趙圓峰 ，王娟玲 ，劉恩科 ，張 偉 ，賀亭峰 ，王曉娟

（1.山西大學生物工程學院，山西太原030006；2.黃土高原東部旱作節(jié)水技術國家地方聯(lián)合工程實驗室，山西太原030031；3.有機旱作山西省重點實驗室，山西太原030031；4.山西農業(yè)大學（山西省農業(yè)科學院），山西太原030031；5.山西農業(yè)大學山西有機旱作農業(yè)研究院，山西太原030031）

立足于北方特殊的旱情，充分利用當?shù)氐墓狻峒敖邓茸匀粭l件資源，發(fā)展旱作農業(yè)已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢，而旱地蔬菜已經(jīng)成為很多旱作區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)，為增加農民收入做出了巨大貢獻[1-3]。目前，我國結球甘藍每年種植面積在40 萬hm2以上，占全國蔬菜種植面積的25%～30%，是東北、西北、華北等冷涼地區(qū)春夏秋三季栽培的主要蔬菜，在南方秋、冬、春三季也大面積栽培。且甘藍在山西的壽陽縣和昔陽縣以及其他地方均大面積種植，尤其壽陽縣被稱為甘藍之鄉(xiāng)，有0.667 萬hm2的甘藍種植規(guī)模，甘藍已是山西省菜農的主要收入來源之一[3]。

前人在甘藍栽培方面做過諸多研究[4-11]，但都是基于人工移栽甘藍。由于人工移栽甘藍耗時費力，對農業(yè)用水造成很大的負擔，效率十分低下。由山西省農業(yè)機械化科學研究院研制和山西省農業(yè)科學院旱地農業(yè)研究中心監(jiān)制的甘藍脈沖式注水移栽機可在坡地或平地上一次性完成開溝、栽苗、脈沖注水、覆土以及鎮(zhèn)壓保墑一系列連貫操作進行甘藍移栽[12]，不僅效率極高，而且精準量化，避免了人工補水“寧多勿少”的原則，既保證了水資源高效利用，實現(xiàn)了精準補水到苗，又很好的解決了人工移栽甘藍水資源浪費和效率低的問題。但由于甘藍脈沖式注水移栽機缺乏相關農藝方面的參數(shù)，2018—2019 年2 a 山西省農業(yè)科學院旱地農業(yè)研究中心在山西省陽曲縣凌井店鄉(xiāng)河村進行甘藍脈沖式注水移栽機移栽密度試驗，旨在探索甘藍的水分利用效率和產(chǎn)量最優(yōu)的移栽密度，給機械化移栽提供參數(shù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在山西省農業(yè)科學院旱地農業(yè)研究中心旱作節(jié)水試驗基地陽曲縣凌井店鄉(xiāng)河村進行。該地海拔1 248.5 m，年均溫5～7 ℃，全年無霜期約144 d，晝夜溫差較大，≥10 ℃的積溫 2 840.6 ℃。年均降水量459.0 mm，一般集中在6—9 月，年均蒸發(fā)量1 546.5 mm，是年均降水量的3 倍之多。由于氣候和水分的限制，此地區(qū)只能滿足一年一熟作物的生長要求，是典型的旱地農業(yè)區(qū)[2，13]。地勢平坦，土壤為黃土質淡褐土，前茬作物為架豆。2018—2019 年，該地降水量分別為395.4、417.2 mm，均低于往年平均降水量，屬于旱年。

1.2 試驗材料及設備

供試甘藍品種為早熟品種中甘301（2018 年種植）和中晚熟品種世農703（2019 年種植）。

甘藍脈沖式注水移栽機由山西省農業(yè)機械化科學研究院研制，山西省農業(yè)科學院旱地農業(yè)研究中心監(jiān)制。采用掛接方式3 點全懸掛，作業(yè)行數(shù)3 行，移栽行距350～400 mm，移栽株距300～450 mm，作業(yè)效率0.1～0.2 hm2/h[14]。

