū)組排列,設(shè)3次重復(fù)。定植前每小區(qū)施等量的底肥。為防溝渠滲漏,以后每次均使用水龍帶澆水。
試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理:處理1(對(duì)照)、處理2,分別于苗期、結(jié)球前期和結(jié)球中期各澆1次水,共澆3次;處理3,分別在甘藍(lán)結(jié)球前期、結(jié)球中期各澆1次水,共澆2次;處理4,只在甘藍(lán)結(jié)球前期澆1次水;處理5,在甘藍(lán)澆定植水后不澆水。所有處理在定植時(shí)的澆水量相同,甘藍(lán)每個(gè)處理每個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期每次澆水量均為191 m3/hm2,以利于幼苗成活。
1.3測(cè)定內(nèi)容與方法
采用美國(guó)CID公司生產(chǎn)的CI301-PS光合儀測(cè)定甘藍(lán)葉片的光合速率和蒸騰速率;參照張憲政的方法[11]測(cè)定甘藍(lán)葉片的葉綠素含量。以上測(cè)定內(nèi)容所取葉樣均為不同時(shí)期完全展開的相同葉位的葉片,光合速率測(cè)定時(shí)間為晴天上午 10:00—11:00。采用烘干法測(cè)定定植前和收獲時(shí)0~60 cm土層的含水量。收獲時(shí)統(tǒng)計(jì)小區(qū)產(chǎn)量。
2結(jié)果與分析
2.1不同時(shí)期甘藍(lán)葉片葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素及葉綠素a+葉綠素b的變化
由圖1可知,在甘藍(lán)的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),每個(gè)處理葉綠素a、葉綠素b的變化趨勢(shì)是一致的,呈先升高后下降的趨勢(shì),并且于結(jié)球前期達(dá)到了最高值;類胡蘿卜素在甘藍(lán)整個(gè)生長(zhǎng)期雖然也呈現(xiàn)出先升高后下降的趨勢(shì),但其達(dá)到最高值的時(shí)期是在蓮座期,這就有利于保護(hù)葉綠素a和葉綠素b免受光能的傷害[12]。
由圖1還可以看出,在苗期,處理1(對(duì)照)的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量均不高于其他處理,但各處理之間差別不明顯;蓮座期處理1的葉綠素a、類胡蘿卜素含量明顯低于其他處理,其中處理2、處理3、處理4、處理5的葉綠素a含量分別比對(duì)照高1196%、20.58%、18.08%、18.36%,處理2、處理3、處理4、處理5的類胡蘿卜素含量分別比對(duì)照高2454%、24.62%、23.35%、23.75%;處理2的葉綠素a含量低于處理3、處理4、處理5,這可能是由于處理2在苗期已經(jīng)澆過(guò)1次水,再加上自然降水,使其土壤含水量過(guò)高所造成的;此外,處理2、處理3、處理4、處理5之間的葉綠素b、類胡蘿卜素含量沒(méi)有明顯的差別。
進(jìn)入結(jié)球期后,由于處理5仍然沒(méi)有進(jìn)行灌水,自然降水已經(jīng)不能滿足甘藍(lán)快速生長(zhǎng)對(duì)水分的需要,土壤含水量在一定程度上限制了甘藍(lán)葉球的迅速生長(zhǎng),也抑制了葉片中葉綠素的生物合成,因此由圖1可以看出,處理5的葉綠素a含量明顯低于其他處理;處理4的葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量在結(jié)球期的各個(gè)階段都是最高的,這是由于處理4只在結(jié)球前期灌1次水,從而為甘藍(lán)的后期生長(zhǎng)提供了適宜的土壤水分,也有利于葉綠素的合成;處理2、處理3在結(jié)球中期、結(jié)球后期的葉綠素b、類胡蘿卜素含量低于對(duì)照和處理4,這與處理2、處理3在接受自然降水的同時(shí),在結(jié)球期灌了2次水,外加處理2苗期的1次灌水,造成了土壤含水量過(guò)高,從而降低了植株根系的活力,使得葉綠素的合成受到一定程度的影響有關(guān)。
2.2不同時(shí)期甘藍(lán)葉片光合速率的變化
