灌水量對鹽堿地高粱生長和產量的影響

摘要：【目的】為探明灌水量對鹽堿地高粱生長及產量的影響，在寧夏銀北鹽堿地種植5 種不同高粱品種，考察不同灌水量對高粱生長指標及產量的影響。【方法】高粱品種選用晉雜12 號、晉雜22號、晉早5577、抗四和晉糯3號，采用雙因素隨機區組設計，設置正常灌水量20 m3·667-1·m-2（T1）、較T1 節水10%（T2）和較T1 節水20%（T3）3 個處理，每個處理設3次重復。【結果】在鹽堿地種植條件下，抗四和晉雜22 號高粱品種在節水10%灌溉處理下產量最高，與正常灌水量相比，產量分別提高1 957.5、1 228.5 kg·hm-2，水分利用效率分別提高14.6%和15.9%。【結論】綜合分析產量和水分利用效率，抗四和晉雜22號適宜在寧夏銀北鹽堿地區種植。

關鍵詞：高粱；節水灌溉；經濟產量；鹽堿地

中圖分類號：S514 文獻標識碼：A 文章編號：1002-204X（2024）01-0051-04

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2025.01.007

土壤鹽堿化已成為全世界農業生產上不可忽視的問題。土壤鹽堿化日益嚴重，不僅是對農業土地資源的浪費，也對農業生產構成了威脅。土壤鹽堿化造成植物生理性干旱，影響氣孔開合、植物吸收營養，傷害植物組織[1]。

土壤水作為土壤介質中最活躍的因素之一，既是土壤中各種離子的溶劑，又是各種營養物質的載體。土壤鹽分運動與水分運動密不可分，水分會攜帶鹽分向表層運動，產生土壤次生鹽堿化[2]。邊榮榮[3]研究甘肅鹽堿地地下水動態及水鹽調控時發現，灌水量大小對0～60 cm土層含鹽量影響較大，土壤脫鹽效果隨灌水量的增加而提高，但灌水過多易導致植物根系周圍形成缺氧環境，堿性離子和鹽分不能完全被植物體吸收，表層土壤會出現聚鹽聚堿現象。在堿化土壤中，Na+的空間變異性較強，Na+與Cl-相關性最大，與HCO3-相關性最小；SO42-和K+變異性較強，當土壤中鹽分離子含量較高時會對植物產生鹽分脅迫；CO32- 和HCO3- 濃度過高會抑制植物對于礦物質的吸收，產生作物營養紊亂；Na+含量高會破壞土壤顆粒結構，導致作物無法正常生長[4-5]。因此，研究堿鹽土運移規律對于全面掌握鹽堿土改良過程、水鹽時空規律及進行鹽堿土改良具有重要的作用[6]。

高粱，又被稱為蜀黍、蘆粟等，隸屬于禾本科高粱屬，屬于經濟作物，按性狀及用途可分為食用高粱、糖用高粱、帚用高粱等類型。高粱是全球第五大糧食作物，也是中國最重要的雜糧作物，在中國栽培較廣[7]。高粱性喜溫暖，適應性強，與其他作物相比，具有較強的耐旱、耐澇、耐鹽、耐貧瘠和耐高溫的能力[8]，是適于鹽堿地種植的優選植物之一。有關高粱節水抑鹽的研究報道較少。本研究通過田間試驗，考察不同灌水量對不同品種高粱生長及產量的影響，以期篩選出適合西北地區種植的抗旱、耐鹽堿及產量較高的高粱品種，為西北地區鹽堿地高粱節水灌溉提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在寧夏石嘴山市平羅縣西大灘農場，位于銀川平原北部，地理位置在106毅13'～106毅26 E'、38毅45'～38毅55' N，地勢西高東低，海拔為1 091～1102m。試驗地土壤為輕鹽堿土。氣候特點是干旱少雨，溫差較大。

1.2 供試材料

供試材料為耐鹽堿高粱品種晉雜12 號、晉雜22號、晉早5577、抗四、晉糯3號，其種子由寧夏紅苗種子有限公司提供。

1.3 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，按照不同灌水量設3 個處理：正常灌水20 m3·667-1·m-2（T1）、較T1 節水10%（T2）、較T1 節水20%（T3），每個處理設3次重復。試驗小區面積為28.8 m2（3.6 m×8 m）。高粱種植密度為7 500 株·667-1·m-2，行距為60 cm，株距為20cm。試驗期間除灌水量外，所有品種田間管理一致，均按照當地大田生產進行施肥和田間管理。各處理磷肥和鉀肥全部用作基肥；氮肥1/3 作為基肥，其余2/3 在拔節期追施。具體施肥方案見表1。

