不同灌水上下限对温室白萝卜生长生理特性的影响

张　娟，郝仲勇，杨胜利，范海燕，马志军

(1.北京市水科学技术研究院，北京 100048；2.北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心,北京 100048)



不同灌水上下限对温室白萝卜生长生理特性的影响

张娟1,2，郝仲勇1,2，杨胜利1,2，范海燕1,2，马志军1,2

(1.北京市水科学技术研究院，北京 100048；2.北京市非常规水资源开发利用与节水工程技术研究中心,北京 100048)

为研究温室覆膜种植条件下不同灌水上下限对设施白萝卜生长生理特性的影响，采用田间试验测定和理论分析相结合研究的方法，探究了白萝卜叶面积、根长、根粗、根重，以及光合特性、叶片含水率等生长生理指标对不同灌水上下限的响应规律。结果表明，相同灌水下限(60%θFC或70%θFC)条件下，叶面积随着灌水上限提高逐渐增加，根长、根粗、单根重先增加后降低，灌水上限调控对白萝卜生长特性影响达到显著水平；光合速率、蒸腾速率、气孔导度对灌水上限的调控不敏感；叶片含水率随着灌水上限提高整体呈增加。在相同灌水上限(80%θFC、90% θFC或100%θFC)条件下，灌水下限调控对白萝卜生长特性未有显著影响，灌水下限70%θFC的处理蒸腾速率、气孔导度均显著高于灌水下限60%θFC的处理。本研究表明，温室白萝卜在膜下滴灌条件下时，灌水下限为60%θFC或70%θFC、灌水上限为90%θFC时，其生长生理特性较为理想。

温室；白萝卜；灌水上下限；光合特性

土壤水分是植物生长必需条件，是影响作物生长发育和产量的重要因素，土壤水分上下限指标直接决定灌水量的多少，是制定灌溉制度的重要参数。通过对土壤水分的调控，结合农业栽培技术和管理措施，可适当减少灌水次数和灌水量，提高水分利用效率。近年来，随着设施农业的发展，北方地区温室反季节蔬菜的生产规模日益扩大，但目前设施蔬菜生产过度依靠大量的水分和肥料的投入，导致设施蔬菜普遍存在灌溉水利用效率低和效益不高等问题。蔬菜作为需水量较大的作物，蔬菜节水一直是农业节水的重要组成部分，适宜的灌水上下限是确保设施蔬菜优质、优产和水分高效利用的关键。

目前，国内外对于设施蔬菜灌水上下限的研究主要涉及不同灌水上下限对生理生长[1-2]、总产量[3]、营养品质[4]及水分利用效率[5-7]的影响，取得了大量的研究成果，研究对象多为番茄[8]、黄瓜[9]、茄子[10-11]等茄果类蔬菜，对根菜类研究较少。白萝卜是我国秋冬季北方日光温室内广泛种植的根菜类蔬菜，具有较高的营养价值和经济效益，目前对于白萝卜的节水灌溉制度的研究逐渐增多，Wan[2]、Kang[3]、刘浩[12]、张西平[13]等研究了大田和温室种植条件下灌水频率和灌水下限对萝卜生长发育、产量、光合特性和水分利用效率的影响。结果表明，灌水频率对萝卜的生长发育没有显著影响，而对经济产量有显著影响；水分过高或过低都不利于萝卜增产及水分利用效率的提高，灌水下限为田持的70%时可显著提高萝卜的产量及水分利用效率；地膜覆盖下少浇水或不浇水，有利于萝卜光合特性的改善。

基于上述研究，本文选取白萝卜为试验对象，开展了不同灌水上、下限对白萝卜生长生理指标的影响研究，以期为寻求适合北方日光温室滴灌条件下白萝卜的节水、高产、优质的灌溉制度提供理论依据。

1　材料与方法

1.1试验区概况

试验地点在北京市灌溉试验中心站(位于北京市通州区永乐店镇)，该站地处北纬39°20′，东经114°20′，多年平均降雨565 mm，多年平均水面蒸发量1140 mm，多年平均气温11.5 ℃。

