柴達木盆地東部不同播期藜麥生長表現特征分析

沈 菊，張嬋娟，辛萍萍，李 娜

（海西州氣象局，青海德令哈 817199）

0 引言

柴達木盆地整個區域呈東西狹長型，熱力資源豐富與充足的光照對發展農業是極大的氣候資源稟賦，但西部干旱地帶與東部農牧交錯區年降水量差異尤為明顯，干旱少雨、氣候條件復雜限制了作物多樣性。藜麥(Chenopo dium quinoaWilld)作為經濟產量較好的外來引進作物，因具有較好的抗逆性、適應性、營養價值及觀賞價值[1-2]，近年來，在柴達木盆地中東部農業區興起種植熱潮，但播期執行依據為其他作物種植經驗。根據烏蘭地區氣候條件，開展藜麥分期播種試驗，分析不同播期氣象條件下藜麥性狀及產量等差異，為中西部干旱區大面積推廣藜麥種植及災后補種等提供理論參考，為打造海西州“四地”產業之綠色有機農畜產品輸出地提供決策氣象依據。

1 資料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區設在柴達木盆地東部烏蘭，為農牧交錯區，海拔2975 m，距烏蘭縣國家氣象站直線1 km。2021 年4—10 月開展，當年平均氣溫4.0℃，較歷年偏低0.1℃，光照時長2669.5 h，較歷年偏少10.0%，年降水量272.9 mm，較歷年偏多33%，降雨集中在6—7月，無霜期為110 d左右。

1.2 設計概述

10個播期自4月28日起播種，6月12日結束，5日為1個播種期。所播品種為具有較好的抗倒伏能力的‘青藜1號’。播前透灌，底肥為已發酵羊糞與磷酸二銨；每區2個重復，面積各為50 m2，溝深2～3 cm，間距40 cm，播后沿播行填土輕踩鎮壓，后期墑情較差時進行開溝灑水補墑播種。預留株間距15～18 cm，每區“Z”字型定株10棵用于測定。80%以上莖葉黃枯收獲。

1.3 各播期土壤水分

春播前透灌，在底墑不足時開溝灑水增墑，各期土壤水分含量均為播種前人工取土稱重，見式(1)。

式中：MC：土壤含水量/率(%)；WW：土壤烘干前的重量(g)；DW：土壤烘干后的重量(g)。

淺層土壤含水量隨播期變化，如表1。t1在春灌后的第3天，土壤含水量最高；t3雖進行人工補墑，但與t1相比土壤含水量偏小；t4～t6自然降水能夠滿足播種所需墑情；t7～t10降水量較少，人工補墑。

表1 烏蘭地區藜麥各播期土壤含水量 %

1.4 測定方法

1.4.1 生育期觀測 以定株為對象觀測發育期，以任永峰等[3]內蒙陰山試驗和李海鳳等[4]格爾木試驗藜麥為參考，以播種、出苗、4 葉、6 葉、分枝、現穗、開花、灌漿及成熟9個階段記錄（表2）。

表2 藜麥全生育期和形態特征記載

1.4.2 性狀與產量測定 以定株藜麥測定有效分枝、莖粗、株高、千粒重。田間因大風折斷、倒伏株做到應收盡收，自然晾干混合，測取3 次平均值為千粒重；80%及以上完熟后在各小區挑選生育進程一致、面積為0.8 m×1.0 m，即選試驗田中1 m長的2行做產量測定。

1.5 分析方法

以Excel 進行數據處理和繪圖，用皮爾遜分析法進行相關性分析與顯著性檢驗，以確定不同播期下氣象條件、藜麥生長期、性狀及產量的特征與相互影響。

2 結果與分析

2.1 生長期氣象條件

烏蘭藜麥試驗期內平均氣溫12.9℃，較歷年同期偏高0.5℃，≥0℃積溫2327.7℃，平均氣溫≥20℃日數總計6 d。降水量243.2 mm，占全年總量的89.1%，較歷年同期偏多29%。時段降水不均，播種期最長連續無降水21 d，7月25—26日出現半干旱區極端降水天氣，48h降水量達到102.6 mm。光照時長1332.6 h，較歷年同期偏少11.8%，見圖1。