1.4 測定項目及方法

株高、莖粗：每小區隨機選擇3 株高粱植株用紅線繩作標記，從苗期至成熟期每個生育時期測量自然株高和莖粗。用卷尺測量株高（自然株高）并記錄數據，用游標卡尺測量植株基部莖粗并記錄數據。

葉面積指數：在各個生育時期，葉面積用長×寬法測定，每個小區選取3 株高粱植物，帶回室內測量所有完全展開的功能葉片的長和寬，用葉片的實際面積乘修正系數0.75 計算葉面積指數（LAI）。

葉綠素相對含量：用手持式葉綠素測定儀（SPAD-502）測定，每個小區取3 株植株，每株測定3 片完全展開的功能葉片，取均值。

產量：高粱成熟時人工收獲，每小區單打實收計產。

1.5 數據統計與分析

采用Excel 2010 對數據進行處理，采用Orgin2021 做圖，用SPSS 23.0對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同灌水量對高粱株高的影響

由圖1 可知，株高隨節水量的增加而降低，不同灌水量高粱平均株高表現為晉雜12 號最高，晉早5577最低。不同灌水量鹽堿地高粱全生育期平均株高由大到小依次為T1、T2、T3。與T1 處理相比，T2處理晉雜12 號、晉早5577 和晉糯3 號的株高分別顯著降低8.2%、6.3%和9.4%，而T2 處理晉雜22 號和抗四的株高降低不顯著。與T1處理相比，T3處理晉雜12號、晉雜22 號、晉早5577、抗四和晉糯3 號的株高分別顯著降低10.9%、7.2%、13.3%、19.9%和18.7%。

2.2 不同灌水量對高粱莖粗的影響

由圖2 可知，在5 個高粱品種中，晉糯3 號莖粗最粗，抗四莖粗最細。不同灌水量鹽堿地高粱全生育期平均莖粗由大到小依次為T3、T2、T1。與T1 處理相比，T2 處理晉雜12 號、晉雜22 號、晉早5577、抗四和晉糯3 號莖粗分別顯著增加8.8%、10.6%、7.0%、10.0%和6.0%，T3 處理晉雜12 號、晉雜22 號、晉早5577、抗四和晉糯3號莖粗分別顯著增加14.7%、15.6%、9.8%、15.0%和8.7%。

2.3 不同灌水量對高粱葉面積指數的影響

由圖3 可知，不同灌水量鹽堿地高粱葉面積指數呈先增高后降低的趨勢。在同一灌水量下，抗四平均葉面積指數最高，晉雜22號較高，晉早5577 最低。同一高粱品種不同灌水量處理平均葉面積指數由大到小依次為T2、T1、T3。與T1處理相比，T2處理晉雜12號、晉雜22 號、晉早5577 和抗四的葉面積指數分別顯著增加9.6%、21.1%、23.1%和6.5%，T2 處理晉糯3號的葉面積指數增加不顯著。與T1處理相比，T3處理晉雜12號、抗四和晉糯3號的葉面積指數分別顯著降低7.9%、30.9%和19.2%，而T3 處理晉雜22 號和晉早5577 的葉面積指數與T1處理間的差異不顯著。

2.4 不同灌水量對高粱葉綠素相對含量的影響

由圖4 可知，不同灌水量鹽堿地高粱葉綠素相對含量整體呈先上升后降低的趨勢。在同一灌水量下，高粱平均葉綠素相對含量以晉雜12 號和晉雜22 號較高，晉糯3 號最低。不同灌水量高粱平均葉綠素相對含量由大到小依次為T2、T1、T3。與T1處理相比，T2處理晉雜12 號、晉雜22 號、晉早5577、抗四和晉糯3號的葉綠素相對含量分別顯著增加17.5%、12.6%、8.8%、14.3%和12.7%；T3處理晉雜22號、晉早5577和晉糯3 號的葉綠素相對含量分別顯著降低9.4%、10.1%和9.3%；T3 處理晉雜12 號和抗四的葉綠素相對含量與T1處理間無顯著差異。

