蘇瑞東，楊樹青，唐秀楠，劉瑞敏

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，呼和浩特 010018；2.山西省水利水電科學(xué)研究院，太原 030000；3.山西省水旱災(zāi)害防御中心，太原 030000)

枸杞是茄科，枸杞屬植物，不僅可日常食用，還可作為藥用。商品品質(zhì)由果長和鮮果百粒重組成，藥用品質(zhì)由多糖、總糖和氨基酸組成[1]。

咸水灌溉作物時(shí)，若方法不當(dāng)可能會(huì)引起作物“生理干旱”而死亡[1]，這是因?yàn)橄趟}量高會(huì)引起水分脅迫所致。但大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，如果灌溉得當(dāng)，在對作物產(chǎn)量影響不大的前提下，咸水灌溉不僅可節(jié)約淡水，還可對作物的品質(zhì)有直接影響，目前國內(nèi)外關(guān)于咸水灌溉對蜜瓜、甜瓜及棉花等作物的品質(zhì)影響進(jìn)行了大量研究[2-10]，而咸水灌溉對枸杞品質(zhì)的影響鮮見，本文將對其影響機(jī)理進(jìn)行闡述。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)以寧杞1號為研究對象，在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)紅衛(wèi)試驗(yàn)廠開展研究。試驗(yàn)地年平均蒸發(fā)量、降雨量及氣溫分別為2 383 mm、270 mm和7.9 ℃，屬大陸性多風(fēng)干旱氣候，地下水位為0.5～3.0 m。試驗(yàn)地為中度鹽堿地，土壤鹽分較高，其組成如表1所示。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以當(dāng)?shù)毓喔?CK)為對照，設(shè)咸咸淡(T1)、咸淡咸(T2)、淡咸咸(T3)和咸咸咸(T4)4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)。試驗(yàn)采用微咸水和黃河水(淡水)輪灌，具體試驗(yàn)方案見表2。

表1 土壤鹽分組成Tab.1 Soil salinity composition

表2 試驗(yàn)方案Tab.2 The testing program

1.3 測定項(xiàng)目

土壤含水率和鹽分每隔10 d測定一次，灌水前加測，采用電導(dǎo)率儀和烘干法測定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100和100～120 cm不同土層的土壤電導(dǎo)率和含水率。

各小區(qū)取四棵植株均勻一致的枸杞樹進(jìn)行枸杞子取樣。

鮮果百粒重測定：采用四分法取百粒鮮果稱重，重復(fù)3次，取其平均值。

果長測定：采用四分法取10粒鮮果，用游標(biāo)卡尺測量果長，取其平均值。

多糖、總糖測定：采用紫外可見分光光度計(jì)、超聲波清洗器及分析天平測定。

氨基酸測定：采用日立L-8900型全自動(dòng)氨基酸分析儀測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分運(yùn)移規(guī)律

從圖1可以看出，不同處理在生育期內(nèi)土壤含水率呈波浪狀的波動(dòng)趨勢，且變化規(guī)律基本一致。一水前土壤平均含水率均較低，這是由于土壤水分經(jīng)過冬季的持續(xù)蒸發(fā)所致。一水后土壤平均含水率明顯上升，在二水前達(dá)到生育期內(nèi)最大值，輪灌模式中全部采用咸水灌溉的T4處理最低，2013年為27.20%，2014年為25.29%，而二水采用淡水灌溉的T3比T4在2014年高出3.99%，這表明灌水時(shí)間一致時(shí)，灌溉水礦化度越高，灌水后土壤含水率越小。三水前T3處理土壤水分較高，有利于枸杞成熟，因?yàn)檫@段時(shí)期是枸杞盛果期，需要的水分較多，具體表現(xiàn)為：CK>T3>T2>T1>T4。

圖1 不同處理0～120 cm土層平均含水率變化Fig.1 Changes of 0～120 cm soil moisture content on average of different treatments

