施肥和覆蓋對(duì)向日葵生長(zhǎng)的影響

獨(dú)亮亮，張金霞，任芳芳

(甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

向日葵原產(chǎn)于北美，具有非常重要的食用價(jià)值、藥用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。向日葵在我國(guó)種植廣泛，是我國(guó)目前4大油料作物之一，向日葵本身具有耐堿和耐干旱的特性，非常適合在我國(guó)北方地區(qū)種植，主要分布地為東北、華北、甘肅和新疆[1-4]。向日葵的經(jīng)濟(jì)價(jià)值較高，發(fā)展前景好，且其環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)，種植范圍廣，當(dāng)前我國(guó)向日葵產(chǎn)量居世界第6位[5-6]。

秸稈覆蓋技術(shù)有利于增溫、保墑，減少蒸發(fā)，提高水分的利用率，增加前期土壤中的水分，為后期作物生長(zhǎng)提供水分條件，可改變土壤理化性質(zhì)，提高土壤中微生物的含量，有利于作物生長(zhǎng)。肥料作為植物生長(zhǎng)的重要因素，合理施肥不僅能夠提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，且能改善土壤理化性質(zhì)，防止土壤鹽堿化[7]。我國(guó)西北地區(qū)干旱少雨、土壤貧瘠、蒸發(fā)量大，無(wú)覆蓋時(shí)種植產(chǎn)量低，因此做好覆蓋及合理施肥對(duì)作物生長(zhǎng)尤為重要。關(guān)于我國(guó)向日葵覆蓋和合理施肥種植技術(shù)的綜合評(píng)價(jià)較少，本文主要?dú)w納總結(jié)覆蓋及合理施肥對(duì)土壤水分、養(yǎng)分、溫度、微生物含量，以及對(duì)向日葵品質(zhì)及產(chǎn)量的影響。

1 土壤水熱特性

1.1 土壤溫度

秸稈覆蓋技術(shù)作為一項(xiàng)地面覆蓋技術(shù)，其操作難度相對(duì)較低，原料廣泛且廉價(jià)，與地膜覆蓋相比，最重要的優(yōu)勢(shì)是其獨(dú)特的保溫作用，秸稈覆蓋能夠使地溫相對(duì)維持在一個(gè)穩(wěn)定階段，在一定程度上有利于作物的生長(zhǎng)發(fā)育[8]。高義民等[8]研究表明，秸稈覆蓋對(duì)于地溫變化的抑制效果顯著，可縮小土壤的晝夜溫差，既減少水分消耗，也避免了植物根系受陽(yáng)光曝曬，對(duì)植株生長(zhǎng)有促進(jìn)作用。近些年，節(jié)水技術(shù)快速發(fā)展，膜下滴灌技術(shù)解決了土壤蒸發(fā)強(qiáng)度大的問(wèn)題，在降水量少的地區(qū)，改良了作物生長(zhǎng)環(huán)境，從而提高作物產(chǎn)量[9]。施用化肥后，由于其在土壤中的分解過(guò)程會(huì)增加土壤的溫度，為作物生長(zhǎng)發(fā)育提供了適宜溫度條件，因此，合理覆蓋和適量施肥對(duì)于我國(guó)種植向日葵事業(yè)有著舉足輕重的作用。

1.2 土壤水分含量

秸稈覆蓋能增加作物產(chǎn)量，其主要原因在于能減少植物的蒸騰，提高作物的水分利用率，另外也能改變土壤的性狀，提高土壤養(yǎng)分。在我國(guó)內(nèi)蒙古鹽堿化地區(qū)，梁建財(cái)?shù)萚10]研究了以不同的覆蓋方式改良鹽堿土，并種植向日葵，發(fā)現(xiàn)在向日葵整個(gè)生育期內(nèi)，0～20 cm土壤土層的含水率：地膜覆蓋>無(wú)覆蓋，秸稈覆蓋>無(wú)覆蓋，但地膜覆蓋與秸稈覆蓋相差不顯著，應(yīng)選擇9 kg/hm2的覆蓋量更加有利于向日葵種植。高義民等[8]通過(guò)研究留茬秸稈覆蓋對(duì)向日葵生長(zhǎng)發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)留茬秸稈覆蓋效果最好，不同生育期的土壤含水率(播期、現(xiàn)蕾期、花期)較無(wú)覆蓋的土壤分別提高了5.5%～5.7%、3.4%～3.9%、1.8%～3.0%；與無(wú)覆蓋土層相比，0～20、20～40和40～60 cm土層的含水率分別提高了4.2%、3.9%、3.8%；秸稈覆蓋的土壤表層保水效果比底層好。劉維進(jìn)等[11]在河北種植向日葵時(shí)也得出與高義民相同的結(jié)論，在向日葵的播期、現(xiàn)蕾期、花期，其土壤含水率都有相似的結(jié)論。

