不同滴灌量对油莎豆干物质积累的影响

朱俊岭， 田丽萍， 薛 琳， 师 茜， 王小红

(1.石河子大学 生命科学学院， 新疆 石河子832000； 2.石河子大学 药学院， 新疆 石河子 832000； 3.石河子蔬菜研究所， 新疆 石河子 832000)

不同滴灌量对油莎豆干物质积累的影响

朱俊岭1， 田丽萍2*， 薛 琳3， 师 茜1， 王小红1

(1.石河子大学 生命科学学院， 新疆 石河子832000； 2.石河子大学 药学院， 新疆 石河子 832000； 3.石河子蔬菜研究所， 新疆 石河子 832000)

为对新疆地区油莎豆的滴灌栽培提供依据，进行不同滴灌量(150 m3/667m2，200 m3/667m2，250 m3/667m2、300 m3/667m2，350 m3/667m2)的田间滴灌试验，研究其对油莎豆不同生长发育时期器官干物质积累和分配影响。结果表明：在整个生育期内，不同滴灌处理油莎豆各个器官干物质总重随生育期的推进呈持续增加的趋势；在不同生育期内叶片的干重大于茎，叶片干重较大的滴灌处理其产量也相应较高；不同滴灌处理叶片干重在结豆初期均达峰值。滴灌量为250 m3/667m2的处理油莎豆产量最高，水分利用效率也最高，在块茎初期叶面积指数和叶的干物质质量达显著水平，该处理既提高了油莎豆的产量，又节约了水资源。

油莎豆； 滴灌量； 干物质积累分配； 产量； 水分利用效率

油莎豆(CyperusesculeutusL.)亦称油莎草，属莎草科莎草属，为禾本科一年生植物[1],其地下块茎中含油量达25%～30%[2]，可作为能源植物，具有极大的开发潜力。中国科学院植物研究所于1960年从保加利亚将该植物引进我国[3]。该植物的抗逆性强，耐瘠薄抗涝，并且根系发达，分蘖再生能力强[4]，具有防风固沙的优点。大面积的生产运用潜力巨大，目前已有16个省(区)进行油莎豆的栽培[5]。新疆光照时间长，具有大面积的沙质土壤，气候和土质条件都和油莎豆原产地(北非尼罗河流域)相似，并且新疆的光热条件与油莎豆原产地相似，种植油莎豆对增加当地农民收入，促进当地经济发展及对我国营养保健食用油市场提供充足的原料均有重要的意义。新疆气温温差较大，日照时间充足，但降水量少，气候干燥，年均降水量在150 mm左右。滴灌具有节水、节肥、省工、控制温度和湿度，保持土壤结构，改善品质，增产增效等优点。在新疆地区，滴灌技术已在棉花、小麦等农作物上得到大规模的推广和应用，技术日趋成熟[6-8]，但关于滴灌技术应用于油莎豆的研究还较少。因此，笔者等拟通过田间试验，研究不同滴灌条件下油莎豆的干物质分配、产量构成及水分利用效率，以期能获得适合新疆干旱区种植油莎豆的最佳滴灌量，为油莎豆在新疆大面积推广种植提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试品种和试验地概况

供试油莎豆品种为内蒙小粒油莎豆。

试验于2013年4-10月在新疆石河子天业农业研究所进行(N 44°26.5′，E 86°01′)，海拔高度429 m。该区属大陆干旱气候，年降雨量为223 mm，年蒸发量为1 039.9 mm，年无霜期为168～171 d，昼夜温差大。试验地在80 cm深土层内土壤质地为砂壤土；0～60 cm土层土壤有机质含量26.31 mg/kg，碱解氮含量59.46 mg/kg，速效磷25.46 mg/kg，速效钾392.52 mg/kg，pH 8.3，土壤饱和体积含水率为29.89%。

