宁夏枸杞（L）属茄科枸杞的高效节水灌溉制度

宁夏枸杞（ L）属茄科枸杞属落叶灌木，是重要的药用植物资源和药食同源的名贵中药材，广泛分布于我国宁夏、内蒙古及新疆等多个省区的 干旱半干旱地区。2005年，宁夏枸杞获国家原产地域保护。枸杞产业是宁夏的战略性主导产业和支柱性区域特色农业的代表。至2010年，宁夏种植面积突破了4.67万公顷，总产量达到了8万吨，占全国60%出口量占全国90%。 #

枸杞的适应性较强，对温度、光照、土壤要求不严格，可在干旱沙地、盐碱地上种植，对于荒滩、盐碱地较多的 地 区，枸杞可作为弃荒地利用的先锋植物。目前，国内外对枸杞的研究主要从枸杞子营养与药用功效、枸杞多糖的临床作用、组成与提取技术、枸杞叶成分及药理作用、枸杞品种资源筛选、不同水分亏缺及温度处理对枸杞多糖及品质的影响、微咸 水灌溉及不同覆盖材料条件下枸杞生长发育的特征等方面展开，而对于枸杞灌溉，尤其是干旱区枸杞的高效节水灌溉制度研究极少。

本文以大田滴灌枸杞为研究对象，依据枸杞根区土壤水变化、植株生理生态指标及产量品质等参数，确定合理枸杞滴灌灌溉制度，为枸杞种植生产提供技术支撑。 #

1、材料与方法 #

1.1研究区概况

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研究区地处西北干旱内陆地区，位于宁夏北部灌溉水利用率与用水定额，干旱少雨，蒸发量大，日照充足，积温较高。多年平均气温8.8℃，年日照时数为2800~3100小时，多年平均降雨量179毫米，蒸发量1864毫米，无霜期155天左右，年平均风速2~6m／s，土壤冻结深度0.8~1.2ｍ。核心试验区位于中国灌溉试验宁夏中心站试验基地枸杞种植区（106°42’E 38°27’N，海拔1115米），选择一块长势均等，冠幅适中，无病虫害的片区（21m×24m）作为枸杞滴灌灌溉制度试验测定区域。试验区土壤类型为灰钙土，0~40厘米土壤颗粒组成为：粒径2.0~0.25毫米，占49.4%，0.25~0.05毫米，占31.6%，0.05~0.02毫米，占2.0%，0.02~0.002占4.4%，＜0.002毫米，占12.6%，为壤质砂土。试验灌溉水源为地下水，矿化度0.46g／L。

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１．２试验设计

供试作物为３年龄宁夏枸杞（ L）树，品种为宁杞7号，株行距为1m×3m。采用随机区组排列，共设6个处理，1个对照，3次重复，小区面 积9ｍ×7ｍ＝63㎡。 灌 溉 定 额 分 别 为 750?／公顷（CK），150㎡／公顷（T1），1950?／公顷（T2），2500?／公顷（T3），3150?／公顷（T4），3750?／公顷（T5），4650?／公顷（T6）。自4月下旬至9月上旬共灌水14次，分别在萌芽期灌水1次（春水），营养生长期2水、盛花期、盛果期各4水、秋季生长期灌水3次。灌溉试验设计见表1。 #

1.3监测内容及方法

（1）土壤含水率测定，在距测试样株树干水平距离20、40及60ｃｍ处，分别埋设200cm 长TDR 套管，利用TREM－TDR监测深度分别为0~10、10~20、20~40、40~60、60~80、80~100、100~130、130~160、160~200cm土层土壤体积含水率。生育期内每10天监测一次，灌水前、后及降雨（＞5毫米）后分别加测。每月对同一地点、同一时间、同一剖面土层，采用烘干法对TREM－TDR测点测定土壤含水率，最终对器测数据进行校核。 #

