不同灌溉制度对油葵产量及水分利用效率的影响

吕 婷，韩万海

（1.甘肃省武威市中心灌溉试验站，甘肃 武威733000；2.甘肃省武威市水利综合事务中心，甘肃 武威733000）

0 引言

油葵即“油用向日葵”的简称，为一年生草本植物，具有生育期短、适应性广、高产、高油、耐盐碱、耐瘠薄等特点，为我国五大油料作物之一［1］。油葵籽可以榨油，榨油残渣可作蛋白质饲料，葵花盘及秸秆还可当燃料使用。因地制宜种植油葵，可打破当今农业发展时效长、见效慢的局面，有效助力精准脱贫，帮助农户增收致富。

在甘肃新疆等地， 有限的水资源已经不能满足经济社会快速发展的需求， 因此需要进一步优化水资源，挖掘节水潜力［2］。为了使油葵达到节水高产的目标，一些学者对油葵的栽培技术、复播、咸水灌溉的耗水和生长、水分利用等进行了研究［3-5］，而对于油葵畦灌的优化灌溉制度研究较少［6］，因而对于畦灌条件下油葵土壤水热的高效利用、 产量以及适宜的灌溉制度等还需进行深入研究。 本文试通过研究不同灌溉制度下油葵的耗水特性、 产量以及水分利用效率，探讨覆膜畦灌油葵的节水高产效应，以期为优化灌溉制度，促进油葵生产提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

该试验于2018 年4～10 月在甘肃省武威市中心灌溉试验站进行。 试验站地处凉州区金河镇王景寨村，为杂木灌区下游，属西北干旱区。 该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%，年蒸发量为2 020 mm，日照时数在2 968 h 以上， 多年平均风速为2.81 m／s，4～5 月平均风速达3.1～3.4 m／s， 无霜期为155 d，最大冻土层深为120 cm。 试验站土壤属内陆性沙漠钙质土，富含氮、磷、钾，土壤物理属性为偏碱性，土壤通透性好，孔隙率为52%，田间最大持水率为22%～25%，土壤有机质含量为0.4～0.8 g／kg，容重为1.54 g／cm3，含盐量为0.12～0.56 g／kg。

1.2 试验设计

本试验设置3 个灌溉定额梯度， 常规畦灌作为对照（CK）处理，具体设计方案如表1 所示。

试验油葵品种为“矮大头”。2018 年5 月5 日播种，8 月23 日收获。 试验每个处理重复3 次， 共12个小区，小区规范面积为45 m2。 每个小区都进行全膜覆盖，地膜幅宽选用140cm，区内种植12 行作物，行距为30 cm，株距为30 cm，保苗密度为5 000 株／亩。根据油葵需肥特性，在油葵现蕾开花期追肥尿素150 kg／hm2。灌溉用水为站内机井水，小区灌水量用精确水表控制，其他农艺措施与当地传统经验一致。

1.3 测定方法

1.3.1 土壤含水率、温度测定

采用EM50 数据采集器自动监测收集土壤含水率和温度数据， 传感器每30 min 自动测定1 次数据，测定土层深度为100 cm。

1.3.2 生育阶段观测

观测油葵生育期并记录。 物候期分为播种～出苗、出苗～现蕾（叶片数达到10 以后，花盘原基开始形成）、现蕾～开花（90%的油葵开花）、开花～成熟（花干枯脱落，九成花盘呈黄褐色）4 个阶段。

1.3.3 生长指标的测定

在每个小区内，选取长势均匀、具有代表性的3株油葵进行挂牌编号，每隔15 d 用钢卷尺测量其株高、茎粗，并记录叶片数，取3 次重复的均值进行数据分析。

1.3.4 干物质及产量测定

从现蕾期开始，在每个生育期内采样一次。采样时，将地上部分从基部剪去，洗净后，按器官分开，取叶片、茎秆、花盘于105 ℃杀青30 min，85 ℃烘干至恒重后，称干物质量。 待收获时，随机选取小区中部的3 株进行室内考种，考察盘茎、单盘籽粒重、单株蕾重、百粒重及空壳率。 同时，每小区内，连续选取10 株油葵进行脱粒，风干后，测定籽粒产量（含水量14%），并折算小区产量。

1.3.5 作物耗水量的测定

作物生育期内，耗水量采用水量平衡方法计算。本研究区地下水埋深大， 因此地下水对作物的补给量可忽略不计。 同时，该区无地表径流与深层渗漏。作物耗水量ETC可按式（1）计算。

