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负压供水下土壤水分对樱桃萝卜生长及水分利用效率的影响

2020-03-15朱国龙王转龙怀玉张认连喻科凡

中国农业科技导报 2020年12期
关键词:物质量土壤水分利用效率

朱国龙,王转,龙怀玉,张认连,喻科凡

(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所, 北京 100081)

樱桃萝卜(RaphanussativusL. var.radculusPers)是一种小型萝卜,为四季萝卜的一种,其肉质根一般呈圆球形,直径2~3 cm,肉白皮红缨绿,色泽美观,清爽可口,营养价值高,是人们喜爱的一种生食蔬菜,又因其生长迅速,经济效益可观,成为国内菜农广泛栽培的根菜类作物之一[1-2]。土壤水分对于樱桃萝卜的生长发育至关重要,水分不足会造成肉质根粗硬、味辣、糠心;水分过多,肉质根易开裂[2]。所以筛选出樱桃萝卜适宜的土壤水分条件是保障樱桃萝卜可持续发展的关键。

目前,一般通过灌溉技术筛选萝卜的适宜土壤水分条件。Quezada等[3]研究表明,滴灌灌水量为100%蒸发皿蒸发量(E pan)时,萝卜产量达到最高;当灌水量为75% E pan时,萝卜水分利用效率达到最高。Chattoo等[4]研究表明,滴灌灌水量为75%蒸散量(evapotranspiration, ET)时,萝卜产量达到最大。张娟等[5]采用滴灌技术,研究不同灌水上下限对温室萝卜产量及水分利用效率(water use efficiency, WUE)的影响,发现灌水量为60%~90%田间持水量(field moisture capacity, FMC)时,萝卜的综合品质最高。以上研究表明,合理的土壤水分条件可提高萝卜产量,但这些研究大多是通过控制灌溉量、灌水上下限等灌溉指标来间接表征土壤水分状况,土壤经常处于干湿交替的剧烈波动过程中,所得到的结果往往是多种土壤水分状况的综合结果,难以准确反映土壤水分对萝卜的影响。

负压灌溉作为一项新的节水灌溉技术,被许多学者应用到土壤水分与作物关系研究中。负压灌溉系统利用埋在土壤中的灌水器直接供水给作物根系,并可以通过调节不同的供水压力值精确、持续、稳定地控制土壤含水量[6-7],避免了水分的无效蒸发以及土壤干湿交替现象的发生[8],有效提高了作物的水分利用效率,促进了作物生长发育。肖海强等[9]研究表明,在-20~-10 kPa范围内,烤烟全生育期内水分利用效率比常规浇灌提高了1.53~2.57 g·kg-1;李生平等[10]研究表明,当供水负压为-5 kPa时,黄瓜平均水分利用效率比常规灌溉提高136.8%;Li等[11]研究表明,采用连续负压供水对辣椒有显著的节水、增产效果,当供水压力控制在-5 kPa时,辣椒产量较常规灌溉显著提高13.79%;边云等[12]研究发现,采用PVFM作为灌水器材料,供水压力控制在-8 kPa时,土壤含水量基本稳定维持在22.0%~23.2%之间,随时间变化的变异系数(coefficient of variation, CV)属弱变异,菠菜产量和水分利用效率达到最高;Zhao等[13]研究发现,负压灌溉较常规灌溉和滴灌分别显著提高了油菜的产量和品质。基于此,本研究采用负压供水装置,通过调节供水负压值形成相对稳定的土壤含水量,研究不同土壤水分条件对樱桃萝卜生长发育及水分利用效率的影响,并筛选出樱桃萝卜的适宜负压供水压力,以期丰富土壤水分与樱桃萝卜关系的理论知识,保障樱桃萝卜的高产和水分高效利用,推动樱桃萝卜生产的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料与试验设计

试验于2018年8—9月在中国农业科学院遮雨网室(E 116°20′0.9″,N 39°57′37″)内进行,设定负压灌溉和常规灌溉盆栽对比试验。负压灌溉装置[14-15]由储水桶(外径100 cm,高80 cm)、控压装置(重液式负压阀)[16]和灌水器(陶土管,长26 cm,外径19 mm,内径7.3 mm)三部分组成,所选盆钵规格(外径)为:盆底长39 cm、宽22.5 cm,盆口长42 cm、宽26 cm、高25 cm,在盆钵较短一侧中间打孔,灌水器经圆孔略微倾斜地插入土体中。