（2）枸杞生长量测定，选定典型植株，萌芽前及修剪后利用电子游标卡尺及卷尺测定植株地径、株高、东西冠幅、南北冠幅、每个枝条的条长及径粗。在东、西、南、北各选一条枝条，进行标记，然后每个生育期后期进行观测，落叶期后进行最后一次观测。

（3）测产，选定典型植株，在夏果及秋果成熟后分别采摘（成熟一批，采摘一批）称量鲜果重及百粒重，经处理后晾晒称量干果重及百粒重，计量粒度（50g的枸杞干果所含颗粒的个数），整理测算典型植株产量水平，测算干鲜比。

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（4）品质测定，委托专业机构检测枸杞干果的水分、多糖、甜菜碱、粗脂肪、蛋白质、基酸等7个品质指标。

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1.4器测土壤含水率的校核与标定

为了检验利用TREM－TDR监测得到的土壤含水量 数 据的可靠性灌溉水利用率与用水定额，每月对同一地点、同一时间、同一剖面土层，用烘干法对器测测点分别进行土壤含水率测定以校核器测数据。采用6—10月份烘干法与TDR对各处理0~200厘米土层检测的对应数据绘制散点图（图1）。从两种方法测定数据来看，ＴＤＲ仪器测定数据普遍大于烘干法数据，偏大0.57%～29%。为了保证后续分析中数据的可靠性，根据图1中的校正公式对器测数据系列进行校正。 #

１．５研究区不同频率年降水量

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２．分析利用中国气象数据共享服务网（/index.jsp)及收集的宁夏北部地区分布的惠农、暖泉、陶乐、银川市、吴忠市、盐池、中卫及中宁等国家基准站及辅助气象站点1951年1月－2014年12月计64年的月降水资料分析宁夏北部地区不同频率下年降水量（表2）。

从表中可以看出，宁夏北部地区丰水年（P＝25%）、平 水 年 （P＝50%）、枯 水 年 （P＝75%）年降水量分别为 208.75、159.64 及119.57毫米。2014年，宁夏北部地区降水量为175毫米，较多年平均减少2.5%，属于平水偏丰年型（P＝40%）。 #

2结果与分析 #

2.1距枸杞树干不同位置处土壤水时空变化特征分析

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利用垂直滴灌带并分别距枸杞样株树干20、40及60厘米处的0~200厘米土层剖面土壤含水率数据，将第一次测定土壤含水率的日期（即5月1日）设定为0日，监测期内共测定14次，依次类推将每次测定日期换算为距5月1日的日数，以处理4（T4）为例，整理绘制距树干不同距离处土壤水时间变化过程等值线图（图2），同时绘制灌水前后不同距离处土壤水分空间变化等值线图（图３）。 #

从图2可以看出，随着距离树干及滴头（滴头位于树干根部）越远，其土壤含水率越低，而不同距离处的不同剖面土壤含水率变化规律基本一致。由于试验区土质为壤质砂土表层10ｃｍ处陆面蒸发强烈，土壤含水率相对较低，距树干水平距离20ｃｍ 处深度20~80ｃｍ 土层土壤含水率较大，说明水分入渗的深度基本保持在 80ｃｍ 左右；距树干水平距离40ｃｍ处深位于20~70ｃｍ深的土层含水率较大；距树干水平距离60ｃｍ处深度40~70ｃｍ土层的含水率较大，根据植物根系的向水性分析可知试验样株根系层主要位于深度为20~70ｃｍ土层，该结论也被实际挖根试验所验证。以试验期间6月1日灌水为例，分别绘制灌水前（5月31日）、灌水后（6月3日）以及灌水前后土壤含水率变化量的等值线图（图3），由图3可知，由于试验区土壤质地相对均一，灌水前后0~200ｃｍ土壤含水率空间分布较为相似，土壤含水率变化较为剧烈的土层主要分布在0~100ｃｍ土层，变幅在0.15%～2.25%之间，尤其是在距树干40ｃｍ 处深度20~70ｃｍ 土层，变幅为1.10%～2.15%。说明干旱区枸杞土壤水分变化敏感区域为距树干40ｃｍ的根层分布区。