1.2 试验设计

播种前施足基肥尿素，在播种前需将种子侵泡48 h左右，4月28日播种，每穴2粒，株距18.5 cm，行距40 cm。为保证出齐苗，播前滴足墒水。滴灌试验设5个滴水灌溉梯度，分别为150 m3/667m2、200 m3/667m2、250 m3/667m2、300 m3/667m2和350 m3/667m2(分别用W1、W2、W3、W4、W5表示)，在齐苗后开始进行不同灌水处理，每隔10 d进行1次滴水灌溉，滴水灌溉时间在5月31日至8月27日。随机区组设计，3次重复。采用1管2行的滴管带铺设模式进行种植，油莎豆行距40 cm，毛管间距90 cm，小区面积15 m2。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤含水量测定 沿小区对角线等长距选定3个样点，从第1次处理至成熟按不同的灌水时间分3个层次进行取样，每20 cm为1层，分别采集0～60 cm的土样，用烘干恒重法测定土壤含水量。每次采样后随即用土填埋取样孔。土壤含水率：在105℃下，使用恒温干燥箱烘去土样中自由水和吸湿水直至恒重，计算结果。

土壤含水量=[(x1-x2)/(x2-x3)]100%

式中，x1为铝盒重加原土壤重，x2为铝盒加烘干土重，x3为铝盒重.

1.3.2 干物质测定及分配 从封行期到成熟期对干物质采样测定，封行期无块茎形成，只测定地上部分；生殖生长期和成熟期采集地下块茎、叶鞘和叶于125℃杀青30 min，80℃烘至恒重，称干重。

1.3.3 叶面积指数测定 分别于封行期、块茎初期、块茎盛期、成熟期选生长整齐一致的植株，测定单茎绿叶长和宽，再计算叶面积指数(LAI)，此指标采用LI 3 000 c进行测定。

1.3.4 产量、耗水量及水分利用效率的测定 每处理分别取15穴，分别称干重，计算每穴平均值。成熟期取样估算各处理的产量。采用测定土壤含水量计算耗水量的方法。

耗水量的计算公式为ET1-2=10ΣγiHi(θi1-θi2)+M+P0+K，(i=1,2,……,n)。式中，ET1-2为阶段耗水量，i为土层编号，n为总土层数，γi为第i层土壤干容重，Hi为第i层土壤厚度，θi1和θi2分别为第i层土壤时段初和时段末的含水量，以占干土重的百分数计；M为时段内的灌水量；P0为有效降水量；K为时段内的地下水补给量。在有底测坑条件下，K值可以不计。

水分利用效率[kg/(m3·667m2)]=产量/总灌水量

1.4 数据处理

使用Excle 2003进行数据处理，用Oringin 8.6进行图表的绘制，用SPSS17.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 土壤含水量变化

由图示可见，各处理的土壤含水量随土层深度的增加而增加；随生育进程的延伸，土壤含水量(0～60 cm平均含水量)呈持续下降的趋势，而高灌水量时下降幅度较小。成熟期土壤含水量变化不大，保持在11%～14%。0～20 cm土层含水量变化较大。处理W4、W5的0～20 cm土层土壤含水率在后期生长中大于W3的，而W1、W2土壤含水量变化呈下降趋势，W3土壤含水量变化幅度较大。20～40 cm土层土壤含水量总体表现为W3>W4>W5>W2>W1。40～60 cm土层土壤含水量变化不明显，说明灌溉对于深层土壤的含水量影响不大，随着土层的加深土壤含水量变化幅度减小。

2.2 油莎豆的叶面积指数

叶面积指数(LAI)的大小直接影响作物干物质的累积，进而影响群体的生产。由表1可见，随生育期的推进，不同处理间LAI均呈先增大后减少趋势，在块茎初期达最大值，而后下降。滴灌量不同，各生育期LAI的动态表现不同，在封行期，W3、W4、W5间的LAI无显著差异，但与W1、W2间差异均达显著水平，W1、W2间无差异；在块茎初期，W2与W5间无差异，两者与其他处理间差异均达极显著水平，其余各处理间差异也达极显著水平；在块茎盛期，W1与W5间无差异，W2与W4间无差异，但W1、W5与W2、W4间差异极显著，两者与W3间也呈极显著差异。

