王真真 ，李 宏 ，苗乾乾 ，張志剛 ，劉 幫，武 鈺 ，程 平

（1.新疆農業(yè)大學 林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊830052；2.新疆林業(yè)科學院，新疆 烏魯木齊830000；3.新疆師范大學，新疆 烏魯木齊830054）

坐果期不同灌溉條件下棗樹光合特性研究

王真真1,2，李 宏2，苗乾乾1，張志剛1，劉 幫1，武 鈺3，程 平2

（1.新疆農業(yè)大學 林學與園藝學院，新疆 烏魯木齊830052；2.新疆林業(yè)科學院，新疆 烏魯木齊830000；3.新疆師范大學，新疆 烏魯木齊830054）

通過測定井式灌溉（T1）、地表滴灌（T2）和對照漫灌（CK）條件下中齡灰棗光合生理指標的日變化，探索不同灌溉方式下棗樹的光合特性。使用Li-6400便攜式光合測定儀測定3種灌溉方式下中齡灰棗的光合特性日變化并進行分析比較。結果表明：（1）3種灌溉方式下中齡灰棗的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Cond）和蒸騰速率（Tr）的日變化均呈“雙峰型”曲線，有明顯的光合“午休”現象；（2）3種灌溉條件下中齡灰棗的水分利用效率（WUE）在上午8：00之后逐漸下降；（3）3種灌溉條件下中齡灰棗光能利用率（LUE）8：00后逐漸下降，18：00后又逐漸升高；（4）T1條件下中齡灰棗的Pn、WUE較T2條件下有顯著性差異，與CK條件下有極顯著差異。LUE表現為在T1較T2和CK條件下均存在極顯著差異。而各灌溉條件下其他光合參數則無顯著性差異。與其他灌溉方式相比，井式灌溉有較高的Pn、WUE、LUE、Ci、胞間CO2濃度（Cond）和較低的Tr、氣孔限制值（Ls）。

棗樹；灰棗；井式灌溉；地表滴灌；漫灌；光合特性

阿克蘇位于新疆環(huán)塔里木盆地，屬大陸性干旱荒漠氣候，是新疆紅棗主產區(qū)[1]。灰棗的原產地在河南新鄭等地，屬干、鮮兼用品種，在環(huán)塔里木盆地引種栽培后成為主栽紅棗品種并表現良好[2-3]。環(huán)塔里木盆地氣候干旱，年降水量不足100 mm[4]，水資源短缺成為土地開發(fā)利用的主要限制因素。目前，環(huán)塔里木盆地的紅棗樹大多采用地面灌溉，灌溉定額超過15 000 m3/hm2，造成水資源的浪費[5]。能夠解決農業(yè)用水矛盾的有效途徑就是通過節(jié)水效果更佳的灌溉方法來提高有限水資源的有效利用率。關于棗樹光合特性的研究有很多，涉及土壤水分[6-7]、光照強度[8]、間作[9]、品種[10]、施肥[11-12]、農藥[13-14]、灌溉方式及灌溉量[15]等對棗樹光合特性的影響。但井式灌溉作為一種新型灌溉方式，對該條件下與現今采用的灌溉方式下棗樹光合特性的對比研究鮮有報道。本實驗以阿克蘇灰棗為試驗對象，探索井式灌溉、地表滴灌、漫灌對中齡灰棗光合生理特性的影響，為不同灌溉條件下提高棗樹水的利用效果提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)自然概況

試驗地位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內的新疆林業(yè)科學院佳木良種試驗站（地理坐標：E80°32'，N41°15'），海拔 1 103.8 m?；乜偯娣e80 hm2，呈長方形，地勢北高南低，西高東低，南北長1 600 m，東西長65 m，地下水埋深2.8～3.3 m；屬暖溫帶干旱氣候，晝夜溫差大；春季較短，多大風降溫天氣，時常有倒春寒現象發(fā)生，夏季炎熱而干燥，蒸發(fā)量大；降水量稀少，四季分配不均，降水量年際變化大，年均降水量100 mm左右；年均氣溫10.1 ℃，極端低溫-27.4 ℃，年均日照時數2 747.7 h，≥10 ℃積溫2 916.8～3 198.6 ℃，無霜期205～219 d。試驗站的土壤砂粒含量為81.32 %（0.02～2.00 mm），粉粒含量為5.76 %（0.002～0.020 mm），粘粒含量為12.92 %（＜0.002 mm），屬于砂壤土。

