劉浩然,王鐵軍,曹 婷,范宏濤
(1.遼寧水利事務(wù)服務(wù)中心,遼寧 沈陽 110003;2. 黑山縣水利事務(wù)服務(wù)中心,遼寧 錦州 121400)
花生是我國重要的油料作物,種植面積僅次于油菜居第2位[1],占油料作物播種面積的33% 左右,但總產(chǎn)量居第1位,約占油料作物總產(chǎn)量的50%。重視花生生產(chǎn)發(fā)展,加強(qiáng)花生高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培理論與技術(shù)研究,對(duì)確保我國食用油安全具有重要意義[2]。我國花生主產(chǎn)區(qū)雖分布在干旱和半干旱地區(qū),但嚴(yán)重干旱缺水環(huán)境仍然是我國花生生產(chǎn)危害最大的限制因素,引起花生減產(chǎn)、品質(zhì)下降、黃曲霉污染加重等問題[3-4]。
遼西走廊地區(qū)是我省花生的主要產(chǎn)區(qū),種植面積較大[5]。由于干旱情況時(shí)有發(fā)生,影響花生產(chǎn)量和品質(zhì)等[6],當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶亟需發(fā)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)。隨著高效節(jié)水灌溉工程在遼西地區(qū)的發(fā)展,微噴灌溉已成為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)中的主要高效節(jié)水灌溉技術(shù)之一,但由于缺乏合理的灌溉制度,微噴在遼西走廊地區(qū)的花生種植中應(yīng)用不多,花生適宜灌水下限不清楚。因此,本研究開展微噴灌條件下不同灌水下限對(duì)花生的影響,為制定遼西地區(qū)花生高效灌溉制度提供科學(xué)依據(jù)。
1.1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況
試驗(yàn)區(qū)位于黑山縣姜屯,東經(jīng)121°49′,北緯41°28′,海拔33 m,半濕潤半干旱季風(fēng)型大陸性氣候。該試驗(yàn)區(qū)多年平均氣溫6.8 ℃,平均降水量568 mm,年蒸散量達(dá)1737.9 mm,有效積溫3850 ℃,土壤質(zhì)地砂壤土,土壤容重1.4 g/cm3,土壤有機(jī)質(zhì)含量為5.1%,速效氮29.8 ppm,速效磷101.2 ppm,速效鉀105.5 ppm,田間最大持水量21.0%,pH 7.0,地下水埋深3.0 m左右。該試驗(yàn)區(qū)試驗(yàn)期間的初霜日為9月30日,終霜日為4月14日,無霜期一共有177 d。
1.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)在新建測(cè)坑內(nèi)進(jìn)行,試驗(yàn)小區(qū)面積為2.0 m×2.5 m,配備電動(dòng)遮雨棚。每個(gè)小區(qū)種植花生2壟(大壟雙行)4行。該試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理,以全生育期高土壤水分控制為對(duì)照(CK),又設(shè)置輕度控水(T1)、中度控水(T2)和重度控水(T3)3個(gè)處理,每個(gè)試驗(yàn)處理重復(fù)10次。所有處理的灌水上限均為田間持水量的90%,輕度控水處理(T1)控水下限為田間持水率的75%,中度控水處理(T2)控水下限為田間持水率的65%,重度控水處理(T3)控水下限為田間持水率的55%。試驗(yàn)區(qū)布置示意圖見圖1。土壤水分采用Trime進(jìn)行土壤含水率的觀測(cè)。在試驗(yàn)監(jiān)測(cè)小區(qū)內(nèi)預(yù)埋土壤水分監(jiān)測(cè)管,每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)選擇2個(gè)測(cè)點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)觀測(cè)5個(gè)深度,分別為10 cm,20 cm,30 cm,40 cm,60 cm,觀測(cè)時(shí)間間隔為5 d,灌水前、灌水后、各生育階段始末加測(cè)。
圖1 試驗(yàn)區(qū)布置示意圖