试验在北京市灌溉试验中心站3号温室内进行，温室长90 m，净宽8.5 m，占地面积765 m2。温室内土壤为壤土，体积田间持水量为30%，表层～20 cm容重1.36 g/cm3，20～40 cm容重1.62 g/cm3。

1.2试验设计

试验供试作物为韩国白萝卜，品种为雪如玉。采用穴播方式，种植方式为覆膜宽垄作，垄顶宽0.7 m，垄底宽1.1 m，垄高0.2 m，垄长6.8 m，垄向与温室宽向平行。

整个温室共设置12个小区，每小区辖4垄，每垄种植3行，行距25 cm，株距30 cm，温室两侧设置2 m宽的保护区。

灌水方式为膜下滴灌，滴头间距30 cm，设计流量1.38 L/h，每垄设两行滴灌带，位于相邻两行之间。

根据白萝卜各生育期需水特点，全生育期共设6个处理，发芽期、幼苗期不做处理，各处理水分控制水平如表1所示，各生育期灌水量如表2所示。

计划湿润层设为幼苗期20 cm，肉质根生长期(分为叶部生长旺盛期、肉质根生长旺盛期)50 cm。每个处理设置2次重复，包含2个小区，各小区随机区组布置。收获前一个星期停止灌水。

表1　不同处理白萝卜水分上下限控制水平

表2　不同处理白萝卜各生育期灌水量　mm

1.3测定指标与方法

(1)气象因子

利用Watchdog系列小型自动气象站测定温室内的温度、湿度、太阳辐射等气象因子，各气象因子变化如图1所示。

(2)土壤含水率

采用TRIME-IPH土壤含水量测量仪测定各小区0～100 cm范围内的土壤含水量，分别在试验小区的垄中间、垄侧各埋设一组土壤水分监测管，每10 cm深度采集一个数据。当土壤含水率达到灌水下限时，根据土壤含水率和灌水上限计算灌水量进行灌水。试验采用温室首部安装的机械旋翼式水表控制灌水量。

(3)生长指标

进入叶部生长旺盛期后，每个小区选取长势一致的植株5株，利用直尺测定白萝卜的根长、根粗(1/2处直径)、叶面积(测定叶片的长和宽)。

采用精度为1 g的台秤测定单个白萝卜肉质根的鲜重。

(4)生理指标

在典型生育期利用Lcpro+光合作用测定仪测定光合速率、蒸腾速率、气孔导度，灌水周期内光合指标变化过程测定时间为每天10:00～11:00之间。统一测定最上部完全展开叶片。

将测定完光合指标的叶片摘下，迅速称其鲜重，然后在105 ℃条件下杀青20 min，85 ℃条件下烘至恒重，测定叶片含水率。

2　结果与分析

2.1灌水上下限对白萝卜土壤水分动态变化的影响

2.1.1全生育期计划湿润层内平均土壤含水率动态变化

不同处理全生育期计划湿润层深度范围内的平均土壤含水率变化如图2所示。发芽期、幼苗期未做控水处理，各处理土壤水分变化趋势一致。相同灌水下限条件下，土壤含水率随着灌水上限的提高逐渐增加，表现为T1

图2　不同处理白萝卜全生育期土壤水分变化

2.1.2全生育期计划湿润层内平均土壤含水率动态变化

不同处理典型生育期灌水周期内土壤含水率在垂向剖面的分布情况如图3所示。灌水周期内，各处理土壤含水率垂向分布规律大体一致，呈近似倒“S”型分布，0～50 cm深度范围内土壤含水率均表现出较大的波动，随着灌水后天数的增加逐渐减小，60～120 cm土层含水率较为平稳，表明0～50 cm为白萝卜的根系主要活动层。

相同灌水下限条件下，随着灌水上限的提高，垂向土壤含水率最大值由40 cm土层向50 cm土层土壤迁移，同时土壤水分再分布影响表现更为显著。相同灌水上限条件下，T4、T5、T6处理0～50 cm深度范围内各土层土壤含水率普遍高于T1、T2、T3处理。