1.2 試驗材料與處理

在試驗站棗園中選擇9塊樣地，其中井式灌溉、地表滴灌和漫灌各3塊樣地，在每塊樣地中挑選中齡灰棗樹各3株。選取地徑為9±0.5 cm的7～8年生的灰棗樹，采用小冠疏層型整形方式，樹高3 m左右，株行距2 m×4 m，樹勢基本一致，樹體生長發(fā)育良好，無病蟲害。

井式灌溉改變常規(guī)林業(yè)的地面灌溉方法，通過常規(guī)地表滴灌系統(tǒng)和帶孔豎井管的橫向滲漏將水分直接灌溉到林木根系分布區(qū)，使地表保持較干燥狀態(tài)，減少灌溉后的地表蒸發(fā)，有效控制地表徑流，從而提高水的利用效率進而達到節(jié)水的目的[16]。

為防止漫灌樣地水分的側滲影響試驗結果，在地表滴灌和井式灌溉樣地邊緣挖掘深度為1.8 m的壕溝，并在緊貼樣地的一面圍上高出地面50 cm以上的防滲膜，然后回填埋實。在樣地外圍（隔離帶外）堆置高度為0.5 m的土隴作為緩沖帶，緩沖帶同樣鋪設防滲膜，以此防止果園灌水對樣地的沖擊。在6月29日對所有樣地進行灌溉。對照采用傳統(tǒng)漫灌方式，井式灌溉灌水量為120 L/株，地表滴灌灌水量為144 L/株，漫灌灌水量為160 L/株。

1.3 光合指標與環(huán)境因子日變化的測定

7月初選取一晴朗無云的天氣（7月1日），在各參試樣株冠層外側向陽、無遮擋的多年生生長枝上選擇3個棗吊，在每個棗吊中部選擇一片成熟葉作為樣葉。測定時間為北京時間8：00至20：00，試驗測定步長為2 h。使用Li-6400便攜式光合測定儀，用2 cm×3 cm透明葉室測定中齡灰棗樹葉片的凈光合速率（Pn，μmol·m-2s-1）、氣孔導度（Cond，mol·m-2s-1）、 蒸 騰 速 率（Tr，mmol·m-2s-1）、 胞 間CO2濃度（Ci，μmol·mol-1）及空氣相對濕度（Rh，%）、光合有效輻射（PAR，μmol·m-2s-1）、空氣溫度（Ta，℃）、空氣 CO2濃度（Ca，μmol·mol-1）的日動態(tài)。測定時葉室與自然光保持垂直。水分利用效率（WUE，μmol·m-2s-1）、光能利用率（LUE，μmol·mol-1photon）、氣孔限制值（Ls，%）根據公式（1）、（2）、（3）計算：

1.4 數據分析

方差分析應用SPSS 21.0統(tǒng)計軟件；繪圖應用Microsoft Excel 2013。

2 結果與分析

2.1 環(huán)境因子的日變化

圖1為7月1日PAR和Ta的日變化過程。日出后，Par逐漸增大，在14：00達到最大值，之后逐漸減小。Ta在日出后呈逐漸升高的趨勢，18：00后逐漸下降。隨著Par的增大，Ta逐漸增高并在14：00達到最大，之后出現下降趨勢。8：00～12：00Par和Ta上升幅度最大。圖2為Rh的日變化過程，由于Ta和Par的增高，Rh在12：00之前呈迅速下降趨勢，12：00～18：00下降幅度銳減并保持平穩(wěn)，18：00 之后又迅速升高，12：00 ～ 16：00 為高溫低濕階段。

圖1 光合有效輻射和空氣溫度的日變化Fig.1 Diurnal variations of atmospheric temperature and photosynthetic active radiation