2.3 油莎豆群体的干物质积累及分配特点

由表2可见，各处理地上部分总干物质随生育期的推移而增加，总体表现为W3>W4>W2>W5>W1。在成熟期(8月27日)，W3处理的地上部分干重最大，达240.98 g，与其他处理间差异显著(P<0.05)；W2、W3、W4与W1、W5间差异极显著(P<0.01)；W1与W5不显著，W2与W4不显著。所以不同处理叶片、茎鞘和块茎也有所不同。各处理间叶片的干物质累积最大量出现在块茎初期，此期W3干物质达最大值(68.215 g)，W3与各处理间有显著差异，W2与W4无差异，W1与W5无差异；在成熟期各处理间叶片干物质重W4出现最大值(54.905 g)，与各处理间有显著差异，占成熟期总重比例也较高(24.01%)，而在成熟期W3叶片占总重比例最小(19.83%)；各处理茎鞘的变化随生育期的推进呈升高→降低→再升高的趋势，呈“N”字型模式，在成熟期各处理茎鞘的干物质积累量达最大值(W3，49.09 g)，在封行期和块茎初期茎鞘差异不明显，在块茎盛期各处理间茎鞘出现无显著性，成熟期与各处理间在P<0.05时有差异显著，在P<0.01时W2、W3、W4与W1、W5间差异极显著，W1与W5间差异显著或极显著。

图示 不同滴灌量各土层土壤的含水量

注：同列不同大、小写字母分别表示各处理间差异极显著(P<0.01)和差异显著(P<0.05)。

Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicated 1% and 5% significant levels respectively.

表2 不同滴灌处理油莎豆各生育期的干物质积累量

Table 2 Dry matter accumulation amount in different organs at different growth stages of various treatments

不同部位Part处理Treatment封行期/gCanopyclosedperiod块茎初期/gInitialtuberstage块茎盛期/gFastgrowingperiodoftuber成熟期/gMatureperiod比例%Proportion总重W143．750bB92．705bB98．241cC167．820cC- TotalweightW266．325aA114．250abA151．081bA216．385bA-W367．305aA135．110cA167．656aA240．980aA-W467．115aA119．155aA149．135bA228．700bA-W559．320aA106．135abA139．330bB179．650cC-叶W128．060bB51．470cA41．775dC39．865bA23．75 LeafW243．645aA62．595bA49．325cBC46．420abA21．45W343．755aA68．215aA66．035aA47．775abA19．83W441．640aA62．835bA58．425abAB54．905aA24．01W538．925aA56．800cA52．415bcB42．335bA22．32茎鞘W115．690cC30．165bA20．621aA41．14cC24．52 Stem⁃sheathW222．680abAB35．555abA18．941aA46．795bA21．63W323．550abAB34．540abA26．801aA49．08aA20．37W425．475aA38．520aA24．640aA44．475bAB19．45W520．395bB31．745bA20．290aA37．225dD19．63块茎W1-11．070cB35．845cC86．815dC51．73 TuberW2-16．100bcB82．815aA123．170bB56．92W3-32．355aA74．820abAB144．125aA63．13W4-22．800abAB66．070bB129．320bB56．55W5-17．590bcAB66．625bAB100．090cB55．71

2.4 油莎豆的产量及其构成因素

由表3可见，不同滴灌量处理下，随着滴灌量的增加，油莎豆各产量指标均是呈先增加后降低的趋势，各外理间差异显著，W3的产量显著高于其他处理，其千粒重与其他处理间差异极显著(P<0.01)，即滴灌量在250 m3/667m2的产量最高；水分过高或过低对油莎豆块茎的结实数量影响较大。

2.5 水分利用效率

由表4可见，随滴灌量的增加，耗水量也加大，产量和水分利用效率均呈先增加后下降的趋势。可见，耗水量大的油莎豆其产量和水分利用效率并不一定增大，反而使水分蒸发或因为其他因素流失，造成滴灌利用效率降低，同时也加大了对水资源的浪费。

表3 不同滴灌处理油莎豆的产量及其构成因素

表4 不同滴灌处理油莎豆的水分利用效率

3 结论与讨论

1) 以节水高产为目标，研究滴灌条件下油莎豆生长发育动态和物质积累分配规律，对实现油莎豆的高产非常重要。本研究在油莎豆齐苗后至成熟期期间，使用5个水分梯度进行灌溉，计算灌水量亏缺到一定程度时影响产量的收获指数[9]。试验结果表明，0～20 cm土层的含水量变化比较明显，20～40 cm土层含水量次之，40～60 cm土层含水量变化较平缓。