圖2表明,甘藍(lán)定植后的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)各處理的光合速率均呈單峰曲線:隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推進(jìn),光合速率逐漸升高,在結(jié)球前期、結(jié)球中期出現(xiàn)峰值,結(jié)球后期隨著植株的衰老和外界溫度的降低,光合速率又逐漸下降。
由圖2還可以看出,在苗期,覆膜處理的光合速率都高于處理1(對(duì)照),其中處理2最高,較對(duì)照高出28.67%,這可能是由于覆蓋地膜使甘藍(lán)定植后的緩苗時(shí)間縮短,提前進(jìn)入正常的生長(zhǎng);在蓮座期,各處理間的光合速率差別不明顯,處理1和處理2在苗期結(jié)束時(shí)灌了1次水,處理1的光合速率有所提高,而處理2的光合速率雖有所提高,但是與處理3、處理4、處理5差別不明顯,可見在苗期結(jié)束時(shí)的灌水對(duì)處理2是不必要的。
由圖2還可以看出,進(jìn)入結(jié)球期后,各處理在結(jié)球前期、結(jié)球中期的光合速率差別較明顯;在結(jié)球后期,隨著葉片的衰老及環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度的降低,各處理間的光合速率差別不明顯。處理5在整個(gè)生長(zhǎng)期都沒(méi)灌水,在一定程度上造成了土壤水分的虧缺,進(jìn)而影響了地上部葉片的光合速率,致使其光合速率在結(jié)球期內(nèi)最低;處理4在結(jié)球期比其他處理的光合速率都高;處理2、處理3在結(jié)球期雖然灌了2次水,但是其光合速率也低于處理4,處理2在結(jié)球中期的光合速率甚至還低于對(duì)照,說(shuō)明地上部葉片的光合速率與土壤的含水量不是成正比的,只有在土壤含水量適合植株生長(zhǎng)時(shí),植株的光合速率才最強(qiáng)。
2.3不同時(shí)期甘藍(lán)葉片蒸騰速率的變化
圖3表明,甘藍(lán)在定植后的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),隨著植株的生長(zhǎng),各處理的蒸騰速率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在植株生長(zhǎng)的旺盛期,蒸騰速率也達(dá)到了最大值;到了結(jié)球后期,由于植株的衰老,其蒸騰作用也下降;但是在植株生長(zhǎng)的不同時(shí)期,不同的土壤水分條件使植株表現(xiàn)出了不同的蒸騰速率。
由圖3還可以看出,處理2在整個(gè)生長(zhǎng)期的蒸騰速率一直表現(xiàn)為最高,其中蓮座期、結(jié)球前期、結(jié)球中期分別比對(duì)照(處理1)高54.39%、33.74%、48.34%;處理2的蒸騰速率高峰比其他處理出現(xiàn)的早,這樣處理2的高蒸騰強(qiáng)度就會(huì)維持較長(zhǎng)時(shí)間,從而造成大量的奢侈耗水,這可能是由于處理2在整個(gè)生長(zhǎng)期的土壤含水量充足,蒸騰所需的水分供應(yīng)充足,造成葉肉細(xì)胞水勢(shì)與其周圍空氣水勢(shì)差增大,導(dǎo)致水分大量散失;處理3在結(jié)球中期的蒸騰速率較對(duì)照高43.76%;處理4的蒸騰速率在整個(gè)生長(zhǎng)期基本與對(duì)照相當(dāng);處理5的蒸騰速率從結(jié)球前期開始低于其他處理,在結(jié)球中期、結(jié)球后期分別比對(duì)照低15.32%、24.3%,這是由于在只接受自然降水的情況下,處理5的土壤含水量少,導(dǎo)致土壤水勢(shì)降低,不能及時(shí)補(bǔ)充葉肉細(xì)胞因蒸騰所散失掉的水分;在結(jié)球后期,對(duì)照、處理2、處理3、處理4的蒸騰速率沒(méi)有明顯的差別,這是由于此期間外界環(huán)境條件(如溫度的降低、光強(qiáng)的減弱和空氣濕度的增高等)成為抑制植株蒸騰的主導(dǎo)因子。
2.4不同處理甘藍(lán)的產(chǎn)量和水分利用效率