供试土壤取自北京市顺义区0~20 cm表层土壤,黏壤土(砂粒52.9%、粉粒22.5%、黏粒24.5%),容重为1.10 g·cm-3,田间持水量为22.36%,有机质含量为16.04 g·kg-1,pH为6.66,全氮含量为1.35 g·kg-1,全磷含量为0.59 g·kg-1,碱解氮、速效钾、有效磷含量分别为93.53、194.02、34.26 mg·kg-1,土壤采回后进行风干、磨碎、过2 mm筛、混匀装盆,每盆装土均25 kg。

试验所选作物为樱桃萝卜,品种为‘红宝石’,于2018年8月20日播种,每盆8穴,每穴2粒,播种前每盆均施入尿素3.1 g、过磷酸钙5.9 g、硫酸钾5.6 g,用小铲子将肥料与土壤充分混匀,浇3 L水使之充分渗透土壤,8月27日定苗,每盆8穴,株距6 cm,9月4日安装负压灌水装置,开始控水。试验共设置4个处理,分别为-5 kPa(T1)、-9 kPa(T2)、-14 kPa(T3)三个负压灌溉处理和一个常规浇灌处理(CK),每个处理5次重复,CK处理根据天气和土表干湿情况2~3 d灌水1 L。

1.2 检测项目与方法

1.2.1水面蒸发量和日灌水量测定 水面蒸发量采用AM3蒸发器(上海气象仪器有限公司)进行测量,蒸发器口径20 cm,高10 cm,将仪器放在距地面50 cm的架子上,每天下午5:00向蒸发器中加700 mL(约2.2 cm)水,第2 d同一时间把余水倒进量杯测量,二者之差即为当日蒸发量(图1)。在樱桃萝卜生育期内,每天下午5:00记录储水桶水位,用以表征体积,水位差换算为日灌水量。

图1 生育期内日蒸发量变化Fig.1 Variation of daily evaporation during growth period

1.2.2农艺性状测定 于控水后第10 d起,每隔5 d测量各处理中固定3株樱桃萝卜的株高与最大叶长。樱桃萝卜成熟后,整株取出,用毛刷擦拭掉表面泥土,称量地上部和地下部质量,并用游标卡尺(北京建强伟业科技有限公司)测量肉质根直径,然后分别放入烘箱,105 ℃杀青30 min,再调至75 ℃烘干至恒重,称量地上部和地下部干物质量。

1.2.3土壤含水量测定及其稳定性评价参数

控水后第9 d起,每隔4 d测定一次土壤含水量(体积含水量),测定时间为17:00—18:00,测定点位于盆子中部,沿长度方向等间距选取三点,测量深度为0~6 cm。测定仪器为SU-LB土壤水分速测仪(北京盟创伟业科技有限公司)。

土壤含水量时间维度的变异系数(CV)计算公式如下。

CV=σ/μ

式中,σ为不同时间土壤含水量的标准差,μ为不同时间土壤含水量的平均值。变异系数的大小反映土壤含水量的稳定程度,值越小代表土壤含水量越稳定,若CV≤0.1,表示弱时间变异,0.1

土壤含水量时间维度的波动系数(δ)计算公式如下。

δ=∑[|θi-θi-1|/(θi+θi-1)/2]/(n-1)

式中,θi为第i时刻土壤含水量,θi-1为第i-1时刻土壤含水量,n为土壤含水量的测定次数,波动系数的大小反映土壤含水量的稳定程度,值越小代表土壤含水量越稳定。

1.2.4植株蒸散量和水分利用效率计算 植株蒸散量计算公式如下。

式中,ETk为第k时间段植株蒸散量(L),Mk为第k时间段灌水量(L),ΔW为土壤储水量变化量(L),θk为第k时间段末期土壤含水量,θk-1为第k-1时间段末期土壤含水量,ms为盆钵中干土质量(kg),ρs为土的容重,为1.10 kg·L-1。

产量水分利用效率(WUEY)和生物量水分利用效率(WUEB)计算参照以下公式。

WUEY(g·kg-1)=单株肉质根鲜重/单株蒸散量

WUEB(g·kg-1)=单株干物质量/单株蒸散量

1.2.5樱桃萝卜叶片SPAD值和净光合速率测定

控水后第12 d起,每5 d测量一次樱桃萝卜叶片SPAD(soil and plant analyzer development)值和净光合速率,测定仪器分别为SPAD-502便携式叶绿素仪(KONICA MINOLTA SENSING, INC.)和LI-6400XT光合-荧光仪(北京力高泰科技有限公司),测定时间为10:00—12:00 am。