圖1 藜麥生長期內日平均氣溫與降水量(a)及日照時數(b)

2.2 播期對生長期的影響

任永峰等[3]將藜麥從播種至現穗定義為營養生長階段，開花至成熟為生殖生長階段。烏蘭各生長期變化如表3，t1～t4營養生長期58～63 d，t5～t10營養生長期46～53 d，t9與t10晚播處理超出常規，在采收時生殖生長期雖達86～87 d，與正常播期的持續時長一致，但籽粒未完熟。在完熟8期中，現穗和成熟2個時期經歷日數差異較大，最大相差分別為10 d和15 d。

表3 播期影響的各生長期變化

生育期的長短受播期的直接影響，播期推遲則作物各生育時期持續時間均呈縮短趨勢[5]，主要原因可能是播期引起的積溫差異[6]。各地氣候差異對藜麥生長期有所影響，以10 d 為間隔的內蒙陰山北麓[3]與格爾木[4]分期播種發現，兩地生長期分別在114～150 d與148～160 d，5 d 為間隔的烏蘭完熟試驗區生長期在135～157 d，隨播期推遲成熟期縮短，t9～t10晚播處理導致積溫不足未能成熟，播期合適是提高作物產量的必要條件之一[7]。

有研究認為藜麥除開花期外，其余生長期均與播期呈顯著負相關[3]，而烏蘭試驗發現，播期與出苗—六葉各期相關性不顯著，與分枝、現穗、成熟及全生育期均呈極顯著負相關(P＜0.01)，與開花—灌漿期呈顯著正相關(P＜0.05)。生長期內積溫與出苗—六葉期、開花期—灌漿期相關不顯著，與分枝—現穗期、成熟期及全生育期均呈P＜0.05及以上顯著負相關。生長期內降水量與開花期呈顯著正相關(P＜0.05)，即降水量過多可能造成開花期有所延長，與灌漿期—成熟期及全生育期均呈P＜0.05 及以上顯著負相關，其余各期無顯著相關。不同播期土壤含水量各異，但從播種—出苗期最大相差日數僅3 d，出苗—分枝期與期間降水量相關性同樣不顯著，這可能是藜麥幼苗在一定的干旱脅迫下能夠合成較高的POD 活性以及更多的可溶性蛋白和可溶性糖，進而形成一定的抗旱能力有關[8]。分枝間苗后和開花期前完成生長期內兩次澆灌，進而對期間內降水參考性減弱。光照時長與出苗期、六葉期及開花期的相關性不顯著，與4 葉期、分枝—現穗期、成熟及全生育期呈P＜0.05及以上顯著負相關，與灌漿期則呈P＜0.01 的正相關（表4）。藜麥生長周期與播期、期間積溫、降水量及光照時長均呈極顯著負相關，說明這4 項中任意一個氣象要素增加都會是其生育期縮短。

表4 不同播期影響下各生育期與積溫、降水量及光照時長的相關性

在完熟的t1～t8（表5）中，生育期135～157 d，積溫2006.8～2188.3℃，隨播期推遲全生育期積溫呈明顯減少趨勢。其中，成熟期所需積溫最多，為611.9～830.7℃，苗期各階段所需積溫較少。當遇平均氣溫低于10℃時植株生長受抑制，養分積累變緩，不能正常灌漿和成熟[3]，而t9～t10在灌漿期平均氣溫＞15.0℃，對灌漿有利。10 月9 日起（成熟期）平均氣溫連續＜10℃，至23 日收獲，期間平均氣溫為5.3℃（圖1），最低氣溫＜0℃，說明氣溫和積溫偏低嚴重抑制干物質積累。

