不同灌溉制度對油葵產量及水分利用效率的影響

呂 婷，韓萬海

（1.甘肅省武威市中心灌溉試驗站，甘肅 武威733000；2.甘肅省武威市水利綜合事務中心，甘肅 武威733000）

0 引言

油葵即“油用向日葵”的簡稱，為一年生草本植物，具有生育期短、適應性廣、高產、高油、耐鹽堿、耐瘠薄等特點，為我國五大油料作物之一［1］。油葵籽可以榨油，榨油殘渣可作蛋白質飼料，葵花盤及秸稈還可當燃料使用。因地制宜種植油葵，可打破當今農業發展時效長、見效慢的局面，有效助力精準脫貧，幫助農戶增收致富。

在甘肅新疆等地， 有限的水資源已經不能滿足經濟社會快速發展的需求， 因此需要進一步優化水資源，挖掘節水潛力［2］。為了使油葵達到節水高產的目標，一些學者對油葵的栽培技術、復播、咸水灌溉的耗水和生長、水分利用等進行了研究［3-5］，而對于油葵畦灌的優化灌溉制度研究較少［6］，因而對于畦灌條件下油葵土壤水熱的高效利用、 產量以及適宜的灌溉制度等還需進行深入研究。 本文試通過研究不同灌溉制度下油葵的耗水特性、 產量以及水分利用效率，探討覆膜畦灌油葵的節水高產效應，以期為優化灌溉制度，促進油葵生產提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

該試驗于2018 年4～10 月在甘肅省武威市中心灌溉試驗站進行。 試驗站地處涼州區金河鎮王景寨村，為雜木灌區下游，屬西北干旱區。 該站多年平均降水量在160 mm 左右， 其中7～9 月的降水量占全年降水量的60%～70%，年蒸發量為2 020 mm，日照時數在2 968 h 以上， 多年平均風速為2.81 m／s，4～5 月平均風速達3.1～3.4 m／s， 無霜期為155 d，最大凍土層深為120 cm。 試驗站土壤屬內陸性沙漠鈣質土，富含氮、磷、鉀，土壤物理屬性為偏堿性，土壤通透性好，孔隙率為52%，田間最大持水率為22%～25%，土壤有機質含量為0.4～0.8 g／kg，容重為1.54 g／cm3，含鹽量為0.12～0.56 g／kg。

1.2 試驗設計

本試驗設置3 個灌溉定額梯度， 常規畦灌作為對照（CK）處理，具體設計方案如表1 所示。

試驗油葵品種為“矮大頭”。2018 年5 月5 日播種，8 月23 日收獲。 試驗每個處理重復3 次， 共12個小區，小區規范面積為45 m2。 每個小區都進行全膜覆蓋，地膜幅寬選用140cm，區內種植12 行作物，行距為30 cm，株距為30 cm，保苗密度為5 000 株／畝。根據油葵需肥特性，在油葵現蕾開花期追肥尿素150 kg／hm2。灌溉用水為站內機井水，小區灌水量用精確水表控制，其他農藝措施與當地傳統經驗一致。

1.3 測定方法

1.3.1 土壤含水率、溫度測定

采用EM50 數據采集器自動監測收集土壤含水率和溫度數據， 傳感器每30 min 自動測定1 次數據，測定土層深度為100 cm。

1.3.2 生育階段觀測

觀測油葵生育期并記錄。 物候期分為播種～出苗、出苗～現蕾（葉片數達到10 以后，花盤原基開始形成）、現蕾～開花（90%的油葵開花）、開花～成熟（花干枯脫落，九成花盤呈黃褐色）4 個階段。

1.3.3 生長指標的測定

在每個小區內，選取長勢均勻、具有代表性的3株油葵進行掛牌編號，每隔15 d 用鋼卷尺測量其株高、莖粗，并記錄葉片數，取3 次重復的均值進行數據分析。

1.3.4 干物質及產量測定

從現蕾期開始，在每個生育期內采樣一次。采樣時，將地上部分從基部剪去，洗凈后，按器官分開，取葉片、莖稈、花盤于105 ℃殺青30 min，85 ℃烘干至恒重后，稱干物質量。 待收獲時，隨機選取小區中部的3 株進行室內考種，考察盤莖、單盤籽粒重、單株蕾重、百粒重及空殼率。 同時，每小區內，連續選取10 株油葵進行脫粒，風干后，測定籽粒產量（含水量14%），并折算小區產量。

1.3.5 作物耗水量的測定

作物生育期內，耗水量采用水量平衡方法計算。本研究區地下水埋深大， 因此地下水對作物的補給量可忽略不計。 同時，該區無地表徑流與深層滲漏。作物耗水量ETC可按式（1）計算。

