朱俊嶺， 田麗萍， 薛 琳， 師 茜， 王小紅

(1.石河子大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 新疆 石河子832000； 2.石河子大學(xué) 藥學(xué)院， 新疆 石河子 832000； 3.石河子蔬菜研究所， 新疆 石河子 832000)

不同滴灌量對(duì)油莎豆干物質(zhì)積累的影響

朱俊嶺1， 田麗萍2*， 薛 琳3， 師 茜1， 王小紅1

(1.石河子大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院， 新疆 石河子832000； 2.石河子大學(xué) 藥學(xué)院， 新疆 石河子 832000； 3.石河子蔬菜研究所， 新疆 石河子 832000)

為對(duì)新疆地區(qū)油莎豆的滴灌栽培提供依據(jù)，進(jìn)行不同滴灌量(150 m3/667m2，200 m3/667m2，250 m3/667m2、300 m3/667m2，350 m3/667m2)的田間滴灌試驗(yàn)，研究其對(duì)油莎豆不同生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期器官干物質(zhì)積累和分配影響。結(jié)果表明：在整個(gè)生育期內(nèi)，不同滴灌處理油莎豆各個(gè)器官干物質(zhì)總重隨生育期的推進(jìn)呈持續(xù)增加的趨勢(shì)；在不同生育期內(nèi)葉片的干重大于莖，葉片干重較大的滴灌處理其產(chǎn)量也相應(yīng)較高；不同滴灌處理葉片干重在結(jié)豆初期均達(dá)峰值。滴灌量為250 m3/667m2的處理油莎豆產(chǎn)量最高，水分利用效率也最高，在塊莖初期葉面積指數(shù)和葉的干物質(zhì)質(zhì)量達(dá)顯著水平，該處理既提高了油莎豆的產(chǎn)量，又節(jié)約了水資源。

油莎豆； 滴灌量； 干物質(zhì)積累分配； 產(chǎn)量； 水分利用效率

油莎豆(CyperusesculeutusL.)亦稱油莎草，屬莎草科莎草屬，為禾本科一年生植物[1],其地下塊莖中含油量達(dá)25%～30%[2]，可作為能源植物，具有極大的開(kāi)發(fā)潛力。中國(guó)科學(xué)院植物研究所于1960年從保加利亞將該植物引進(jìn)我國(guó)[3]。該植物的抗逆性強(qiáng)，耐瘠薄抗?jié)?，并且根系發(fā)達(dá)，分蘗再生能力強(qiáng)[4]，具有防風(fēng)固沙的優(yōu)點(diǎn)。大面積的生產(chǎn)運(yùn)用潛力巨大，目前已有16個(gè)省(區(qū))進(jìn)行油莎豆的栽培[5]。新疆光照時(shí)間長(zhǎng)，具有大面積的沙質(zhì)土壤，氣候和土質(zhì)條件都和油莎豆原產(chǎn)地(北非尼羅河流域)相似，并且新疆的光熱條件與油莎豆原產(chǎn)地相似，種植油莎豆對(duì)增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民收入，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展及對(duì)我國(guó)營(yíng)養(yǎng)保健食用油市場(chǎng)提供充足的原料均有重要的意義。新疆氣溫溫差較大，日照時(shí)間充足，但降水量少，氣候干燥，年均降水量在150 mm左右。滴灌具有節(jié)水、節(jié)肥、省工、控制溫度和濕度，保持土壤結(jié)構(gòu)，改善品質(zhì)，增產(chǎn)增效等優(yōu)點(diǎn)。在新疆地區(qū)，滴灌技術(shù)已在棉花、小麥等農(nóng)作物上得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用，技術(shù)日趨成熟[6-8]，但關(guān)于滴灌技術(shù)應(yīng)用于油莎豆的研究還較少。因此，筆者等擬通過(guò)田間試驗(yàn)，研究不同滴灌條件下油莎豆的干物質(zhì)分配、產(chǎn)量構(gòu)成及水分利用效率，以期能獲得適合新疆干旱區(qū)種植油莎豆的最佳滴灌量，為油莎豆在新疆大面積推廣種植提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試品種和試驗(yàn)地概況

