灌水量和种植密度的配置对干热河谷紫甘蓝生物量分配、产量及水分利用效率的影响

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0591

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (26): 50-57.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0591

灌水量和种植密度的配置对干热河谷紫甘蓝生物量分配、产量及水分利用效率的影响

李建查¹(), 李坤¹, 潘志贤¹, 孙毅¹, 方海东¹, 史亮涛¹, 张雷², 岳学文¹()

¹云南省农业科学院热区生态农业研究所,云南元谋 651300
²云南省水利水电科学研究院,昆明 650228

收稿日期:2020-10-26 修回日期:2021-06-22 出版日期:2021-09-15 发布日期:2021-09-30
通讯作者: 岳学文
作者简介:李建查,女,1988年出生,云南宣威人,助理研究员,硕士,主要从事农田生态学研究。通信地址：651300云南省楚雄州元谋县南城街150号云南省农业科学院热区生态农业研究所,E-mail： 921271713@qq.com。
基金资助:
云南省重点研发计划项目“云南省干热河谷区生态修复技术研究与产业化示范”(2019BC001-02)

Effects of Irrigation Amount and Planting Density on Biomass Allocation, Yield and Water Use Efficiency of Purple Cabbage in Arid-hot Valley

Li Jiancha¹(), Li Kun¹, Pan Zhixian¹, Sun Yi¹, Fang Haidong¹, Shi Liangtao¹, Zhang Lei², Yue Xuewen¹()

¹Institute of Tropical Eco-agricultural Sciences, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yuanmou Yunnan 651300
²Yunnan Institute of Water Resource and Hydropower Research, Kunming 650228

Received:2020-10-26 Revised:2021-06-22 Online:2021-09-15 Published:2021-09-30
Contact: Yue Xuewen

摘要/Abstract

摘要：

为了揭示灌水量和种植密度配置下干热河谷紫甘蓝(Brassica oleracea var.capitata rubra)产量形成机理,研究了不同灌水量5800 m3/hm2(I₁)、4900 m3/hm2(I₂)、4600 m3/hm2(I₃)和不同种植密度79200株/hm2(D₁)、52800株/hm2(D₂)、39600株/hm2(D₃)配置对紫甘蓝生物量特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明：灌水量对紫甘蓝植株外叶鲜重、茎鲜重和茎比例有显著影响,灌水量减少降低了外叶-地上生物量的异速生长指数,紫甘蓝将更多的生物量分配到外叶中。随着种植密度的降低,紫甘蓝外叶鲜重、茎鲜重、叶球鲜重、外叶生物量、茎生物量、叶球生物量和总生物量均显著增加,外叶比例显著降低,叶球比例增加,生物量异速生长关系变化不明显。影响紫甘蓝生物量特性的主要因素是种植密度,灌水量影响较小,其交互作用不显著。I₂D₃处理的生物量特性主成分分析得分最高,灌溉水利用效率最高,经济产量较高。这表明,I₂D₃处理为紫甘蓝最佳灌水量和种植密度。本研究结果可为干热河谷紫甘蓝高产高效生产提供理论依据。

关键词: 紫甘蓝, 生物量分配, 水分利用效率, 灌水量, 种植密度, 干热河谷

Abstract:

The study is to assess the effects of irrigation amount and planting density on biomass characteristics, yield, and water use efficiency of purple cabbage. The configuration effects of irrigation amount (I₁ 5800 m³/hm²、I₂ 4900 m³/hm²、I₃ 4600 m³/hm²) and planting density (D₁ 79200 plants/hm²、D₂ 52800 plants/hm²、D₃ 39600 plants/hm²) on biomass characteristics, yield and water use efficiency of purple cabbage were studied. The results showed that the fresh weight of leaf and stem, and the fraction of stem of purple cabbage were significantly affected by the irrigation amount. The allometric coefficients of outer leaf to above-ground biomass reduced with the decrease of irrigation water, so more biomass was distributed to the outer leaf of purple cabbage. The fresh and dry weight of leaf, stem and cabbage head, as well as the total biomass, increased significantly with the decrease of planting density. With decreased planting density, the fraction of outer leaf decreased significantly, but the fraction of cabbage head increased. There was no significant difference in the allometric growth of biomass in each treatment. Planting density was the main factor affecting the biomass characteristics of purple cabbage. There was a small effect of irrigation amount on the biomass of purple cabbage and the interaction between irrigation amount and planting density on biomass characteristics in purple cabbage was not significant. The principal component analysis (PCA) scores of biomass characteristics and the water utilization efficiency of I₂D₃ treatment were the highest, while its economic yield was good, so the I₂D₃ was the best among all the treatments. The study can provide a basis for high yield and high-efficiency production of purple cabbage in arid-hot Valley.

Key words: purple cabbage, biomass allocation, water use efficiency, irrigation amount, planting density, Arid-hot Valley

中图分类号:

Q945.79

李建查, 李坤, 潘志贤, 孙毅, 方海东, 史亮涛, 张雷, 岳学文. 灌水量和种植密度的配置对干热河谷紫甘蓝生物量分配、产量及水分利用效率的影响[J]. 中国农学通报, 2021, 37(26): 50-57.

