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 (2018年53卷3期)
王玉才1, 张恒嘉1,*(), 邓浩亮2, 王世杰2, 巴玉春3
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
基金资助:
Wang Yucai1, Zhang Hengjia1,*(), Deng Haoliang2, Wang Shijie2, Ba Yuchun3
Received:
2017-02-24
Accepted:
2017-05-03
Online:
2018-05-01
Published:
2018-09-11
Contact:
Zhang Hengjia
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。
王玉才, 张恒嘉, 邓浩亮, 王世杰, 巴玉春. 调亏灌溉对菘蓝水分利用及产量的影响. 植物学报, 2018, 53(3): 322-333.
Wang Yucai, Zhang Hengjia, Deng Haoliang, Wang Shijie, Ba Yuchun. Effect of Regulated Deficit Irrigation on Water Use and Yield of Isatis indigotica. Chinese Bulletin of Botany, 2018, 53(3): 322-333.
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 |
表1 不同实验处理的土壤含水量(占田间持水量的百分数)
Table 1 Soil moisture contents of different treatments (percentage of field capacity)
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。
Figure 2 Profile soil water distribution in 0-100 cm layer in different growth stages of Isatis indigotica (A) Seedling stage; (B) Vegetative stage; (C) Fleshy root growth stage; (D) Fleshy root maturity stage. CK, and WD1-WD9 are the same as in Table 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。
Figure 3 Plant height (A) and main root length (B) of Isatis indigotica subjected to limited irrigation treatmentCK, and WD1-WD9 are the same as in Table 1.
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 |
表2 调亏灌溉对菘蓝生物学特性的影响
Table 2 Effect of water deficit on biological characteristics of Isatis indigotica
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。
Figure 4 Changes of leaf area index (LAI) (A) and photosynthetic rate (Pn) (B) at different growth stages of Isatis indigoticaCK, and WD1-WD9 are the same as in Table 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)。
Figure 5 Effect of water deficit on (R,S)-goitrin of Isatis indigoticaCK, and WD1-WD9 are the same as in Table 1. Different lowercase letters indicate significant differences at P<0.05 among different treatments.
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 |
表3 不同水分调亏处理下菘蓝产量和水分利用效率
Table 3 Effect of different water deficit on yield and water use efficiency of Isatis indigotica
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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