表5 不同播期對生育期積溫的影響 ℃

2.3 播期對生長性狀的影響

以完熟t1～t8定株進行測定，取平均值（表6）。有效分枝數16.7～21.9個，t2最多，有效分枝總體占比≥70%，有效分枝數與播期呈極顯著負相關(P＜0.01)，即隨播期推遲有效分枝減少[9]，但與有效分枝占比的負相關不顯著。莖粗2.8～3.5 cm，與播期呈不顯著負相關，但與播種時土壤含水量相關性較好，即播種時土壤含水量較高的處理，后期植株莖粗偏高。株高148.9～186.4 cm，t1最高，株高與播期呈顯著負相關(P＜0.01)，可見早播能夠促進藜麥形成壯苗，這與趙煜亮[10]在青藏高原東緣進行燕麥不同播期試驗時，株高隨播期顯著降低的結論及黃杰等[2]所設t3處理中t1株高于其他處理結果相一致。

表6 不同播期藜麥性狀及其相關性

2.4 播期對干物質積累的影響

t1～t10處理中（表7），t9與t10未能完熟千粒重明顯偏小，總體表現為千粒重隨播期呈不顯著減小，這與王艷青等[11]在云南海拔1887 m的紅黏土土質下試驗，得出千粒重隨播期呈顯著減小的結果略有差異，這可能受品種、地域、氣候、肥料等其他因素的影響。格爾木對中熟、大籽粒品種雪藜分3期試驗[4]千粒重分別為3.58 g、3.82 g 和3.27 g，劉洋等[12]調研青海藜麥千粒重在4.0～5.0 g，與烏蘭完熟小籽粒品種‘青藜1 號’千粒重最高2.97 g，最低為2.58 g，未完熟t9與t10千粒重僅2.21 g 和2.02 g有所差異，可能是品種原因所致。完熟藜麥產量隨播期減小明顯[13]，產量最高t1為5059 kg/hm2，最低t8為2369 kg/hm2，這與伊犁河谷冬小麥試驗中產量隨播期有所下降[14]和甘肅不同海拔藜麥播期對產量的影響[15]相一致。從播種時間來看，烏蘭地區在氣候條件正常的情況下超過6月2日后的處理，植株分枝穗將不能達到完熟期而導致產量偏低。

2.5 氣象條件對性狀的影響

試驗結果見表8，從分枝—開花期，歷時48～58 d，莖粗、分枝數及株高增加迅速，是也分枝數形成的主要時期，期間積溫與有效分枝數呈極顯著正相關(P＜0.01)，與有效分枝占比及莖粗呈顯著正相關(P＜0.05)，與株高呈不顯著正相關。期間降水量與有效分枝數呈顯著負相關，與其他性狀的相關不顯著，可能是不同播期各生長期自身需水量及降水量有所不同，在保證正常灌溉的前提下，降水量偏多會促使植株徒長，分枝多發會造成營養供給不夠，進而可能導致有效分枝減少[16-17]。期間光照時長與有效分枝數及株高呈極顯著正相關(P＜0.01)，與有效分枝占比及莖粗呈不顯著正相關。說明藜麥喜光，充足光照對其生長有利。在所測4 個農藝性狀中，除有效分枝數與株高呈顯著正相關外，其余間相關均不顯著。

2.6 氣象條件對產量的影響

藜麥試驗中單位面積產量與全生育期、總積溫呈系數為0.873 和0.945 的極顯著正相關(P＜0.01)，尤在灌漿—成熟期與期間積溫相關最為緊密，與總降水量和總光照時長分別呈系數為0.782、0.834 的顯著正相關(P＜0.05)，說明滿足作物所需的積溫、適宜的水分、充足的光照是高產必不可少的條件（表9）。

表9 產量與氣象條件的相關性

2.7 性狀對產量的影響

完熟的t1～t8中（表10），單位面積產量與植株的株高、莖粗、主莖有效分枝數及有效分枝的占比均呈現可信度P＜0.05及以上的顯著正相關。產量以主穗貢獻為主，分枝為輔[18]，減少無效分枝的發生，提高有效分枝數和有效分枝占比，同樣有利于產量的提升。單位面積產量與千粒重呈不顯著正相關。

