朱國龍,王轉(zhuǎn),龍懷玉,張認連,喻科凡

(中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所, 北京 100081)

櫻桃蘿卜(RaphanussativusL. var.radculusPers)是一種小型蘿卜，為四季蘿卜的一種，其肉質(zhì)根一般呈圓球形，直徑2～3 cm，肉白皮紅纓綠，色澤美觀，清爽可口，營養(yǎng)價值高，是人們喜愛的一種生食蔬菜，又因其生長迅速，經(jīng)濟效益可觀，成為國內(nèi)菜農(nóng)廣泛栽培的根菜類作物之一[1-2]。土壤水分對于櫻桃蘿卜的生長發(fā)育至關(guān)重要，水分不足會造成肉質(zhì)根粗硬、味辣、糠心；水分過多，肉質(zhì)根易開裂[2]。所以篩選出櫻桃蘿卜適宜的土壤水分條件是保障櫻桃蘿卜可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。

目前，一般通過灌溉技術(shù)篩選蘿卜的適宜土壤水分條件。Quezada等[3]研究表明，滴灌灌水量為100%蒸發(fā)皿蒸發(fā)量(E pan)時，蘿卜產(chǎn)量達到最高；當灌水量為75% E pan時，蘿卜水分利用效率達到最高。Chattoo等[4]研究表明，滴灌灌水量為75%蒸散量(evapotranspiration, ET)時，蘿卜產(chǎn)量達到最大。張娟等[5]采用滴灌技術(shù)，研究不同灌水上下限對溫室蘿卜產(chǎn)量及水分利用效率(water use efficiency, WUE)的影響，發(fā)現(xiàn)灌水量為60%～90%田間持水量(field moisture capacity, FMC)時，蘿卜的綜合品質(zhì)最高。以上研究表明，合理的土壤水分條件可提高蘿卜產(chǎn)量，但這些研究大多是通過控制灌溉量、灌水上下限等灌溉指標來間接表征土壤水分狀況，土壤經(jīng)常處于干濕交替的劇烈波動過程中，所得到的結(jié)果往往是多種土壤水分狀況的綜合結(jié)果，難以準確反映土壤水分對蘿卜的影響。

負壓灌溉作為一項新的節(jié)水灌溉技術(shù)，被許多學者應(yīng)用到土壤水分與作物關(guān)系研究中。負壓灌溉系統(tǒng)利用埋在土壤中的灌水器直接供水給作物根系，并可以通過調(diào)節(jié)不同的供水壓力值精確、持續(xù)、穩(wěn)定地控制土壤含水量[6-7]，避免了水分的無效蒸發(fā)以及土壤干濕交替現(xiàn)象的發(fā)生[8]，有效提高了作物的水分利用效率，促進了作物生長發(fā)育。肖海強等[9]研究表明，在-20～-10 kPa范圍內(nèi)，烤煙全生育期內(nèi)水分利用效率比常規(guī)澆灌提高了1.53～2.57 g·kg-1；李生平等[10]研究表明，當供水負壓為-5 kPa時，黃瓜平均水分利用效率比常規(guī)灌溉提高136.8%；Li等[11]研究表明，采用連續(xù)負壓供水對辣椒有顯著的節(jié)水、增產(chǎn)效果，當供水壓力控制在-5 kPa時，辣椒產(chǎn)量較常規(guī)灌溉顯著提高13.79%；邊云等[12]研究發(fā)現(xiàn)，采用PVFM作為灌水器材料，供水壓力控制在-8 kPa時，土壤含水量基本穩(wěn)定維持在22.0%～23.2%之間，隨時間變化的變異系數(shù)(coefficient of variation, CV)屬弱變異，菠菜產(chǎn)量和水分利用效率達到最高；Zhao等[13]研究發(fā)現(xiàn)，負壓灌溉較常規(guī)灌溉和滴灌分別顯著提高了油菜的產(chǎn)量和品質(zhì)?；诖?，本研究采用負壓供水裝置，通過調(diào)節(jié)供水負壓值形成相對穩(wěn)定的土壤含水量，研究不同土壤水分條件對櫻桃蘿卜生長發(fā)育及水分利用效率的影響，并篩選出櫻桃蘿卜的適宜負壓供水壓力，以期豐富土壤水分與櫻桃蘿卜關(guān)系的理論知識，保障櫻桃蘿卜的高產(chǎn)和水分高效利用，推動櫻桃蘿卜生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設(shè)計