該試驗(yàn)種植花生的品種為白沙1016,種植栽培方式為大壟雙行+微噴灌的方式,其中壟臺(tái)寬、壟溝寬、壟深分別為80 cm、40 cm和20 cm。在花生播種前對(duì)地塊進(jìn)行旋耕、翻平耙細(xì)和起壟作業(yè),旋耕深度25~30 cm,當(dāng)土壤表層(約5 cm)溫度達(dá)到8~ 9 ℃時(shí)開始播種,該試驗(yàn)于2021年5月26日播種,每穴種植2~4粒,播種深度為5 cm,株距8~10 cm。播種后覆膜前在土壤表面噴施除草劑進(jìn)行封閉滅草,覆膜和鋪設(shè)滴灌帶同步進(jìn)行,滴灌帶離播種行距15 cm。滴灌帶選用東方生態(tài)公司生產(chǎn)的壓片式微噴帶,壓片式微噴帶設(shè)計(jì)工作壓力為0.15 MPa,每條噴灌帶最大鋪設(shè)長度100 m,噴水幅寬8.0 m(兩側(cè)各4 m,控制4根壟),平均單孔出水量為3L/h,每百米噴水量為8.4 m3/h。微噴帶鋪設(shè)于兩排測(cè)坑中間,每條微噴帶各控制兩側(cè)5個(gè)測(cè)坑,共控制10個(gè)測(cè)坑。施肥方式及用量同當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶。
(1)灌水量。采用水表觀測(cè)灌水量,同時(shí)記錄灌水日期、灌水時(shí)間及灌水量。
(2)植株生長性狀。葉面積指數(shù):在每個(gè)試驗(yàn)處理小區(qū)內(nèi)標(biāo)記具有代表性的3株花生,每10 d(可用葉面積儀)測(cè)定一次所有完全展開葉片的葉面積(在各生育階段始末加測(cè)),繼而計(jì)算葉面積指數(shù)。株高:采用直尺觀測(cè)掛牌標(biāo)記的5株花生株高,每10 d一次。莖粗:采用游標(biāo)卡尺觀測(cè)掛牌標(biāo)記的5株花生莖粗,選擇花生主莖與地面相交處進(jìn)行觀測(cè),每10 d觀測(cè)一次。干物質(zhì)重量:各個(gè)試驗(yàn)處理在花生各個(gè)生育階段后,選擇1株能代表小區(qū)平均水平的花生,分別測(cè)定其地上部干物質(zhì)質(zhì)量。測(cè)定干物質(zhì)質(zhì)量時(shí)先在105 ℃殺青0.5 h,然后在溫度80 ℃下烘至恒重,所得的恒重即為花生地上部干物質(zhì)質(zhì)量。根系長度:在花生的苗期、開花期、結(jié)莢期和果熟期結(jié)束后取干物質(zhì)時(shí),將花生根系小心取出,測(cè)量根系長度。取樣時(shí)先用工具將根系周圍的土體整體取出(取土范圍是苗期10 cm附近,開花期、結(jié)莢期20 cm、果熟期30 cm),再將根系放入水桶中浸泡約3h,待土壤完全濕潤后輕輕洗凈根系,可用低壓水沖洗,注意保持根系的完整性,洗凈后讓根系自然下垂后放置在平面上,周圍放直尺并拍照,同時(shí)記錄長度。
(3)產(chǎn)量。在每個(gè)試驗(yàn)處理小區(qū)選取5株代表性花生進(jìn)行考種,分別測(cè)量花生產(chǎn)量的構(gòu)成指標(biāo),具體包括莢果數(shù)、莢果重、籽仁數(shù)、籽仁重量、百粒重等。試驗(yàn)小區(qū)處理產(chǎn)量采用實(shí)際測(cè)量。
花生全生育期內(nèi)株高動(dòng)態(tài)變化見圖2,在整個(gè)生育期內(nèi),不同灌水條件下花生生長均呈現(xiàn)“前期(7月22日之前)快速生長,中后期(8月2日之后)穩(wěn)步生長”趨勢(shì),且不同灌溉條件下的株高均在9月12日達(dá)到峰值。由方差分析可知,不同灌水條件下,6月22日和7月2日的株高數(shù)值相近,未產(chǎn)生顯著差異;從7月12日開始,不同灌水下限對(duì)株高產(chǎn)生差異顯著,CK處理的株高顯著高于T1、T2和T3處理,但T1、T2和T3 3個(gè)處理之間沒有產(chǎn)生顯著差異。在生育末期(9月12日),CK處理的株高為54.6 cm,顯著高于T1處理21.2%,T2處理17.6%,T3處理15.0%,說明充足的水分條件有利于花生株高的生長。
圖2 花生生育期內(nèi)株高動(dòng)態(tài)變化
花生生育期內(nèi)莖粗動(dòng)態(tài)變化見圖3,整個(gè)生育期內(nèi),不同灌水條件下的莖粗均呈現(xiàn)“前期(8月2日)穩(wěn)步生長,中后期(8月12日)基本穩(wěn)定”的變化趨勢(shì)。由方差分析結(jié)果發(fā)現(xiàn),7月12日之前,不同灌水條件下的莖粗雖有差異,但未達(dá)到顯著水平;自7月22日開始,花生莖粗受灌溉條件影響產(chǎn)生顯著差異,T1、T2和CK處理莖粗較為接近,均顯著高于T3處理;在8月12日以后,T1處理的花生莖粗最大,顯著高于T2、T3和CK處理;但T2和CK處理的莖粗?jǐn)?shù)值接近,顯著高于T3處理。由此表明,T1處理的水分條件下最有利于花生莖粗生長,水分過多或過少均會(huì)對(duì)莖粗生長產(chǎn)生抑制作用。
圖3 花生生育期內(nèi)莖粗動(dòng)態(tài)變化