1.3 数据分析

利用Microsoft Excel 2016进行数据处理,SigmaPlot 12.5绘图。使用SPSS 22.0进行方差分析,采用新复极差法(Duncan method)进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同处理的樱桃萝卜灌水量和土壤含水量

整个生育期不同供水处理下樱桃萝卜累计灌水量和土壤含水量结果见图2。从整体上来看,各处理的累计灌水量随时间的推移均基本呈线性增长,且增长速率表现为CK>T1>T2>T3,即增长速率随压力值的增大而增大。各处理樱桃萝卜累计灌水量表现为CK>T1>T2>T3,32 d时,T1、T2和T3处理的累计灌水量分别比CK显著降低13.33%、29.52%和39.38%(P<0.05),表明3个负压供水处理的累计灌水量均显著低于常规灌水,且在负压供水条件下,压力值越大累计灌水量越高。

由图2可以看出,控水后第8~32 d,T1处理的土壤含水量与CK处理相近,T2、T3处理的土壤含水量均低于CK处理。CK、T1、T2、T3处理的土壤含水量平均分别为12.60%、12.63%、10.07%、8.47%;土壤含水量随时间变化的变异系数(CV)分别为0.105、0.080、0.097和0.167,其中T1和T2处理属于弱时间变异,而T3和CK处理属于中等时间变异。负压处理的土壤含水量整体表现为T1>T2>T3,表明随着供水压力的减小,土壤含水量随之减小。在同一负压处理下,土壤含水量随时间推移上下波动且有下降趋势。CK、T1、T2、T3处理的土壤含水量波动范围分别为11.11%~15.05%、11.37%~13.88%、8.96%~11.34%、7.02%~10.72%;波动系数(δ)分别为0.137、0.097、0.119、0.182。土壤含水量下降说明该阶段负压装置供水量不能满足樱桃萝卜的生长需求,需要消耗一定数量的原有土壤水分来满足蒸散耗水。当日蒸发量较大且持续多日时,供水器供水速率短时间内赶不上蒸散耗水速率,将造成土壤含水量呈现为一个阶段性的持续下降趋势。同时可以发现,随着供水压力的降低,CV和δ均增大。

图2 不同处理樱桃萝卜的累计灌水量和土壤含水量Fig.2 Cumulative irrigation amount and soil water content of cherry radish under different treatments

2.2 不同处理樱桃萝卜的农艺性状

由图3可看出,控水后第9 d负压处理樱桃萝卜的株高、最大叶长均高于CK,其中T2、T3与CK的差异达到显著水平。结合土壤含水量结果(图2)可知,株高和土壤含水量呈相反变化趋势,土壤含水量越高,株高越矮。说明从控水开始到第9 d的时间内,樱桃萝卜冠部生长对供水方式比较敏感,负压供水优于常规浇灌,在9.74%~15.05%含水量范围内,土壤含水量越高,植株生长越缓慢,过高的土壤水分含量不利于樱桃萝卜的生长发育,适宜的土壤含水量大约为9.74%~13.88%。

控水后第9~29 d,T1、T2、T3处理的平均土壤含水量分别为12.63%、10.07%、8.47%,该时期各处理下樱桃萝卜的株高和最大叶长均呈缓慢增长趋势,且整体表现为T1>T2>T3,说明该阶段樱桃萝卜对负压供水下的土壤含水量较敏感,表现为在8.47%~12.63%含水量范围内,含水量越高,植株长势越好。T1处理的土壤含水量与CK处理基本无显著差异(图2),但长势优于CK,如第29 d,T1处理樱桃萝卜的株高较CK增加13.23%,最大叶长较CK显著增加22.59%(P<0.05)。而T2和T3处理土壤含水量均低于CK处理(图2),但T2处理樱桃萝卜整体长势优于CK处理,T3处理较CK处理差。说明控水后第9~29 d,樱桃萝卜生长发育适宜的土壤含水量为10.07%~12.63%,土壤含水量相同时,负压供水比常规浇灌更有利于樱桃萝卜冠部生长,负压供水在一定程度上可以弥补浇灌下平均土壤含水量不足的影响。