２．２不同水分处理下枸杞土壤水变化特征分析 #

根据前文分析，滴灌枸杞土壤含水率的变化敏感区域为距树干４０ｃｍ处２０～７０ｃｍ的土层，为了分析不同水分处理下枸杞根系层土壤含水率的变化特征，以距树干４０ｃｍ 处土壤含水率为主，绘制不同水分处理下枸杞根层（２０～７０ｃｍ）土壤含水率变化过程线（图４）。

从图４可以看出，各处理在不同监测期的土壤含水率变化不是十分剧烈，变幅在３．６８％～６．６８％。处理Ｔ６的土壤含水率在不同时段均为最高，Ｔ５次之，ＣＫ 土壤含

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水率较低，在初始含水率相近的条件下，Ｔ６及Ｔ５的土壤贮水量相对较多，为枸杞根系提供可吸收利用的土壤水分较多。以试验期间６月１日灌水为例，分别绘制灌水前（５月３１日）、灌水后（６月３日）距枸杞树主干不同水平距离（２０、４０及６０ｃｍ）处的各水分处理不同土层土壤含水率变化过程（图５）。 #

从图5可以看出，总体来看，灌水前后，距树干不同距离处各处理不同土层土壤含水率变化过程基本相似，则可以说明试验区土层质地基本均一，在灌水前后土壤水入渗受到影响不大。灌水前后，距枸杞主干２０ｃｍ处土壤含水率变幅在０.２％～５．５％，其中Ｔ２在１０ｃｍ处的变幅为５.５％。距枸杞主干４０ｃｍ处土壤含水率变幅在０．２％～４.３％，其 中Ｔ６在２０ｃｍ 处的变幅 为４．３％；距枸杞主干６０ｃｍ处土壤含水率变幅在０．１％～３．４％，其中Ｔ４在４０ｃｍ处的变幅为３．４％。

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２．３不同水分处理下枸杞生长量变化特征分析

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根据试验设计于萌芽前（４月８日）至休眠期（１０月２８日）利用电子游标卡尺及卷尺测定不同水分处理下样株地径、株高、东西冠幅等生长参量，并整理各生长指标在全生育期内的变化量（表３）。

从表３可以看出不同水分处理条件下枸杞生长量表现不同。总体来说随着灌水量的增加枸杞树地径及株高随之增加，地径及株高年增量最大的是 Ｔ６（４６５０ｍ３／ｈｍ２），分别为０.５９和１２．２２ｃｍ；其 次 是 Ｔ５（３７５０ ｍ３／ｈｍ２）分别增加５２和１１．１６ｃｍ。由于树形的修剪与结果期时枝条下垂，到落叶期时冠幅不够齐整，导致冠幅变化较大，规律性不强。从各方向条长及茎粗的变化量来看，西侧及南侧的枝条生长量明显高于东侧及北侧，究其原因认为一方面与修剪留枝有关，另一方面与太阳光照等气象因素有关。

２．４不同水分处理对产量及品质的影响

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对不同水分处理各试验小区进行考种测产，并测定鲜果百粒重、干果百粒重及粒度等产量特征指标（表４）。 #

由表４可以看出，各处理的鲜果产量Ｔ５（３７５０ｍ３／ｈｍ２）及干果产量均最高，干鲜比为１∶４．６６，Ｔ４（３１５０ｍ３／ｈｍ２）次之，鲜果产量３３８４．４５ｋｇ／ｈｍ２，但干果产量相对较低，干鲜比近为１∶５．２３。Ｔ６（４６５０ｍ３／ｈｍ２）干果产量仅次于Ｔ５，为４９．６１，干鲜比最高为１∶４．２４。从百粒重及粒度来衡量仍然是Ｔ５最高。将各水分处理选取５００ｇ枸杞干果作为样品进行品质检测（表５）。

