灌溉时期和次数对胡麻产量和品质的影响

赵宝勰，汪 磊，俞华林，李雨阳，谭美莲，师学豪，杨继忠，马泉芳

（1.白银市农业科学研究所，甘肃 白银 730900；2.中国农业科学院油料作物研究所/农业农村部油料作物生物学与遗传育种重点实验室，湖北 武汉 430062）

【研究意义】胡麻(Linum usitatissimumL.)是我国干旱、半干旱地区重要的特色油料作物［1］。其中，胡麻籽富含油脂、蛋白质、食用纤维、维生素和多种矿物质等营养成分［2］，且所含的木酚素（SDG）具有抗癌和雌激素作用［3］。胡麻油含有大量人体必需的α-亚麻酸（ω-3 脂肪酸），具有提高胰岛素敏感性、抗高血压和抗炎作用，降低糖尿病风险，减少心脑血管肿瘤等疾病发生频率［4］，因其具有独特的芳香气味，还深受产区人民喜爱。胡麻胶则是一种多功能天然绿色食品添加剂［5］。工业上，胡麻油经过热聚合或氧化聚合反应可制得干燥性能优良的聚合油，可用作调整墨油的黏度和流动性，并可调节油墨的光泽和干燥性［6］；胡麻纤维具有强度大、吸水散水快、稳定性好、纤维伸缩度小、导电性小等特点，可纺高支纱，制高级衣料［7］。然而胡麻生产往往会受到干旱制约，致使产量低而不稳，旱地平均产量仅有600～975 kg/hm2，对胡麻商品化、产业化的发展和农民的增产增收带来不利影响［8］。

【前人研究进展】研究表明，适当的灌溉措施可显著提高胡麻产量［9］。漫灌是生产实践中传统的灌溉措施，虽然有研究认为其水分利用效率不高，容易造成水资源浪费，但对于难以负担节水灌溉系统的地区，是最为合适的选择。黄河灌区是胡麻产区中具有灌溉条件的主要种植区域，其灌溉模式为灌溉渠根据当年土壤墒情进行放水，农户引灌渠水，灌溉按次按量收费，漫灌无需增加额外成本，这也是当地农民选择漫灌的主要原因。目前关于胡麻灌溉的研究主要集中在灌溉定额、灌溉次数和需水量等方面。王文玲等［10］认为年降水量350～400 mm 的地区，现蕾期灌溉450～600 m3/hm2，对增进肥效、提高产量有显著作用；燕鹏等［8］认为在甘肃兰州榆中黄土高原丘陵沟壑区，于胡麻分茎期、盛花期分别灌溉60、40 mm，具有明显的增产节水效益；Rashwan 等［9］研究了埃及灌溉间隔对不同胡麻品种产量和质量性状的影响，灌溉显著影响了胡麻除含油率外的其他性状，其中间隔35 d 灌溉的效果最好，即生育期内灌溉4 次。罗健科［11］认为在白银黄灌区水地胡麻苗期可不灌溉，现蕾期灌第1 水，开花初期灌第2 水，盛花期灌第3 水，之后视缺水程度和供水条件灌第4 水，灌水时最好做到水过地皮干。过量的灌溉也会引起胡麻的倒伏。王维泽等［12］认为在胡麻开花末期至成熟期尽量不灌溉，此时期灌溉不但延迟成熟，同时增加倒伏的风险。

【本研究切入点】尽管前人在胡麻灌水对产量、品质等方面的影响有所涉及，也证实了灌溉时间或灌水次数与胡麻产量和品质形成、以及植株的抗倒伏能力间存在一定联系，但主要是针对个别因素（如灌水时期、灌水次数、灌水量等）对个别或部分性状（如产量、效益、品质、抗倒伏等）的影响，综合报道灌溉与胡麻产量、品质和抗倒伏能力相关性方面的研究有所欠缺。【拟解决的关键问题】本研究通过设置胡麻不同生育期的灌溉处理，评估生产中不同时期的漫灌对胡麻产量、品质和抗倒伏性状的影响，以期明确不同灌溉时期和次数对胡麻产量和品质的影响，确定胡麻关键灌水期和最佳灌水方案，为节本增效的胡麻灌溉技术奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验地点