采收后不同处理下樱桃萝卜的根径整体表现为T1>CK>T2>T3(图3)。CK、T1、T2处理的根径显著高于T3处理,分别高39.30%、46.37%、35.27%(P<0.05),3个处理之间无显著差异。这说明T3处理明显抑制了根的生长。本研究中,在供水压力为-5~-14 kPa、土壤含水量8.47%~12.63%范围内,樱桃萝卜根径对土壤含水量均有响应,均随着土壤含水量的降低而减小。当土壤含水量在10.07%~12.63%范围内,樱桃萝卜根径不会产生显著差异,低于此土壤含水量,樱桃萝卜根径将显著减少。同时,土壤含水量基本相同时,负压灌溉的樱桃萝卜根径高于常规浇灌处理。

注:不同小写字母表示同一时间不同处理间差异在P<0.05水平具有统计学意义。Note: Different small letters of the same time indicate significant difference at P<0.05 level between different treatment.图3 不同处理樱桃萝卜的株高、最大叶长和根径Fig.3 Plant height, maximum leaf length and root diameter of cherry radish under different treatments

综合来看,土壤含水量和供水方式对樱桃萝卜的农艺性状有明显影响,较适宜的土壤含水量为11.37%~13.26%。土壤含水量相近时,负压供水较传统浇灌更有利于樱桃萝卜的冠部生长和根径增大,负压供水在一定程度上可以弥补常规浇灌的土壤平均含水量不足的影响,本研究条件的适宜供水压力为-5 kPa。

2.3 不同处理樱桃萝卜的光合特性

由图4可知,控水后第11~31 d,不同处理间的SPAD值相差很小,其中第11和26 d时,T2处理的SPAD值均显著大于其他处理,其他时间的各处理间均不存在差异。说明土壤水分对SPAD值有一定影响,含水量过高、过低均不利于提高SPAD值,最有利于樱桃萝卜叶片SPAD值的土壤含水量可能是8.96%~11.34%。

第11 d时,CK处理与T1、T2和T3处理的净光合速率没有明显差异,但T3处理显著高于T2处理;第16 d时,CK与T1、T2和T3间仍没有明显差异,但T2显著高于T1和T3处理;第21 d时,CK与T1没有明显差异,但与T2和T3差异显著,T2显著高于CK处理,且3个负压处理间存在明显差异;控水26 d以后,CK与T1、T2和T3处理的净光合速率存在显著差异,T1、T2处理显著高于CK处理,CK处理显著高于T3处理;第31 d时,T1、T2处理较CK分别显著提高15.63%、13.68%(P<0.05)。说明生长后期(26 d以后),植株叶片净光合速率对土壤水分变得敏感,土壤含水量在7.02%~13.47%内,含水量越高,净光合速率越大,含水量基本相同时,负压供水的净光合速率要大于传统浇灌。

综合来看,土壤含水量和供水方式对樱桃萝卜的光合作用有明显影响,较适宜的土壤含水量为10.07%~12.63%,低于此含水量不利于樱桃萝卜的光合作用进行。含水量相近时,负压供水较传统浇灌更有利于樱桃萝卜的光合作用进行。本研究条件下,-5和-9 kPa负压供水能够维持较高的樱桃萝卜的光合作用。

注:不同小写字母表示同一时间不同处理间差异在P<0.05水平具有统计学意义。Note: Different small letters of the same time indicate significant difference at P<0.05 level between different treatment.图4 不同处理樱桃萝卜叶片SPAD值和净光合速率的动态变化Fig.4 Dynamic changes of SPAD value and net photosynthetic rate of cherry radish under different treatments

2.4 不同负压供水对樱桃萝卜干物质分配和水分利用效率的影响

由表1可知,采收后不同处理樱桃萝卜的干物质量表现为T1>T2>CK>T3,其中CK处理与T1、T2和T3处理间没有明显差异,但T1和T2处理显著高于T3处理。说明T1处理土壤水分条件最有利于樱桃萝卜的干物质累积,而T3处理明显抑制了干物质的累积,即在本研究8.47%~12.63%土壤含水量范围内,土壤含水量对樱桃萝卜干物质累积的影响明显,均随着土壤含水量的下降而降低。土壤含水量在10.07%~12.63%范围内,樱桃萝卜的干物质量不会产生显著差异,低于此土壤含水量,干物质量将显著减少。同时,土壤含水量基本相同时,负压供水的樱桃萝卜干物质量要高于常规浇灌。

不同处理的根冠比没有显著差异,但数值上表现为CK>T3>T2>T1。说明土壤含水量和供水方式对樱桃萝卜干物质量的分配无显著影响,但表现出了一定的趋势,即常规浇灌处理的根冠比大于负压供水处理,负压供水下樱桃萝卜根冠比随着供水压力的减小而增大。从水分胁迫角度,本研究结果表明,供水压力越小,土壤含水量越小,即水分胁迫程度越重,樱桃萝卜的干物质量下降越显著,根冠比越高。CK具有比负压灌溉较高的根冠比,很可能是由于CK处理土壤水分情况相当于重复地进行了短时间干旱胁迫、复水,不断刺激樱桃萝卜根系的生长,从而使得根冠比增大[18],表现为大于负压供水处理。

