论文部分内容阅读
水资源短缺与过量施氮造成的环境污染是近年来制约甘肃河西绿洲农业发展的主要因素。2010-2011连续两年在甘肃河西绿洲灌区甘肃省农垦农业研究院试验基地布置大田试验,设计常规灌溉(I320、I340)、节水20%(I256、I272)灌溉和节水40%(I192、I204)3个灌溉水平,N0、N100、N200、N300(折合纯氮0、100、200、300kg·hm-2)4个施氮水平,研究不同灌溉和施氮对甜叶菊光合特性、干叶产量、甜菊醇糖苷含量以及水、氮利用效率等的影响。获得以下主要结论:1、在甘肃河西绿洲灌溉农业区,甜叶菊光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)和气孔导度(Gs)全生育期均呈现“低—高—低”的单峰曲线变化趋势,峰值均出现在现蕾期,而胞间CO2浓度(Ci)则呈“高—低—高”的变化,低值也出现在现蕾期。2、灌溉量与施氮量存在着显著地互作效应(P<0.05或P<0.01),灌溉和施氮对Pn、Tr、Gs和Ci变化均具有显著的调控效应(P<0.05),随着生育进程的推进,Pn、Tr和Gs均随着灌溉量的减少先升后降,Ci则先降后升,节水20%(I256、I272)灌溉水平,Pn、Tr和Gs都达到最高,Ci处于最低;随着施氮量的增加,各生育期Pn和Gs变化呈现先升高后降低的变化趋势,而Tr随施氮量的增加持续升高,Ci呈先降低后升高的变化。节水20%(I256、I272)、施氮量为200kg·hm-2时,Pn和Gs均达到最大值,分别较0、100、300kg·hm-2三个施氮处理提高23.21%、10.63%、0.29%和5.51%、2.13%、0.24%,Ci则相应的降低7.61%、2.76%和0.53%,当施氮量增加到300kg·hm-2时,Tr达到最大值,分别比0~200kg·hm-2三个施氮处理提高42.76%、34.48%和19.08%。相关分析结果表明,Pn与Tr、Gs均存在极显著的正相关关系,(r分别为0.838和0.815),但与Ci之间存在极显著的负相关(r=-0.581)。3、不同灌溉和施氮对甜叶菊各生育阶段干物质积累量均具有显著的调控效应(P<0.05或P<0.01),苗期–分枝期、分枝–现蕾期和现蕾–收获期干物质积累量均与干叶产量存在极显著正相关关系,其中分枝–现蕾期干物质积累量与干叶产量相关程度最高(r=0.933)。各生育阶段甜叶菊干物质积累量均随着施氮量的增加而升高,当施氮量超过200kg·hm-2时,干物质积累量逐渐降低或略有升高。节水40%(I192、I204)灌溉条件下,各施氮处理干物质积累量均显著高于不施氮肥处理,但低于同等施氮水平其他灌溉处理的干物质积累量。4、灌溉和施氮对甜叶菊干叶产量和单株干叶重具有显著地调控作用(P<0.05或P<0.01),干叶产量与单株干叶重之间存在极显著的正相关(r=0.635)。当施氮量从100kg·hm-2增加到300kg·hm-2时,甜叶菊的干叶产量与单株干叶重均随灌溉量的减少呈现先升高后降低的单峰曲线变化趋势,各灌溉处理间存在显著差异;同等灌溉水平,不同施氮处理甜叶菊的干叶产量与单株干叶重均随施氮量的增加而升高,当施氮量超过200kg·hm-2时,这种升高的趋势明显变缓,节水20%(I256、I272)灌溉水平,施氮量为300kg·hm-2时,甜叶菊干叶产量和单株干叶重均最高,分别较施氮0、100、200三个处理增加10.54%、3.21%、0.02%和13.97%、2.37%、1.17%。5、灌溉和施氮对甜菊醇糖苷(SGs)含量的变化具有显著的调控效应(P<0.05),SGs与甜菊糖苷(St)、莱苞迪苷A(R-A)和莱苞迪苷C(R-C)之间均存在极显著的正相关(r分别为0.907、0.830和0.832)。不同灌溉和施氮处理间SGs的变化均达到显著水平,施氮量从100增加到300kg·hm-2时,SGs均随着灌溉量的减少而先增加后减少;同等灌溉水平,随着施氮量的增加,SGs也逐渐升高,当施氮量达到200kg·hm-2时,节水20%(I256、I272)灌溉水平甜菊醇糖苷含量最高,分别较施氮0、100、300kg·hm-2处理提高6.09%、2.13%和0..22%。随着灌溉量的减少或施氮量的增加,St均表现为先增后减的变化趋势,各处理间差异显著,但灌溉和施氮对R-A和R-C变化影响不大,各灌溉和施氮处理间差异不显著。6、灌溉和施氮对甜叶菊的水分利用效率(WUE)具有显著的调控效应(P<0.05),与干叶产量之间存在显著的正相关(r=0.654)。施氮量从100增加到300kg·hm-2时,WUE随着灌溉量减少先升高后降低,随着施氮量的增加,WUE也呈先升后降的变化,其中节水20%(I256、I272)、施氮量为200kg·hm-2时的WUE最高,分别较施氮量为0、100和300kg·hm-2各处理提高22.14%、11.42%和4.34%。7、不同灌溉和施氮对甜叶菊氮肥表观利用率和氮肥生产效率具有显著的调控效应(P<0.05),同等施氮水平,氮肥表观利用率随着灌溉量减少先升高后降低,节水20%(I256、I272)灌溉处理的氮肥表观利用率显著高于常规灌溉(I320、I340)和节水40%(I192、I204)灌溉处理,分别提高9.96%和24.75%。氮肥表观利用率随着施氮量的增加而升高,当施氮量超过200kg·hm-2时,氮肥表观利用率逐渐降低或略有升高。同等施氮水平,不同灌溉处理间氮肥生产效率存在显著差异,同一灌溉水平,不同施氮处理氮肥生产效率也存在显著差异。8、不同灌溉和施氮条件下甜叶菊各生育期Pn与Gs之间存在显著的正效应(R2=0.74),与Ci之间存在显著的负效应(R2=0.80),与各生育阶段干物质积累量之间也存在显著的正效应,R2分别为0.64、0.84和0.93。Pn的升高对增加干叶产量具有极显著的促进作用(R2=0.9364),对WUE和氮肥表观利用率的变化具有显著的影响,但是Pn对SGs的变化没有明显的影响。9、综上所述,从节约水资源、降低过量施氮所造成的环境污染、提高作物产量和水氮利用效率等方面考虑,节水20%和施氮200kg·hm-2是甘肃河西绿洲灌区较为适宜的甜叶菊水肥组合栽培模式,不仅可以充分发挥水氮互作效应,增强植株的光合作用,还对提高甜叶菊干叶产量、甜菊醇糖苷含量和水氮利用效率具有显著的促进作用。