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从表５中可以看出，枸杞营养成分中较为重要的甜菜碱随水分处理不同而不同，Ｔ４含量最高，Ｔ５次之。枸杞多糖则是Ｔ５含量最高，Ｔ４次之，从醋蛋白及氨基酸总量来看，Ｔ５含量也最高。因此认为Ｔ５处理的水分利用效率最高且品质相对较好。 #

２．５合理枸杞滴灌灌溉制度确定 #

基于前文分析，从枸杞根层土壤含水率贮存量、作物生长量变化及灌溉水利用效率及品质优劣等多方面因素考虑，平水偏丰年型（Ｐ＝４０％）降水条件下枸杞滴灌灌溉制度（表６为：灌溉定额为３７５０ｍ３／ｈｍ２，灌水１４次，分别在萌芽期灌水１次（春水），营养生长期 ２水、盛花期、盛果期各 ４水、秋季生长期灌水３次，其中６－７月份为枸杞关键需水期。

以宁夏为靶区，以大田滴灌枸杞为研究对象，分析了不同水分处理条件下枸杞土壤水分动态变化，株高、地径及冠幅等生长量变化以及水分对产量品质的影响，基于多因素综合确定合理的枸杞滴灌灌溉制度，主要结论有：

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（１）随着距离树干及滴头越远，其土壤含水率越低，距离树干２０ｃｍ处２０～８０ｃｍ土层土壤含水率较大，水分入渗的深度基本保持在８０ｃｍ左右；４０ｃｍ 处２０～７０ｃｍ 土层含水率较高；６０ｃｍ处４０～７０ｃｍ土层含水率较高，认为试验区根系层主要位于２０～５０ｃｍ土层。０～１００ｃｍ 土层土壤含水率变化较为剧烈，变幅在０．１５％～２．２５％之间，尤其是在距树干４０ｃｍ 处的２０～７０ｃｍ土层，变幅为１．１０％～２．１５％，说 明 干 旱 区 枸 杞 土壤水分变化敏感区域为距树干４０ｃｍ的根层分布区。 #

（２）各水分处理在不同监测期土壤含水率变幅在３．６８％～６．６８％。灌水前后，距树干不同距离（２０、４０及 ６０ｍ）各 处 理不同土层土壤含水率变化过程基本相似。距枸杞主干２０ｃｍ处土壤含水率变幅在０．２％～５．５％，距树干４０ｃｍ 处土壤含水率变幅在０．２％～４．３％，６０ｃｍ 处土壤含水率变幅在０．１％~３．４％。 #

（３）不同水分处理条件下枸杞生长量表现不同，随灌水量的增加枸杞树地径及株高随之增加。由于树形的修剪与结果期时枝条下垂等原因，冠幅变化较大规律性不强。西侧及南侧的枝条生长量明显高于东侧及北侧。

（４）处理 Ｔ５（３７５０ ｍ３／ｈｍ２）鲜果产量、干 果 产 量、百 粒 重及粒度均最高，干鲜比为１∶４．６６，Ｔ４（３１５０ｍ３／ｈｍ２）次之，鲜果亩产量２２５．６３ｋｇ。Ｔ６（４６５０ｍ３／ｈｍ２）干果产量仅次于Ｔ５，为４９．６１，干鲜比最高为１∶４.２４。Ｔ４甜菜碱含量最高，Ｔ５次之。枸杞多糖则是Ｔ５含量最高，Ｔ４次之。认为Ｔ５处理的水分利用效率最高且品质相对较好。 #

（５）根据枸杞根层土壤含水率贮存量、作物生长量及灌溉水利用效率及品质优劣等因素考虑，平水偏丰年型（Ｐ＝４０％）降水条件下枸杞滴灌灌溉制度为：灌溉定额３７５０ｍ３／ｈｍ２，灌水次数１４次，分别在萌芽期灌水１次（春水），营养生长期２水、盛花期、盛果期各４水、秋季生长期灌水３次；６月份为枸杞关键需水期，７月份次之。

作者：徐利岗 杜历 鲍子云 苗正伟 张上宁 李金泽

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