由表1可知,CK、T1、T2和T3处理樱桃萝卜整个生育期的蒸散量依次减少,彼此之间均存在显著差异。T1、T2和T3处理较CK处理分别显著降低15.13%、30.25%和38.66%(P<0.05),表明负压供水能够显著降低樱桃萝卜的蒸散量。采收后不同处理樱桃萝卜的单株根鲜重表现为T1>T2>CK>T3,其中T1、T2和T3处理间差异显著,T2处理与CK处理没有明显差异,T1处理较CK显著提高36.09%(P<0.05),T3处理较CK显著降低42.36%(P<0.05)。说明T1处理土壤水分条件最有利于樱桃萝卜肉质根的生长。各处理下樱桃萝卜的水分利用效率WUEY和WUEB均表现为T2>T1>T3>CK,其中CK处理的WUEY和WUEB与T1、T2处理差异显著,而TI和T2处理的WUEY没有明显差异,T1、T2和T3处理的WUEB没有明显差异。T1处理的WUEY和WUEB较CK处理分别显著提高43.42%、52.67%(P<0.05),T2处理的WUEY和WUEB较CK处理分别显著提高57.89%、62.00%(P<0.05)。结果表明,土壤含水量和供水方式对水分利用效率影响明显,当供水压力为-9 kPa、平均土壤含水量为10.07%时,樱桃萝卜的水分利用效率最高,增加或减少土壤含水量均会降低水分利用效率。同时,土壤含水量基本相同时,负压供水的水分利用效率要显著高于常规浇灌。

表1 不同处理樱桃萝卜的干物质量和水分利用效率指标Table 1 Dry matter content and water use efficiency indexes of cherry radish under different treatments

3 讨论

3.1 负压供水下的土壤含水量变化

负压灌溉是一种无需动力加压设备的亚表层灌溉技术[6],通过作物的蒸发蒸腾使得根系土壤水势降低,产生系统与土壤之间的水势差,灌溉水自动地补充到作物根层土壤。供水压力不同,系统供水量不同,则土壤含水量也就不同。本研究负压值设定在-14~-5 kPa,土壤含水量可以控制在7.02%~13.88%之间。而赵秀娟等[19]研究表明,供水压力为-15~-5 kPa时,黏壤土土壤含水量变化范围为15.40%~22.45%。向艳艳等[20]研究表明,负压值设定在-15~-5 kPa时,潮菜园土土壤含水量可以控制在20.50%~25%范围内,红菜园土土壤含水量可以控制在14.40%~19.20%范围内。相同供水压力下,不同学者的研究结果不尽相同,可能主要是由于不同类型土壤的土壤水分特征曲线不同,土壤的持水特性有所差异,且本研究中土壤水分测量深度为0~6 cm,灌水器位于距土表10 cm处,灌水器周围的土壤含水量存在一定的空间梯度,即随着与灌水器距离的增加含水量逐渐降低[21],从而导致测量结果偏低。此外,前人研究结果表明,在同一供水负压下作物整个生育期土壤含水量随时间变化的变异系数较小,土壤水分基本维持稳定[10,12,22]。本研究中随着供水压力的减小,土壤含水量也随之减小,波动系数和变异系数均增大。-5和-9 kPa供水负压下,变异系数较小,属于弱时间变异,但相比前人的研究结论,土壤水分波动仍较大,这可能是因为本研究樱桃萝卜播种季节正处夏末秋初,气温变化较剧烈,日蒸发量变化较大(图1),从而影响了测量土层的土壤水分稳定性。而-15 kPa供水负压下CV和δ较大,属于中等时间变异,水分波动较大,除了受气温变化影响外,系统供水量少,供水速率低,无法及时补充作物所消耗的水量,导致土壤含水量下降,土壤水分波动范围加大。综上可知,当供水压力控制在-9~-5 kPa范围时,负压供水系统能够为樱桃萝卜提供稳定的10.07%~12.63%的水分条件。

