水分亏缺灌溉对葫芦巴产量与种子品质的权衡效应研究

《BMC Plant Biology》：Evaluation of fenugreek under water stress: agronomic traits, seed oil quality and antioxidant capacity

　　

摘要

背景

葫芦巴（Trigonella foenum-graecum L.）种子富含生物活性化合物，其产量取决于灌溉水平。水分亏缺灌溉处理对产量、水分利用效率及种子品质性状的影响尚缺乏充分表征。本研究为为期两年的田间试验（2021–2022年），评估了五个灌溉水平。葫芦巴于三月底播种，七月底收获。在全灌溉处理（FI100）中，土壤水分从田间持水量蒸耗的部分被完全补充。FI75、FI50和FI25处理分别接受FI100施水量的75%、50%和25%，FI0为雨养对照。研究目的是评估水分受限条件下产量与品质之间的权衡关系。

方法

试验采用滴灌方式，以随机完全区组设计进行，设置三个重复。测定了作物耗水量、灌溉水利用率和作物水分生产力，以及处理特异性和季节性产量响应系数（Ky）。测定了农艺性状、种子油脂及脂肪酸组成、酚类含量和抗氧化活性，并通过主成分分析（PCA）进行分析。

结果

两年平均值显示，FI100处理下种子产量最高（1474 kg ha?1），FI0处理下最低（533 kg ha?1），降幅约为64%。两年的季节性Ky均超过1（分别为1.12和1.18）。同时，处理特异性Ky随水分亏缺程度减轻而增大（从FI0的≈0.97到FI75的≈2.8），表明呈现非线性响应，且在全灌溉附近灵敏度最高。水分亏缺改善了种子品质：总酚类、黄酮类、可水解单宁和抗氧化活性在FI0处理下达到峰值；同时饱和脂肪酸（SFA）增加，多不饱和脂肪酸（PFA）减少。主成分分析解释了89.1%的变异，并揭示了产量/油脂品质性状与酚类基础抗氧化性状之间的负相关关系。

结论

葫芦巴的生长和种子产量对水分亏缺高度敏感，而种子生化品质则呈相反响应。因此，灌溉方案应根据目标进行规划：追求高产时采用全灌溉或近全灌溉；追求植物化学物质品质时采用受控亏缺灌溉。当水分是主要限制资源时，FI75提供了一种折中方案，节约25%的灌溉用水，但代价是产量下降约41%。