2 土壤理化性質(zhì)

秸稈覆蓋技術(shù)影響土壤的理化性質(zhì)，進(jìn)而影響作物產(chǎn)量，包括土壤容重、養(yǎng)分狀況、酶活性、有機(jī)質(zhì)含量；施肥同樣會(huì)影響土壤的理化性質(zhì)，從而影響作物的生長(zhǎng)。郭宇等[12]研究表明，不同的施氮方式會(huì)影響土壤中氮元素的分布，硝態(tài)氮和銨態(tài)氮的土層分布也有所區(qū)別。劉德平等[13]研究氮磷鉀平衡使用對(duì)土壤硝態(tài)氮在土壤中殘留的影響，發(fā)現(xiàn)硝態(tài)氮主要集中在0～20 cm的土壤中，主要原因在于作物根系的聚集作用使氮更加有利于被植物根系吸收。研究表明，無(wú)論是秸稈覆蓋還是施用化肥，都比無(wú)任何處理的土壤擁有更高的肥力，土壤中各種有機(jī)質(zhì)的含量大大增加，可提高向日葵產(chǎn)量。

3 向日葵產(chǎn)量

3.1 覆蓋對(duì)向日葵產(chǎn)量的影響

梁建財(cái)?shù)萚10]在內(nèi)蒙古的研究表明，覆蓋確實(shí)能夠提高向日葵的產(chǎn)量。與無(wú)覆蓋相比，地膜覆蓋產(chǎn)量提高了69.0%，碎玉米秸稈覆蓋也增產(chǎn)50%左右，兩種覆蓋方式，增產(chǎn)效果都較為顯著。李小牛[14]在山西研究鹽堿地不同玉米秸稈量對(duì)向日葵生長(zhǎng)發(fā)育的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，玉米秸稈覆蓋量為0.6 kg/m2時(shí)，向日葵平均百粒質(zhì)量達(dá)到19.1 g，花盤平均質(zhì)量達(dá)到120 g/個(gè)，其產(chǎn)量達(dá)到3 796.2 kg/hm2，比無(wú)秸稈覆蓋情況下的產(chǎn)量提高了14.5%。劉寧等[15]在新疆研究向日葵種植時(shí)發(fā)現(xiàn)，覆蓋與各種不同還田方式相結(jié)合，較無(wú)覆蓋增產(chǎn)顯著，地膜覆蓋增產(chǎn)10%左右，秸稈覆蓋增產(chǎn)8%左右。谷杰等[16]在陜西省研究施肥和秸稈覆蓋對(duì)小麥和春向日葵的水分利用效率時(shí)發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋可使春向日葵的耗水量減少37.2～44.2 mm，產(chǎn)量提高513.0～555.0 kg/m2，水分利用效率提高35%左右。張金霞等[17]在甘肅民勤的研究表明，碎麥秸墊膜覆蓋下，其出苗率較秸稈覆蓋提高了49.5%，說(shuō)明探究一種新型覆蓋方式尤為重要。