3.2 土壤水分时间变异性对樱桃萝卜产量和干物质累积及分配的影响

干物质是作物光合作用的最终产物,干物质积累是萝卜产量形成的物质基础,干物质的分配方向是决定肉质根产量高低的重要因素[23],而干物质的积累和分配又直接受水分条件的影响[24]。相关研究发现,水分胁迫会抑制根、冠功能的发挥[25],降低叶片净光合速率[26-27],新生同化产物数量减少,导致干物质积累速率和累积量减少[28-29]。本研究表明,负压供水处理中樱桃萝卜干物质量随着供水压力的减小而降低。与CK相比,-5和-9 kPa负压供水的平均土壤含水量等于或小于CK,但该处理下的樱桃萝卜单株根鲜重和干物质累积量较高(表1)。不管哪种灌溉方式,最终对作物产生影响的是土壤水分,以上研究结果很可能是由于土壤水分时间变异性差异所导致的。CK采用常规浇灌,为间歇式灌溉,使得土壤不断经历过干、过湿交替状况,造成土壤含水量较大幅度波动,土壤水分时间变异性较大。而-5和-9 kPa供水处理土壤含水量虽低于CK,但土壤水分波动小,时间变异性较小,根、冠生长都较好。另有研究表明,萝卜产量的形成实质是“源-库”互作的过程,萝卜叶片和肉质根的生长符合源库关系理论[30]。在8.47%~12.63%土壤含水量范围内,樱桃萝卜长势较好,叶片较大,光合作用较强,干物质累积量高,能够为肉质根提供更多的同化物质,从而使樱桃萝卜产量提高。这也充分说明适当的负压供水压力形成的弱时间变异土壤水分条件更有利于作物干物质的积累和产量的提高。

本研究发现,水分处理对于樱桃萝卜干物质量的分配无显著影响,但表现出了一定的趋势,即浇灌处理的根冠比大于负压灌溉处理,负压供水下樱桃萝卜根冠比随着供水压力的减小而增大,说明土壤水分高低和时间变异性强弱均会对干物质的分配产生一定的影响。当樱桃萝卜受到水分胁迫时,根系吸收的水分不能满足冠层的光合和蒸腾损失,而使冠层光合作用受到抑制,光合产物减少,分配于根系和冠层间的干物质量减少。随着供水压力的降低,土壤含水量随之减少,萝卜缺水程度加重,同化物对根系的分配会有所增加,以保持根系结构,维持其最低限度的功能发挥,从而使得根冠比增大[31]。

综上可知,土壤水分时间变异性对樱桃萝卜产量和干物质累积有显著的影响,而对干物质的分配影响并不显著。本研究条件下,供水压力为-9~-5 kPa、土壤含水量为10.07%~12.63%时,樱桃萝卜干物质量和产量较高。

3.3 土壤水分时间变异性对樱桃萝卜水分利用效率的影响

本研究结果显示,与CK相比,T1处理的WUEY和WUEB分别显著提高了43.42%、52.67%(P<0.05),T2处理的WUEY和WUEB分别显著提高了57.89%、62.00%(P<0.05),表明弱时间变异的土壤水分能够显著提高樱桃萝卜的水分利用效率,且平均含水量为10.07%时(T2),樱桃萝卜的水分利用效率最高。推测可能有两方面的原因:首先本研究采用负压灌溉系统供水,灌水器位于10 cm深的土层中,水分的消耗主要源自作物生长的需求,减少了因土表过度湿润导致的无效蒸发耗水[9],大大降低了樱桃萝卜的蒸散量;其次,弱时间变异的土壤水分有利于作物的干物质积累和产量提高。因此,在土壤含水量基本相同时,相对于常规浇灌的中等时间变异的土壤水分条件,负压供水下的弱时间变异的土壤含水量能够显著提高樱桃萝卜的水分利用效率。

综上,当供水压力为-9~-5 kPa,土壤含水量范围为8.96%~13.88%时,樱桃萝卜的生长发育及水分利用效率均优于常规浇灌。而当供水压力为-14 kPa,土壤含水量变化范围为7.02%~10.72%时,樱桃萝卜根冠生长受到抑制,产量及干物质量均低于常规浇灌。从产量优先的角度考虑,-5 kPa负压供水,平均土壤含水量为12.63%时,樱桃萝卜的产量最高,水分利用效率中等;从水分利用效率优先角度考虑,-9 kPa负压供水,平均土壤含水量为10.07%时,樱桃萝卜的水分利用效率最高,产量中等。因此本研究条件下,供水压力设定在-9~-5 kPa范围,土壤含水量为10.07%~12.63%是最适宜樱桃萝卜生长的水分条件。

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