2.2 土壤鹽分運(yùn)移規(guī)律

圖2給出了不同處理0～120 cm土層平均含鹽量變化，土壤鹽分隨時(shí)間均呈現(xiàn)波動(dòng)性變化。每次灌水前，土壤鹽分均出現(xiàn)了表聚現(xiàn)象，這是由于土壤鹽分隨著水分的蒸發(fā)在土壤表層聚集，灌水后水分又對土壤鹽分進(jìn)行了淋洗，從而其土壤鹽分降低。由于全部采用咸水灌溉帶入土體中的鹽分較多，故全部采用咸水灌溉的T4處理土壤鹽分明顯高于T1、T2和T3處理，而全部采用黃河水灌溉(淡水)的CK土壤鹽分明顯較低。在枸杞盛果期(三水前)，T3處理土壤電導(dǎo)率比其他處理明顯要低，這是因?yàn)門3處理第二水為淡水，充分淋洗了土壤中的鹽分。具體表現(xiàn)為：T4>T1>T2>T3>CK。

圖2 不同處理0～120 cm土層平均含鹽量變化Fig.2 Changes of 0～120 cm soil electrical conductivity on average of different treatments

2.3 枸杞品質(zhì)分析

圖3對不同處理的商品品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了比較，2013年的枸杞鮮果百粒重和果長均比2014年大，這是由于在枸杞盛果期2013年的降雨量大，枸杞可吸收的水分較多，這說明在枸杞盛果期，土壤含水量越大，枸杞的商品品質(zhì)越高。以2013年為例進(jìn)行分析，咸淡水輪灌下T3處理的枸杞鮮果百粒重和果長比其他處理要大，鮮果百粒重達(dá)到67.51 g，這是由于T3處理第二水采用淡水灌溉，導(dǎo)致在枸杞盛果期土壤含水量較大，有利于枸杞商品品質(zhì)的提高。CK由于全部采用淡水灌溉，故其同期土壤水分也最大，從而其商品品質(zhì)也最好，而全部采用咸水灌溉的T4處理土壤水分較低，不利于枸杞商品品質(zhì)的提高。果長在T1、T2和T3處理之間無顯著性差異，但T1、T2、T3處理分別和T4、CK之間存在顯著性差異，不同處理的鮮果百粒重存在顯著性差異。果長和鮮果百粒重在2013年表現(xiàn)為：CK>T3>T2>T1>T4，2014年和2013年的變化規(guī)律基本一致。

圖3 不同處理的商品品質(zhì)指標(biāo)對比圖Fig.3 Comparison chart of quality indicators of different treatments

圖4對不同處理的藥用品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了比較，在連續(xù)兩個(gè)年度，枸杞氨基酸含量變化不大，而2014年多糖和總糖含量明顯高于2013年，多糖和總糖表現(xiàn)出基本一致的變化規(guī)律，這是由于2013年比2014年的降雨量大，對土壤鹽分的淋洗較為充分，導(dǎo)致2014年的土壤鹽分比2013年的土壤鹽分高，從而引起2014年的枸杞藥用品質(zhì)較高。這說明隨著土壤鹽分增大，枸杞的藥用品質(zhì)提高。

以2013年為例分析，不同處理間多糖和總糖存在顯著性差異，氨基酸含量在咸淡水輪灌下無顯著性差異，但和全部采用淡水灌溉的CK存在顯著性差異。T4處理的土壤鹽分最大，相應(yīng)的其多糖和總糖含量也高，其中多糖和總糖含量分別達(dá)到9.556%和47.458%。CK土壤鹽分最低，故其多糖和總糖含量也最低，T1、T2和T3處理較CK分別高出24.8%、11.5%和5.4%。咸淡水輪灌模式下T3處理的多糖和總糖含量最低，這是由于T3處理在枸杞盛果期土壤鹽分最低，相應(yīng)的枸杞子吸收的鹽分較少所致。輪灌模式中T4處理氨基酸含量最高，為7.722 mg/100 mg，T3處理含量最低，為7.456 mg/100 mg。多糖、總糖和氨基酸含量在2個(gè)年度均表現(xiàn)為T4>T1>T2>T3>CK。

