微喷灌溉不同灌水下限对花生的影响

刘浩然，王铁军，曹 婷，范宏涛

(1.辽宁水利事务服务中心，辽宁 沈阳 110003；2. 黑山县水利事务服务中心，辽宁 锦州 121400)

花生是我国重要的油料作物，种植面积仅次于油菜居第2位[1]，占油料作物播种面积的33% 左右，但总产量居第1位，约占油料作物总产量的50%。重视花生生产发展，加强花生高产优质栽培理论与技术研究，对确保我国食用油安全具有重要意义[2]。我国花生主产区虽分布在干旱和半干旱地区，但严重干旱缺水环境仍然是我国花生生产危害最大的限制因素，引起花生减产、品质下降、黄曲霉污染加重等问题[3-4]。

辽西走廊地区是我省花生的主要产区，种植面积较大[5]。由于干旱情况时有发生，影响花生产量和品质等[6]，当地农户亟需发展高效节水灌溉技术。随着高效节水灌溉工程在辽西地区的发展，微喷灌溉已成为当地经济作物生产中的主要高效节水灌溉技术之一，但由于缺乏合理的灌溉制度，微喷在辽西走廊地区的花生种植中应用不多，花生适宜灌水下限不清楚。因此，本研究开展微喷灌条件下不同灌水下限对花生的影响，为制定辽西地区花生高效灌溉制度提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验处理与设计

1.1.1 试验区基本概况

试验区位于黑山县姜屯，东经121°49′，北纬41°28′，海拔33 m，半湿润半干旱季风型大陆性气候。该试验区多年平均气温6.8 ℃，平均降水量568 mm，年蒸散量达1737.9 mm，有效积温3850 ℃，土壤质地砂壤土，土壤容重1.4 g/cm3，土壤有机质含量为5.1%，速效氮29.8 ppm，速效磷101.2 ppm，速效钾105.5 ppm，田间最大持水量21.0%，pH 7.0，地下水埋深3.0 m左右。该试验区试验期间的初霜日为9月30日，终霜日为4月14日，无霜期一共有177 d。

1.1.2 试验设计

试验在新建测坑内进行，试验小区面积为2.0 m×2.5 m，配备电动遮雨棚。每个小区种植花生2垄(大垄双行)4行。该试验共设置4个处理，以全生育期高土壤水分控制为对照(CK)，又设置轻度控水(T1)、中度控水(T2)和重度控水(T3)3个处理，每个试验处理重复10次。所有处理的灌水上限均为田间持水量的90%，轻度控水处理(T1)控水下限为田间持水率的75%，中度控水处理(T2)控水下限为田间持水率的65%，重度控水处理(T3)控水下限为田间持水率的55%。试验区布置示意图见图1。土壤水分采用Trime进行土壤含水率的观测。在试验监测小区内预埋土壤水分监测管，每个试验小区选择2个测点，每个点观测5个深度，分别为10 cm，20 cm，30 cm，40 cm，60 cm，观测时间间隔为5 d，灌水前、灌水后、各生育阶段始末加测。

图1 试验区布置示意图

该试验种植花生的品种为白沙1016，种植栽培方式为大垄双行+微喷灌的方式，其中垄台宽、垄沟宽、垄深分别为80 cm、40 cm和20 cm。在花生播种前对地块进行旋耕、翻平耙细和起垄作业，旋耕深度25～30 cm，当土壤表层(约5 cm)温度达到8～ 9 ℃时开始播种，该试验于2021年5月26日播种，每穴种植2～4粒，播种深度为5 cm，株距8～10 cm。播种后覆膜前在土壤表面喷施除草剂进行封闭灭草，覆膜和铺设滴灌带同步进行，滴灌带离播种行距15 cm。滴灌带选用东方生态公司生产的压片式微喷带，压片式微喷带设计工作压力为0.15 MPa，每条喷灌带最大铺设长度100 m，喷水幅宽8.0 m(两侧各4 m，控制4根垄)，平均单孔出水量为3L/h，每百米喷水量为8.4 m3/h。微喷带铺设于两排测坑中间，每条微喷带各控制两侧5个测坑，共控制10个测坑。施肥方式及用量同当地农户。