试验地设在甘肃省白银市靖远县，位于36°00′～37°15′N、104°13′～105°15′E，海拔1 550～1 580 m，≥10℃有效积温3 100 ℃，年平均降雨量220～250 mm，土壤pH 值8.41，有机质11.96 g/kg，碱解氮40.31 mg/kg，有效磷16.25 mg/kg，速效钾145 mg/kg，全氮0.65 g/kg，全磷0.95 g/kg，全钾20.5 g/kg，土壤肥力水平测定参考赵静等［13］的方法。试验地地势平坦，灌溉便利。2021 年年均降雨量211.9 mm，其中3—7 月胡麻生育期内降雨101.6 mm；2022 年年平均降雨量178.9 mm，其中3—7 月胡麻生长期内降雨82.2 mm。

1.2 试验方法

选用“陇亚13 号”胡麻品种，由甘肃省农业科学院作物研究所提供，2021 年3 月23 日播种，保苗525 万株/ hm2，2021 年7 月25 日收获，采用随机区组设计，小区面积15.6 m2，灌溉量1 005 m3/ hm2，以不灌溉为对照（T0），分别在枞型期（10～14 片叶，T1），初花期（T2）和灌浆期（T3）设置灌溉处理，共组成灌溉组合7个，即1 次灌溉处理T1、T2和T3，2 次灌溉处理T1+T2、T1+T3和T2+T3，3 次灌溉处理T1+T2+T3，每处理3 次重复。2022 年在甘肃省白银市靖远县继续开展相关试验，地块肥沃，2022 年3 月22 播种，保苗520 万株/ hm2，2022 年7 月23 收获。但由于2022 年异常干旱，黄河水开放漫灌时间不正常，分别于5 月15 日、5 月28 日和6 月17日完成3 次灌溉处理，分别对应于2021 年的枞型期处理前5 d（T1a）、后8 d（T1b）和初花期（T2）处理，同样有7 个灌溉组合。两年的灌溉处理见表1。

表1 2021—2022 年胡麻灌溉处理情况Table 1 Irrigation treatment of linseed in 2021-2022

1.3 测定项目及方法

（1）生育期记录：播种期、出苗期、枞型期、现蕾期、开花期、黄熟期。

（2）农艺性状调查：出苗后调查出苗率，成熟期（2021 年7 月25 日）调查株高、单株干重，单株蒴果数、单株粒重，每个小区单独收获晒干后脱粒称重，记录其产量（kg/hm2，其中2022 年为验证试验，仅测定产量，未测定其他指标），均设3 次重复。

在胡麻青果期，将植株从茎秆基部齐地面处剪断，再把植株横放，用食指水平托起植株，平衡时手指所在位置距离茎秆基部的距离为重心高度（cm）。用游标卡尺测定茎秆子叶节以上5 cm 处的直径，即为茎粗（mm）。在相同位置用解剖刀将茎秆切开，用游标卡尺测量壁厚（mm）。采用植物倒伏仪（DIK-7401，日本）测定茎秆强度，将仪器贴住胡麻茎秆向前推压，使植株与地面呈45°夹角，便可记录其受力数据，即为茎秆抗折力（单位：N）。

（3）灌溉产投比：根据不同处理的产量表现，计算灌溉产投比，按6元/kg计算收益，其值大于1，表示产出大于投入；若其值小于或等于1，表示投入大于或等于产出。

（4）品质性状：由中国农业科学院油料作物研究所检测胡麻品质。检测指标包括粗脂肪含量（籽粒含油率，%）、亚麻酸含量、油酸含量、亚油酸含量、硬脂酸含量和棕榈酸含量（指这5个组分各自在粗脂肪中的相对比率，%）。

1.4 数据分析

数据采用Excel 软件进行统计分析，SPSS 17.0 软件进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉处理对胡麻农艺性状的影响

由表2 可知，2021 年多个灌溉组合间的单株粒重、单株粒数、茎秆抗折力和茎秆抗倒伏指数间存在显著差异。比较不同灌溉次数与对照间差异发现，单次灌溉中，枞型期灌溉比对照在株高、单株干重、单株蒴果数和单株粒重等性状上表现出优势，分别提升28.10%、28.57%、23.55%和21.28%，而初花期灌溉与对照相比则主要表现在成株数明显增加4.39%。2 次灌溉的各组合之间，主要表现为包含枞型期灌溉处理的组合在株高、单株干重、单株蒴果数、单株粒重、单株粒数和成株数上均增加。3 次灌溉的组合处理与对照相比，也主要表现在株高、单株干重、单株蒴果数、单株粒重、单株粒数和成株数均增加，分别提高20.56%、34.45%、9.21%、38.30%、22.47%和4.68%。对比所有灌水处理，从产量构成因子（成株数、单株蒴果数、单株粒重、单株粒数、蒴果直径）和抗倒伏相关性状（茎粗、茎壁厚、重心高度、抗折力和抗倒伏指数）来看，以枞型期和初花期各灌溉1 次（T1+T2）为佳。