1.3 試驗設計

試驗采用大田單因素隨機區(qū)組設計，設3 個密度水平，分別為 4.95 萬、6.00 萬、7.05 萬株 /hm2，3 次重復，共9 個小區(qū)，小區(qū)面積為4 m×5 m。2018 年5 月27 日采用甘藍脈沖式注水移栽機定植，7 月25 日收獲，生育期共 60 d。2019 年 6 月 11 日同樣機械定植，9 月4 日收獲，生育期共84 d。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 土壤水分及水分利用效率的測定 分別于定植前和收獲后用烘干法測定0～200 cm 土壤含水量，并記錄甘藍生育期內的降水量，計算甘藍全生育期總耗水量（ET）及其水分利用效率（WUE）。

式中，ET 為農田耗水量，P 為生育期內降水量；W1、W2 分別為作物定植前后0～200cm土層貯水量。

式中，WUE 為籽粒產(chǎn)量水分利用效率；GY 為籽粒產(chǎn)量；ET 為作物耗水量。

1.4.2 甘藍植株性狀及產(chǎn)量的測定 收獲時測定甘藍球體的中心柱長、直徑、單球質量和產(chǎn)量。用烘干法測定甘藍干物質積累量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2017 完成數(shù)據(jù)的整理及作圖，用SPSS 24.0 進行差異性顯著分析。

2 結果與分析

2.1 甘藍不同栽植密度對土壤水分的影響

旱地土壤水分與降水、地表植被覆蓋面積有很大的關系。由表1 可知，2018 年不同甘藍收獲后平均土壤水分保持在16.7%～18.5%，而不同深度的土壤含水量變化沒有顯著差異。密度為7.05 萬株/hm2處理在0～20 cm 土壤含水量要高于密度4.95 萬、6.00 萬株/hm2處理，是因為密度稀疏造成地表裸露面積較多，高密種植阻止了地表水分散失。

表1 甘藍不同栽植密度收獲后的土壤水分含量

由表1 可知，2019 年甘藍收獲后土壤含水量變化趨勢與2018 年基本一致，但是土壤貯水量卻低于2018 年。主要原因有2 個，一是由于在2018 年收獲后及時清理了甘藍茬及地表覆蓋物等雜物，直到第2 年定植時，該試驗田一直處于裸露狀態(tài)，所以，導致該時段內試驗田的降水大量蒸發(fā)，影響水分下滲，極大減少了土壤的蓄水量。二是在2018 年收獲時降水比較集中，僅7 月份降水量達146.1 mm，占該年總降雨量的37%。再加上2019 年甘藍生育期較長，收獲時試驗地降水量少而不均，而且有半個月左右沒有降水。所以，2 a 甘藍收獲后0～200 cm 土壤貯水量相差較大。

2.2 甘藍不同栽植密度對甘藍生長的影響

2.2.1 對甘藍植株性狀及產(chǎn)量的影響 在不同密度種植下甘藍整株生物量在收獲后有明顯差異，主要表現(xiàn)在單球質量和單株地上部生物量存在明顯差異，并隨著密度的增大，單球質量和單株生物量顯著減小，不同栽植密度間都存在明顯差異。從表2 可以看出，在2018 年和2019 年甘藍收獲后甘藍中心柱長和直徑的差異也基本趨于一致。中心柱長和甘藍直徑體現(xiàn)在甘藍的單球質量上，密度為4.95 萬株/hm2甘藍的平均中心柱長顯著高于密度為6.00 萬、7.07 萬株/hm2甘藍。甘藍單球平均直徑在密度 4.95 萬、7.05 萬株 /hm2間有明顯差異。2018 年密度為4.95 萬株/hm2的甘藍直徑顯著大于密度為7.05 萬株/hm2處理5.42%。2019 年同樣在密度為4.95 萬株/hm2的甘藍直徑顯著大于密度為7.05萬株/hm2處理5.77%?？傊?，密度最大處理的甘藍中心柱長和球徑越小，其單球質量也越小，也更符合人們的消費需求，從而更有利于菜農出售。

