植物学报 ›› 2018, Vol. 53 ›› Issue (3): 322-333.doi: 10.11983/CBB17030

所属专题: 药用植物专辑

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调亏灌溉对菘蓝水分利用及产量的影响

王玉才1, 张恒嘉1,*(), 邓浩亮2, 王世杰2, 巴玉春3   

  1. 1甘肃农业大学资源与环境学院, 兰州 730070
    2甘肃农业大学水利水电工程学院, 兰州 730070 3民乐县洪水河管理处, 民乐 734500
  • 收稿日期:2017-02-24 接受日期:2017-05-03 出版日期:2018-05-01 发布日期:2018-09-11
  • 通讯作者: 张恒嘉 E-mail:zhanghj@gsau.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51669001)、甘肃农业大学盛彤笙科技创新基金(No.GSAU-STS-1744)、甘肃省高等学校基本科研业务费(No.2012)和甘肃农业大学水利水电工程学院青年基金(No.SLSDXY-QN2018-02)

Effect of Regulated Deficit Irrigation on Water Use and Yield of Isatis indigotica

Wang Yucai1, Zhang Hengjia1,*(), Deng Haoliang2, Wang Shijie2, Ba Yuchun3   

  1. 1College of Resources and Environmental Science, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
    2College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
    3Hongshuihe River Administration Bureau of Minle Country, Minle 734500, China
  • Received:2017-02-24 Accepted:2017-05-03 Online:2018-05-01 Published:2018-09-11
  • Contact: Zhang Hengjia E-mail:zhanghj@gsau.edu.cn

摘要:

通过探究水分调亏对河西地区膜下滴灌菘蓝(Isatis indigotica)各项生理指标、产量和水分利用的影响, 为菘蓝高效节水种植提供理论指导。于2016年在河西走廊中部张掖市民乐县益民灌溉试验站进行菘蓝水分调亏研究, 在保持苗期和肉质根成熟期充分灌溉的情况下, 在菘蓝营养生长期和肉质根生长期分别进行轻度、中度和重度的水分亏缺处理, 并测定各项光合生理指标、产量和水分利用率。结果表明, 营养生长期和肉质根生长期的中度与重度水分亏缺显著降低了菘蓝叶片净光合速率、叶面积指数、株高及主根长, 并且随水分亏缺程度加重降幅增大; 而轻度水分亏缺与对照组的差异不显著。营养生长期和肉质根生长期轻度水分亏缺处理的菘蓝产量与水分利用效率最高, 分别达到8 239.56 kg·hm-2和24.11 kg·hm-2·mm-1; 其它水分亏缺处理组产量和水分利用效率均有所降低, 与对照组之间差异显著(P<0.05), 重度水分亏缺处理各项指标均最低。因此, 最优的菘蓝水分调控处理为营养生长期和肉质根生长期的轻度水分调亏, 能够降低菘蓝耗水量, 提高水分利用效率且其产量不会降低。

关键词: 水分调亏, 膜下滴灌, 生长动态, 产量, 水分利用效率, 菘蓝

Abstract:

A field experiment was conducted to test the effect of mulched drip irrigation under water deficit regulation on the physiological indexes, yield and water use in the Hexi region, which would provide theoretical guidance for efficient high efficiency water saving. We used experiments with Isatis indigotica in different amounts of irrigation and growth stages in the Yimin Irrigation District of Gansu Province in 2016. With seedling stage and fleshy root maturity stage under normal water conditions, we measured the physiological indexes yield and water use under mild, moderate and severe water deficit treatments in the vegetative and fleshy root growth stages. The leaf photosynthetic rate (Pn), leaf area index, plant height and root length of I. indigotica were significantly reduced by water deficit regulation in the vegetative and fleshy root growth stages, with greater decrease with aggravated water deficit degree, but the difference with mild water deficit treatments was not significant. The yield and water use efficiency of I. indigotica root with mild water deficit treatment were 8 239.56 kg∙hm-2 and 24.11 kg∙hm-2·mm-1, respectively. With other water deficit treatments reduced, there were significant differences between the control group (P<0.05), severe water deficit treatment being the lowest. Thus, optimal water regulation is mild water-deficit treatment of vegetative and fleshy root growth stages to reduce water consumption, and improving the efficiency of water use does not reduce its production.

