小白菜與莧菜營養(yǎng)生長期的吸水量研究

李宏告，彭選明，張樂平，吳同斌，李青峰，張躍龍

（湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所，湖南 長沙 410125）

我國是世界上13 個貧水國之一[1]。2008年國家水利部公報公布，全國用水消耗總量3 110 億m3，其中農(nóng)業(yè)耗水占74.7%?？梢?，農(nóng)業(yè)是我國最大耗水戶[2]，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的利用率，將大大緩解我國水資源緊張的現(xiàn)狀[3]。所以，我國正在大力推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)[4]。

隨著農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)的推廣應(yīng)用，多種節(jié)水澆灌方式正在應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，如滴灌、噴藻、滲灌、微灌等[5]，其中節(jié)水原理就是根據(jù)作物吸水的分散性來控制澆灌用水量。精確了解作物每天每個時段和營養(yǎng)生長期不同時段的需水量，就能為精準(zhǔn)澆灌和節(jié)水澆灌提供參考[6-7]。為了了解作物吸收水分的分散情況，使用簡易測量儀測量出小白菜和莧菜在營養(yǎng)生長期的吸水量和不同時段的最大吸水量，并對其結(jié)果進(jìn)行了分析。

1 材料與方法

1.1 材 料

小白菜品種為上海青，莧菜品種為紅莧菜；湖南省核農(nóng)學(xué)與航天育種研究所發(fā)明的植物吸水?dāng)?shù)量簡易測量儀。

1.2 方 法

在遮雨的棚子栽培試驗植物，利用植物吸水?dāng)?shù)量簡易測量儀的栽培容器種植小白菜和莧菜，測量其營養(yǎng)生長期的吸水?dāng)?shù)量以及不同時段的吸水情況；小白菜2011年4月20日播種，4月27日移栽，移栽時澆灌用水700 mL/株，5月5日開始測量其每株每天的吸水量，5月30日小白菜收獲結(jié)束；莧菜5月31日播種，6月14日移栽，17日開始每天測量其吸水量。7月3日0:00～24:00 測量莧菜植株在一天內(nèi)不同時間段的吸水?dāng)?shù)量。每種植物栽培3 株作試驗重復(fù)，每次試驗設(shè)置3 個不栽培植物的空白作對照（CK），同樣測量其水分消耗量，并測量其株間的蒸發(fā)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 小白菜與莧菜營養(yǎng)生長期吸水量的變化

小白菜營養(yǎng)生長期的每天吸水?dāng)?shù)量平均值見圖1，莧菜營養(yǎng)生長期的每天吸水?dāng)?shù)量平均值見圖2。從圖1 中可以看出，5月21～24日的低溫，明顯影響了小白菜吸水量。

圖1 小白菜單株吸水量與氣溫變化

圖2 莧菜營養(yǎng)生長期每天吸水量

對比圖1 和圖2，可以發(fā)現(xiàn)小白菜和莧菜生育期后期的吸水量明顯增加。經(jīng)計算，小白菜前12 d的吸水?dāng)?shù)量和為1 383 mL（去掉第一個數(shù)據(jù)），后12 d 的吸水?dāng)?shù)量和為8 204 mL，吸水量為前12 d的5.93 倍；莧菜前8 d 的吸水?dāng)?shù)量為2 663 mL，后8 d 的吸水?dāng)?shù)量為7 302 mL，吸水量為前8 d 的2.74 倍。這表明隨著植物生長，生物量增加，每天的吸水量也隨之增長。

2.2 莧菜植株每天不同時段吸水量的變化

莧菜植株7月3日（0∶00～24∶00）每小時吸水量變化見圖3。從圖3 中可以看出，莧菜每天吸水最高峰出現(xiàn)在12∶00～16∶00 之間，莧菜吸收水分的時間段主要是白天，按莧菜一天內(nèi)不同時段吸水的數(shù)據(jù)計算，莧菜白天（7∶00～19∶00）吸水?dāng)?shù)量平均數(shù)總和為881 mL，是晚上（19∶00～次日7∶00）吸水?dāng)?shù)量平均數(shù)總和（199 mL）的4.43 倍。每天的吸水時間主要集中于白天中午左右。

圖3 莧菜植株一天內(nèi)不同時段吸水?dāng)?shù)量

用SPSS 對試驗場所7月3日的氣溫與7月3日試驗莧菜植株吸水?dāng)?shù)量（圖3）進(jìn)行Pearson 相關(guān)分析，相關(guān)系數(shù)為0.878，由此可見：氣溫與莧菜吸水?dāng)?shù)量在0.01 水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)，溫度對莧菜吸水量的影響顯著。