圖2 空氣相對濕度的日變化Fig.2 Diurnal variations of atmospheric relative humidity

2.2 不同灌溉條件下中齡灰棗光合參數的日變化

2.2.1 凈光合速率和蒸騰速率的日變化

由圖3可以看出，3種灌溉方式下中齡灰棗Pn和Tr日變化均呈“雙峰型”曲線，且Pn和Tr日變化的兩個峰值均出現在12：00和16：00，有明顯的光合“午休”現象。Pn和Tr均在8：00日出之后迅速上升且在12：00形成第一個峰值，14：00則形成谷點，之后迅速上升在16：00達到第2個峰值，之后又迅速下降。T1條件下，Pn峰值分別為16.6和11.7 μmol·m-2s-1，3 種灌溉方式下中齡灰棗Pn均在 16：00 達到第二個峰值，經過T1處理后灰棗的Pn值比CK條件下高20.6 %，比T2條件下高10.3 %。由此可知，經T1灌溉處理后有利于緩解灰棗的光合“午休”現象并減輕光合速率下降。不同灌溉條件下Pn日均值大小順序依次為：T1（11.4 μmol·m-2s-1）＞ T2（10.1 μmol·m-2s-1）＞ CK（9.5 μmol·m-2s-1）。

經過CK和T2處理后Tr的第1個峰值差異較小，CK處理后灰棗Tr值較T1條件下高26.5 %，T2處理后灰棗Tr較T1條件下高19.2 %。3種灌溉條件下灰棗的Tr分別在14：00后出現上升，在16：00達到第二個峰值，且T2和T1條件下的Tr均比CK條件下高出8.8 %，16：00以后Tr逐漸下降。不同灌溉條件下Tr日均值大小順序依次為：T2（5.78 mmol·m-2s-1）＞ CK（5.70 mmol·m-2s-1）＞ T1（5.49 mmol·m-2s-1）。

圖3 不同灌溉條件下中齡灰棗凈光合速率和蒸騰速率的日變化Fig.3 Diurnal variations of net photosynthesis rate and transpiration rate of Z. jujuba cv. Huizao under different irrigation conditions

2.2.2 水分利用效率和光能利用率的日變化

圖4為3種灌溉條件下中齡灰棗的WUE和LUE在日出之后逐漸下降，CK條件下WUE在10：00后出現了上升，但是并沒有保持持續(xù)上升，隨后又逐漸緩慢下降；12：00～ 18：00，T2和 CK 條件下WUE相近；T1條件下灰棗的WUE較CK、T2條件下高，由此可知，中齡灰棗經過T1處理后其WUE有所提高，井式灌溉對林木根系直接供水不僅可以有效地減少地表蒸發(fā)，還可以在一定程度上提高林木的WUE。3種灌溉方式下WUE日均值大小順序為：T1（10.0 μmol·m-2s-1） ＞ T2（7.8 μmol·m-2s-1）＞ CK（7.1 μmol·m-2s-1）。

圖4 不同灌溉條件下中齡灰棗水分利用效率和光能利用率的日變化Fig.4 Diurnal variations of water use ef ficiency and utility rate of luminous energy of Z. jujuba cv. Huizao under different irrigation conditions

中齡灰棗的LUE經過T2處理后在10：00前及18：00 后高于 CK。在 10：00 ～ 16：00 3 種灌溉條件下的LUE差異較小，在14：00之后T1條件下的LUE均高于T2和CK，同時，3種灌溉條件下LUE分別在12：00和16：00出現上升趨勢，但總體仍呈下降趨勢。LUE日均值大小順序依次為T1（10.0 %）＞T2（7.8 %）＞CK（7.1 %）。

2.2.3 胞間CO2濃度、氣孔導度和氣孔限制值的日變化

由圖5可知，不同灌溉條件下，Ci在日出后迅速下降，早晨、傍晚較高，下午16：00后隨著Ta逐漸下降、Rh逐漸上升，3種灌溉條件下中齡灰棗的Ci也隨之上升。Ci日均值大小順序為：T1（190.4 μmol·mol-1） ＞ T2（184.1 μmol·mol-1） ＞CK（182.9 μmol·mol-1）。

圖5 不同灌溉條件下中齡灰棗胞間CO2濃度和氣孔導度的日變化Fig.5 Diurnal variations of intercellular CO2 concentration and stomatal conductance of Z. jujuba cv. Huizao under different irrigation conditions

