趙寶勰，汪 磊，俞華林，李雨陽，譚美蓮，師學(xué)豪，楊繼忠，馬泉芳

（1.白銀市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，甘肅 白銀 730900；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部油料作物生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430062）

【研究意義】胡麻(Linum usitatissimumL.)是我國干旱、半干旱地區(qū)重要的特色油料作物［1］。其中，胡麻籽富含油脂、蛋白質(zhì)、食用纖維、維生素和多種礦物質(zhì)等營養(yǎng)成分［2］，且所含的木酚素（SDG）具有抗癌和雌激素作用［3］。胡麻油含有大量人體必需的α-亞麻酸（ω-3 脂肪酸），具有提高胰島素敏感性、抗高血壓和抗炎作用，降低糖尿病風(fēng)險，減少心腦血管腫瘤等疾病發(fā)生頻率［4］，因其具有獨(dú)特的芳香氣味，還深受產(chǎn)區(qū)人民喜愛。胡麻膠則是一種多功能天然綠色食品添加劑［5］。工業(yè)上，胡麻油經(jīng)過熱聚合或氧化聚合反應(yīng)可制得干燥性能優(yōu)良的聚合油，可用作調(diào)整墨油的黏度和流動性，并可調(diào)節(jié)油墨的光澤和干燥性［6］；胡麻纖維具有強(qiáng)度大、吸水散水快、穩(wěn)定性好、纖維伸縮度小、導(dǎo)電性小等特點(diǎn)，可紡高支紗，制高級衣料［7］。然而胡麻生產(chǎn)往往會受到干旱制約，致使產(chǎn)量低而不穩(wěn)，旱地平均產(chǎn)量僅有600～975 kg/hm2，對胡麻商品化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展和農(nóng)民的增產(chǎn)增收帶來不利影響［8］。

【前人研究進(jìn)展】研究表明，適當(dāng)?shù)墓喔却胧┛娠@著提高胡麻產(chǎn)量［9］。漫灌是生產(chǎn)實(shí)踐中傳統(tǒng)的灌溉措施，雖然有研究認(rèn)為其水分利用效率不高，容易造成水資源浪費(fèi)，但對于難以負(fù)擔(dān)節(jié)水灌溉系統(tǒng)的地區(qū)，是最為合適的選擇。黃河灌區(qū)是胡麻產(chǎn)區(qū)中具有灌溉條件的主要種植區(qū)域，其灌溉模式為灌溉渠根據(jù)當(dāng)年土壤墑情進(jìn)行放水，農(nóng)戶引灌渠水，灌溉按次按量收費(fèi)，漫灌無需增加額外成本，這也是當(dāng)?shù)剞r(nóng)民選擇漫灌的主要原因。目前關(guān)于胡麻灌溉的研究主要集中在灌溉定額、灌溉次數(shù)和需水量等方面。王文玲等［10］認(rèn)為年降水量350～400 mm 的地區(qū)，現(xiàn)蕾期灌溉450～600 m3/hm2，對增進(jìn)肥效、提高產(chǎn)量有顯著作用；燕鵬等［8］認(rèn)為在甘肅蘭州榆中黃土高原丘陵溝壑區(qū)，于胡麻分莖期、盛花期分別灌溉60、40 mm，具有明顯的增產(chǎn)節(jié)水效益；Rashwan 等［9］研究了埃及灌溉間隔對不同胡麻品種產(chǎn)量和質(zhì)量性狀的影響，灌溉顯著影響了胡麻除含油率外的其他性狀，其中間隔35 d 灌溉的效果最好，即生育期內(nèi)灌溉4 次。羅健科［11］認(rèn)為在白銀黃灌區(qū)水地胡麻苗期可不灌溉，現(xiàn)蕾期灌第1 水，開花初期灌第2 水，盛花期灌第3 水，之后視缺水程度和供水條件灌第4 水，灌水時最好做到水過地皮干。過量的灌溉也會引起胡麻的倒伏。王維澤等［12］認(rèn)為在胡麻開花末期至成熟期盡量不灌溉，此時期灌溉不但延遲成熟，同時增加倒伏的風(fēng)險。