試驗于2018年8—9月在中國農(nóng)業(yè)科學院遮雨網(wǎng)室(E 116°20′0.9″，N 39°57′37″)內(nèi)進行，設(shè)定負壓灌溉和常規(guī)灌溉盆栽對比試驗。負壓灌溉裝置[14-15]由儲水桶(外徑100 cm，高80 cm)、控壓裝置(重液式負壓閥)[16]和灌水器(陶土管，長26 cm，外徑19 mm，內(nèi)徑7.3 mm)三部分組成，所選盆缽規(guī)格(外徑)為：盆底長39 cm、寬22.5 cm，盆口長42 cm、寬26 cm、高25 cm，在盆缽較短一側(cè)中間打孔，灌水器經(jīng)圓孔略微傾斜地插入土體中。

供試土壤取自北京市順義區(qū)0～20 cm表層土壤，黏壤土(砂粒52.9%、粉粒22.5%、黏粒24.5%)，容重為1.10 g·cm-3，田間持水量為22.36%，有機質(zhì)含量為16.04 g·kg-1，pH為6.66，全氮含量為1.35 g·kg-1，全磷含量為0.59 g·kg-1，堿解氮、速效鉀、有效磷含量分別為93.53、194.02、34.26 mg·kg-1，土壤采回后進行風干、磨碎、過2 mm篩、混勻裝盆，每盆裝土均25 kg。

試驗所選作物為櫻桃蘿卜，品種為‘紅寶石’，于2018年8月20日播種，每盆8穴，每穴2粒，播種前每盆均施入尿素3.1 g、過磷酸鈣5.9 g、硫酸鉀5.6 g，用小鏟子將肥料與土壤充分混勻，澆3 L水使之充分滲透土壤，8月27日定苗，每盆8穴，株距6 cm，9月4日安裝負壓灌水裝置，開始控水。試驗共設(shè)置4個處理，分別為-5 kPa(T1)、-9 kPa(T2)、-14 kPa(T3)三個負壓灌溉處理和一個常規(guī)澆灌處理(CK)，每個處理5次重復，CK處理根據(jù)天氣和土表干濕情況2～3 d灌水1 L。

1.2 檢測項目與方法

1.2.1水面蒸發(fā)量和日灌水量測定 水面蒸發(fā)量采用AM3蒸發(fā)器(上海氣象儀器有限公司)進行測量，蒸發(fā)器口徑20 cm，高10 cm，將儀器放在距地面50 cm的架子上，每天下午5:00向蒸發(fā)器中加700 mL(約2.2 cm)水，第2 d同一時間把余水倒進量杯測量，二者之差即為當日蒸發(fā)量(圖1)。在櫻桃蘿卜生育期內(nèi)，每天下午5:00記錄儲水桶水位，用以表征體積，水位差換算為日灌水量。

圖1 生育期內(nèi)日蒸發(fā)量變化Fig.1 Variation of daily evaporation during growth period

1.2.2農(nóng)藝性狀測定 于控水后第10 d起，每隔5 d測量各處理中固定3株櫻桃蘿卜的株高與最大葉長。櫻桃蘿卜成熟后，整株取出，用毛刷擦拭掉表面泥土，稱量地上部和地下部質(zhì)量，并用游標卡尺(北京建強偉業(yè)科技有限公司)測量肉質(zhì)根直徑，然后分別放入烘箱，105 ℃殺青30 min，再調(diào)至75 ℃烘干至恒重，稱量地上部和地下部干物質(zhì)量。