從表1可以看出,處理5的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均最低,且其生物產(chǎn)量與其他處理間差異顯著(P<0.05),而經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量雖與處理2差異不顯著,但與其他處理間存在顯著的差異(P<0.05);處理5的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別比處理1(對(duì)照)低7.5%、10.2%;生物產(chǎn)量最高的是處理3,處理4次之,對(duì)照與處理2之間生物產(chǎn)量沒(méi)有明顯的差別;雖然處理4的生物產(chǎn)量排第2位,但是其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量卻最高,且與其他處理間達(dá)到顯著性差異,處理4的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對(duì)照提高了8.8%。
試驗(yàn)結(jié)果還表明,雖然處理2與處理1灌同樣多的水,但在結(jié)球中后期,處理2的葉綠素含量降低,使其光合作用減弱,降低了甘藍(lán)生長(zhǎng)后期的生產(chǎn)能力,因而其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量低于處理1。處理5由于未澆水,其葉綠素合成受阻,使其結(jié)球期光合速率和蒸騰速率最低,因而導(dǎo)致產(chǎn)量最低。因此,在冀西北壩上地區(qū)采用地膜覆蓋種植甘藍(lán),只在結(jié)球前期灌1次水(處理4),能改善甘藍(lán)的光合特性,增加產(chǎn)量,可達(dá)到少灌2次水的目的,這與張?zhí)炷甑妊芯扛适硇杷?guī)律的結(jié)論[15]是一致的。
覆蓋地膜后,如果在植株生長(zhǎng)的盛期仍然大量灌水,會(huì)促進(jìn)葉片的旺長(zhǎng),不利于產(chǎn)品器官的形成,并且隨著灌水量的增加,耗水量也增加,土壤水分雖有利于蒸騰,但水分利用效率降低,造成奢侈灌水。因此,適度的水分虧缺不一定會(huì)使產(chǎn)量顯著降低,反而會(huì)使水分利用效率顯著提高[16],本研究也支持了這種觀點(diǎn)。
由此可見,土壤水分含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使甘藍(lán)結(jié)球期葉片的葉綠素含量、光合速率和水分利用效率降低,最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低,因此只有適時(shí)適量的灌溉,才能達(dá)到高產(chǎn)和節(jié)水的目的。
參考文獻(xiàn):
[1]楊福存. 壩上蔬菜栽培的理論與技術(shù)[M]. 北京:氣象出版社,2003:46-54.
[2]黃偉,張俊花,李文紅,等. 冀西北壩上半干旱區(qū)南瓜油葵間作的水分效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(14):4072-4081.
[3]高華山,黃偉,高海琴,等. 冀西北農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)蔬菜節(jié)水栽培技術(shù)[J]. 中國(guó)蔬菜,2008(1):52-53.
[4]周維博,李佩成.干旱半干旱地域灌區(qū)水資源綜合效益評(píng)價(jià)體系研究[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2003,18(3):288-293.
[5]張俊花,黃偉,張立峰,等. 冀西北壩上地區(qū)水分處理對(duì)地膜覆蓋蘿卜光合特性的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(5):60-64,89.
[6]王威豪,葉燕萍,羅永明,等. 水分脅迫下乙烯利浸種對(duì)甘蔗苗期光合性狀和分蘗的影響[J]. 作物雜志,2008(1):50-54.
[7]韓娟,賈志寬,任小龍,等. 模擬降雨量下微集水種植對(duì)玉米光合速率及水分利用效率的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(1):81-85,101.
[8]劉文君,張俊花,黃偉,等. 不同土壤水分條件下蘿卜幼苗葉片生理特性研究[J]. 北方園藝,2009(4):66-68.
[9]張俊花,黃偉,張立峰,等. 冀西北壩上地區(qū)蘿卜地膜覆蓋節(jié)水栽培技術(shù)研究[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2006,24(6):60-63.