图3　不同处理白萝卜全生育期土壤水分变化

2.2灌水上下限对白萝卜生长指标的影响

2.2.1灌水上下限对白萝卜叶面积的影响

不同处理白萝卜全生育期叶面积的变化情况如图4所示。结果表明，各处理白萝卜叶片在叶部生长旺盛期快速生长，进入根部生长旺盛期后增长速度趋缓。在叶部生长期末期，T3处理叶面积最大，显著大于T2处理(P<0.05)；在根部生长旺盛期末期，T6处理叶面积最大，T1处理叶面积最小，二者差异达显著水平(P<0.05)。

相同灌水下限条件下，叶面积随着灌水上限的提高而增加，在根部生长旺盛期末期，T1与T3、T4与T6差异均达显著水平(P<0.05)，表明白萝卜叶片的生长对灌水上限的调控更为敏感。相同灌水上限条件下，叶面积随着灌水下限的降低而减小，但差异未达显著水平(P>0.05)，表明低灌水下限对叶片的生长有一定的抑制效应。

2.2.2灌水上下限对白萝卜根长、根粗、单根重的影响

不同处理白萝卜在肉质根生长旺盛期末期根长、根粗、单根重如表3所示。可以看出，T2处理白萝卜根长达最大值47 cm，显著大于其他处理(P<0.05)；T2处理白萝卜根粗达最大值，与其他处理差异未达显著水平；T5处理白萝卜单根重达到最大值1.38 kg，较T1处理最小值增加17%，差异达显著水平(P<0.05)。

图4　不同处理白萝卜全生育期叶面积变化

表3　不同处理白萝卜根长、根粗、单根重

注：表中数值为所取样本测量后的平均值，不同字母表示处理之间在p=0.05水平差异显著。

在相同灌水下限条件下，随着灌水上限的提高，白萝卜根长、根粗、单根重均表现为先增加后降低的趋势，T2、T5处理的白萝卜根长、根粗、单根重均达到最大值，表明灌水上限为90%θFC时适宜白萝卜根部生长，灌水上限过高、过低都不利于白萝卜根部生长。在相同灌水上限条件下，各处理白萝卜根长、根粗以及单根重未有显著差异，表明灌水下限的调控对白萝卜根部的生长特性未有显著影响。

2.3灌水上下限对白萝卜生理指标的影响

2.3.1灌水上下限对白萝卜光合指标日变化的影响

不同处理白萝卜典型生育期灌水周期内光合特性指标变化如图5所示。可以看出，在灌水周期内，随着灌水后天数的增加，各处理白萝卜叶片的光合速率、蒸腾速率、气孔导度整体均呈下降的趋势。

图5　不同处理白萝卜灌水周期内光合指标变化

在相同灌水下限条件下，T3、T6处理光合速率、蒸腾速率、气孔导度均整体高于其他处理，蒸腾速率、气孔导度的相差幅度大于光合速率间的相差幅度。在相同灌水上限条件下，T4、T5、T6处理光合速率、蒸腾速率、气孔导度整体均高于T1、T2、T3处理，蒸腾速率、气孔导度的相差幅度同样大于光合速率间的相差幅度。结果表明蒸腾速率、气孔导度对灌水上下限的敏感性高于光合速率。

2.3.2不同灌水上下限对叶片含水率的影响

各处理白萝卜灌水周期内叶片含水率变化如表4所示。可以看出，灌水后1 d，各处理叶片含水率均较高，且处理间未见显著差异；灌水后2 d，叶片含水率有减小的趋势，T1处理叶片含水率最高，T2处理最低，其余各处理间未见显著差异；灌水后3 d，叶片含水率继续减小，各处理间未见显著差异；灌水后4 d，各处理间叶片含水率变化较为明显，T1、T2、T3处理含水率持续降低，叶片含水率在86.87%～88.47%之间，而T4、T5、T6处理叶片含水率呈现增加的趋势，叶片含水率在89.00%～90.12%。