式中：ETC為作物耗水量，mm；I 為一定時段內的灌水量，mm；R 為一定時段內計劃土壤有效降雨量，mm；DS為0～100 cm 深度土壤儲水量的變化，mm。

1.3.6 水分利用效率計算

水分利用效率由式（2）計算得到。

式中：WUE 為水分利用效率，kg／（mm·hm2）；Y為單位面積產量，kg／hm2；ETC為作物耗水量，mm。

1.3.7 節水效率計算

節水效率由式（3）計算。

式中：SW 為節水效率，%；ETi為第i 個處理的耗水量，mm；ETCK為對照處理耗水量，mm。

1.3.8 氣象數據

通過站內的TRM-ZS3 全自動氣象站記錄作物生育期內降水、溫度、風速等氣象因素。 氣象站安裝于試驗小區附近位置。

1.4 數據分析

采用 Excel2016 （Microsoft，Redmond，CA） 和SPSS22.0（IBM，America）軟件進行數據的統計。

2 結果分析

2.1 不同灌溉制度下油葵干物質分配規律

將不同灌溉制度下的油葵干物質分配比例列于表2。

由表2 可知，隨著生育期的推進，不同處理的油葵各器官干物質占整株干物質的比例變化基本一致，根、莖、葉干物質所占比例均呈下降趨勢。到現蕾期， 油葵根部所占總干物質量比例為11.08%～12.70%、 莖占總干物質量比例為31.77%～37.97%，葉占總干物質量比例為45.25%～53.48%。到收獲期，各處理油葵的根、莖、葉干重分別為總干重的9.61%～7.04%、23.85%～28.44%和17.58%～21.27%。在現蕾期，T2和T3處理積累的干物質量較其他處理高，此時期是油葵莖和葉的主要生長時期。在灌漿期，油葵干物質量主要集中在花盤上，其中T3處理的花盤干物質累積量最大。到收獲期，油葵籽粒收獲量是油葵產量的重要指標，其中T3處理油葵的籽粒干物質累積量較其他處理高。

研究結果表明，在油葵生長的關鍵時期進行灌水，對油葵的產量和品質有重要的影響。 缺水是油葵花盤小的主要原因［7］。 隨著灌水量的增加，油葵單盤籽粒質量增大， 而過量灌溉使油葵物候期延長，營養生長過快，導致產量降低。 在本研究中，對照（CK）處理灌水較多，明顯降低了土壤溫度，導致產量不高， 這可能是油葵最終籽粒百分比小于T2和T3的原因［8］。 王振華［4］和楊宏羽［9］等人的研究也表明，在一定程度上，油葵產量隨著灌水量的增加而增加，但過量灌溉反而會使產量下降，這與本研究結果一致。

表1 畦灌油葵灌溉設計方案Tab.1 Design of border oil sunflower irrigation

2.2 不同灌溉制度下油葵的耗水量和水分利用效率

油葵在不同時期的耗水量以及水分利用效率如表2 和表3 所示。

由表2 和表3 可知，就耗水量和耗水強度而言，在油葵苗期，T1處理由于沒有灌水措施， 耗水量和耗水強度較其他處理低，T2和T3處理耗水量和耗水強度基本一致，對照（CK）由于灌水量較大，耗水量和耗水強度均最高。 在現蕾期，T1處理有兩次灌水量，導致其耗水量和耗水強度較其他處理高。在開花期，T3處理和對照（CK）的耗水量和耗水強度基本相似，且是油葵各生育階段耗水強度最高的時期， 為8.0 mm／d 左右。 在灌漿成熟期，由于降雨量較多，各處理耗水量和耗水強度基本一致。

試驗結果表明， 各處理耗水量為210～278 mm，水分利用效率介于1.31～1.49 kg／m3之間。 與傳統灌溉方式相比，節水效率達到10%～24%。 對照由于較高的灌溉定額， 導致其前期具有比其他處理高的耗水量。 綜合結果，T3處理能有效提高產量和水分利用效率，節水效率比傳統灌溉提高10%左右。

表2 不同處理下油葵干物質分配比例Tab.2 Dry matter distribution ratio of oil sunflower of different treatments

表3 不同處理油葵耗水規律Tab.3 Water consumption rule of oil sunflower of different treatments

表4 不同處理油葵產量及其水分利用效率Tab.4 Yield and water use efficiency of oil sunflower of different treatments

3 結語

河西地區降水量少，且時空分布不均勻，水資源十分珍貴。就干旱的武威地區而言，傳統的畦灌是以犧牲水分來換取經濟效益的，并不可取。在農業生產中，應當兼顧節水和增產的雙重目標。

本研究的灌水量主要集中在4 個關鍵期， 油葵需水關鍵時期出現在開花期。 油葵播后灌水定額為60 mm，采用苗期、現蕾期、開花期為40 mm 的灌溉制度， 油葵產量最高， 水分利用效率WUE 為1.49 kg／m3，較傳統灌溉提高14%，節水10%。 與傳統的畦灌模式相比，在減少灌水量的同時，還能夠提高油葵的水分利用效率和產量，達到節水高產的目的。