不同灌溉定額對(duì)胡麻產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

阿比亞斯，王 健，王 珍，劉 虎，葛 楠，程 波*

（1.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院內(nèi)蒙古陰山北麓草原生態(tài)水文國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，北京 100038；2.水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020；3.內(nèi)蒙古引綽濟(jì)遼供水有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 興安盟 137400）

胡麻，又稱亞麻（Linum usitatissimum L.），是亞麻科（Linaceae）亞麻屬（Linum）一年生草本植物[1]，約3 萬年前人類發(fā)現(xiàn)了野生亞麻種子。經(jīng)過不斷的種植與改良，目前胡麻廣泛分布在中國(guó)、美國(guó)、俄羅斯、加拿大等國(guó)家[2]。

中國(guó)胡麻種子的面積約為70 萬hm2，主要種植地包括甘肅省、內(nèi)蒙古自治區(qū)和寧夏回族自治區(qū)等干旱、半干旱地區(qū)，是工業(yè)植物油與種植地食用油的主要來源之一。胡麻具有耐寒、耐旱和耐貧瘠的特點(diǎn)[3]。

胡麻籽富含各種人體需要的活性物質(zhì)及不飽和脂肪酸，包括α-亞麻酸、膳食纖維、木酚素和阿魏酸等。其中，α-亞麻酸被稱作“維生素F”，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值極高，而在胡麻籽油中的含量遠(yuǎn)高于花生油、大豆油和菜籽油等常用油，因此胡麻籽有“21 世紀(jì)功能食品”的美稱[4]。

1 水分對(duì)胡麻生長(zhǎng)的影響

水分是胡麻有機(jī)體的重要組成部分。在胡麻生長(zhǎng)過程中，其完熟期以前的各個(gè)生育時(shí)期水分含量占植株重量的30%～90%。從光合作用角度來講，水是胡麻進(jìn)行光合作用的重要原料之一，如果沒有水的參與就不能進(jìn)行光合作用。土壤中的養(yǎng)分也只有溶解在水中才能被胡麻吸收利用。水能維持胡麻在陽光下的蒸騰作用而抵消一部分熱量，使胡麻不會(huì)因強(qiáng)烈光照而灼傷。從水量來講，水分過剩會(huì)影響胡麻根部呼吸，導(dǎo)致胡麻生育不良，出現(xiàn)倒伏或植株死亡。胡麻需水量隨著植株的生長(zhǎng)而增加，從出苗經(jīng)過樅形期到快速生長(zhǎng)初期耗水量占全生育期的9%～11%，快速生長(zhǎng)期到開花期耗水量占全生育期的75%～80%，全田開花后到黃熟期占11%～13%，完熟期是植株向周圍環(huán)境散失水分的時(shí)期。

在我國(guó)胡麻的生產(chǎn)過程中，常會(huì)遇到兩次干旱季節(jié)對(duì)胡麻產(chǎn)量影響最大，一次是在樅形末期進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，另一次是在現(xiàn)蕾到開花期。6 月少雨甚至無雨，干旱嚴(yán)重，胡麻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)受阻，植株矮小，下部葉片有枯黃現(xiàn)象，影響花芽分化。如7 月上旬遇到少雨天氣時(shí)，天氣炎熱，正值現(xiàn)蕾期，胡麻分枝少且短，花蕾緊縮在莖頂端，花朵開放極不整齊，而且早熟。7 月下旬至8 月初多雨，會(huì)造成嚴(yán)重“返青”現(xiàn)象。

有條件的地區(qū)應(yīng)觀察胡麻的長(zhǎng)勢(shì)和天氣降水情況并及時(shí)灌溉，還應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)毓庹蘸蜏囟葪l件適當(dāng)調(diào)整播種期，營(yíng)造避害趨利的生長(zhǎng)環(huán)境。不同類型的胡麻對(duì)生長(zhǎng)中最易遭受兩次干旱的適應(yīng)能力有明顯差異。除種性及生理代謝類型等因素外，從品種株型上也可以判斷對(duì)干旱的忍耐能力[5]。