【本研究切入點(diǎn)】盡管前人在胡麻灌水對產(chǎn)量、品質(zhì)等方面的影響有所涉及，也證實(shí)了灌溉時間或灌水次數(shù)與胡麻產(chǎn)量和品質(zhì)形成、以及植株的抗倒伏能力間存在一定聯(lián)系，但主要是針對個別因素（如灌水時期、灌水次數(shù)、灌水量等）對個別或部分性狀（如產(chǎn)量、效益、品質(zhì)、抗倒伏等）的影響，綜合報道灌溉與胡麻產(chǎn)量、品質(zhì)和抗倒伏能力相關(guān)性方面的研究有所欠缺?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究通過設(shè)置胡麻不同生育期的灌溉處理，評估生產(chǎn)中不同時期的漫灌對胡麻產(chǎn)量、品質(zhì)和抗倒伏性狀的影響，以期明確不同灌溉時期和次數(shù)對胡麻產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，確定胡麻關(guān)鍵灌水期和最佳灌水方案，為節(jié)本增效的胡麻灌溉技術(shù)奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省白銀市靖遠(yuǎn)縣，位于36°00′～37°15′N、104°13′～105°15′E，海拔1 550～1 580 m，≥10℃有效積溫3 100 ℃，年平均降雨量220～250 mm，土壤pH 值8.41，有機(jī)質(zhì)11.96 g/kg，堿解氮40.31 mg/kg，有效磷16.25 mg/kg，速效鉀145 mg/kg，全氮0.65 g/kg，全磷0.95 g/kg，全鉀20.5 g/kg，土壤肥力水平測定參考趙靜等［13］的方法。試驗(yàn)地地勢平坦，灌溉便利。2021 年年均降雨量211.9 mm，其中3—7 月胡麻生育期內(nèi)降雨101.6 mm；2022 年年平均降雨量178.9 mm，其中3—7 月胡麻生長期內(nèi)降雨82.2 mm。

1.2 試驗(yàn)方法

選用“隴亞13 號”胡麻品種，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供，2021 年3 月23 日播種，保苗525 萬株/ hm2，2021 年7 月25 日收獲，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，小區(qū)面積15.6 m2，灌溉量1 005 m3/ hm2，以不灌溉為對照（T0），分別在樅型期（10～14 片葉，T1），初花期（T2）和灌漿期（T3）設(shè)置灌溉處理，共組成灌溉組合7個，即1 次灌溉處理T1、T2和T3，2 次灌溉處理T1+T2、T1+T3和T2+T3，3 次灌溉處理T1+T2+T3，每處理3 次重復(fù)。2022 年在甘肅省白銀市靖遠(yuǎn)縣繼續(xù)開展相關(guān)試驗(yàn)，地塊肥沃，2022 年3 月22 播種，保苗520 萬株/ hm2，2022 年7 月23 收獲。但由于2022 年異常干旱，黃河水開放漫灌時間不正常，分別于5 月15 日、5 月28 日和6 月17日完成3 次灌溉處理，分別對應(yīng)于2021 年的樅型期處理前5 d（T1a）、后8 d（T1b）和初花期（T2）處理，同樣有7 個灌溉組合。兩年的灌溉處理見表1。

表1 2021—2022 年胡麻灌溉處理情況Table 1 Irrigation treatment of linseed in 2021-2022

1.3 測定項(xiàng)目及方法

（1）生育期記錄：播種期、出苗期、樅型期、現(xiàn)蕾期、開花期、黃熟期。

（2）農(nóng)藝性狀調(diào)查：出苗后調(diào)查出苗率，成熟期（2021 年7 月25 日）調(diào)查株高、單株干重，單株蒴果數(shù)、單株粒重，每個小區(qū)單獨(dú)收獲曬干后脫粒稱重，記錄其產(chǎn)量（kg/hm2，其中2022 年為驗(yàn)證試驗(yàn)，僅測定產(chǎn)量，未測定其他指標(biāo)），均設(shè)3 次重復(fù)。

在胡麻青果期，將植株從莖稈基部齊地面處剪斷，再把植株橫放，用食指水平托起植株，平衡時手指所在位置距離莖稈基部的距離為重心高度（cm）。用游標(biāo)卡尺測定莖稈子葉節(jié)以上5 cm 處的直徑，即為莖粗（mm）。在相同位置用解剖刀將莖稈切開，用游標(biāo)卡尺測量壁厚（mm）。采用植物倒伏儀（DIK-7401，日本）測定莖稈強(qiáng)度，將儀器貼住胡麻莖稈向前推壓，使植株與地面呈45°夾角，便可記錄其受力數(shù)據(jù)，即為莖稈抗折力（單位：N）。