[10]黃偉,朱桓,張俊花,等. 辣椒施用保水劑效果研究[J]. 北方園藝,2010(20):19-21.
[11]張憲政. 植物葉綠素含量測(cè)定——丙酮乙醇混合液法[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),1986(3):26-28.
[12]傅偉,王天鐸. 凈光合速率與氣孔導(dǎo)度相互關(guān)系的電學(xué)類比分析和模擬研究[J]. 植物學(xué)報(bào),1994,36(7):511-517.
[13]王志偉,郁繼華,郭曉冬. 日光溫室甜瓜節(jié)水灌溉土壤水分上限指標(biāo)研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,35(增刊2):198-202.
[14]張銘光,潘瑞熾,葉慶生. 土壤濕度對(duì)墨蘭葉片生長(zhǎng)和光合速率的影響[J]. 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1994(2):71-75.
[15]張?zhí)炷?,王文頗,吳旭銀,等. 甘薯需水規(guī)律的研究(Ⅰ)——甘薯的蒸騰量與耗水量[J]. 河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),1994,8(3):12-17.
[16]陳亞新,康紹忠. 非充分灌溉原理[M]. 北京:水利電力出版社,1995:34-36.
2.2不同時(shí)期甘藍(lán)葉片光合速率的變化
圖2表明,甘藍(lán)定植后的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)各處理的光合速率均呈單峰曲線:隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推進(jìn),光合速率逐漸升高,在結(jié)球前期、結(jié)球中期出現(xiàn)峰值,結(jié)球后期隨著植株的衰老和外界溫度的降低,光合速率又逐漸下降。
由圖2還可以看出,在苗期,覆膜處理的光合速率都高于處理1(對(duì)照),其中處理2最高,較對(duì)照高出28.67%,這可能是由于覆蓋地膜使甘藍(lán)定植后的緩苗時(shí)間縮短,提前進(jìn)入正常的生長(zhǎng);在蓮座期,各處理間的光合速率差別不明顯,處理1和處理2在苗期結(jié)束時(shí)灌了1次水,處理1的光合速率有所提高,而處理2的光合速率雖有所提高,但是與處理3、處理4、處理5差別不明顯,可見在苗期結(jié)束時(shí)的灌水對(duì)處理2是不必要的。
由圖2還可以看出,進(jìn)入結(jié)球期后,各處理在結(jié)球前期、結(jié)球中期的光合速率差別較明顯;在結(jié)球后期,隨著葉片的衰老及環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度的降低,各處理間的光合速率差別不明顯。處理5在整個(gè)生長(zhǎng)期都沒(méi)灌水,在一定程度上造成了土壤水分的虧缺,進(jìn)而影響了地上部葉片的光合速率,致使其光合速率在結(jié)球期內(nèi)最低;處理4在結(jié)球期比其他處理的光合速率都高;處理2、處理3在結(jié)球期雖然灌了2次水,但是其光合速率也低于處理4,處理2在結(jié)球中期的光合速率甚至還低于對(duì)照,說(shuō)明地上部葉片的光合速率與土壤的含水量不是成正比的,只有在土壤含水量適合植株生長(zhǎng)時(shí),植株的光合速率才最強(qiáng)。
2.3不同時(shí)期甘藍(lán)葉片蒸騰速率的變化
圖3表明,甘藍(lán)在定植后的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),隨著植株的生長(zhǎng),各處理的蒸騰速率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在植株生長(zhǎng)的旺盛期,蒸騰速率也達(dá)到了最大值;到了結(jié)球后期,由于植株的衰老,其蒸騰作用也下降;但是在植株生長(zhǎng)的不同時(shí)期,不同的土壤水分條件使植株表現(xiàn)出了不同的蒸騰速率。