由圖5可知，3種灌溉條件下中齡灰棗的Cond日變化均呈“雙峰型”，Cond和Pn的兩個峰值均出現在 12：00 和 16：00，12：00 之后Cond大幅降低，T1和T2條件下Cond雖然在16：00出現增長趨勢，但增幅很小，16：00后呈平緩下降趨勢。較T1和T2，CK條件下的Cond在日變化進程中明顯偏低， 16：00出現第二個峰值隨后又呈現出明顯的下降趨勢。Cond日變化平均值大小順序依次為：T1（0.127 m·m-2s-1）＞ T2（0.118 m·m-2s-1）＞CK（0.116 m·m-2s-1）。

由圖6可以看出，T1、T2和CK條件下Ls日變化呈單峰曲線，峰值分別出現在16：00、14：00和14：00。T1條件下的Ls日出后呈逐漸上升的趨勢，在18：00后出現下降。CK條件下的Ls明顯高于T1和T2，結合圖1、2可知，在16：00時Ta達到最高值，RH達到最低值，此時T1條件下的Ls明顯高于T2和CK。Ls日均值大小順序依次為CK（0.53 %）＞T2（0.51 %）＞T1（0.50 %）。

2.3 不同灌溉條件下中齡灰棗光合特性比較

表1為不同灌溉條件下中齡灰棗光合參數對比， 通過SPSS 21.0對3種灌溉方式下中齡灰棗樹的光合參數做方差分析，中齡灰棗的Pn、WUE在T1、T2條件下存在顯著差異（P＜0.05），在T1、CK條件下存在極顯著差異（P＜0.01），在CK、T2條件下差異不顯著（P＞0.05）。LUE表現為在T1、T2條件下存在極顯著差異，在T1、CK條件下存在極顯著差異，在T2、CK條件下無顯著差異。而3種灌溉條件下中齡灰棗的Cond、Ci、Tr、Ls則無顯著性差異。

圖6 不同灌溉條件下中齡灰棗氣孔限制值的日變化Fig.6 Diurnal variations of stomatal limiting values of Z.jujuba cv. Huizao under different irrigation conditions

表1 不同灌溉條件下中齡灰棗的光合特性比較?Table 1 Photosynthetic traits comparison of Z. jujuba cv.Huizao under different irrigation conditions

3 結 論

本實驗測定的3種灌溉條件下灰棗光合日變化曲線均為“雙峰”型，且有明顯的光合“午休”現象，這與王龍[17]和王文明等[18]的研究結果一致。在3種灌溉條件下，在光合“午休”的12：00～14：00，凈光合速率逐漸達到谷點，氣孔導度、胞間CO2濃度迅速降低并伴隨氣孔限制值的迅速上升，許大全[19]認為，這是因為此時氣孔的部分關閉是葉片凈光合速率降低的主要原因。強光下光合器官所吸收的光能超過光合作用的利用能力，光抑制現象發(fā)生，葉片水分代謝失調，氣孔部分關閉引起氣孔導度降低，以及中午根系吸收減弱[20]，這些都促使了中間產物的生成速率大于其消除速度[21]，凈光合速率、胞間CO2濃度降低，氣孔限制值增大，發(fā)生光合“午休”現象。綜合來看，井式灌溉條件下中齡棗樹的“午休”現象相對舒緩。

葉片水分利用效率是植物消耗水分形成干物質的基本效率[22]，反映了植物對逆境的適應能力[6]。在日變化進程中，隨著光合有效輻射的加強，大氣溫度升高，大氣相對濕度逐漸降低，氣孔導度在上午迅速升高午后則逐漸下降，蒸騰速率在正午12：00～14：00減弱，水分利用效率在白天則逐漸下降，這與魏瑞峰等[7]的研究結果一致。根據本實驗結果，2種灌溉處理下凈光合速率、水分利用效率均在12：00～14：00出現谷點，是因為午后大氣干旱引起氣孔部分關閉，氣孔作用變弱，而氣孔行為對光合作用和蒸騰作用有深刻影響[23]，午后氣孔對葉片胞間CO2濃度和水蒸氣的擴散與傳導的控制能力變弱，氣孔在午后減少水分響應即降低蒸騰的同時也降低植物的光合作用；相反地，氣孔增加光合作用響應時也會增加水分損失，從而使蒸騰速率升高[10]。氣孔通過對凈光合速率、蒸騰速率的影響進而使水分利用效率形成了在光照強烈的12：00～18：00較低，早晨和傍晚較高的趨勢。