表10 產量與植株性狀的相關關系

如表11，單位面積產量與植株的莖粗、株高、有效分枝數、有效分枝占比及千粒重的復相關系數R=0.986，決定系數R2=0.971，說明5個植株性狀可以解釋單位面積產量97.1 的變異，2.9%的變異不能由以上5個農藝性狀解釋，說明影響單位面積產量的還有其他農藝性狀[11]。

表11 單位面積產量和5個農藝性狀的回歸關系多元線性回歸模型概述輸出結果

3 討論與結論

3.1 討論

3.1.1 藜麥生育期的觀測與判斷 對藜麥各生育期形態的記載與研究的具體描述各有差異[19]，有的著重記錄種子萌發、顯穗、開花和成熟4個階段；有的則以播種、苗期、分枝期、顯穗期、開花期、灌漿期和成熟期等7個時期劃分[3]。地域不同生育周期不同。烏蘭觀測時以播種、出苗、4葉、6葉、分枝、現穗、開花、灌漿及成熟等9個生育期劃分和記錄。

3.1.2 氣象條件對生長發育的影響 烏蘭地區試驗發現即便濕度適宜，氣溫低于2℃將延遲種子萌發，≤0℃且持續時長達到14 h 時幼苗進入休眠[20]，說明溫、光、水等在生作物長過程中都是氣象敏感因子，此次未早播。溫度、降水和光照條件隨播期延遲生育期縮短，株高、莖粗、有效分枝數及其占比均減少。偏晚播期除相關農藝性狀的數量偏少還會在成熟期遭遇烏蘭地區早霜凍，使籽粒在成熟的階段生長受阻，且整個成熟階段積溫較低不能滿足籽粒成熟需求。試驗中還發現藜麥生長發育還需適合的濕度和風力條件。

3.1.3 播期對干物質積累的影響 適宜的播期是作物高產的必要條件之一[7]，播期對全生育期和各生育期內積溫、降水及光照均產生直接影響，進而影響干物質積累。作物全生育期均隨播期推遲呈縮短趨勢，溫度、降水和光照時間也均與播期呈極顯著負相關。各期植株有效分枝數及其占比、株高、莖粗均與播期呈負相關關系。t9～t10播期偏晚，在生長期特別是成熟期積溫不足，分枝不能正常成熟，進而導致千粒重和單產偏低明顯。有研究表明[21]葉面積指數與干物質量積累均與播期顯著相關，適當的早播處理利于延長植株根系生長而形成壯苗，以及后期干物質積累。

4 結論

藜麥生育期、總積溫、總降水量和總光照時長均受到播期的顯著影響，與播期呈顯著負相關。過早播種在烏蘭地區易受到晚霜凍的影響而造成障阻性延遲生長甚至死苗，正常播種生長期在142～157 d，偏晚生長期在135～138 d，晚播不能完熟。有效分枝數及株高、單位面積產量與播期呈極顯著負相關(P＜0.01)，有效分枝占比、莖粗、千粒重與其呈不顯著負相關。t1～t4播期的植株性狀與干物質積累量指數均表現為偏高，說明期間的播期適宜于當地氣候資源。有效分枝數及其占比、莖粗及株高與分枝—開花期間的積溫和光照呈正相關，與降水量呈負相關，全生育期與各氣象因子均呈顯著正相關。產量與生長期內積溫、降水量及光照時長均呈顯著及以上水平的正相關。千粒重與氣象條件的相關性不顯著。從溫度、光照和降水來看，溫度是影響生長發育的關鍵氣象因子，適宜的溫度才能促進正常發育，藜麥生長季≥0℃的年均積溫2020℃及以上，正常播種完全滿足生長需求。生長期內日均光照時長近8.5 h，光照不是限制柴達木盆地各地藜麥生長的主要因子。降水主要集中在5—8月，但盆地各區域降水分布不均，需灌溉來解決藜麥對水分的需求。干旱區域或以覆膜的方式播種以保墑，同時有利于晚播時土壤積溫的增加。