由圖3還可以看出,處理2在整個(gè)生長(zhǎng)期的蒸騰速率一直表現(xiàn)為最高,其中蓮座期、結(jié)球前期、結(jié)球中期分別比對(duì)照(處理1)高54.39%、33.74%、48.34%;處理2的蒸騰速率高峰比其他處理出現(xiàn)的早,這樣處理2的高蒸騰強(qiáng)度就會(huì)維持較長(zhǎng)時(shí)間,從而造成大量的奢侈耗水,這可能是由于處理2在整個(gè)生長(zhǎng)期的土壤含水量充足,蒸騰所需的水分供應(yīng)充足,造成葉肉細(xì)胞水勢(shì)與其周圍空氣水勢(shì)差增大,導(dǎo)致水分大量散失;處理3在結(jié)球中期的蒸騰速率較對(duì)照高43.76%;處理4的蒸騰速率在整個(gè)生長(zhǎng)期基本與對(duì)照相當(dāng);處理5的蒸騰速率從結(jié)球前期開始低于其他處理,在結(jié)球中期、結(jié)球后期分別比對(duì)照低15.32%、24.3%,這是由于在只接受自然降水的情況下,處理5的土壤含水量少,導(dǎo)致土壤水勢(shì)降低,不能及時(shí)補(bǔ)充葉肉細(xì)胞因蒸騰所散失掉的水分;在結(jié)球后期,對(duì)照、處理2、處理3、處理4的蒸騰速率沒(méi)有明顯的差別,這是由于此期間外界環(huán)境條件(如溫度的降低、光強(qiáng)的減弱和空氣濕度的增高等)成為抑制植株蒸騰的主導(dǎo)因子。
2.4不同處理甘藍(lán)的產(chǎn)量和水分利用效率
從表1可以看出,處理5的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均最低,且其生物產(chǎn)量與其他處理間差異顯著(P<0.05),而經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量雖與處理2差異不顯著,但與其他處理間存在顯著的差異(P<0.05);處理5的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別比處理1(對(duì)照)低7.5%、10.2%;生物產(chǎn)量最高的是處理3,處理4次之,對(duì)照與處理2之間生物產(chǎn)量沒(méi)有明顯的差別;雖然處理4的生物產(chǎn)量排第2位,但是其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量卻最高,且與其他處理間達(dá)到顯著性差異,處理4的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對(duì)照提高了8.8%。
試驗(yàn)結(jié)果還表明,雖然處理2與處理1灌同樣多的水,但在結(jié)球中后期,處理2的葉綠素含量降低,使其光合作用減弱,降低了甘藍(lán)生長(zhǎng)后期的生產(chǎn)能力,因而其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量低于處理1。處理5由于未澆水,其葉綠素合成受阻,使其結(jié)球期光合速率和蒸騰速率最低,因而導(dǎo)致產(chǎn)量最低。因此,在冀西北壩上地區(qū)采用地膜覆蓋種植甘藍(lán),只在結(jié)球前期灌1次水(處理4),能改善甘藍(lán)的光合特性,增加產(chǎn)量,可達(dá)到少灌2次水的目的,這與張?zhí)炷甑妊芯扛适硇杷?guī)律的結(jié)論[15]是一致的。
覆蓋地膜后,如果在植株生長(zhǎng)的盛期仍然大量灌水,會(huì)促進(jìn)葉片的旺長(zhǎng),不利于產(chǎn)品器官的形成,并且隨著灌水量的增加,耗水量也增加,土壤水分雖有利于蒸騰,但水分利用效率降低,造成奢侈灌水。因此,適度的水分虧缺不一定會(huì)使產(chǎn)量顯著降低,反而會(huì)使水分利用效率顯著提高[16],本研究也支持了這種觀點(diǎn)。
由此可見,土壤水分含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使甘藍(lán)結(jié)球期葉片的葉綠素含量、光合速率和水分利用效率降低,最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低,因此只有適時(shí)適量的灌溉,才能達(dá)到高產(chǎn)和節(jié)水的目的。
參考文獻(xiàn):
[1]楊福存. 壩上蔬菜栽培的理論與技術(shù)[M]. 北京:氣象出版社,2003:46-54.
[2]黃偉,張俊花,李文紅,等. 冀西北壩上半干旱區(qū)南瓜油葵間作的水分效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(14):4072-4081.