（3）灌溉產(chǎn)投比：根據(jù)不同處理的產(chǎn)量表現(xiàn)，計算灌溉產(chǎn)投比，按6元/kg計算收益，其值大于1，表示產(chǎn)出大于投入；若其值小于或等于1，表示投入大于或等于產(chǎn)出。

（4）品質(zhì)性狀：由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所檢測胡麻品質(zhì)。檢測指標(biāo)包括粗脂肪含量（籽粒含油率，%）、亞麻酸含量、油酸含量、亞油酸含量、硬脂酸含量和棕櫚酸含量（指這5個組分各自在粗脂肪中的相對比率，%）。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，SPSS 17.0 軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉處理對胡麻農(nóng)藝性狀的影響

由表2 可知，2021 年多個灌溉組合間的單株粒重、單株粒數(shù)、莖稈抗折力和莖稈抗倒伏指數(shù)間存在顯著差異。比較不同灌溉次數(shù)與對照間差異發(fā)現(xiàn)，單次灌溉中，樅型期灌溉比對照在株高、單株干重、單株蒴果數(shù)和單株粒重等性狀上表現(xiàn)出優(yōu)勢，分別提升28.10%、28.57%、23.55%和21.28%，而初花期灌溉與對照相比則主要表現(xiàn)在成株數(shù)明顯增加4.39%。2 次灌溉的各組合之間，主要表現(xiàn)為包含樅型期灌溉處理的組合在株高、單株干重、單株蒴果數(shù)、單株粒重、單株粒數(shù)和成株數(shù)上均增加。3 次灌溉的組合處理與對照相比，也主要表現(xiàn)在株高、單株干重、單株蒴果數(shù)、單株粒重、單株粒數(shù)和成株數(shù)均增加，分別提高20.56%、34.45%、9.21%、38.30%、22.47%和4.68%。對比所有灌水處理，從產(chǎn)量構(gòu)成因子（成株數(shù)、單株蒴果數(shù)、單株粒重、單株粒數(shù)、蒴果直徑）和抗倒伏相關(guān)性狀（莖粗、莖壁厚、重心高度、抗折力和抗倒伏指數(shù)）來看，以樅型期和初花期各灌溉1 次（T1+T2）為佳。

表2 不同灌溉處理對胡麻農(nóng)藝性狀的影響Table 2 Effects of different irrigation treatments on agronomic traits of linseed

比較莖粗、重心高度及莖桿鮮質(zhì)量與莖稈抗折力和抗倒伏指數(shù)的關(guān)系（表3），發(fā)現(xiàn)莖粗、重心高度分別與莖稈抗折力間達(dá)到極顯著正相關(guān)（分別為0.518 和0.554），但分別與抗倒伏指數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（-0.514 和-0.423）；抗倒伏指數(shù)與莖稈鮮重呈顯著正相關(guān)（0.427）。莖粗、重心高度和莖稈鮮重在不同灌溉處理下表現(xiàn)為無顯著差異，主要原因可能為個體間差異。結(jié)合表2 可以看出，樅型期灌溉處理（無論是單次灌溉還是多次灌溉），其莖稈比其他灌溉處理更粗，重心高度也更高，即T1、T1+T2、T1+T3和T1+T2+T3莖粗分別為2.09、2.04、1.95 和1.86 mm，重心高度分別為34.40、34.39、33.78、33.50 cm，均高于其他灌溉處理。表明早期灌溉可能有利于形成更加健壯的植株，從而獲得更好的抗折能力。盡管不同灌溉處理抗折能力和抗倒伏指數(shù)存在差異，但各處理均未出現(xiàn)倒伏情況，說明本研究設(shè)置的各灌溉處理并未出現(xiàn)超量灌溉的情況，具有較好的應(yīng)用效果。

表3 與莖稈抗折力和抗倒伏指數(shù)相關(guān)的性狀Table 3 Traits related to stem bending resistance and lodging resistance index