1.2.3土壤含水量測定及其穩(wěn)定性評價參數(shù)

控水后第9 d起，每隔4 d測定一次土壤含水量(體積含水量)，測定時間為17:00—18:00，測定點位于盆子中部，沿長度方向等間距選取三點，測量深度為0～6 cm。測定儀器為SU-LB土壤水分速測儀(北京盟創(chuàng)偉業(yè)科技有限公司)。

土壤含水量時間維度的變異系數(shù)(CV)計算公式如下。

CV=σ/μ

式中，σ為不同時間土壤含水量的標準差，μ為不同時間土壤含水量的平均值。變異系數(shù)的大小反映土壤含水量的穩(wěn)定程度，值越小代表土壤含水量越穩(wěn)定，若CV≤0.1，表示弱時間變異，0.1

土壤含水量時間維度的波動系數(shù)(δ)計算公式如下。

δ=∑[|θi-θi-1|/(θi+θi-1)/2]/(n-1)

式中，θi為第i時刻土壤含水量，θi-1為第i-1時刻土壤含水量，n為土壤含水量的測定次數(shù)，波動系數(shù)的大小反映土壤含水量的穩(wěn)定程度，值越小代表土壤含水量越穩(wěn)定。

1.2.4植株蒸散量和水分利用效率計算 植株蒸散量計算公式如下。

式中，ETk為第k時間段植株蒸散量(L)，Mk為第k時間段灌水量(L)，ΔW為土壤儲水量變化量(L)，θk為第k時間段末期土壤含水量，θk-1為第k-1時間段末期土壤含水量,ms為盆缽中干土質(zhì)量(kg)，ρs為土的容重，為1.10 kg·L-1。

產(chǎn)量水分利用效率(WUEY)和生物量水分利用效率(WUEB)計算參照以下公式。

WUEY(g·kg-1)=單株肉質(zhì)根鮮重/單株蒸散量

WUEB(g·kg-1)=單株干物質(zhì)量/單株蒸散量

1.2.5櫻桃蘿卜葉片SPAD值和凈光合速率測定

控水后第12 d起，每5 d測量一次櫻桃蘿卜葉片SPAD(soil and plant analyzer development)值和凈光合速率，測定儀器分別為SPAD-502便攜式葉綠素儀(KONICA MINOLTA SENSING, INC.)和LI-6400XT光合-熒光儀(北京力高泰科技有限公司)，測定時間為10:00—12:00 am。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2016進行數(shù)據(jù)處理，SigmaPlot 12.5繪圖。使用SPSS 22.0進行方差分析，采用新復極差法(Duncan method)進行差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的櫻桃蘿卜灌水量和土壤含水量

整個生育期不同供水處理下櫻桃蘿卜累計灌水量和土壤含水量結(jié)果見圖2。從整體上來看，各處理的累計灌水量隨時間的推移均基本呈線性增長，且增長速率表現(xiàn)為CK>T1>T2>T3，即增長速率隨壓力值的增大而增大。各處理櫻桃蘿卜累計灌水量表現(xiàn)為CK>T1>T2>T3，32 d時，T1、T2和T3處理的累計灌水量分別比CK顯著降低13.33%、29.52%和39.38%(P<0.05)，表明3個負壓供水處理的累計灌水量均顯著低于常規(guī)灌水，且在負壓供水條件下，壓力值越大累計灌水量越高。