Li Jiancha, Li Kun, Pan Zhixian, Sun Yi, Fang Haidong, Shi Liangtao, Zhang Lei, Yue Xuewen. Effects of Irrigation Amount and Planting Density on Biomass Allocation, Yield and Water Use Efficiency of Purple Cabbage in Arid-hot Valley[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(26): 50-57.

图/表 11

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灌水日期	灌水量/(m³/hm²)
灌水日期	I₁	I₂	I₃
2019-09-17	949.27	951.81	950.33
2019-09-23	606.77	596.11	557.52
2019-09-28	364.18	271.33	210.75
2019-10-04	367.77	262.47	264.77
2019-10-09	872.81	652.41	670.96
2019-10-14	370.80	262.05	218.38
2019-10-19	352.67	269.05	217.45
2019-10-23	371.20	266.61	210.84
2019-10-30	458.93	594.37	620.08
2019-11-06	373.47	270.11	218.10
2019-11-12	358.57	263.97	214.78
2019-11-21	366.22	265.37	216.21

灌水日期	灌水量/(m³/hm²)
灌水日期	I₁	I₂	I₃
2019-09-17	949.27	951.81	950.33
2019-09-23	606.77	596.11	557.52
2019-09-28	364.18	271.33	210.75
2019-10-04	367.77	262.47	264.77
2019-10-09	872.81	652.41	670.96
2019-10-14	370.80	262.05	218.38
2019-10-19	352.67	269.05	217.45
2019-10-23	371.20	266.61	210.84
2019-10-30	458.93	594.37	620.08
2019-11-06	373.47	270.11	218.10
2019-11-12	358.57	263.97	214.78
2019-11-21	366.22	265.37	216.21

项目	密度	灌水量	密度×灌水量
外叶鲜重	29.91^**	5.02^**	1.56
叶球鲜重	28.13^**	1.52	2.16
茎鲜重	14.58^**	3.98^*	1.13
外叶生物量	36.26^**	1.30	1.29
叶球生物量	26.85^**	1.42	2.00
茎生物量	13.22^**	2.03	0.27
总生物量	38.89^**	1.34	1.57
茎比例	0.59	5.46^**	1.11
外叶比例	3.89^*	1.00	2.35
叶球比例	3.41^*	1.82	2.35

项目	密度	灌水量	密度×灌水量
外叶鲜重	29.91^**	5.02^**	1.56
叶球鲜重	28.13^**	1.52	2.16
茎鲜重	14.58^**	3.98^*	1.13
外叶生物量	36.26^**	1.30	1.29
叶球生物量	26.85^**	1.42	2.00
茎生物量	13.22^**	2.03	0.27
总生物量	38.89^**	1.34	1.57
茎比例	0.59	5.46^**	1.11
外叶比例	3.89^*	1.00	2.35
叶球比例	3.41^*	1.82	2.35

灌水量	外叶鲜重/g	叶球鲜重/g	茎鲜重/g	外叶生物量/g	叶球生物量/g
I₁	465.05±12.34 a	786.34±27.87a	46.99±1.90b	45.18±1.17a	58.68±1.97a
I₂	476.12±12.34a	752.68±27.87a	54.31±1.90a	45.86±1.17a	56.21±1.97a
I₃	424.16±12.49b	718.23±28.20a	48.94±1.93b	43.35±1.18a	54.01±1.99a
灌水量	茎生物量/g	总生物量/g	茎比例/%	外叶比例 /%	叶球比例/%
I₁	5.25±0.22b	109.11±2.87a	4.81±1.17b	41.73±0.65a	53.45±0.75a
I₂	5.89±0.22a	107.96±2.87a	5.55±1.17a	43.02±0.65a	51.43±0.75a
I₃	5.58±0.23ab	102.94±2.90a	5.45±1.17a	42.24±0.66a	52.31±0.76a

灌水量和种植密度的配置对干热河谷紫甘蓝生物量分配、产量及水分利用效率的影响

Effects of Irrigation Amount and Planting Density on Biomass Allocation, Yield and Water Use Efficiency of Purple Cabbage in Arid-hot Valley

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灌水量	外叶-地上生物量			叶球-地上生物量		茎-地上生物量
灌水量	a	R²		a	R²	a	R²
I₁	0.92	0.75		0.77	0.88	0.58	0.59
I₂	1.06	0.85		0.77	0.91	0.59	0.41
I₃	0.79	0.72	0.71		0.77	0.35	0.28

种植密度	外叶鲜重/g	叶球鲜重/g	茎鲜重/g	外叶生物量/g	叶球生物量/g
D₁	420.55±12.34b	636.08±27.87b	46.84±1.90b	40.65±1.16b	47.82±1.97c
D₂	411.72±12.49b	702.11±28.20b	44.90±1.92b	40.79±1.18b	53.46±1.99b
D₃	532.78±12.34a	918.70±27.87a	58.40±1.90a	52.90±1.16a	67.61±1.97a
种植密度	茎生物量/g	总生物量/g	茎比例/%	外叶比例 /%	叶球比例/%
D₁	5.04±0.22b	93.51±2.87b	5.41±0.17a	43.76±0.65a	50.83±0.75b
D₂	5.16±0.23b	99.41±2.90b	5.26±0.17a	41.27±0.66b	53.48±0.76a
D₃	6.50±0.22a	127.01±2.87a	5.15±0.17a	41.94±0.65ab	52.91±0.75ab