1.2 观测指标与方法

(1)灌水量。采用水表观测灌水量，同时记录灌水日期、灌水时间及灌水量。

(2)植株生长性状。叶面积指数：在每个试验处理小区内标记具有代表性的3株花生，每10 d(可用叶面积仪)测定一次所有完全展开叶片的叶面积(在各生育阶段始末加测)，继而计算叶面积指数。株高：采用直尺观测挂牌标记的5株花生株高，每10 d一次。茎粗：采用游标卡尺观测挂牌标记的5株花生茎粗，选择花生主茎与地面相交处进行观测，每10 d观测一次。干物质重量：各个试验处理在花生各个生育阶段后，选择1株能代表小区平均水平的花生，分别测定其地上部干物质质量。测定干物质质量时先在105 ℃杀青0.5 h，然后在温度80 ℃下烘至恒重，所得的恒重即为花生地上部干物质质量。根系长度：在花生的苗期、开花期、结荚期和果熟期结束后取干物质时，将花生根系小心取出，测量根系长度。取样时先用工具将根系周围的土体整体取出(取土范围是苗期10 cm附近，开花期、结荚期20 cm、果熟期30 cm)，再将根系放入水桶中浸泡约3h，待土壤完全湿润后轻轻洗净根系，可用低压水冲洗，注意保持根系的完整性，洗净后让根系自然下垂后放置在平面上，周围放直尺并拍照，同时记录长度。

(3)产量。在每个试验处理小区选取5株代表性花生进行考种，分别测量花生产量的构成指标，具体包括荚果数、荚果重、籽仁数、籽仁重量、百粒重等。试验小区处理产量采用实际测量。

2 试验结果分析

2.1 不同灌水下限对花生株高的影响

花生全生育期内株高动态变化见图2，在整个生育期内，不同灌水条件下花生生长均呈现“前期(7月22日之前)快速生长，中后期(8月2日之后)稳步生长”趋势，且不同灌溉条件下的株高均在9月12日达到峰值。由方差分析可知，不同灌水条件下，6月22日和7月2日的株高数值相近，未产生显著差异；从7月12日开始，不同灌水下限对株高产生差异显著，CK处理的株高显著高于T1、T2和T3处理，但T1、T2和T3 3个处理之间没有产生显著差异。在生育末期(9月12日)，CK处理的株高为54.6 cm，显著高于T1处理21.2%，T2处理17.6%，T3处理15.0%，说明充足的水分条件有利于花生株高的生长。

图2 花生生育期内株高动态变化

2.2 不同灌水下限对花生茎粗的影响

花生生育期内茎粗动态变化见图3，整个生育期内，不同灌水条件下的茎粗均呈现“前期(8月2日)稳步生长，中后期(8月12日)基本稳定”的变化趋势。由方差分析结果发现，7月12日之前，不同灌水条件下的茎粗虽有差异，但未达到显著水平；自7月22日开始，花生茎粗受灌溉条件影响产生显著差异，T1、T2和CK处理茎粗较为接近，均显著高于T3处理；在8月12日以后，T1处理的花生茎粗最大，显著高于T2、T3和CK处理；但T2和CK处理的茎粗数值接近，显著高于T3处理。由此表明，T1处理的水分条件下最有利于花生茎粗生长，水分过多或过少均会对茎粗生长产生抑制作用。

图3 花生生育期内茎粗动态变化

2.3 不同灌水下限对花生根系生长的影响

花生生育期内根系生长长度动态变化及方差分析见图4。苗期花生根系生长较小，不同灌水处理下根系长度基本一致，未产生显著差异。随着生育期的推进，根系迅速生长，不同灌水条件对开花期、结荚期和饱果期的根系长度产生显著影响。自开花期以后，不同灌水条件下根系长度由大到小的顺序为T1>T2≈T3>CK，且T1处理的根系长度均显著高于其他处理。这可能由于在CK处理充足的水分环境下，T1处理适宜的水分亏缺条件更能促进根系深扎来汲取土壤中的水分和养分，进而促进根系生长；而T2和T3处理较T1处理显著降低根系长度，可能是由于中/重度的水分亏缺程度降低了根系活性，在某种程度上抑制花生生长。