2) 在不同灌水量处理下，W1和W2的灌溉量明显不能满足油莎豆正常生长，而W4和W5由于水分条件比较充足，植物将较多的资源用于营养生长，造成地上营养器官生长旺盛，从而对其繁殖生长产生较大的影响，使得油莎豆的产量明显下降。在田间试验条件下，以W3处理油莎豆全生育期耗水量在929.75 mm时获得最高产量766.15 kg/667m2，并且具有较高的水分利用效率；而在较低灌水处理(W1)和灌水最大处理(W5)产量分别为387.58 kg/667m2和694.04 kg/667m2。这一结果与渠志刚等[10]对玉米研究结果一致，当产量随耗水量的增加而增加，到一定程度后反而下降。以W3处理各产量构成因素高于其他处理，并且单穴粒数之间差异显著。W3处理千粒重最高，但是与W4相比无显著差异性，但与其他处理差异显著。

3) 土壤含水量对作物生长、产量形成以及耗水特性影响显著[11]。土壤水分严重亏缺会抑制作物地上部生长，降低作物生物量[12]，适度水分亏缺可同时提高作物产量和水分利用效率。Ercoli等[13]研究指出，水分胁迫可使小麦植株的干物质积累量减少，提高开花前干物质向籽粒转移比例。本研究中，各处理油莎豆叶面积从封行期到块茎初期呈增大的趋势，在块茎初期达到最大值，之后逐渐减小，叶面积和叶的干物质积量的趋势成正比；增加地上部营养器官贮藏同化物向块茎的运转，所以在成熟期干物质的量降低，从而增加对块茎的贡献；对于茎鞘干物质的累积则是在块茎盛期出现降低，成熟期又升高，造成这一原因可能是油莎豆到后期容易倒伏，后期增加茎鞘首先是防止地上部倒伏，其次是为叶片能接触更大面积光合，以此同化更多的营养物质使油莎豆产量获得最优。只有适量滴灌可合理协调营养生长与生殖生长的关系，促进同化物积累和养分的转化与输送，提高经济生产效率。

综合比较，无论从水分利用效率还是从油莎豆个体生长发育特点，大面积种植油莎豆的适宜滴灌量应为250 m3/667 m2，这样即发挥了最大的生产潜力，而且可达到节水的目的。

[1] 贾良智,周 俊.中国油脂植物[M].北京:科学出版社,1987.

[2] 郑桂富,鲁 绯,许 晖.油莎豆分离蛋白流变学特性的研究[J].中国粮油学报,1999(6):37-40.

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[10] 渠志刚,薛晓琴.玉米节水灌溉试验研究[J].山西水土保持科技,2011,3(1):24-25.

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(责任编辑： 聂克艳)

Effects of Different Irrigation Volume on Dry Matter Accumulation ofCyperusesculentus

ZHU Junling1, TIAN Liping2*, XUE Lin3, SHI Qian1, WANG Xiaohong1

(1.CollegeofLifeScience,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000; 2.CollegeofPharmacy,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000; 3.ShiheziVegetableResearchInstitute,Shihezi,Xinjiang83200,China)

To provide references for drip irrigation ofC.esculentusin Xinjiang, a field irrigation experiment was conducted to explore the effects of different irrigation volume(150 m3/667m2, 200 m3/667m2, 250 m3/667m2, 300 m3/667m2and 350 m3/667m2) on dry matter accumulation and distribution ofC.esculentusin different organs in different growth period. Results:Dry matter accumulation of different treatments in various organs ofC.esculentusgradually increased throughout the growing period. The dry weight of leaves was always greater than that of stem, and the heavier the dry weight of leaves the higher would be the output ofC.esculentus. Under the different drip irrigation volume, the dry leaves weight reached the peak at early stage of yield fruiting. The yield and water use efficiency reached the peak with the drip irrigation volume of 250 m3/667m2. And the leaf area index and the leaves dry weight presented a significant level at early stage of yield fruiting. Drip irrigation might not only improve the yield ofC.esculentus, but also save the water resource.

Cyperusesculentus; drip irrigation volume； dry matter accumulation and distribution； yield； water use efficiency

2015-09-20； 2016-04-01修回

八师石河子市科技计划项目“油料作物滴灌高产栽培技术研究”(2012NY14)

朱俊岭(1988-)，男，在读硕士，研究方向：资源植物。E-mail: zhu455155959@163.com

*通讯作者：田丽萍(1961-)，女，教授，硕士，从事植物营养生理研究。E-mail: lipingt@163.com

1001-3601(2016)04-0153-0031-04

S565.9

A

生理生化·耕作栽培

Physiology and Biochemistry·Tillage and Cultivation