供試油莎豆品種為內(nèi)蒙小粒油莎豆。

試驗(yàn)于2013年4-10月在新疆石河子天業(yè)農(nóng)業(yè)研究所進(jìn)行(N 44°26.5′，E 86°01′)，海拔高度429 m。該區(qū)屬大陸干旱氣候，年降雨量為223 mm，年蒸發(fā)量為1 039.9 mm，年無(wú)霜期為168～171 d，晝夜溫差大。試驗(yàn)地在80 cm深土層內(nèi)土壤質(zhì)地為砂壤土；0～60 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)含量26.31 mg/kg，堿解氮含量59.46 mg/kg，速效磷25.46 mg/kg，速效鉀392.52 mg/kg，pH 8.3，土壤飽和體積含水率為29.89%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

播種前施足基肥尿素，在播種前需將種子侵泡48 h左右，4月28日播種，每穴2粒，株距18.5 cm，行距40 cm。為保證出齊苗，播前滴足墑水。滴灌試驗(yàn)設(shè)5個(gè)滴水灌溉梯度，分別為150 m3/667m2、200 m3/667m2、250 m3/667m2、300 m3/667m2和350 m3/667m2(分別用W1、W2、W3、W4、W5表示)，在齊苗后開(kāi)始進(jìn)行不同灌水處理，每隔10 d進(jìn)行1次滴水灌溉，滴水灌溉時(shí)間在5月31日至8月27日。隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。采用1管2行的滴管帶鋪設(shè)模式進(jìn)行種植，油莎豆行距40 cm，毛管間距90 cm，小區(qū)面積15 m2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1 土壤含水量測(cè)定 沿小區(qū)對(duì)角線等長(zhǎng)距選定3個(gè)樣點(diǎn)，從第1次處理至成熟按不同的灌水時(shí)間分3個(gè)層次進(jìn)行取樣，每20 cm為1層，分別采集0～60 cm的土樣，用烘干恒重法測(cè)定土壤含水量。每次采樣后隨即用土填埋取樣孔。土壤含水率：在105℃下，使用恒溫干燥箱烘去土樣中自由水和吸濕水直至恒重，計(jì)算結(jié)果。

土壤含水量=[(x1-x2)/(x2-x3)]100%

式中，x1為鋁盒重加原土壤重，x2為鋁盒加烘干土重，x3為鋁盒重.

1.3.2 干物質(zhì)測(cè)定及分配 從封行期到成熟期對(duì)干物質(zhì)采樣測(cè)定，封行期無(wú)塊莖形成，只測(cè)定地上部分；生殖生長(zhǎng)期和成熟期采集地下塊莖、葉鞘和葉于125℃殺青30 min，80℃烘至恒重，稱干重。

1.3.3 葉面積指數(shù)測(cè)定 分別于封行期、塊莖初期、塊莖盛期、成熟期選生長(zhǎng)整齊一致的植株，測(cè)定單莖綠葉長(zhǎng)和寬，再計(jì)算葉面積指數(shù)(LAI)，此指標(biāo)采用LI 3 000 c進(jìn)行測(cè)定。

1.3.4 產(chǎn)量、耗水量及水分利用效率的測(cè)定 每處理分別取15穴，分別稱干重，計(jì)算每穴平均值。成熟期取樣估算各處理的產(chǎn)量。采用測(cè)定土壤含水量計(jì)算耗水量的方法。

耗水量的計(jì)算公式為ET1-2=10ΣγiHi(θi1-θi2)+M+P0+K，(i=1,2,……,n)。式中，ET1-2為階段耗水量，i為土層編號(hào)，n為總土層數(shù)，γi為第i層土壤干容重，Hi為第i層土壤厚度，θi1和θi2分別為第i層土壤時(shí)段初和時(shí)段末的含水量，以占干土重的百分?jǐn)?shù)計(jì)；M為時(shí)段內(nèi)的灌水量；P0為有效降水量；K為時(shí)段內(nèi)的地下水補(bǔ)給量。在有底測(cè)坑條件下，K值可以不計(jì)。

水分利用效率[kg/(m3·667m2)]=產(chǎn)量/總灌水量

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excle 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用Oringin 8.6進(jìn)行圖表的繪制，用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤含水量變化

由圖示可見(jiàn)，各處理的土壤含水量隨土層深度的增加而增加；隨生育進(jìn)程的延伸，土壤含水量(0～60 cm平均含水量)呈持續(xù)下降的趨勢(shì)，而高灌水量時(shí)下降幅度較小。成熟期土壤含水量變化不大，保持在11%～14%。0～20 cm土層含水量變化較大。處理W4、W5的0～20 cm土層土壤含水率在后期生長(zhǎng)中大于W3的，而W1、W2土壤含水量變化呈下降趨勢(shì)，W3土壤含水量變化幅度較大。20～40 cm土層土壤含水量總體表現(xiàn)為W3>W4>W5>W2>W1。40～60 cm土層土壤含水量變化不明顯，說(shuō)明灌溉對(duì)于深層土壤的含水量影響不大，隨著土層的加深土壤含水量變化幅度減小。