2.3 不同灌溉處理對胡麻品質(zhì)的影響

不同灌溉處理對胡麻粗脂肪和脂肪酸組成的影響見表4，胡麻各灌溉處理下的粗脂肪（籽粒含油率）和亞麻酸（在油中的相對比率）含量比對照均有不同程度的下降，對照的粗脂肪和亞麻酸含量分別為42.40%和47.13%，而各灌溉處理的粗脂肪含量為39.45%～41.46%、亞麻酸含量為42.68%～47.03%，其中粗脂肪含量以2 次灌溉組合（T1+T2）含量最低（39.45%），亞麻酸含量除灌漿期單次灌溉處理（T3）外，其他處理與對照相比均顯著降低；棕櫚酸以3 次灌溉的組合含量最高（5.70%）且顯著高于除對照外的其他灌溉處理；亞油酸和硬脂酸各處理間差異不顯著。

表4 不同灌溉處理對胡麻粗脂肪和脂肪酸組成的影響Table 4 Effects of different irrigation treatments on crude fat and fatty acid composition of linseed

2.4 不同灌溉處理對胡麻單位面積產(chǎn)量及效益的影響

不同灌溉處理對胡麻產(chǎn)量的影響不同（表5），單次灌溉處理平均產(chǎn)量為1 321.5 kg/hm2，2 次灌溉平均產(chǎn)量為1 375.5 kg/hm2，3 次灌溉平均產(chǎn)量為1 870.5 kg/hm2，比對照（1 068.0 kg/hm2）分別增產(chǎn)23.7%、28.8%和75.1%，說明生長發(fā)育期適時灌溉有利于增產(chǎn)，且隨灌溉次數(shù)的增加，產(chǎn)量逐漸增加。3 個時期的單次灌溉處理，以樅型期灌溉處理效果最佳，其次是初花期灌溉，灌漿期灌溉增產(chǎn)效果最差；2 次灌溉的處理中，樅型期灌溉的組合比不灌溉的組合產(chǎn)量表現(xiàn)更好，平均產(chǎn)量為1 477.5 kg/hm2，而不含樅型期的2 次灌溉組合中（T2+T3）平均產(chǎn)量僅為1 176.0 kg/hm2。與不灌溉管理方式相比，3 次灌溉處理組合的增產(chǎn)增收最高、為4 807.5 元/hm2，其次是單次灌溉中的樅型期灌溉、為3 045.0 元/hm2，包含樅型期灌溉的2 次灌溉組合位居第三、平均增加收益2 443.5 元/hm2。灌溉產(chǎn)投比以樅型期單次灌溉處理最高、達(dá)4.06，投入750元可增收效益3 045.0元，其次為3 次灌溉組合，灌溉產(chǎn)投比達(dá)2.14；而灌漿期灌溉處理和初花期+灌漿期灌溉組合產(chǎn)投比小于1，增收效果不佳。

表5 不同灌溉處理對胡麻產(chǎn)量及收益的影響Table 5 Effects of different irrigation treatments on yield and benefit of linseed

為驗(yàn)證第一年研究結(jié)果，2022 年繼續(xù)開展相關(guān)試驗(yàn)，結(jié)果（表6）表明，樅型期前后灌溉的增產(chǎn)效果仍優(yōu)于初花期灌溉處理，單次灌溉的產(chǎn)量水平達(dá)到2 次灌溉的89.7%、3 次灌溉的83.8%，增產(chǎn)效益較高。

表6 2022 年各灌溉處理對胡麻出苗和產(chǎn)量的影響Table 6 Effects of different irrigation treatments on seedling emergence and yield of linseed in 2022

3 討論

旱害是影響胡麻生產(chǎn)的最主要災(zāi)害。姚玉璧等［14］研究認(rèn)為，5月中、下旬前后的干旱對甘肅省胡麻產(chǎn)量的影響最大，此時胡麻處于現(xiàn)蕾、開花結(jié)蒴的關(guān)鍵生育時期，對水分的需要最為迫切。在加拿大，胡麻生長所需的用水量可達(dá)410 mm；在印度且非灌溉條件下，胡麻的需水量為205 mm，灌溉條件下則為257～290 mm［15］。通常認(rèn)為作物需水量呈現(xiàn)兩頭少中間多的特點(diǎn)，如水稻、棉花和小麥的需水臨界期分別在孕穗至開花期［16］、開花至幼齡形成期［17］以及拔節(jié)至灌漿期［18］。本研究所設(shè)的灌溉時期是基于前人所述作物需水特點(diǎn)和當(dāng)?shù)睾樯a(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)果得出樅型期、初花期和灌漿期都灌溉的產(chǎn)量收益最好，其次是樅型期灌溉處理，這進(jìn)一步證實(shí)了前人所述的作物需水量特點(diǎn)。崔紅艷等［19］和燕鵬等［8］均認(rèn)為分莖期即樅型期是胡麻灌溉的重要時期之一，這與本研究樅型期灌溉收益較好的結(jié)論一致；但孫銀霞［20］認(rèn)為如果胡麻只灌溉1 次，則以現(xiàn)蕾期灌溉效果最佳，與不灌溉對照相比，現(xiàn)蕾期灌溉處理（180 mm）和盛花期灌溉處理（180 mm）的產(chǎn)量和水分利用效率分別增加了17.14%和9.26%。