图4 花生生育期内茎粗动态变化

2.4 不同灌水下限对花生产量及产量构成的影响

花生不同灌水下限对产量、荚果数、荚果重、籽仁数、籽仁重和百粒重的方差分析见表1。由表可知，不同灌水条件显著影响花生产量、荚果数、荚果重、籽仁数、籽仁重和百粒重。在产量及产量构成指标数值比较中还发现：T1处理最大，T2处理次之，T3处理最小，且T3处理下各指标数值均显著低于其他处理。不同灌水条件下，各处理间的花生产量均产生显著差异，其中T1处理下的产量最大，显著高于T2处理4.16%，T3处理38.89%，CK处理13.15%。CK处理充足的水分条件下，产量及产量各构成指标均低于T1处理，与CK处理相比，T1处理提高荚果数1.6个(15.09%)，荚果重3.3 g(26.83%)，籽仁数1.6粒(8.33%)，籽仁重2.2 g(15.83%)，百粒重5.3 g(7.36%)，产量648 kg/hm2(13.15%)，由此可见花生获得高产并非水分越多越好，T1处理适当的灌水条件最有利于花生获得较多的荚果数和籽仁数，增加荚果重和籽仁重，进而提高花生产量。

表1 不同灌水下限对花生产量及产量构成的影响

2.5 不同灌水下限对花生各生育期亩均灌溉用水量的影响

不同灌水下限条件下花生各个生育期以及全生育期亩均灌溉用水量见表2。由表2可知，不同灌水下限条件显著影响了花生全生育期亩均灌溉用水量。T1、T2和CK处理的全生育期亩均灌溉用水量数值分别为135.11 mm、129.11 mm、139.07 mm，三个处理差异不明显，未达到显著性水平，但均显著高于T3处理。与T3处理相比，T1、T2和CK处理分别显著提高亩均灌溉用水量26.9%、21.3%、30.6%。这主要是由于T3处理在灌水下限为55%的田间持水率的条件下，土壤含水率达到灌水下限所需时间较长，灌水次数比其他处理少的原因。

表2 不同灌水下限对花生各生育期灌水量的影响

通过分析不同灌水条件下花生生长指标和产量等的影响发现，轻度控水下限处理(T1)能及时补充土壤水分亏缺状态，保证花生生长，最有利于花生获得高产。T1条件下花生全生育期内累计灌小3次，花针期、结荚期和饱果期各灌水1次，单次灌溉水量均以土壤田间持水率的75%作为灌水下限，田间持水率的90%作为灌水上限。全生育期亩均灌溉用水量为135.11 mm。

3 结 论

通过分析不同灌水条件对花生生长指标、产量及产量构成等指标的影响，形成以下结论：

(1)自7月22日开始，不同灌水条件显著影响花生株高和茎粗，其中对照处理(CK)下的花生长势最高，显著优于轻度控水处理(T1)、中度控水处理(T2)和重度控水处理(T3)；T1处理下的茎粗最大，显著优于T2、T3和CK处理。

(2)不同灌水条件对开花期、结荚期和饱果期的根系长度均产生显著影响，根系长度由大到小的顺序为T1>T2≈T3>CK，且T1处理下的根系长度均显著高于其他处理，说明土壤水分亏缺环境能促进根系伸长。

(3)不同灌水条件显著影响花生产量、荚果数、荚果重、籽仁数、籽仁重和百粒重，各指标由大到小的顺序均一致表现为：T1>T2>CK>T3。不同灌水条件下T1处理下的产量最大，分别显著高于T2、T3和CK处理4.16%、38.89%、13.15%。

(4)轻度控水下限处理(T1)最有利于花生生长，具有高产优势。T1处理下花生全生育期内累计灌水3次，全生育期亩均灌溉用水量为135.11 mm，