由圖2可以看出，控水后第8～32 d，T1處理的土壤含水量與CK處理相近，T2、T3處理的土壤含水量均低于CK處理。CK、T1、T2、T3處理的土壤含水量平均分別為12.60%、12.63%、10.07%、8.47%；土壤含水量隨時間變化的變異系數(shù)(CV)分別為0.105、0.080、0.097和0.167，其中T1和T2處理屬于弱時間變異，而T3和CK處理屬于中等時間變異。負壓處理的土壤含水量整體表現(xiàn)為T1>T2>T3，表明隨著供水壓力的減小，土壤含水量隨之減小。在同一負壓處理下，土壤含水量隨時間推移上下波動且有下降趨勢。CK、T1、T2、T3處理的土壤含水量波動范圍分別為11.11%～15.05%、11.37%～13.88%、8.96%～11.34%、7.02%～10.72%；波動系數(shù)(δ)分別為0.137、0.097、0.119、0.182。土壤含水量下降說明該階段負壓裝置供水量不能滿足櫻桃蘿卜的生長需求，需要消耗一定數(shù)量的原有土壤水分來滿足蒸散耗水。當日蒸發(fā)量較大且持續(xù)多日時，供水器供水速率短時間內(nèi)趕不上蒸散耗水速率，將造成土壤含水量呈現(xiàn)為一個階段性的持續(xù)下降趨勢。同時可以發(fā)現(xiàn)，隨著供水壓力的降低，CV和δ均增大。

圖2 不同處理櫻桃蘿卜的累計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 不同處理櫻桃蘿卜的農(nóng)藝性狀

由圖3可看出，控水后第9 d負壓處理櫻桃蘿卜的株高、最大葉長均高于CK，其中T2、T3與CK的差異達到顯著水平。結(jié)合土壤含水量結(jié)果(圖2)可知，株高和土壤含水量呈相反變化趨勢，土壤含水量越高，株高越矮。說明從控水開始到第9 d的時間內(nèi)，櫻桃蘿卜冠部生長對供水方式比較敏感，負壓供水優(yōu)于常規(guī)澆灌，在9.74%～15.05%含水量范圍內(nèi)，土壤含水量越高，植株生長越緩慢，過高的土壤水分含量不利于櫻桃蘿卜的生長發(fā)育，適宜的土壤含水量大約為9.74%～13.88%。

控水后第9～29 d，T1、T2、T3處理的平均土壤含水量分別為12.63%、10.07%、8.47%，該時期各處理下櫻桃蘿卜的株高和最大葉長均呈緩慢增長趨勢，且整體表現(xiàn)為T1>T2>T3，說明該階段櫻桃蘿卜對負壓供水下的土壤含水量較敏感，表現(xiàn)為在8.47%～12.63%含水量范圍內(nèi)，含水量越高，植株長勢越好。T1處理的土壤含水量與CK處理基本無顯著差異(圖2)，但長勢優(yōu)于CK，如第29 d，T1處理櫻桃蘿卜的株高較CK增加13.23%，最大葉長較CK顯著增加22.59%(P<0.05)。而T2和T3處理土壤含水量均低于CK處理(圖2)，但T2處理櫻桃蘿卜整體長勢優(yōu)于CK處理，T3處理較CK處理差。說明控水后第9～29 d，櫻桃蘿卜生長發(fā)育適宜的土壤含水量為10.07%～12.63%，土壤含水量相同時，負壓供水比常規(guī)澆灌更有利于櫻桃蘿卜冠部生長，負壓供水在一定程度上可以彌補澆灌下平均土壤含水量不足的影響。

采收后不同處理下櫻桃蘿卜的根徑整體表現(xiàn)為T1>CK>T2>T3(圖3)。CK、T1、T2處理的根徑顯著高于T3處理，分別高39.30%、46.37%、35.27%(P<0.05)，3個處理之間無顯著差異。這說明T3處理明顯抑制了根的生長。本研究中，在供水壓力為-5～-14 kPa、土壤含水量8.47%～12.63%范圍內(nèi)，櫻桃蘿卜根徑對土壤含水量均有響應(yīng)，均隨著土壤含水量的降低而減小。當土壤含水量在10.07%～12.63%范圍內(nèi)，櫻桃蘿卜根徑不會產(chǎn)生顯著差異，低于此土壤含水量，櫻桃蘿卜根徑將顯著減少。同時，土壤含水量基本相同時，負壓灌溉的櫻桃蘿卜根徑高于常規(guī)澆灌處理。