姚玉璧等［14］研究發(fā)現(xiàn)，合理有效的水肥管理是提高胡麻單產(chǎn)的重要措施，灌溉1 800 m3/hm2和1 200 m3/hm2比不灌溉分 別增產(chǎn)40.4%和27.4%；在年降水量350～400 mm 的地區(qū)，胡麻現(xiàn)蕾期灌溉450～600 m3/hm2，可顯著增進(jìn)肥效和提高產(chǎn)量［10］。本研究中灌漿期灌溉1 次和初花期+灌漿期灌溉2 次胡麻增產(chǎn)不明顯，樅型期單次灌溉處理的灌溉產(chǎn)投比最高、為4.06，產(chǎn)量收益位居第二，產(chǎn)量和純收益能夠分別達(dá)到3 次灌溉最佳處理的84.2%和97%，可作為節(jié)水灌溉的備選方案。

水分脅迫對亞麻籽產(chǎn)量的主要影響是蒴果數(shù)量和單株粒數(shù)或單位面積粒數(shù)［21］。嚴(yán)重的水分脅迫會降低種子的平均粒重，水分不足主要是通過縮短生長時間和影響冠層發(fā)育，從而降低種子產(chǎn)量［22］；也有學(xué)者認(rèn)為水分脅迫加速了胡麻葉片、莖和蒴果的衰老，從而抑制了蒴果和種子的生長［23］。本試驗(yàn)中不同灌溉處理胡麻產(chǎn)量的差異主要來源于單株粒重，這與上述得出干旱主要影響粒重而減產(chǎn)的結(jié)論相類似。胡麻在苗期、花期和種子發(fā)育早期對水分脅迫特別敏感［22］，后兩個生長期的水分脅迫會導(dǎo)致葉片過早衰老，減少種子油脂合成和積累時間。然而，本研究發(fā)現(xiàn)胡麻在不灌溉的條件下其含油率和亞麻酸最高，說明胡麻在長期干旱環(huán)境下可能形成了對水分脅迫的適應(yīng)性。

本研究雖然得出了在年降雨量220 mm 左右的甘肅省白銀干旱地區(qū)，灌溉3 次（樅型期、初花期和灌漿期各灌1 次）可有效提高胡麻產(chǎn)量和收益，并且認(rèn)為胡麻樅型期單次灌溉可作為該地區(qū)胡麻節(jié)水灌溉的措施之一，但由于受黃河水放排時間和水量的限制，難以嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致地研究不同灌溉量對胡麻生長和產(chǎn)量的具體影響，有待在條件良好的干旱棚中進(jìn)一步深入研究。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，在年降雨量220 mm 左右的甘肅省白銀干旱地區(qū)，灌溉對促進(jìn)胡麻生長具有積極作用，樅型期、初花期和灌漿期的單次灌溉處理平均產(chǎn)量為1 321.5 kg/hm2，2 次灌溉平均產(chǎn)量為1 375.5 kg/hm2，3 次灌溉平均產(chǎn)量為1 870.5 kg/hm2，比對照（1 068.0 kg/hm2）分別增產(chǎn)23.7%、28.8%和75.1%。灌溉處理下胡麻粗脂肪和α-亞麻酸含量不同程度地低于不灌溉處理，各灌溉處理的粗脂肪和α-亞麻酸降幅分別為2.22%～6.96%和0.21%～9.44%。灌溉3 次（縱型期、初花期和灌漿期各灌1 次）是該地區(qū)有效的灌溉措施，比不灌溉增收4 807.5 元/hm2；但胡麻樅型期單次灌溉的灌溉產(chǎn)投比最高，為4.06，增產(chǎn)效應(yīng)好，可達(dá)3 次灌溉處理收益的97%，可作為該地區(qū)的節(jié)水灌溉備選方案。