目前，水資源短缺是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的最大問題。中國(guó)人均水資源占有量為2 074.5 m3，是全球13 個(gè)貧水國(guó)家之一。造成我國(guó)水資源匱乏的原因除了水資源總量少和人口基數(shù)大之外，農(nóng)業(yè)用水浪費(fèi)也是重要原因。每年我國(guó)農(nóng)業(yè)用水量超全國(guó)用水量的60%，其中灌溉用水量占90%左右，但是灌溉水有效利用系數(shù)僅為0.54[6]，不合理的灌溉方式既浪費(fèi)了寶貴的水資源，也對(duì)作物的品質(zhì)造成了影響。一直以來，關(guān)于胡麻的研究主要集中在胡麻品種的選育，以及對(duì)于干旱的適應(yīng)性和農(nóng)業(yè)栽培技術(shù)對(duì)胡麻產(chǎn)量、質(zhì)量的影響[7]，而關(guān)于胡麻節(jié)水灌溉技術(shù)方面的研究相對(duì)較少。為此，本研究以內(nèi)蒙古陰山北麓草原生態(tài)水文國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站的非稱重式蒸滲儀為依托，以胡麻為研究對(duì)象，通過控制灌溉定額，研究水分對(duì)于胡麻產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，為胡麻在我國(guó)北方種植提供灌溉和施肥方面的理論依據(jù)和參考。

2 材料與方法

2.1 研究地點(diǎn)

試驗(yàn)地點(diǎn)位于中國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市達(dá)茂旗哈拉烏素的內(nèi)蒙古陰山北麓草原生態(tài)水文國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站（111°13′01″E，41°12′10″N）。當(dāng)?shù)貧夂驗(yàn)橹袦貛О敫珊荡箨懶约撅L(fēng)氣候，多年平均降水量為246 mm，主要集中在7—8 月，多年平均蒸發(fā)量為2 227 mm，年平均氣溫3.4 ℃，無霜期為106 d，多年平均風(fēng)速為4.5 m/s。試驗(yàn)地地帶性土壤類型為栗鈣土，土壤質(zhì)地多為沙壤、輕壤，并有程度不同的礫質(zhì)化；土壤養(yǎng)分中氮含量較低，磷含量極低，鉀含量較高。

試驗(yàn)選擇在內(nèi)蒙古陰山北麓草原生態(tài)水文國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站非稱重式蒸滲儀（以下稱測(cè)坑）內(nèi)進(jìn)行。測(cè)坑采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，修筑好后土壤采用按原土壤分布情況分層回填的方案；測(cè)坑分兩列布置，每行12 個(gè)，共24 個(gè)，每個(gè)測(cè)坑使用面積9.9 m2，長(zhǎng)為4.5 m，寬為2.2 m，每個(gè)測(cè)坑都裝有獨(dú)立流量表和開關(guān)閥，可以準(zhǔn)確控制灌溉量。

為防止自然降水的影響，測(cè)坑試驗(yàn)區(qū)上設(shè)遮雨棚，遮雨棚整體為鋼結(jié)構(gòu)框架，在遮雨棚棚頂覆蓋透明陽光板，在底梁上設(shè)置有運(yùn)動(dòng)輪和行走驅(qū)動(dòng)裝置，遇降水天氣時(shí)，遮雨棚可自動(dòng)行走。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

進(jìn)行試驗(yàn)前，在測(cè)坑中采用S 型取樣法對(duì)試驗(yàn)田0～15 cm 和15～30 cm 的土壤進(jìn)行取樣，并帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行基本參數(shù)理化性質(zhì)的測(cè)試化驗(yàn)，采用0.01 mol/L CaCl2溶液作為浸提液，測(cè)定土壤的理化性質(zhì)如表1。胡麻品種“亞晉7 號(hào)”由水利部牧區(qū)水利科學(xué)研究所提供，該種子屬油纖兼用型，生育期100 d 左右，中熟類型，生長(zhǎng)整齊，成熟一致，落黃好，不貪青，活稈成熟，豐產(chǎn)性好，含油率＞42%，適宜水旱地種植。灌溉試驗(yàn)設(shè)置4 個(gè)灌溉定額為1 500 m3/hm2（HM1）、1 800 m3/hm2（HM2）、2 100 m3/hm2（HM3）和2 400 m3/hm2（HM4），試驗(yàn)共4 個(gè)處理，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。灌溉試驗(yàn)伴隨著胡麻播種時(shí)開始，4 個(gè)處理均設(shè)計(jì)了10 次灌溉，分布在5 個(gè)生育階段（播種—出苗，出苗—分莖，分莖—現(xiàn)蕾，現(xiàn)蕾—開花，灌漿—成熟），每個(gè)階段平均兩次。