注：不同小寫字母表示同一時間不同處理間差異在P<0.05水平具有統(tǒng)計學意義。Note: Different small letters of the same time indicate significant difference at P<0.05 level between different treatment.圖3 不同處理櫻桃蘿卜的株高、最大葉長和根徑Fig.3 Plant height, maximum leaf length and root diameter of cherry radish under different treatments

綜合來看，土壤含水量和供水方式對櫻桃蘿卜的農(nóng)藝性狀有明顯影響，較適宜的土壤含水量為11.37%～13.26%。土壤含水量相近時，負壓供水較傳統(tǒng)澆灌更有利于櫻桃蘿卜的冠部生長和根徑增大，負壓供水在一定程度上可以彌補常規(guī)澆灌的土壤平均含水量不足的影響，本研究條件的適宜供水壓力為-5 kPa。

2.3 不同處理櫻桃蘿卜的光合特性

由圖4可知，控水后第11～31 d，不同處理間的SPAD值相差很小，其中第11和26 d時，T2處理的SPAD值均顯著大于其他處理，其他時間的各處理間均不存在差異。說明土壤水分對SPAD值有一定影響，含水量過高、過低均不利于提高SPAD值，最有利于櫻桃蘿卜葉片SPAD值的土壤含水量可能是8.96%～11.34%。

第11 d時，CK處理與T1、T2和T3處理的凈光合速率沒有明顯差異，但T3處理顯著高于T2處理；第16 d時，CK與T1、T2和T3間仍沒有明顯差異，但T2顯著高于T1和T3處理；第21 d時，CK與T1沒有明顯差異，但與T2和T3差異顯著，T2顯著高于CK處理，且3個負壓處理間存在明顯差異；控水26 d以后，CK與T1、T2和T3處理的凈光合速率存在顯著差異，T1、T2處理顯著高于CK處理，CK處理顯著高于T3處理；第31 d時，T1、T2處理較CK分別顯著提高15.63%、13.68%(P<0.05)。說明生長后期(26 d以后)，植株葉片凈光合速率對土壤水分變得敏感，土壤含水量在7.02%～13.47%內(nèi)，含水量越高，凈光合速率越大，含水量基本相同時，負壓供水的凈光合速率要大于傳統(tǒng)澆灌。

綜合來看，土壤含水量和供水方式對櫻桃蘿卜的光合作用有明顯影響，較適宜的土壤含水量為10.07%～12.63%，低于此含水量不利于櫻桃蘿卜的光合作用進行。含水量相近時，負壓供水較傳統(tǒng)澆灌更有利于櫻桃蘿卜的光合作用進行。本研究條件下，-5和-9 kPa負壓供水能夠維持較高的櫻桃蘿卜的光合作用。

注：不同小寫字母表示同一時間不同處理間差異在P<0.05水平具有統(tǒng)計學意義。Note: Different small letters of the same time indicate significant difference at P<0.05 level between different treatment.圖4 不同處理櫻桃蘿卜葉片SPAD值和凈光合速率的動態(tài)變化Fig.4 Dynamic changes of SPAD value and net photosynthetic rate of cherry radish under different treatments