相同灌水下限条件下，T3、T6处理在灌水周期后期叶片含水率总体维持在较高水平，显著高于T1、T4处理。相同灌水上限条件下，T1、T2、T3处理叶片含水率随着灌水后天数的增加呈逐渐降低的趋势，在灌水周期末期相对初期分别下降了3.9%、2.5%、2.6%；T4、T5、T6处理叶片含水率变化趋势不明显，T4处理叶片含水率灌水周期末期相对初期增加了0.3%，T5、T6处理分别下降了2.2%、1.7%。

表4　灌水周期内各处理白萝卜叶片含水率变化

注：表中数值为所取样本测量后的平均值，不同字母表示处理之间在p=0.05水平差异显著。

3　结　论

(1)温室白萝卜的根系主要活动层集中在0～50 cm土层范围内，随着灌水上限的提高，垂向土壤含水率最大值由40 cm土层向50 cm土层土壤迁移，同时土壤水分再分布影响表现更为显著。

(2)温室白萝卜叶片生长、根部生长对灌水上限的调控相对灌水下限更为敏感。灌水下限60%θFC的处理对温室白萝卜叶面积有一定的抑制效应，对根长、根粗、单根重的生长特性未有显著影响；灌水上限为100%θFC的处理显著提高了叶面积，灌水上限为90%θFC的处理最适宜白萝卜根部生长。

(3)温室白萝卜蒸腾速率、气孔导度对灌水上下限的敏感性高于光合速率。灌水下限60%θFC的处理和灌水上限为80%θFC的处理显著降低了蒸腾速率、气孔导度，但光合速率降幅不大。

综合考虑不同灌水上下限对温室白萝卜生长生理指标的影响，灌水上限为90%θFC、灌水下限为60%θFC时，可在促进白萝卜根部生长、不显著降低光合速率的前提下，降低蒸腾速率、气孔导度，控制植物营养生长，可作为日光温室白萝卜适宜灌溉参数的参考依据。

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characteristics of white radish were not influenced by lower irrigation limit, irrigation treatment lower limit of 70%θFCtranspiration rate, stomatal conductance were significantly higher than the lower limit of 60%θFCirrigation treatment. This study shows, White radish in greenhouse under film drip Irrigation, when lower irrigation limit of 60%θFCor 70%θFC, upper irrigation limit of 90%θFC, growing and physiological characteristics of an ideal.

Effect of different upper and lower irrigation limits on growing and physiological characteristics of greenhouse white radish

ZHANG Juan1，2，HAO Zhongyong1，2，YANG Shengli1，2，FAN Haiyan1，2，MA Zhijun1，2

(1.Beijing Water Science and Technology Institute，Beijing 100048,China；2.Beijing Engineering Technique ResearchCenterforExplorationandUtilizationofNon-conventionalWaterResourcesandWaterUseEfficiency,Beijing100048,China)

In order to explore the effect of different upper and lower irrigation limits on growing and physiological characteristics with film covering in greenhouse white radish, by using experimental and theoretical analysis,exploring the response pattern of growing and physiological characteristics such as leaf area, root length, root diameter, root weight and photosynthetic characteristics, leaf water content to different upper and lower irrigation limits. The results showed that: under same lower irrigation limit(60%θFCor 70%θFC), following the elevating of upper irrigation limit the leaf area increases gradually, root length, root diameter and root weight firstly decreased, and then increased with upper irrigation limit increase, upper irrigation limit would affect growing characteristics significantly, but photosynthetic characteristics insensitive to the upper irrigation limit, leaf water content will increase with the rising of upper irrigation limit.under same upper irrigation limit(80%θFC、90%θFCor 100%θFC), growing

greenhouse；white radish；irrigation limits；photosynthetic characteristics

北京市科技计划课题(D151100004115004)

张娟(1987-)，女，工程师，主要从事农业节水、水资源方向的研究工作。

S631.1

A

2096-0506(2016)08-0001-07