2.5 不同灌水量對高粱產量及水分利用效率的影響

如表2 所示，不同灌水量影響高粱產量及其水分利用效率，T2 處理整體表現最優，同一灌水量處理抗四品種表現最佳。不同灌水量處理高粱的產量由高到低依次為T2、T1、T3，各灌水量處理高粱平均產量由高到低依次為抗四、晉雜22 號、晉雜12 號、晉早5577、晉糯3號。與晉糯3 號相比，T1處理晉雜12 號、晉雜22號、晉早5577和抗四產量分別顯著增加35.5%、37.9%、21.5%和87.1%；T2 處理晉雜12 號、晉雜22 號、晉早5577 和抗四產量分別顯著增加22.8%、24.8%、11.0%和73.3%，T3 處理晉雜12 號、晉雜22 號、晉早5577和抗四產量分別顯著增加26.3%、39.7%、20.7%和82.8%。作物耗水量隨節水量的增加而降低。T1、T2處理各品種間耗水量無顯著差異。

不同灌水量處理水分利用效率由高到低依次為T3、T2、T1。同一灌水量處理抗四水分利用效率最高，晉雜12 號水分利用效率最低。

3 結論與討論

適宜的土壤水分是植物健康生長發育的基礎，過多或過少的土壤水分都會抑制植物的生長[9]。當土壤水分虧缺時，導致植物形態上發生改變[10]。胡繼芳等[11]的研究發現，與常規淹灌相比，節水灌溉會使水稻株高受到抑制，而莖粗增加。本研究表明，株高隨著節水量的增加而降低。節水灌溉使植株正常的新陳代謝減慢，光合有機質積累減少，從而導致植株的株高增長緩慢。莖粗隨著節水量的增加而增加，究其原因是節水灌溉可以促進植株莖的橫向生長，使得根系從土壤中獲得的養分和水分能夠更快地運輸到各個器官，保證高粱的正常生長。隨著節水量的增加，葉面積指數由大到小依次為T2、T1、T3，表明一定范圍內節水灌溉對高粱的葉面積指數具有促進作用，有利于葉片光合能力的增強，促進有機質的積累；而節水20%灌溉導致高粱底部葉片因干旱而提前脫落，從而使葉面積指數降低。

郭相平等[12]研究表明，從抽穗期到乳熟期水稻葉片SPAD值因葉片衰老而不斷降低，但節水灌溉相比淹灌會減緩SPAD值的下降。本研究表明，與正常灌水量相比，節水10%灌溉使葉綠素相對含量上升。這是由于該節水量在高粱正常生長水分需求范圍之內，適當地減少灌水量導致土壤透氣性更好，有利于根系的呼吸作用，使根系吸收礦質元素的能力增強，促進葉綠素的合成；而葉綠素相對含量的增加，可提高光合作用的效率，從而加快高粱的生長速度，影響最終產量的形成和水分利用效率。

水分利用效率反映了作物生長中能量轉化效率，也是評價缺水條件下作物生長適宜程度的指標[13]。本試驗研究表明，節水10%灌溉與正常灌溉相比在產量上有一定的提升；節水灌溉下水分利用效率也顯著高于正常灌溉。這可能是在適當的節水灌溉下，使高粱在生育期受到適宜的水分脅迫，激發高粱的生長與生產潛能，提高了產量與水分利用效率。隨著節水量的增加，高粱產量呈先增加后降低的變化趨勢。這可能是適當節水可以提高土壤水分的利用效率，更易獲得較好的土壤水分環境，從而增加植株地上部生長，提高光合能力，促進高粱產量的形成。相較于正常灌溉，節水10%灌溉能有效改善高粱生長期內土壤含水率，增加其光合速率，促進產量形成；而節水20%灌溉和正常灌溉土壤水分含量缺少或過多，影響根系活力，使其作物總產整體不高。

本研究表明：參試的5 個高粱品種在節水10%灌溉下產量和水分利用效率較正常灌溉高，5個品種綜合性狀表現較好的是抗四，其次是晉雜22號，這兩個品種既適宜在鹽堿地種植，也能更加高效利用水資源。

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責任編輯：達海莉