表1 土壤理化性質(zhì)

2.3 測(cè)試化驗(yàn)方法

在播種120 d 后對(duì)胡麻進(jìn)行收割，進(jìn)行以下指標(biāo)的測(cè)量與化驗(yàn)。

地上鮮重：隨機(jī)挑選5 片1 m2胡麻地進(jìn)行收割，稱量植物地上部分鮮重，并計(jì)算每公頃的產(chǎn)量。

株高基莖：在胡麻樣地中隨機(jī)挑選5 株胡麻作物，使用卷尺測(cè)量株高，使用游標(biāo)卡尺測(cè)量基莖。

胡麻籽重量：將稱完鮮重的胡麻分別放入烘箱，60 ℃烘干12 h。取出后抖落胡麻籽，測(cè)量其每平米胡麻籽產(chǎn)量。

蛋白質(zhì)：使用凱氏定氮法檢測(cè)胡麻籽中蛋白質(zhì)的含量。

脂肪：使用索氏抽提法檢測(cè)胡麻籽中脂肪的含量。

脂肪酸：使用水解-提取法檢測(cè)胡麻籽中脂肪酸的含量。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同灌溉定額和施肥方式對(duì)胡麻生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

根據(jù)表2 可以看出，在灌溉小區(qū)內(nèi)種植的胡麻在生長(zhǎng)狀況的鮮重方面HM3 最高，為7 100 kg/hm2，比HM4 高2 000 kg/hm2，比HM2 高1 100 kg/hm2，比HM1 高2700kg/hm2。胡麻籽重量也是HM3 最高，為2100 kg/hm2，分別比HM4、HM2 和HM1 高200 kg/hm2、500 kg/hm2和900 kg/hm2。在胡麻稈重量方面，HM3 分別比HM4、HM2 和HM1 高1 000 kg/hm2、600 kg/hm2、1 100 kg/hm2。在株高方面，HM4 分別比HM3、HM2 和HM1 高2.53 cm、6.8 cm、7.93 cm。在基莖方面，HM3 高于HM1、HM2、HM4。

表2 灌溉小區(qū)中胡麻生長(zhǎng)情況

3.2 不同灌溉定額和施肥方式對(duì)胡麻品質(zhì)的影響

由表3 可知，不同灌溉定額對(duì)胡麻籽中各類營(yíng)養(yǎng)成分的影響有差異。其中，在蛋白質(zhì)含量上，HM2 的蛋白質(zhì)含量最高，為20.31%；胡麻籽中脂肪含量隨灌溉定額的增大而逐漸降低；灌溉定額對(duì)胡麻籽中棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸幾乎沒有影響[8]。

表3 不同灌溉定額和施肥方式對(duì)胡麻品質(zhì)的影響 單位：%

4 討論與結(jié)論

水分是制約作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素之一，前人的研究表明，適當(dāng)增加灌溉量可以提高農(nóng)作物的品質(zhì)。本研究表明，當(dāng)不施肥時(shí)，灌溉定額由1 500 m3/hm2增加到1 800 m3/hm2，產(chǎn)量顯著增加了49%；當(dāng)灌溉定額繼續(xù)增加至2 100 m3/hm2，產(chǎn)量增加了17%；但是，當(dāng)灌溉定額增加至2 400 m3/hm2時(shí)，胡麻產(chǎn)量反而下降了2.3%。胡麻產(chǎn)量隨著灌溉定額的增加呈現(xiàn)一種先上升后下降的趨勢(shì)，這與田建柯等（2016）[9]、肖讓等（2021）[10]的研究結(jié)果一致。胡麻籽產(chǎn)量隨灌溉定額的變化趨勢(shì)與產(chǎn)量的變化趨勢(shì)一致[11-14]。說明在胡麻生產(chǎn)中，并非灌水量越大越好。本研究中，增產(chǎn)率隨著灌溉定額的增大呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，表明隨著灌溉定額的增加，胡麻對(duì)水分的利用效率越來越低[15-17]。不同灌溉定額對(duì)胡麻的生長(zhǎng)產(chǎn)生了較為明顯的影響[18-20]，也對(duì)胡麻籽的蛋白質(zhì)和脂肪產(chǎn)生了影響，說明灌溉定額會(huì)影響胡麻的產(chǎn)量和品質(zhì)。