2.4 不同負壓供水對櫻桃蘿卜干物質(zhì)分配和水分利用效率的影響

由表1可知，采收后不同處理櫻桃蘿卜的干物質(zhì)量表現(xiàn)為T1>T2>CK>T3，其中CK處理與T1、T2和T3處理間沒有明顯差異，但T1和T2處理顯著高于T3處理。說明T1處理土壤水分條件最有利于櫻桃蘿卜的干物質(zhì)累積，而T3處理明顯抑制了干物質(zhì)的累積，即在本研究8.47%～12.63%土壤含水量范圍內(nèi)，土壤含水量對櫻桃蘿卜干物質(zhì)累積的影響明顯，均隨著土壤含水量的下降而降低。土壤含水量在10.07%～12.63%范圍內(nèi)，櫻桃蘿卜的干物質(zhì)量不會產(chǎn)生顯著差異，低于此土壤含水量，干物質(zhì)量將顯著減少。同時，土壤含水量基本相同時，負壓供水的櫻桃蘿卜干物質(zhì)量要高于常規(guī)澆灌。

不同處理的根冠比沒有顯著差異，但數(shù)值上表現(xiàn)為CK>T3>T2>T1。說明土壤含水量和供水方式對櫻桃蘿卜干物質(zhì)量的分配無顯著影響，但表現(xiàn)出了一定的趨勢，即常規(guī)澆灌處理的根冠比大于負壓供水處理，負壓供水下櫻桃蘿卜根冠比隨著供水壓力的減小而增大。從水分脅迫角度，本研究結(jié)果表明，供水壓力越小，土壤含水量越小，即水分脅迫程度越重，櫻桃蘿卜的干物質(zhì)量下降越顯著，根冠比越高。CK具有比負壓灌溉較高的根冠比，很可能是由于CK處理土壤水分情況相當于重復地進行了短時間干旱脅迫、復水，不斷刺激櫻桃蘿卜根系的生長，從而使得根冠比增大[18]，表現(xiàn)為大于負壓供水處理。

由表1可知，CK、T1、T2和T3處理櫻桃蘿卜整個生育期的蒸散量依次減少，彼此之間均存在顯著差異。T1、T2和T3處理較CK處理分別顯著降低15.13%、30.25%和38.66%(P<0.05)，表明負壓供水能夠顯著降低櫻桃蘿卜的蒸散量。采收后不同處理櫻桃蘿卜的單株根鮮重表現(xiàn)為T1>T2>CK>T3，其中T1、T2和T3處理間差異顯著，T2處理與CK處理沒有明顯差異，T1處理較CK顯著提高36.09%(P<0.05)，T3處理較CK顯著降低42.36%(P<0.05)。說明T1處理土壤水分條件最有利于櫻桃蘿卜肉質(zhì)根的生長。各處理下櫻桃蘿卜的水分利用效率WUEY和WUEB均表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK，其中CK處理的WUEY和WUEB與T1、T2處理差異顯著，而TI和T2處理的WUEY沒有明顯差異，T1、T2和T3處理的WUEB沒有明顯差異。T1處理的WUEY和WUEB較CK處理分別顯著提高43.42%、52.67%(P<0.05)，T2處理的WUEY和WUEB較CK處理分別顯著提高57.89%、62.00%(P<0.05)。結(jié)果表明，土壤含水量和供水方式對水分利用效率影響明顯，當供水壓力為-9 kPa、平均土壤含水量為10.07%時，櫻桃蘿卜的水分利用效率最高，增加或減少土壤含水量均會降低水分利用效率。同時，土壤含水量基本相同時，負壓供水的水分利用效率要顯著高于常規(guī)澆灌。

表1 不同處理櫻桃蘿卜的干物質(zhì)量和水分利用效率指標Table 1 Dry matter content and water use efficiency indexes of cherry radish under different treatments