由表2 可知，2018 年各處理間差異顯著，密度為7.05 萬株/hm2的產(chǎn)量最高，要比密度6.00 萬、4.95 萬株 /hm2分別增產(chǎn) 10.25%和 21.82%；2019 年密度7.05 萬株/hm2處理和密度 6.00 萬株/hm2處理的產(chǎn)量沒有顯著差異，但分別比密度6.00 萬、4.95萬株/hm2增產(chǎn)4.84%和13.37%。

表2 甘藍不同栽植密度植株性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)

2.2.2 不同處理對甘藍水分利用效率的影響 從表3 可以看出，不同密度在甘藍收獲后0～200 cm土層的貯水量產(chǎn)生了變化，隨著種植密度的增大土壤貯水量在甘藍收獲后減少，但未造成顯著影響。不同密度下甘藍生育期總耗水量也是隨著種植密度的增大耗水量也在增加，但不同處理間的耗水量并未形成顯著影響。從表3 綜合來看，中甘301 與世農703 這2 個品種的水分利用效率差異趨于一致，密度最大（7.05 萬株/hm2）處理的水分利用效率顯著高于密度6.00 萬、4.95 萬株/hm2，而密度6.00 萬、4.95 萬株/hm2這2 個處理的水分利用效率卻無顯著差異。

3 結論與討論

前人在甘藍農藝栽培方面已經(jīng)做過很多研究，但都是基于人工移栽甘藍，未考慮到進行機械移栽的因素。沈明生等[6]研究表明，甘藍種植密度過稀單球質量大，但是總產(chǎn)量低，種植過密會導致群體發(fā)育不良，因此，建議種植密度為6.75 萬～7.50 萬株/hm2。陳靜[4]在半干旱區(qū)早熟甘藍超高密度栽培技術研究中將甘藍種植密度提高到18.0 萬株/hm2，顯然這個密度只適合單球質量小并且早熟或極早熟的品種，不具有很強的代表性；而且在試驗中雖然使用地膜來蓄水保墑，而地膜的使用無疑會給土壤環(huán)境造成很大的壓力。張冬梅等[1]在不同種植方式和密度對旱地土壤環(huán)境和甘藍產(chǎn)量的影響研究中，甘藍種植密度設置分別為 6.75 萬、8.25 萬、9.75 萬株 /hm2，此種植密度雖略高于本試驗，但由于與本試驗選用的甘藍品種不同，而且是基于人工移栽，該試驗的密度可適用于單球質量較小的早熟甘藍品種，所以，有較高的參考價值。

甘藍脈沖式貯水移栽機不僅可以調節(jié)甘藍移栽密度，而且采用定點定量補水系統(tǒng)，在移栽同時可保證秧苗的成活率[14-15]。本試驗正是在機械移栽甘藍的背景下進行，結果表明，機械移栽密度為7.05 萬株/hm2不僅甘藍產(chǎn)量最大和水分利用效率最高，而且可以極大地提高移栽效率。此外，在甘藍收獲之后，裸露的地表會導致土壤水分流失。因此，如果沒有其他的種植計劃，建議在土地表面鋪覆蓋物或者種植綠肥等，達到蓄水保墑的目的。

本研究結果表明，在2 a 試驗中，2 個品種均在密度7.05 萬株/hm2時產(chǎn)量和水分利用效率最大，因此，建議在進行機械移栽時可參考此密度調整機器進行移栽。由于2018 年選用的中甘301 屬于早熟品種，而2019 年種植的世農703 為中晚熟品種，晚熟品種的單球質量大于早熟品種，所以，相同密度下，早熟品種的產(chǎn)量低于晚熟品種，因此，建議機械移栽早熟或單球質量較小的甘藍品種時，可適當增加種植密度。