[3]高華山,黃偉,高海琴,等. 冀西北農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)蔬菜節(jié)水栽培技術(shù)[J]. 中國(guó)蔬菜,2008(1):52-53.
[4]周維博,李佩成.干旱半干旱地域灌區(qū)水資源綜合效益評(píng)價(jià)體系研究[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2003,18(3):288-293.
[5]張俊花,黃偉,張立峰,等. 冀西北壩上地區(qū)水分處理對(duì)地膜覆蓋蘿卜光合特性的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(5):60-64,89.
[6]王威豪,葉燕萍,羅永明,等. 水分脅迫下乙烯利浸種對(duì)甘蔗苗期光合性狀和分蘗的影響[J]. 作物雜志,2008(1):50-54.
[7]韓娟,賈志寬,任小龍,等. 模擬降雨量下微集水種植對(duì)玉米光合速率及水分利用效率的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(1):81-85,101.
[8]劉文君,張俊花,黃偉,等. 不同土壤水分條件下蘿卜幼苗葉片生理特性研究[J]. 北方園藝,2009(4):66-68.
[9]張俊花,黃偉,張立峰,等. 冀西北壩上地區(qū)蘿卜地膜覆蓋節(jié)水栽培技術(shù)研究[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2006,24(6):60-63.
[10]黃偉,朱桓,張俊花,等. 辣椒施用保水劑效果研究[J]. 北方園藝,2010(20):19-21.
[11]張憲政. 植物葉綠素含量測(cè)定——丙酮乙醇混合液法[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),1986(3):26-28.
[12]傅偉,王天鐸. 凈光合速率與氣孔導(dǎo)度相互關(guān)系的電學(xué)類比分析和模擬研究[J]. 植物學(xué)報(bào),1994,36(7):511-517.
[13]王志偉,郁繼華,郭曉冬. 日光溫室甜瓜節(jié)水灌溉土壤水分上限指標(biāo)研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,35(增刊2):198-202.
[14]張銘光,潘瑞熾,葉慶生. 土壤濕度對(duì)墨蘭葉片生長(zhǎng)和光合速率的影響[J]. 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1994(2):71-75.
[15]張?zhí)炷?,王文頗,吳旭銀,等. 甘薯需水規(guī)律的研究(Ⅰ)——甘薯的蒸騰量與耗水量[J]. 河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),1994,8(3):12-17.
[16]陳亞新,康紹忠. 非充分灌溉原理[M]. 北京:水利電力出版社,1995:34-36.
2.2不同時(shí)期甘藍(lán)葉片光合速率的變化
圖2表明,甘藍(lán)定植后的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)各處理的光合速率均呈單峰曲線:隨著生長(zhǎng)時(shí)期的推進(jìn),光合速率逐漸升高,在結(jié)球前期、結(jié)球中期出現(xiàn)峰值,結(jié)球后期隨著植株的衰老和外界溫度的降低,光合速率又逐漸下降。
由圖2還可以看出,在苗期,覆膜處理的光合速率都高于處理1(對(duì)照),其中處理2最高,較對(duì)照高出28.67%,這可能是由于覆蓋地膜使甘藍(lán)定植后的緩苗時(shí)間縮短,提前進(jìn)入正常的生長(zhǎng);在蓮座期,各處理間的光合速率差別不明顯,處理1和處理2在苗期結(jié)束時(shí)灌了1次水,處理1的光合速率有所提高,而處理2的光合速率雖有所提高,但是與處理3、處理4、處理5差別不明顯,可見在苗期結(jié)束時(shí)的灌水對(duì)處理2是不必要的。