表2 不同灌溉处理对胡麻农艺性状的影响Table 2 Effects of different irrigation treatments on agronomic traits of linseed

比较茎粗、重心高度及茎杆鲜质量与茎秆抗折力和抗倒伏指数的关系（表3），发现茎粗、重心高度分别与茎秆抗折力间达到极显著正相关（分别为0.518 和0.554），但分别与抗倒伏指数呈显著负相关（-0.514 和-0.423）；抗倒伏指数与茎秆鲜重呈显著正相关（0.427）。茎粗、重心高度和茎秆鲜重在不同灌溉处理下表现为无显著差异，主要原因可能为个体间差异。结合表2 可以看出，枞型期灌溉处理（无论是单次灌溉还是多次灌溉），其茎秆比其他灌溉处理更粗，重心高度也更高，即T1、T1+T2、T1+T3和T1+T2+T3茎粗分别为2.09、2.04、1.95 和1.86 mm，重心高度分别为34.40、34.39、33.78、33.50 cm，均高于其他灌溉处理。表明早期灌溉可能有利于形成更加健壮的植株，从而获得更好的抗折能力。尽管不同灌溉处理抗折能力和抗倒伏指数存在差异，但各处理均未出现倒伏情况，说明本研究设置的各灌溉处理并未出现超量灌溉的情况，具有较好的应用效果。

表3 与茎秆抗折力和抗倒伏指数相关的性状Table 3 Traits related to stem bending resistance and lodging resistance index

2.3 不同灌溉处理对胡麻品质的影响

不同灌溉处理对胡麻粗脂肪和脂肪酸组成的影响见表4，胡麻各灌溉处理下的粗脂肪（籽粒含油率）和亚麻酸（在油中的相对比率）含量比对照均有不同程度的下降，对照的粗脂肪和亚麻酸含量分别为42.40%和47.13%，而各灌溉处理的粗脂肪含量为39.45%～41.46%、亚麻酸含量为42.68%～47.03%，其中粗脂肪含量以2 次灌溉组合（T1+T2）含量最低（39.45%），亚麻酸含量除灌浆期单次灌溉处理（T3）外，其他处理与对照相比均显著降低；棕榈酸以3 次灌溉的组合含量最高（5.70%）且显著高于除对照外的其他灌溉处理；亚油酸和硬脂酸各处理间差异不显著。

表4 不同灌溉处理对胡麻粗脂肪和脂肪酸组成的影响Table 4 Effects of different irrigation treatments on crude fat and fatty acid composition of linseed

2.4 不同灌溉处理对胡麻单位面积产量及效益的影响

不同灌溉处理对胡麻产量的影响不同（表5），单次灌溉处理平均产量为1 321.5 kg/hm2，2 次灌溉平均产量为1 375.5 kg/hm2，3 次灌溉平均产量为1 870.5 kg/hm2，比对照（1 068.0 kg/hm2）分别增产23.7%、28.8%和75.1%，说明生长发育期适时灌溉有利于增产，且随灌溉次数的增加，产量逐渐增加。3 个时期的单次灌溉处理，以枞型期灌溉处理效果最佳，其次是初花期灌溉，灌浆期灌溉增产效果最差；2 次灌溉的处理中，枞型期灌溉的组合比不灌溉的组合产量表现更好，平均产量为1 477.5 kg/hm2，而不含枞型期的2 次灌溉组合中（T2+T3）平均产量仅为1 176.0 kg/hm2。与不灌溉管理方式相比，3 次灌溉处理组合的增产增收最高、为4 807.5 元/hm2，其次是单次灌溉中的枞型期灌溉、为3 045.0 元/hm2，包含枞型期灌溉的2 次灌溉组合位居第三、平均增加收益2 443.5 元/hm2。灌溉产投比以枞型期单次灌溉处理最高、达4.06，投入750元可增收效益3 045.0元，其次为3 次灌溉组合，灌溉产投比达2.14；而灌浆期灌溉处理和初花期+灌浆期灌溉组合产投比小于1，增收效果不佳。

表5 不同灌溉处理对胡麻产量及收益的影响Table 5 Effects of different irrigation treatments on yield and benefit of linseed

为验证第一年研究结果，2022 年继续开展相关试验，结果（表6）表明，枞型期前后灌溉的增产效果仍优于初花期灌溉处理，单次灌溉的产量水平达到2 次灌溉的89.7%、3 次灌溉的83.8%，增产效益较高。

表6 2022 年各灌溉处理对胡麻出苗和产量的影响Table 6 Effects of different irrigation treatments on seedling emergence and yield of linseed in 2022