圖4 不同處理的藥用品質(zhì)指標(biāo)對比圖Fig.4 Comparison of pharmaceutical quality indicators with different treatments

2.4 枸杞品質(zhì)和土壤鹽分相關(guān)性分析

將枸杞子果長、鮮果百粒重、多糖、總糖和氨基酸的含量與土壤鹽分進(jìn)行相關(guān)性分析(表3)，果長和鮮果百粒重分別與土壤鹽分呈顯著負(fù)相關(guān)性，說明隨著土塘鹽分的增大，枸杞商品品質(zhì)降低。多糖、總糖和氨基酸含量分別于土壤鹽分呈極顯著正相關(guān)性，說明隨著土壤鹽分的增大，枸杞藥用品質(zhì)越高。鮮果百粒重和果長呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)性，這是因?yàn)楣L越長，鮮果百粒重越大，兩者表現(xiàn)出一致性。氨基酸、多糖和總糖之間也表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性。

表3 土壤鹽分與枸杞品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis between soil salinity and quality index of Fructus lycii

2.5 土壤鹽分和枸杞品質(zhì)回歸模型

對枸杞品質(zhì)指標(biāo)與土壤鹽分分析可知，兩者之間滿足三次多項(xiàng)式，可用式(1)表示：

y=ax3+bx2+cx+d

(1)

式中：y分別為果長(mm)；鮮果百粒重(g)；多糖(%)；總糖(%)；氨基酸(mg/100 mg)；x為土壤電導(dǎo)率，mS/cm；a、b、c、d為系數(shù)。

通過式(1)可得枸杞各品質(zhì)與土壤電導(dǎo)率的回歸模型(表4)。分析可知，枸杞果實(shí)中多糖、總糖和氨基酸在土壤電導(dǎo)率為1.54 mS/cm時(shí)達(dá)到最大值，分別為11.800%、67.257%和7.821 mg/100 mg，均隨著土壤電導(dǎo)率增大呈遞減趨勢；枸杞果長和鮮果百粒重在土壤電導(dǎo)率為1.23 mS/cm時(shí)均達(dá)到最大值，分別為18.90 mm和67.09 g，果長和鮮果百粒重均隨土壤電導(dǎo)率增大呈遞減趨勢。

表4 土壤鹽分與枸杞品質(zhì)指標(biāo)模擬方程Tab.4 Simulation equation of soil salinity and quality index of Chinese wolfberry

3 結(jié) 論

(1)采用不同輪灌模式，土壤水分和鹽分均呈現(xiàn)不同變化，全部采用咸水灌溉的土壤水分最低、鹽分最高，對枸杞生長影響最大。輪灌模式中，T3處理在枸杞盛果期相比其他處理土壤水分含量高，鹽分較低，這是由于其第二水為淡水，有效的淋洗了土壤中的鹽分。因而，單從作物需水量角度考慮，T3處理對枸杞生長有利。

(2)通過對枸杞商品品質(zhì)分析，果長和鮮果百粒重均隨著土壤鹽分增大而遞減，果長和鮮果百粒重在2013年表現(xiàn)為CK>T3>T2>T1>T4。而枸杞產(chǎn)量跟果長和鮮果百粒重息息相關(guān)，因此，在優(yōu)先考慮農(nóng)民產(chǎn)量的情況下，T3處理為較優(yōu)的灌溉模式。

(3)通過對枸杞藥用品質(zhì)分析，枸杞中氨基酸、多糖和總糖含量均隨土壤鹽分增大而增大，呈極顯著正相關(guān)性。氨基酸、多糖和總糖含量表現(xiàn)為T4>T1>T2>T3>CK。枸杞具有藥食同源的特性，氨基酸含量是評價(jià)其藥用品質(zhì)的主要指標(biāo)，因此，如果只考慮枸杞的藥用品質(zhì)，T4處理利于后期氨基酸的合成與積累。

(4)本文只是初步探討了土壤鹽分對枸杞品質(zhì)的影響，綜合定量考慮土壤鹽分和枸杞產(chǎn)量及品質(zhì)的關(guān)系有待進(jìn)一步深入研究。