受光能力是作物產量的主要影響因素[24]，對塔里木盆地棗樹光能利用率的研究應當受到重視。3種灌溉方式條件下中齡灰棗光能利用率曲線呈現出日出之后逐漸下降傍晚又逐漸升高的趨勢，是因為葉片的光能利用率隨著環(huán)境條件的變化而變化，低輻射條件下的光能利用率比較大[25]，在干燥和高溫條件下的光能利用率則降低[26]。

井式灌溉是一種地下滲灌方法，灌溉定額小，可控性強，能夠有效控制地表徑流，從而解決地表滴灌水利用率低的問題[16]。已有學者通過研究得出了地下滲灌與其他灌溉方法相較有節(jié)水、增大單葉面積和葉片厚度的作用[27-29]。 一般認為，葉面積越大，葉綠素含量越高[30-31]，而同一棗品種間葉綠素含量越高，光合速率越大[31-33]，因此地下滲灌更能促進植物光合作用。這與本實驗經井式灌溉處理后中齡灰棗表現出了較高的凈光合速率、水分利用效率、光能利用率、胞間CO2濃度、氣孔導度和較低的蒸騰速率、氣孔限制值的研究結果一致。

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Photosynthetic characteristics of Chinese jujube under different irrigation conditions in fruit setting period

WANG Zhen-zhen1,2, LI Hong2, MIAO Qian-qian1, ZHANG Zhi-gang1, LIU Bang1, WU Yu3, CHENG Ping2
(1. College of Forestry and Horticulture, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052, Xinjiang, China; 2. Xinjiang Academy of Forestry Sciences, Urumqi 830000, Xinjiang, China; 3. Xinjiang Normal University, Urumqi 830054, Xinjiang, China)

Diurnal variations of photosynthetic characteristics of middle ageZiziphus jujubacv.Huizaotrees under different irrigation conditions (T1, T2and CK) were measured and compared by using the Li-6400 portable photosynthesis meter in order to explore the optimal irrigation method. The results show that（1）The diurnal variations curves of net photosynthesis rate (Pn), stomatal conductance(CCond) and transpiration rate (Tr) all presented as a bimodal pattern curve and all showed a signi ficant photosynthetic “l(fā)unch break”phenomenon; (2)The water use ef ficiency(WUE) ofZ. jujubacv.Huizaounder different irrigation conditions gradually decreased after 8：00 a.m.; (3) The utility rate of luminous energy (LUE) ofZ. jujubacv.Huizaounder different irrigation conditions gradually decreased after 8：00 a.m. and gradually increased after 6：00 p.m.; (4) There were signi ficantly differences in net photosynthesis rate (Pn) and water use ef ficiency (WUE) ofZ. jujubacv.Huizaobetween T1and T2, and there was a highly signi ficant difference inPnand WUE between CK and T1; there were highly signi ficant differences in LUE ofZ. jujubacv.Huizaoamong T1, T2and CK. And no signi ficant differences existed among the other photosynthetic characteristics parameters; The well-type irrigation method promoted the higher photosynthesis characteristics (inPn,WUE,LUE,CiandCond) than the other irrigations, and had lower values inTr,Ls.

Chinese jujube (Ziziphus jujubaMill.);Ziziphus jujubacv.Huizao; well-type irrigation; surface drip irrigation; flood irrigation; photosynthetic characteristics

S723.6；S665.1

A

1673-923X(2015)05-0059-05

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.05.010

2014-05-01

國家林業(yè)公益性行業(yè)重大專項項目（201304701-2）

王真真，碩士研究生

李 宏，研究員，博士；E-mail：hong1962@126.com

王真真,李 宏,苗乾乾,等. 坐果期不同灌溉條件下棗樹光合特性研究[J].中南林業(yè)科技大學學報，2015,35(1)：59-63,69.

[本文編校：謝榮秀]