论文部分内容阅读
华北寒旱区气候冷凉,日照充足,属半干旱生态类型区,是我国短季型鲜食马铃薯的主要生产基地。但其水资源极度匮乏,且年际年内降水分布不均,成为制约马铃薯生产的重要因素。为明确季节性干旱对马铃薯生产的影响效应,于2019-2020年在农业农村部张北农业资源与生态环境重点野外观测实验站,进行了本项控制性试验研究。本研究采用遮雨棚阻断自然降水,以当地常年降水量作为供水背景,分时段创造干旱胁迫以及旱后复水环境,揭示了不同时段水分环境对马铃薯生产的决定特征与补偿生长效应,以及马铃薯水分胁迫及复水的产量和品质特征。明确了华北寒旱区自然降水资源下的马铃薯生产潜力,为马铃薯稳产及水资源高效利用的技术创新提供理论依据。主要研究结果如下。1.明确了水分胁迫对马铃薯生长特性的影响马铃薯生育期内任何时段的水分胁迫均会抑制马铃薯的株高、叶片数以及叶面积的增长。2019年,各胁迫处理的生育期平均株高较CK降低了 5.39%～37.23%;2020年较CK降低了 7.14%～37.32%。马铃薯叶片数在遭受水分胁迫后分生能力减弱。2019年,各胁迫处理全生育期平均叶片数较CK下降7.28%～20.19%,相应群体叶面积较CK降低了 6.95%～74.20%。2020年各胁迫处理生育期平均叶片数较CK下降了2.63%～19.40%,相应群体叶面积较CK下降了 15.76%～69.24%。复水后各处理的株高均有上升。2019年复水处理的株高较CK降低了0.32%～23.17%,2020 年较 CK 降低了 4.58%～22.23%。W1R、W2R 由于复水时期较早,叶片数及叶面积在后期补偿效果较好。W1R生育期平均叶片数两年间超过CK2.90%～6.10%。2019年各复水处理的生育期平均叶面积较CK降低了9.75%～52.16%,2020 年较 CK 降低了 9.93%～31.35%。2.明确了水分胁迫对马铃薯生理特性以及产量和品质的影响各时段水分胁迫均增加了叶片的叶绿素相对含量（SPAD）和氮平衡指数（NBI）,且胁迫时间越长,增加效果越明显。2019年,各胁迫处理的生育期平均SPAD值为CK的0.99～1.14倍,2020年为CK的1.02～1.22倍。2020年生育期平均NBI为CK的1.04～1.26倍。水分胁迫会削弱PSⅡ反应中心的活性,抑制原初光能效率（Fv/Fm）,降低净光合速率（Pn）,并水分胁迫效应以午间最重。水分胁迫会导致750～1150nm波段的光谱反射率降低,1950～2450 nm波段处的反射率升高。水分胁迫处理明显降低了马铃薯单株薯重、商品薯率以及产量。2019年,胁迫处理单株薯重较CK降低了 2.04%～75.51%,经济产量较CK降低了13.76%～74.50%,生物产量较CK降低了 12.98%～68.38%。2020年单株薯重较CK降低了21.05%～71.93%;经济产量较CK降低了 0.06%～61.82%,生物产量较CK降低了6.73%～58.19%。复水后,2019年经济产量较CK降低了 6.15%～33.23%,生物产量降低了 13.29%～31.04%。2020年经济产量降低了 4.26%～31.79%,生物产量降低了5.25%～28.30%。因此,有效的农田供水是保障马铃薯产量的重要措施。3.明确了马铃薯产量与耗水量、累积叶面积间的正相关关系马铃薯的经济产量（y）与田间耗水量（x）之间存在极显著的二次项型正相关关系,即随着田间耗水量的增加,马铃薯经济产量呈现上升趋势。2019年,两者之间的相关关系式为y=-8E-06x2+0.1059x-63.938,R2=0.9814;2020年,相关关系式为y=-2E-05x2+0.1666x-198.59,R2=0.9406。马铃薯经济产量（y）与生育期累积叶面积（x）之间也存在极显著的二次项型正相关关系。2019年,两者间关系式为y=0.0029x 2+0.5417x+27840,R2=0.8882;2020 年,关系式为y=-0.0102x 2+102.84x-87632,R2=0.7492。综上所述,生育期内各时段的水分胁迫都会对马铃薯的农艺性状、生理性状、产量以及品质产生负面影响,且随着胁迫时间延长,影响效应越重。随着干旱胁迫加重,马铃薯冠层光谱反射率在750～1150 nm波段降低,而在1950～2450 nm波段增高。水分胁迫后的复水对马铃薯生育具有一定的补偿作用,但不能达到等量补偿。马铃薯块茎产量随田间耗水量和生育期累积叶面积的增加均呈二次项型增长。田间稳定供水与提高马铃薯耗水能力,是增加华北寒旱区马铃薯产量的技术创新方向。