由圖2還可以看出,進(jìn)入結(jié)球期后,各處理在結(jié)球前期、結(jié)球中期的光合速率差別較明顯;在結(jié)球后期,隨著葉片的衰老及環(huán)境溫度和光照強(qiáng)度的降低,各處理間的光合速率差別不明顯。處理5在整個(gè)生長(zhǎng)期都沒(méi)灌水,在一定程度上造成了土壤水分的虧缺,進(jìn)而影響了地上部葉片的光合速率,致使其光合速率在結(jié)球期內(nèi)最低;處理4在結(jié)球期比其他處理的光合速率都高;處理2、處理3在結(jié)球期雖然灌了2次水,但是其光合速率也低于處理4,處理2在結(jié)球中期的光合速率甚至還低于對(duì)照,說(shuō)明地上部葉片的光合速率與土壤的含水量不是成正比的,只有在土壤含水量適合植株生長(zhǎng)時(shí),植株的光合速率才最強(qiáng)。
2.3不同時(shí)期甘藍(lán)葉片蒸騰速率的變化
圖3表明,甘藍(lán)在定植后的整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi),隨著植株的生長(zhǎng),各處理的蒸騰速率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),在植株生長(zhǎng)的旺盛期,蒸騰速率也達(dá)到了最大值;到了結(jié)球后期,由于植株的衰老,其蒸騰作用也下降;但是在植株生長(zhǎng)的不同時(shí)期,不同的土壤水分條件使植株表現(xiàn)出了不同的蒸騰速率。
由圖3還可以看出,處理2在整個(gè)生長(zhǎng)期的蒸騰速率一直表現(xiàn)為最高,其中蓮座期、結(jié)球前期、結(jié)球中期分別比對(duì)照(處理1)高54.39%、33.74%、48.34%;處理2的蒸騰速率高峰比其他處理出現(xiàn)的早,這樣處理2的高蒸騰強(qiáng)度就會(huì)維持較長(zhǎng)時(shí)間,從而造成大量的奢侈耗水,這可能是由于處理2在整個(gè)生長(zhǎng)期的土壤含水量充足,蒸騰所需的水分供應(yīng)充足,造成葉肉細(xì)胞水勢(shì)與其周圍空氣水勢(shì)差增大,導(dǎo)致水分大量散失;處理3在結(jié)球中期的蒸騰速率較對(duì)照高43.76%;處理4的蒸騰速率在整個(gè)生長(zhǎng)期基本與對(duì)照相當(dāng);處理5的蒸騰速率從結(jié)球前期開始低于其他處理,在結(jié)球中期、結(jié)球后期分別比對(duì)照低15.32%、24.3%,這是由于在只接受自然降水的情況下,處理5的土壤含水量少,導(dǎo)致土壤水勢(shì)降低,不能及時(shí)補(bǔ)充葉肉細(xì)胞因蒸騰所散失掉的水分;在結(jié)球后期,對(duì)照、處理2、處理3、處理4的蒸騰速率沒(méi)有明顯的差別,這是由于此期間外界環(huán)境條件(如溫度的降低、光強(qiáng)的減弱和空氣濕度的增高等)成為抑制植株蒸騰的主導(dǎo)因子。
2.4不同處理甘藍(lán)的產(chǎn)量和水分利用效率
從表1可以看出,處理5的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均最低,且其生物產(chǎn)量與其他處理間差異顯著(P<0.05),而經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量雖與處理2差異不顯著,但與其他處理間存在顯著的差異(P<0.05);處理5的生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別比處理1(對(duì)照)低7.5%、10.2%;生物產(chǎn)量最高的是處理3,處理4次之,對(duì)照與處理2之間生物產(chǎn)量沒(méi)有明顯的差別;雖然處理4的生物產(chǎn)量排第2位,但是其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量卻最高,且與其他處理間達(dá)到顯著性差異,處理4的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量比對(duì)照提高了8.8%。
試驗(yàn)結(jié)果還表明,雖然處理2與處理1灌同樣多的水,但在結(jié)球中后期,處理2的葉綠素含量降低,使其光合作用減弱,降低了甘藍(lán)生長(zhǎng)后期的生產(chǎn)能力,因而其經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量低于處理1。處理5由于未澆水,其葉綠素合成受阻,使其結(jié)球期光合速率和蒸騰速率最低,因而導(dǎo)致產(chǎn)量最低。因此,在冀西北壩上地區(qū)采用地膜覆蓋種植甘藍(lán),只在結(jié)球前期灌1次水(處理4),能改善甘藍(lán)的光合特性,增加產(chǎn)量,可達(dá)到少灌2次水的目的,這與張?zhí)炷甑妊芯扛适硇杷?guī)律的結(jié)論[15]是一致的。