3 讨论

旱害是影响胡麻生产的最主要灾害。姚玉璧等［14］研究认为，5月中、下旬前后的干旱对甘肃省胡麻产量的影响最大，此时胡麻处于现蕾、开花结蒴的关键生育时期，对水分的需要最为迫切。在加拿大，胡麻生长所需的用水量可达410 mm；在印度且非灌溉条件下，胡麻的需水量为205 mm，灌溉条件下则为257～290 mm［15］。通常认为作物需水量呈现两头少中间多的特点，如水稻、棉花和小麦的需水临界期分别在孕穗至开花期［16］、开花至幼龄形成期［17］以及拔节至灌浆期［18］。本研究所设的灌溉时期是基于前人所述作物需水特点和当地胡麻生产管理经验，结果得出枞型期、初花期和灌浆期都灌溉的产量收益最好，其次是枞型期灌溉处理，这进一步证实了前人所述的作物需水量特点。崔红艳等［19］和燕鹏等［8］均认为分茎期即枞型期是胡麻灌溉的重要时期之一，这与本研究枞型期灌溉收益较好的结论一致；但孙银霞［20］认为如果胡麻只灌溉1 次，则以现蕾期灌溉效果最佳，与不灌溉对照相比，现蕾期灌溉处理（180 mm）和盛花期灌溉处理（180 mm）的产量和水分利用效率分别增加了17.14%和9.26%。

姚玉璧等［14］研究发现，合理有效的水肥管理是提高胡麻单产的重要措施，灌溉1 800 m3/hm2和1 200 m3/hm2比不灌溉分 别增产40.4%和27.4%；在年降水量350～400 mm 的地区，胡麻现蕾期灌溉450～600 m3/hm2，可显著增进肥效和提高产量［10］。本研究中灌浆期灌溉1 次和初花期+灌浆期灌溉2 次胡麻增产不明显，枞型期单次灌溉处理的灌溉产投比最高、为4.06，产量收益位居第二，产量和纯收益能够分别达到3 次灌溉最佳处理的84.2%和97%，可作为节水灌溉的备选方案。

水分胁迫对亚麻籽产量的主要影响是蒴果数量和单株粒数或单位面积粒数［21］。严重的水分胁迫会降低种子的平均粒重，水分不足主要是通过缩短生长时间和影响冠层发育，从而降低种子产量［22］；也有学者认为水分胁迫加速了胡麻叶片、茎和蒴果的衰老，从而抑制了蒴果和种子的生长［23］。本试验中不同灌溉处理胡麻产量的差异主要来源于单株粒重，这与上述得出干旱主要影响粒重而减产的结论相类似。胡麻在苗期、花期和种子发育早期对水分胁迫特别敏感［22］，后两个生长期的水分胁迫会导致叶片过早衰老，减少种子油脂合成和积累时间。然而，本研究发现胡麻在不灌溉的条件下其含油率和亚麻酸最高，说明胡麻在长期干旱环境下可能形成了对水分胁迫的适应性。

本研究虽然得出了在年降雨量220 mm 左右的甘肃省白银干旱地区，灌溉3 次（枞型期、初花期和灌浆期各灌1 次）可有效提高胡麻产量和收益，并且认为胡麻枞型期单次灌溉可作为该地区胡麻节水灌溉的措施之一，但由于受黄河水放排时间和水量的限制，难以严谨细致地研究不同灌溉量对胡麻生长和产量的具体影响，有待在条件良好的干旱棚中进一步深入研究。

4 结论

本研究结果表明，在年降雨量220 mm 左右的甘肃省白银干旱地区，灌溉对促进胡麻生长具有积极作用，枞型期、初花期和灌浆期的单次灌溉处理平均产量为1 321.5 kg/hm2，2 次灌溉平均产量为1 375.5 kg/hm2，3 次灌溉平均产量为1 870.5 kg/hm2，比对照（1 068.0 kg/hm2）分别增产23.7%、28.8%和75.1%。灌溉处理下胡麻粗脂肪和α-亚麻酸含量不同程度地低于不灌溉处理，各灌溉处理的粗脂肪和α-亚麻酸降幅分别为2.22%～6.96%和0.21%～9.44%。灌溉3 次（纵型期、初花期和灌浆期各灌1 次）是该地区有效的灌溉措施，比不灌溉增收4 807.5 元/hm2；但胡麻枞型期单次灌溉的灌溉产投比最高，为4.06，增产效应好，可达3 次灌溉处理收益的97%，可作为该地区的节水灌溉备选方案。