3 討論

3.1 負壓供水下的土壤含水量變化

負壓灌溉是一種無需動力加壓設(shè)備的亞表層灌溉技術(shù)[6]，通過作物的蒸發(fā)蒸騰使得根系土壤水勢降低，產(chǎn)生系統(tǒng)與土壤之間的水勢差，灌溉水自動地補充到作物根層土壤。供水壓力不同，系統(tǒng)供水量不同，則土壤含水量也就不同。本研究負壓值設(shè)定在-14～-5 kPa，土壤含水量可以控制在7.02%～13.88%之間。而趙秀娟等[19]研究表明，供水壓力為-15～-5 kPa時，黏壤土土壤含水量變化范圍為15.40%～22.45%。向艷艷等[20]研究表明，負壓值設(shè)定在-15～-5 kPa時，潮菜園土土壤含水量可以控制在20.50%～25%范圍內(nèi)，紅菜園土土壤含水量可以控制在14.40%～19.20%范圍內(nèi)。相同供水壓力下，不同學者的研究結(jié)果不盡相同，可能主要是由于不同類型土壤的土壤水分特征曲線不同，土壤的持水特性有所差異，且本研究中土壤水分測量深度為0～6 cm，灌水器位于距土表10 cm處，灌水器周圍的土壤含水量存在一定的空間梯度，即隨著與灌水器距離的增加含水量逐漸降低[21]，從而導致測量結(jié)果偏低。此外，前人研究結(jié)果表明，在同一供水負壓下作物整個生育期土壤含水量隨時間變化的變異系數(shù)較小，土壤水分基本維持穩(wěn)定[10,12,22]。本研究中隨著供水壓力的減小，土壤含水量也隨之減小，波動系數(shù)和變異系數(shù)均增大。-5和-9 kPa供水負壓下，變異系數(shù)較小，屬于弱時間變異，但相比前人的研究結(jié)論，土壤水分波動仍較大，這可能是因為本研究櫻桃蘿卜播種季節(jié)正處夏末秋初，氣溫變化較劇烈，日蒸發(fā)量變化較大(圖1)，從而影響了測量土層的土壤水分穩(wěn)定性。而-15 kPa供水負壓下CV和δ較大，屬于中等時間變異，水分波動較大，除了受氣溫變化影響外，系統(tǒng)供水量少，供水速率低，無法及時補充作物所消耗的水量，導致土壤含水量下降，土壤水分波動范圍加大。綜上可知，當供水壓力控制在-9～-5 kPa范圍時，負壓供水系統(tǒng)能夠為櫻桃蘿卜提供穩(wěn)定的10.07%～12.63%的水分條件。

3.2 土壤水分時間變異性對櫻桃蘿卜產(chǎn)量和干物質(zhì)累積及分配的影響

干物質(zhì)是作物光合作用的最終產(chǎn)物，干物質(zhì)積累是蘿卜產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，干物質(zhì)的分配方向是決定肉質(zhì)根產(chǎn)量高低的重要因素[23]，而干物質(zhì)的積累和分配又直接受水分條件的影響[24]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，水分脅迫會抑制根、冠功能的發(fā)揮[25]，降低葉片凈光合速率[26-27]，新生同化產(chǎn)物數(shù)量減少，導致干物質(zhì)積累速率和累積量減少[28-29]。本研究表明，負壓供水處理中櫻桃蘿卜干物質(zhì)量隨著供水壓力的減小而降低。與CK相比，-5和-9 kPa負壓供水的平均土壤含水量等于或小于CK，但該處理下的櫻桃蘿卜單株根鮮重和干物質(zhì)累積量較高(表1)。不管哪種灌溉方式，最終對作物產(chǎn)生影響的是土壤水分，以上研究結(jié)果很可能是由于土壤水分時間變異性差異所導致的。CK采用常規(guī)澆灌，為間歇式灌溉，使得土壤不斷經(jīng)歷過干、過濕交替狀況，造成土壤含水量較大幅度波動，土壤水分時間變異性較大。而-5和-9 kPa供水處理土壤含水量雖低于CK，但土壤水分波動小，時間變異性較小，根、冠生長都較好。另有研究表明，蘿卜產(chǎn)量的形成實質(zhì)是“源-庫”互作的過程，蘿卜葉片和肉質(zhì)根的生長符合源庫關(guān)系理論[30]。在8.47%～12.63%土壤含水量范圍內(nèi)，櫻桃蘿卜長勢較好，葉片較大，光合作用較強，干物質(zhì)累積量高，能夠為肉質(zhì)根提供更多的同化物質(zhì)，從而使櫻桃蘿卜產(chǎn)量提高。這也充分說明適當?shù)呢搲汗┧畨毫π纬傻娜鯐r間變異土壤水分條件更有利于作物干物質(zhì)的積累和產(chǎn)量的提高。