2.2 油莎豆的葉面積指數(shù)

葉面積指數(shù)(LAI)的大小直接影響作物干物質(zhì)的累積，進(jìn)而影響群體的生產(chǎn)。由表1可見(jiàn)，隨生育期的推進(jìn)，不同處理間LAI均呈先增大后減少趨勢(shì)，在塊莖初期達(dá)最大值，而后下降。滴灌量不同，各生育期LAI的動(dòng)態(tài)表現(xiàn)不同，在封行期，W3、W4、W5間的LAI無(wú)顯著差異，但與W1、W2間差異均達(dá)顯著水平，W1、W2間無(wú)差異；在塊莖初期，W2與W5間無(wú)差異，兩者與其他處理間差異均達(dá)極顯著水平，其余各處理間差異也達(dá)極顯著水平；在塊莖盛期，W1與W5間無(wú)差異，W2與W4間無(wú)差異，但W1、W5與W2、W4間差異極顯著，兩者與W3間也呈極顯著差異。

2.3 油莎豆群體的干物質(zhì)積累及分配特點(diǎn)

由表2可見(jiàn)，各處理地上部分總干物質(zhì)隨生育期的推移而增加，總體表現(xiàn)為W3>W4>W2>W5>W1。在成熟期(8月27日)，W3處理的地上部分干重最大，達(dá)240.98 g，與其他處理間差異顯著(P<0.05)；W2、W3、W4與W1、W5間差異極顯著(P<0.01)；W1與W5不顯著，W2與W4不顯著。所以不同處理葉片、莖鞘和塊莖也有所不同。各處理間葉片的干物質(zhì)累積最大量出現(xiàn)在塊莖初期，此期W3干物質(zhì)達(dá)最大值(68.215 g)，W3與各處理間有顯著差異，W2與W4無(wú)差異，W1與W5無(wú)差異；在成熟期各處理間葉片干物質(zhì)重W4出現(xiàn)最大值(54.905 g)，與各處理間有顯著差異，占成熟期總重比例也較高(24.01%)，而在成熟期W3葉片占總重比例最小(19.83%)；各處理莖鞘的變化隨生育期的推進(jìn)呈升高→降低→再升高的趨勢(shì)，呈“N”字型模式，在成熟期各處理莖鞘的干物質(zhì)積累量達(dá)最大值(W3，49.09 g)，在封行期和塊莖初期莖鞘差異不明顯，在塊莖盛期各處理間莖鞘出現(xiàn)無(wú)顯著性，成熟期與各處理間在P<0.05時(shí)有差異顯著，在P<0.01時(shí)W2、W3、W4與W1、W5間差異極顯著，W1與W5間差異顯著或極顯著。

圖示 不同滴灌量各土層土壤的含水量

注：同列不同大、小寫(xiě)字母分別表示各處理間差異極顯著(P<0.01)和差異顯著(P<0.05)。

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

表2 不同滴灌處理油莎豆各生育期的干物質(zhì)積累量

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

不同部位Part處理Treatment封行期/gCanopyclosedperiod塊莖初期/gInitialtuberstage塊莖盛期/gFastgrowingperiodoftuber成熟期/gMatureperiod比例%Proportion總重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-葉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莖鞘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塊莖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 油莎豆的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

由表3可見(jiàn)，不同滴灌量處理下，隨著滴灌量的增加，油莎豆各產(chǎn)量指標(biāo)均是呈先增加后降低的趨勢(shì)，各外理間差異顯著，W3的產(chǎn)量顯著高于其他處理，其千粒重與其他處理間差異極顯著(P<0.01)，即滴灌量在250 m3/667m2的產(chǎn)量最高；水分過(guò)高或過(guò)低對(duì)油莎豆塊莖的結(jié)實(shí)數(shù)量影響較大。

2.5 水分利用效率

由表4可見(jiàn)，隨滴灌量的增加，耗水量也加大，產(chǎn)量和水分利用效率均呈先增加后下降的趨勢(shì)?？梢?jiàn)，耗水量大的油莎豆其產(chǎn)量和水分利用效率并不一定增大，反而使水分蒸發(fā)或因?yàn)槠渌蛩亓魇В斐傻喂嗬眯式档?，同時(shí)也加大了對(duì)水資源的浪費(fèi)。