式中：ETC为作物耗水量，mm；I 为一定时段内的灌水量，mm；R 为一定时段内计划土壤有效降雨量，mm；DS为0～100 cm 深度土壤储水量的变化，mm。

1.3.6 水分利用效率计算

水分利用效率由式（2）计算得到。

式中：WUE 为水分利用效率，kg／（mm·hm2）；Y为单位面积产量，kg／hm2；ETC为作物耗水量，mm。

1.3.7 节水效率计算

节水效率由式（3）计算。

式中：SW 为节水效率，%；ETi为第i 个处理的耗水量，mm；ETCK为对照处理耗水量，mm。

1.3.8 气象数据

通过站内的TRM-ZS3 全自动气象站记录作物生育期内降水、温度、风速等气象因素。 气象站安装于试验小区附近位置。

1.4 数据分析

采用 Excel2016 （Microsoft，Redmond，CA） 和SPSS22.0（IBM，America）软件进行数据的统计。

2 结果分析

2.1 不同灌溉制度下油葵干物质分配规律

将不同灌溉制度下的油葵干物质分配比例列于表2。

由表2 可知，随着生育期的推进，不同处理的油葵各器官干物质占整株干物质的比例变化基本一致，根、茎、叶干物质所占比例均呈下降趋势。到现蕾期， 油葵根部所占总干物质量比例为11.08%～12.70%、 茎占总干物质量比例为31.77%～37.97%，叶占总干物质量比例为45.25%～53.48%。到收获期，各处理油葵的根、茎、叶干重分别为总干重的9.61%～7.04%、23.85%～28.44%和17.58%～21.27%。在现蕾期，T2和T3处理积累的干物质量较其他处理高，此时期是油葵茎和叶的主要生长时期。在灌浆期，油葵干物质量主要集中在花盘上，其中T3处理的花盘干物质累积量最大。到收获期，油葵籽粒收获量是油葵产量的重要指标，其中T3处理油葵的籽粒干物质累积量较其他处理高。

研究结果表明，在油葵生长的关键时期进行灌水，对油葵的产量和品质有重要的影响。 缺水是油葵花盘小的主要原因［7］。 随着灌水量的增加，油葵单盘籽粒质量增大， 而过量灌溉使油葵物候期延长，营养生长过快，导致产量降低。 在本研究中，对照（CK）处理灌水较多，明显降低了土壤温度，导致产量不高， 这可能是油葵最终籽粒百分比小于T2和T3的原因［8］。 王振华［4］和杨宏羽［9］等人的研究也表明，在一定程度上，油葵产量随着灌水量的增加而增加，但过量灌溉反而会使产量下降，这与本研究结果一致。

表1 畦灌油葵灌溉设计方案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

油葵在不同时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，就耗水量和耗水强度而言，在油葵苗期，T1处理由于没有灌水措施， 耗水量和耗水强度较其他处理低，T2和T3处理耗水量和耗水强度基本一致，对照（CK）由于灌水量较大，耗水量和耗水强度均最高。 在现蕾期，T1处理有两次灌水量，导致其耗水量和耗水强度较其他处理高。在开花期，T3处理和对照（CK）的耗水量和耗水强度基本相似，且是油葵各生育阶段耗水强度最高的时期， 为8.0 mm／d 左右。 在灌浆成熟期，由于降雨量较多，各处理耗水量和耗水强度基本一致。

试验结果表明， 各处理耗水量为210～278 mm，水分利用效率介于1.31～1.49 kg／m3之间。 与传统灌溉方式相比，节水效率达到10%～24%。 对照由于较高的灌溉定额， 导致其前期具有比其他处理高的耗水量。 综合结果，T3处理能有效提高产量和水分利用效率，节水效率比传统灌溉提高10%左右。

表2 不同处理下油葵干物质分配比例Tab.2 Dry matter distribution ratio of oil sunflower of different treatments

表3 不同处理油葵耗水规律Tab.3 Water consumption rule of oil sunflower of different treatments

表4 不同处理油葵产量及其水分利用效率Tab.4 Yield and water use efficiency of oil sunflower of different treatments

3 结语

河西地区降水量少，且时空分布不均匀，水资源十分珍贵。就干旱的武威地区而言，传统的畦灌是以牺牲水分来换取经济效益的，并不可取。在农业生产中，应当兼顾节水和增产的双重目标。

本研究的灌水量主要集中在4 个关键期， 油葵需水关键时期出现在开花期。 油葵播后灌水定额为60 mm，采用苗期、现蕾期、开花期为40 mm 的灌溉制度， 油葵产量最高， 水分利用效率WUE 为1.49 kg／m3，较传统灌溉提高14%，节水10%。 与传统的畦灌模式相比，在减少灌水量的同时，还能够提高油葵的水分利用效率和产量，达到节水高产的目的。