微噴灌溉不同灌水下限對(duì)花生的影響

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(yáng) 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(guó)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(guó)食用油安全具有重要意義[2]。我國(guó)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(guó)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(wèn)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 材料與方法

1.1 試驗(yàn)處理與設(shè)計(jì)

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(rùn)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(wú)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(zhǎng)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。

1.2 觀測(cè)指標(biāo)與方法

(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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(rùn)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(zhǎng)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。

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 不同灌水下限對(duì)花生株高的影響

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(zhǎng)均呈現(xiàn)“前期(7月22日之前)快速生長(zhǎng)，中后期(8月2日之后)穩(wěn)步生長(zhǎng)”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(méi)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(shuō)明充足的水分條件有利于花生株高的生長(zhǎng)。

圖2 花生生育期內(nèi)株高動(dòng)態(tài)變化

2.2 不同灌水下限對(duì)花生莖粗的影響

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(zhǎng)，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(zhǎng)，水分過(guò)多或過(guò)少均會(huì)對(duì)莖粗生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用。

圖3 花生生育期內(nèi)莖粗動(dòng)態(tài)變化

2.3 不同灌水下限對(duì)花生根系生長(zhǎng)的影響

花生生育期內(nèi)根系生長(zhǎng)長(zhǎng)度動(dòng)態(tài)變化及方差分析見圖4。苗期花生根系生長(zhǎng)較小，不同灌水處理下根系長(zhǎng)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(zhǎng)，不同灌水條件對(duì)開花期、結(jié)莢期和飽果期的根系長(zhǎng)度產(chǎn)生顯著影響。自開花期以后，不同灌水條件下根系長(zhǎng)度由大到小的順序?yàn)門1>T2≈T3>CK，且T1處理的根系長(zhǎng)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(lái)汲取土壤中的水分和養(yǎng)分，進(jìn)而促進(jìn)根系生長(zhǎng)；而T2和T3處理較T1處理顯著降低根系長(zhǎng)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(zhǎng)。

圖4 花生生育期內(nèi)莖粗動(dòng)態(tài)變化

2.4 不同灌水下限對(duì)花生產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

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

2.5 不同灌水下限對(duì)花生各生育期畝均灌溉用水量的影響

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(zhǎng)，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(guò)分析不同灌水條件下花生生長(zhǎng)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(zhǎng)，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。

3 結(jié) 論

通過(guò)分析不同灌水條件對(duì)花生生長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度均產(chǎn)生顯著影響，根系長(zhǎng)度由大到小的順序?yàn)門1>T2≈T3>CK，且T1處理下的根系長(zhǎng)度均顯著高于其他處理，說(shuō)明土壤水分虧缺環(huán)境能促進(jìn)根系伸長(zhǎng)。

(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(zhǎng)，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，