2.3 小白菜、莧菜生長期的耗水量

利用小白菜和莧菜的吸水?dāng)?shù)量和產(chǎn)量的比值就能確定植物栽培時的需水總量，試驗中小白菜和莧菜吸水量與產(chǎn)量的數(shù)據(jù)見表1，每克鮮菜產(chǎn)量所消耗的水量，小白菜為19.7 mL，莧菜為17.7 mL。按植物每克鮮重所消耗的水分量，就能根據(jù)產(chǎn)量估算出單位面積栽種植物的需水量，這比以前的估計法更準(zhǔn)確。

表1 小白菜、莧菜生長期的耗水量

2.4 小白菜吸水量與積溫的關(guān)系

以小白菜栽培后的積溫為X 軸，以吸水量總數(shù)為Y 軸作圖4，并在圖中作多項式趨勢線，列出其公式。

從圖4 中可以看出，小白菜吸水量與積溫構(gòu)成的散點(diǎn)的曲線。按這曲線作一多項趨勢線，則出現(xiàn)二次方程曲線：y=0.0126 x2－2.4231 x+133.77。用SPSS 對積溫與吸水?dāng)?shù)量總數(shù)進(jìn)行Pearson 相關(guān)性分析，相關(guān)系數(shù)為0.938，這說明積溫與吸水量總數(shù)在0.01 水平（雙側(cè)）上顯著相關(guān)。

圖4 不同積溫下吸水量散點(diǎn)曲線圖

3 討 論

試驗對象是小白菜和莧菜，因此試驗結(jié)果只能代表葉菜類蔬菜的吸水情況，其他類型作物的吸水情況需要繼續(xù)測量和研究。作物吸水量在分布上的規(guī)律性，與澆水和施肥等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理方面應(yīng)該有相關(guān)性，利用作物吸水量測量可以進(jìn)行精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)技術(shù)研究。由于作物吸水量與植物生命活動強(qiáng)度相關(guān)，從植物蒸騰系數(shù)上可以發(fā)現(xiàn)，利用作物吸水量作為參考因子來觀察作物生長發(fā)育情況，具有顯著的放大作用，因而有利于更細(xì)更快更精準(zhǔn)了解作物的生理變化和要求。利用作物吸水量測量方法還能為研究節(jié)水技術(shù)提供一種更新更直觀的途徑和方法。

試驗表明，莧菜營養(yǎng)生長期的后半段吸水量是前半段的2.74 倍，從圖2 中能看出，6月17日所測值受前期澆灌的影響，株間蒸發(fā)數(shù)量增大而形成了誤差。

試驗數(shù)據(jù)僅為夏季測量所得，由于目前水分測量工具是通過體積測量法測量的，其最小精確度為50 mL，因此以上測量數(shù)據(jù)的精確度和測量時間段還需要繼續(xù)完善。為了提高測量的精確度，將試驗中測量的度量方法由體積改為重量，并把吸水量測量的精確度提升到0.2 g 的水平，則精確度將可提高250 倍。植物在生長過程中不同時段的吸水量測量方法的應(yīng)用研究還待繼續(xù)探索。

從植物吸水?dāng)?shù)量與氣溫的關(guān)系上看，氣溫升高速度與植物吸水速度并非直線關(guān)系，而是接近二次方程曲線。根據(jù)這種規(guī)律，全球氣溫上升將帶來巨大的地下水抽取量，人類可能面臨極端天氣：暴雨、缺水干旱和沙漠化。

此試驗的植物栽培于儲水容器中，完全排除了滲漏損失，測量出的植物每生長1g 所消耗水份的數(shù)量不能作大田澆灌參考值，只能作防滲節(jié)水的參考。

參考資料：

[1]龍曉輝，周衛(wèi)軍，郝吟菊，等.我國水資源現(xiàn)狀及高效節(jié)水型農(nóng)業(yè)的發(fā)展對策[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010，11：303-304.

[2]李國忠，李中東，任玉峽.節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[J].黑龍江水專學(xué)報，2004，9：61-62.

[3]李中玉，李孟奇，郭凈芳，等.從灌溉水的利用率和水分生產(chǎn)率分析農(nóng)業(yè)節(jié)水措施[J].水利天地，2001，12：43-44.

[4]何子陽.大力發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)推進(jìn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)[J].中國農(nóng)墾，2011，11：12-15.

[5]李世英.節(jié)水灌溉設(shè)備在我國的應(yīng)用與發(fā)展[J].農(nóng)村機(jī)械化，1998，7：8-9.

[6]沈蓓蓓，龍振華，程 千，等.適合我國發(fā)展的節(jié)水灌溉技術(shù)工程研究模式研究[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2011，22（05/269）.

[7]楊 杰，魏邦龍.精確灌溉中作物需水量的研究進(jìn)展[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技，2008，11：34-37.