本研究發(fā)現(xiàn)，水分處理對于櫻桃蘿卜干物質(zhì)量的分配無顯著影響，但表現(xiàn)出了一定的趨勢，即澆灌處理的根冠比大于負壓灌溉處理，負壓供水下櫻桃蘿卜根冠比隨著供水壓力的減小而增大，說明土壤水分高低和時間變異性強弱均會對干物質(zhì)的分配產(chǎn)生一定的影響。當櫻桃蘿卜受到水分脅迫時，根系吸收的水分不能滿足冠層的光合和蒸騰損失，而使冠層光合作用受到抑制，光合產(chǎn)物減少，分配于根系和冠層間的干物質(zhì)量減少。隨著供水壓力的降低，土壤含水量隨之減少，蘿卜缺水程度加重，同化物對根系的分配會有所增加，以保持根系結(jié)構(gòu)，維持其最低限度的功能發(fā)揮，從而使得根冠比增大[31]。

綜上可知，土壤水分時間變異性對櫻桃蘿卜產(chǎn)量和干物質(zhì)累積有顯著的影響，而對干物質(zhì)的分配影響并不顯著。本研究條件下，供水壓力為-9～-5 kPa、土壤含水量為10.07%～12.63%時，櫻桃蘿卜干物質(zhì)量和產(chǎn)量較高。

3.3 土壤水分時間變異性對櫻桃蘿卜水分利用效率的影響

本研究結(jié)果顯示，與CK相比，T1處理的WUEY和WUEB分別顯著提高了43.42%、52.67%(P<0.05)，T2處理的WUEY和WUEB分別顯著提高了57.89%、62.00%(P<0.05)，表明弱時間變異的土壤水分能夠顯著提高櫻桃蘿卜的水分利用效率，且平均含水量為10.07%時(T2)，櫻桃蘿卜的水分利用效率最高。推測可能有兩方面的原因：首先本研究采用負壓灌溉系統(tǒng)供水，灌水器位于10 cm深的土層中，水分的消耗主要源自作物生長的需求，減少了因土表過度濕潤導致的無效蒸發(fā)耗水[9]，大大降低了櫻桃蘿卜的蒸散量；其次，弱時間變異的土壤水分有利于作物的干物質(zhì)積累和產(chǎn)量提高。因此，在土壤含水量基本相同時，相對于常規(guī)澆灌的中等時間變異的土壤水分條件，負壓供水下的弱時間變異的土壤含水量能夠顯著提高櫻桃蘿卜的水分利用效率。

綜上，當供水壓力為-9～-5 kPa，土壤含水量范圍為8.96%～13.88%時，櫻桃蘿卜的生長發(fā)育及水分利用效率均優(yōu)于常規(guī)澆灌。而當供水壓力為-14 kPa，土壤含水量變化范圍為7.02%～10.72%時，櫻桃蘿卜根冠生長受到抑制，產(chǎn)量及干物質(zhì)量均低于常規(guī)澆灌。從產(chǎn)量優(yōu)先的角度考慮，-5 kPa負壓供水，平均土壤含水量為12.63%時，櫻桃蘿卜的產(chǎn)量最高，水分利用效率中等；從水分利用效率優(yōu)先角度考慮，-9 kPa負壓供水，平均土壤含水量為10.07%時，櫻桃蘿卜的水分利用效率最高，產(chǎn)量中等。因此本研究條件下，供水壓力設(shè)定在-9～-5 kPa范圍，土壤含水量為10.07%～12.63%是最適宜櫻桃蘿卜生長的水分條件。