表3 不同滴灌處理油莎豆的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素

表4 不同滴灌處理油莎豆的水分利用效率

3 結(jié)論與討論

1) 以節(jié)水高產(chǎn)為目標(biāo)，研究滴灌條件下油莎豆生長(zhǎng)發(fā)育動(dòng)態(tài)和物質(zhì)積累分配規(guī)律，對(duì)實(shí)現(xiàn)油莎豆的高產(chǎn)非常重要。本研究在油莎豆齊苗后至成熟期期間，使用5個(gè)水分梯度進(jìn)行灌溉，計(jì)算灌水量虧缺到一定程度時(shí)影響產(chǎn)量的收獲指數(shù)[9]。試驗(yàn)結(jié)果表明，0～20 cm土層的含水量變化比較明顯，20～40 cm土層含水量次之，40～60 cm土層含水量變化較平緩。

2) 在不同灌水量處理下，W1和W2的灌溉量明顯不能滿足油莎豆正常生長(zhǎng)，而W4和W5由于水分條件比較充足，植物將較多的資源用于營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，造成地上營(yíng)養(yǎng)器官生長(zhǎng)旺盛，從而對(duì)其繁殖生長(zhǎng)產(chǎn)生較大的影響，使得油莎豆的產(chǎn)量明顯下降。在田間試驗(yàn)條件下，以W3處理油莎豆全生育期耗水量在929.75 mm時(shí)獲得最高產(chǎn)量766.15 kg/667m2，并且具有較高的水分利用效率；而在較低灌水處理(W1)和灌水最大處理(W5)產(chǎn)量分別為387.58 kg/667m2和694.04 kg/667m2。這一結(jié)果與渠志剛等[10]對(duì)玉米研究結(jié)果一致，當(dāng)產(chǎn)量隨耗水量的增加而增加，到一定程度后反而下降。以W3處理各產(chǎn)量構(gòu)成因素高于其他處理，并且單穴粒數(shù)之間差異顯著。W3處理千粒重最高，但是與W4相比無(wú)顯著差異性，但與其他處理差異顯著。

3) 土壤含水量對(duì)作物生長(zhǎng)、產(chǎn)量形成以及耗水特性影響顯著[11]。土壤水分嚴(yán)重虧缺會(huì)抑制作物地上部生長(zhǎng)，降低作物生物量[12]，適度水分虧缺可同時(shí)提高作物產(chǎn)量和水分利用效率。Ercoli等[13]研究指出，水分脅迫可使小麥植株的干物質(zhì)積累量減少，提高開(kāi)花前干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移比例。本研究中，各處理油莎豆葉面積從封行期到塊莖初期呈增大的趨勢(shì)，在塊莖初期達(dá)到最大值，之后逐漸減小，葉面積和葉的干物質(zhì)積量的趨勢(shì)成正比；增加地上部營(yíng)養(yǎng)器官貯藏同化物向塊莖的運(yùn)轉(zhuǎn)，所以在成熟期干物質(zhì)的量降低，從而增加對(duì)塊莖的貢獻(xiàn)；對(duì)于莖鞘干物質(zhì)的累積則是在塊莖盛期出現(xiàn)降低，成熟期又升高，造成這一原因可能是油莎豆到后期容易倒伏，后期增加莖鞘首先是防止地上部倒伏，其次是為葉片能接觸更大面積光合，以此同化更多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)使油莎豆產(chǎn)量獲得最優(yōu)。只有適量滴灌可合理協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，促進(jìn)同化物積累和養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化與輸送，提高經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)效率。

綜合比較，無(wú)論從水分利用效率還是從油莎豆個(gè)體生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)，大面積種植油莎豆的適宜滴灌量應(yīng)為250 m3/667 m2，這樣即發(fā)揮了最大的生產(chǎn)潛力，而且可達(dá)到節(jié)水的目的。

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(責(zé)任編輯： 聶克艷)

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

八師石河子市科技計(jì)劃項(xiàng)目“油料作物滴灌高產(chǎn)栽培技術(shù)研究”(2012NY14)

朱俊嶺(1988-)，男，在讀碩士，研究方向：資源植物。E-mail: zhu455155959@163.com

*通訊作者：田麗萍(1961-)，女，教授，碩士，從事植物營(yíng)養(yǎng)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