花生生育期內(nèi)根系生長長度動(dòng)態(tài)變化及方差分析見圖4。苗期花生根系生長較小,不同灌水處理下根系長度基本一致,未產(chǎn)生顯著差異。隨著生育期的推進(jìn),根系迅速生長,不同灌水條件對(duì)開花期、結(jié)莢期和飽果期的根系長度產(chǎn)生顯著影響。自開花期以后,不同灌水條件下根系長度由大到小的順序?yàn)門1>T2≈T3>CK,且T1處理的根系長度均顯著高于其他處理。這可能由于在CK處理充足的水分環(huán)境下,T1處理適宜的水分虧缺條件更能促進(jìn)根系深扎來汲取土壤中的水分和養(yǎng)分,進(jìn)而促進(jìn)根系生長;而T2和T3處理較T1處理顯著降低根系長度,可能是由于中/重度的水分虧缺程度降低了根系活性,在某種程度上抑制花生生長。
圖4 花生生育期內(nèi)莖粗動(dòng)態(tài)變化
花生不同灌水下限對(duì)產(chǎn)量、莢果數(shù)、莢果重、籽仁數(shù)、籽仁重和百粒重的方差分析見表1。由表可知,不同灌水條件顯著影響花生產(chǎn)量、莢果數(shù)、莢果重、籽仁數(shù)、籽仁重和百粒重。在產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成指標(biāo)數(shù)值比較中還發(fā)現(xiàn):T1處理最大,T2處理次之,T3處理最小,且T3處理下各指標(biāo)數(shù)值均顯著低于其他處理。不同灌水條件下,各處理間的花生產(chǎn)量均產(chǎn)生顯著差異,其中T1處理下的產(chǎn)量最大,顯著高于T2處理4.16%,T3處理38.89%,CK處理13.15%。CK處理充足的水分條件下,產(chǎn)量及產(chǎn)量各構(gòu)成指標(biāo)均低于T1處理,與CK處理相比,T1處理提高莢果數(shù)1.6個(gè)(15.09%),莢果重3.3 g(26.83%),籽仁數(shù)1.6粒(8.33%),籽仁重2.2 g(15.83%),百粒重5.3 g(7.36%),產(chǎn)量648 kg/hm2(13.15%),由此可見花生獲得高產(chǎn)并非水分越多越好,T1處理適當(dāng)?shù)墓嗨畻l件最有利于花生獲得較多的莢果數(shù)和籽仁數(shù),增加莢果重和籽仁重,進(jìn)而提高花生產(chǎn)量。
表1 不同灌水下限對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響
不同灌水下限條件下花生各個(gè)生育期以及全生育期畝均灌溉用水量見表2。由表2可知,不同灌水下限條件顯著影響了花生全生育期畝均灌溉用水量。T1、T2和CK處理的全生育期畝均灌溉用水量數(shù)值分別為135.11 mm、129.11 mm、139.07 mm,三個(gè)處理差異不明顯,未達(dá)到顯著性水平,但均顯著高于T3處理。與T3處理相比,T1、T2和CK處理分別顯著提高畝均灌溉用水量26.9%、21.3%、30.6%。這主要是由于T3處理在灌水下限為55%的田間持水率的條件下,土壤含水率達(dá)到灌水下限所需時(shí)間較長,灌水次數(shù)比其他處理少的原因。
表2 不同灌水下限對(duì)花生各生育期灌水量的影響
通過分析不同灌水條件下花生生長指標(biāo)和產(chǎn)量等的影響發(fā)現(xiàn),輕度控水下限處理(T1)能及時(shí)補(bǔ)充土壤水分虧缺狀態(tài),保證花生生長,最有利于花生獲得高產(chǎn)。T1條件下花生全生育期內(nèi)累計(jì)灌小3次,花針期、結(jié)莢期和飽果期各灌水1次,單次灌溉水量均以土壤田間持水率的75%作為灌水下限,田間持水率的90%作為灌水上限。全生育期畝均灌溉用水量為135.11 mm。
通過分析不同灌水條件對(duì)花生生長指標(biāo)、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成等指標(biāo)的影響,形成以下結(jié)論:
(1)自7月22日開始,不同灌水條件顯著影響花生株高和莖粗,其中對(duì)照處理(CK)下的花生長勢(shì)最高,顯著優(yōu)于輕度控水處理(T1)、中度控水處理(T2)和重度控水處理(T3);T1處理下的莖粗最大,顯著優(yōu)于T2、T3和CK處理。
(2)不同灌水條件對(duì)開花期、結(jié)莢期和飽果期的根系長度均產(chǎn)生顯著影響,根系長度由大到小的順序?yàn)門1>T2≈T3>CK,且T1處理下的根系長度均顯著高于其他處理,說明土壤水分虧缺環(huán)境能促進(jìn)根系伸長。
(3)不同灌水條件顯著影響花生產(chǎn)量、莢果數(shù)、莢果重、籽仁數(shù)、籽仁重和百粒重,各指標(biāo)由大到小的順序均一致表現(xiàn)為:T1>T2>CK>T3。不同灌水條件下T1處理下的產(chǎn)量最大,分別顯著高于T2、T3和CK處理4.16%、38.89%、13.15%。
(4)輕度控水下限處理(T1)最有利于花生生長,具有高產(chǎn)優(yōu)勢(shì)。T1處理下花生全生育期內(nèi)累計(jì)灌水3次,全生育期畝均灌溉用水量為135.11 mm,