Key words: water deficit, mulched drip irrigation, growth dynamic, yield, water use efficiency, Isatis indigotica

表1

不同实验处理的土壤含水量(占田间持水量的百分数)"

Treatments Seedling stage Vegetative stage Fleshy root growth stage Fleshy root maturity stage
CK 75-85 75-85 75-85 75-85
WD1 75-85 65-75 75-85 75-85
WD2 75-85 55-65 75-85 75-85
WD3 75-85 45-55 75-85 75-85
WD4 75-85 65-75 65-75 75-85
WD5 75-85 65-75 55-65 75-85
WD6 75-85 55-65 65-75 75-85
WD7 75-85 55-65 55-65 75-85
WD8 75-85 45-55 65-75 75-85
WD9 75-85 45-55 55-65 75-85

图1

菘蓝全生育期日平均气温和降雨量"

图2

菘蓝不同生育期0-100 cm土壤剖面水分变化(A) 苗期; (B) 营养生长期; (C) 肉质根生长期; (D) 肉质根成熟期。CK及WD1-WD9同表1。"

图3

不同调亏处理下菘蓝株高(A)及主根长(B)CK及WD1-WD9同表1。"

表2

调亏灌溉对菘蓝生物学特性的影响"

Treatments Plant height
(cm)
Stem and leaf biomass
(g∙plant-1)
Taproot length
(cm)
Taproot diameter
(cm)
Root biomass
(g∙plant-1)
Root/shoot
ratio
CK 28.14±0.15 a 13.09±0.18 a 22.09±0.37 b 1.69±0.03 a 11.36±0.43 b 0.868
WD1 27.94±0.51 a 13.22±0.25 a 22.80±0.92 ab 1.66±0.04 a 13.21±0.35 a 0.999
WD2 26.65±0.28 b 11.95±0.83 bc 19.83±0.38 c 1.47±0.02 bc 10.96±0.19 b 0.921
WD3 22.45±0.94 cd 10.87±0.57 d 19.05±0.75 cd 1.42±0.06 c 9.57±0.34 c 0.883
WD4 27.52±0.11 ab 12.52±0.40 ab 23.17±0.86 a 1.72±0.05 a 13.39±0.37 a 1.070
WD5 27.11±0.47 ab 11.67±0.52 cd 19.29±0.37 d 1.50±0.02 b 10.02±0.25 c 0.871
WD6 26.45±0.28 b 11.45±0.49 cd 19.72±0.79 c 1.41±0.11 c 10.13±0.40 c 0.878
WD7 22.95±0.39 c 11.46±0.11 cd 18.59±1.32 d 1.45±0.02 c 9.53±0.38 c 0.854
WD8 21.87±1.71 d 9.86±0.36 e 16.40±0.36 e 1.23±0.03 d 7.50±0.15 d 0.762
WD9 21.74±0.75 d 9.73±0.33 e 16.33±0.79 e 1.18±0.06 d 7.10±0.37 c 0.730

图4

菘蓝各生育期叶面积指数(LAI) (A)和净光合速率(Pn) (B)的变化CK及WD1-WD9同表1。"

图5

调亏灌溉对菘蓝(R,S)-告依春含量的影响CK及WD1-WD9同表1。不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。"

表3

不同水分调亏处理下菘蓝产量和水分利用效率"

Treatments Precipitation
(mm)
Total irrigation water
(mm)
Total water consumption
(mm)
Yield
(kg∙hm-2)
IWUE
(kg∙hm-2·mm-1)
WUE
(kg∙hm-2·mm-1)
CK 185.8 163.24 374.04 8315.58 a 50.94 b 22.23 b
WD1 185.8 152.48 343.28 8239.56 a 54.04 a 24.01 a
WD2 185.8 147.25 353.05 7219.67 b 49.03 c 20.45 d
WD3 185.8 135.12 335.92 6894.60 d 51.03 b 20.52 d
WD4 185.8 150.25 340.85 8215.52 a 54.67 a 24.11 a
WD5 185.8 145.26 346.06 7164.91 bc 49.32 c 20.70 cd
WD6 185.8 142.58 338.38 7083.69 c 49.68 c 20.93 c
WD7 185.8 137.76 338.56 6965.85 d 50.57 b 20.57 d
WD8 185.8 115.23 316.03 5311.57 e 46.10 d 16.81 e
WD9 185.8 112.47 315.27 5228.54 e 46.48 d 16.58 e
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