种植密度	外叶-地上生物量		叶球-地上生物量		茎-地上生物量
种植密度	a	R²	a	R²	a	R²
D₁	0.86	0.96	0.68	0.81	0.46	0.42
D₂	0.89	0.70	0.71	0.87	0.22	0.10
D₃	0.83	0.66	0.68	0.80	0.35	0.29

处理	外叶鲜重/g	叶球鲜重/g	茎鲜重/g	外叶生物量/g	叶球生物量/g
I₁D₁	423.65±79.49c	676.40±172.28d	44.02±13.78d	39.98±6.37d	50.70±12.23bc
I₁D₂	437.37±76.13c	800.22±175.95c	42.12±7.48de	41.77±6.56cd	59.98±13.06b
I₁D₃	534.12±91.23b	882.39±237.04b	54.82±15.45b	53.79±7.74b	65.36±17.70ab
I₂D₁	431.89±90.13c	632.94±201.83e	49.29±10.61bc	40.84±7.18d	47.81±13.72c
I₂D₂	410.39±61.70d	630.10±140.31e	46.70±9.81bcd	40.55±5.69d	48.20±9.68c
I₂D₃	586.09±86.06a	994.99±278.48a	66.93±17.05a	56.21±9.04a	72.61±18.32a
I₃D₁	406.11±89.37d	598.90±115.56f	47.21±9.81bcd	41.13±10.08d	44.96±8.68c
I₃D₂	385.68±57.69e	674.13±121.65d	45.96±5.86bcd	40.02±6.36d	52.09±8.43bc
I₃D₃	478.12±101.81c	878.72±174.00b	53.46±18.53b	48.69±9.89c	64.86±12.76b
处理	茎生物量/g	总生物量/g	茎比例/%	外叶比例 /%	叶球比例/%
I₁D₁	4.70±1.26 d	95.37±17.67cd	4.93±1.00ab	42.30±4.41ab	52.77±5.03abc
I₁D₂	4.74±1.05d	106.49±19.03c	4.46±0.61c	39.49±3.61c	56.05±3.88a
I₁D₃	6.31±1.47ab	125.46±24.17ab	5.06±0.91ab	43.40±4.47ab	51.55±5.00bc
I₂D₁	5.30±1.07cd	93.95±20.45d	5.71±0.70a	44.04±4.39ab	50.26±4.85c
I₂D₂	5.40±1.44bcd	94.15±13.98cd	5.77±1.41a	43.23±3.39ab	50.99±4.31c
I₂D₃	6.96±2.02a	135.78±24.34a	5.18±1.50ab	41.79±5.03ab	53.03±6.21abc
I₃D₁	5.13±1.50d	91.22±16.15d	5.61±1.26a	44.94±5.81a	49.45±6.48c
I₃D₂	5.34±1.05bcd	97.45±13.65cd	5.55±1.15a	41.07±3.11b	53.38±3.56abc
I₃D₃	6.24±2.14abc	119.79±20.06b	5.21±1.47ab	40.63±4.43b	54.16±5.30abc

项目	成份
项目	1	2
外叶鲜重	0.892	0.298
叶球鲜重	0.880	-0.427
茎鲜重	0.762	0.533
外叶生物量	0.879	0.353
叶球生物量	0.906	-0.403
茎生物量	0.690	0.613
总生物量	0.987	-0.080
茎比例	-0.091	0.837
外叶比例	-0.297	0.853
叶球比例	0.277	-0.925

处理	主成分1得分	主成分2得分	综合得分
I₁D₁	-0.46	-0.23	-0.33
I₁D₂	-0.07	-0.77	-0.31
I₁D₃	0.70	0.19	0.44
I₂D₁	-0.46	0.33	-0.13
I₂D₂	-0.50	0.22	-0.19
I₂D₃	1.27	0.20	0.75
I₃D₁	-0.62	0.38	-0.20
I₃D₂	-0.41	-0.15	-0.27
I₃D₃	0.51	-0.17	0.21

处理	产量/(kg/hm²)	水分利用效率/(kg/m³)
I₁D₁	53571.25±6771.79a	9.26±1.51a
I₁D₂	47533.31±5322.43bc	8.23±1.31a
I₁D₃	46590.16±10827.10bc	8.10±2.21a
I₂D₁	50129.01±14318.21ab	10.13±2.54a
I₂D₂	37427.80±5013.17c	7.71±1.69a
I₂D₃	52535.65±3181.43a	10.78±1.67a
I₃D₁	47432.67±2892.92bc	10.35±2.03a
I₃D₂	40029.19±1791.40bc	8.72±1.57a
I₃D₃	46396.56±4199.54bc	10.14±2.17a

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