覆蓋地膜后,如果在植株生長(zhǎng)的盛期仍然大量灌水,會(huì)促進(jìn)葉片的旺長(zhǎng),不利于產(chǎn)品器官的形成,并且隨著灌水量的增加,耗水量也增加,土壤水分雖有利于蒸騰,但水分利用效率降低,造成奢侈灌水。因此,適度的水分虧缺不一定會(huì)使產(chǎn)量顯著降低,反而會(huì)使水分利用效率顯著提高[16],本研究也支持了這種觀點(diǎn)。
由此可見,土壤水分含量過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使甘藍(lán)結(jié)球期葉片的葉綠素含量、光合速率和水分利用效率降低,最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低,因此只有適時(shí)適量的灌溉,才能達(dá)到高產(chǎn)和節(jié)水的目的。
參考文獻(xiàn):
[1]楊福存. 壩上蔬菜栽培的理論與技術(shù)[M]. 北京:氣象出版社,2003:46-54.
[2]黃偉,張俊花,李文紅,等. 冀西北壩上半干旱區(qū)南瓜油葵間作的水分效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào),2011,31(14):4072-4081.
[3]高華山,黃偉,高海琴,等. 冀西北農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)蔬菜節(jié)水栽培技術(shù)[J]. 中國(guó)蔬菜,2008(1):52-53.
[4]周維博,李佩成.干旱半干旱地域灌區(qū)水資源綜合效益評(píng)價(jià)體系研究[J]. 自然資源學(xué)報(bào),2003,18(3):288-293.
[5]張俊花,黃偉,張立峰,等. 冀西北壩上地區(qū)水分處理對(duì)地膜覆蓋蘿卜光合特性的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(5):60-64,89.
[6]王威豪,葉燕萍,羅永明,等. 水分脅迫下乙烯利浸種對(duì)甘蔗苗期光合性狀和分蘗的影響[J]. 作物雜志,2008(1):50-54.
[7]韓娟,賈志寬,任小龍,等. 模擬降雨量下微集水種植對(duì)玉米光合速率及水分利用效率的影響[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2008,26(1):81-85,101.
[8]劉文君,張俊花,黃偉,等. 不同土壤水分條件下蘿卜幼苗葉片生理特性研究[J]. 北方園藝,2009(4):66-68.
[9]張俊花,黃偉,張立峰,等. 冀西北壩上地區(qū)蘿卜地膜覆蓋節(jié)水栽培技術(shù)研究[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2006,24(6):60-63.
[10]黃偉,朱桓,張俊花,等. 辣椒施用保水劑效果研究[J]. 北方園藝,2010(20):19-21.
[11]張憲政. 植物葉綠素含量測(cè)定——丙酮乙醇混合液法[J]. 遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),1986(3):26-28.
[12]傅偉,王天鐸. 凈光合速率與氣孔導(dǎo)度相互關(guān)系的電學(xué)類比分析和模擬研究[J]. 植物學(xué)報(bào),1994,36(7):511-517.
[13]王志偉,郁繼華,郭曉冬. 日光溫室甜瓜節(jié)水灌溉土壤水分上限指標(biāo)研究[J]. 華中農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,35(增刊2):198-202.
[14]張銘光,潘瑞熾,葉慶生. 土壤濕度對(duì)墨蘭葉片生長(zhǎng)和光合速率的影響[J]. 華南師范大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,1994(2):71-75.
[15]張?zhí)炷?,王文頗,吳旭銀,等. 甘薯需水規(guī)律的研究(Ⅰ)——甘薯的蒸騰量與耗水量[J]. 河北農(nóng)業(yè)技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào),1994,8(3):12-17.
[16]陳亞新,康紹忠. 非充分灌溉原理[M]. 北京:水利電力出版社,1995:34-36.