3.2 施肥對(duì)向日葵產(chǎn)量的影響

我國(guó)西北內(nèi)陸地區(qū)干旱少雨，土壤干燥而貧瘠，想要種出高產(chǎn)且品質(zhì)較高的作物，合理施肥必不可少。國(guó)世佳等[18]在內(nèi)蒙古研究施氮量對(duì)向日葵產(chǎn)量和品質(zhì)的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)，施氮量和向日葵產(chǎn)量的關(guān)系為“拋物線”，施氮量為150 kg/hm2左右時(shí)，可以得到較高的產(chǎn)量，且施氮量和向日葵籽實(shí)蛋白質(zhì)含量成正相關(guān)，與向日葵籽實(shí)脂肪含量成負(fù)相關(guān)。安玉麟等[19]的研究表明，向日葵產(chǎn)量因氮磷鉀的不同用量而發(fā)生變化，一般呈正態(tài)分布，這與前面國(guó)世佳等[18]的研究結(jié)論相似。段玉等[20]的研究表明，氮磷鉀3種肥料對(duì)向日葵的產(chǎn)量有很大影響，影響產(chǎn)量的排序?yàn)榈?鉀>磷。生產(chǎn)100 kg向日葵需要的肥量：N，4.9 kg；K2O，6.7 kg；P2O5，1.7 kg。陳萍等[21]在寧夏的研究表明，氮磷鉀的不同配比也會(huì)影響種植向日葵的產(chǎn)量，其中當(dāng)?shù)租洷葹?0∶5∶3時(shí)得到最大產(chǎn)量；當(dāng)?shù)租洷葹?∶4∶3時(shí)可達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。大量研究表明，影響向日葵產(chǎn)量和品質(zhì)的主要因素是氮磷鉀肥的合理使用，且土壤中的微量元素也影響向日葵生長(zhǎng)。張君等[22]在內(nèi)蒙古發(fā)現(xiàn)，鋅肥的用量對(duì)向日葵干物質(zhì)的積累和籽粒灌漿有重要影響，在不同鋅肥的用量下，不同生長(zhǎng)期向日葵干物質(zhì)的積累速度依次為苗期>灌漿>現(xiàn)蕾>花期，呈S型增長(zhǎng)曲線，當(dāng)鋅肥為30 kg/hm2時(shí)，向日葵干物質(zhì)積累量最大，為4 583.4～5 840.4 kg/hm2。李曉慧等[23]在寧夏研究了向日葵不同生育時(shí)期吸收氮磷鉀等養(yǎng)分特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)油用向日葵和食用向日葵，其干物質(zhì)的積累量都隨著施肥量的變化而變化，一般都呈現(xiàn)S型的增長(zhǎng)曲線，與不施肥相比，食用向日葵產(chǎn)量增加10.4%，干物質(zhì)積累量增加51.2%，油用向日葵分別增加了40.9%和59.9%。由此可證實(shí)，在不同的地區(qū)種植向日葵，其土壤肥力對(duì)植株生長(zhǎng)的影響相似。

4 向日葵生長(zhǎng)發(fā)育及光合特性

覆蓋處理能夠保持土壤水分，增加土壤溫度，從而間接影響向日葵的生長(zhǎng)發(fā)育和光合特性。趙沛義等[24]在內(nèi)蒙古的研究表明，地膜覆蓋對(duì)土壤環(huán)境和向日葵的生長(zhǎng)發(fā)育有一定的影響，向日葵的株高、莖粗、葉面積指數(shù)、花盤質(zhì)量、籽實(shí)產(chǎn)量都顯著高于無(wú)覆蓋下的產(chǎn)量。高義民等[8]在陜西研究留茬秸稈覆蓋對(duì)向日葵生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)發(fā)現(xiàn)，與無(wú)覆蓋相比，留茬秸稈覆蓋能夠使向日葵的花盤直徑增大30.7%，千粒質(zhì)量增加11%，根質(zhì)量增加14%，葉寬增加4 cm。王璐等[25]在我國(guó)河西綠洲地區(qū)的研究表明，地膜覆蓋結(jié)合調(diào)虧灌溉對(duì)向日葵的階段耗水量、日耗水強(qiáng)度、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率都有較大的影響；不同程度的水分虧缺，可使作物的蒸騰速率減慢，葉面積總數(shù)下降，葉綠素的含量降低，嚴(yán)重影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育；我國(guó)西北地區(qū)干旱缺水，作物忍受一定程度的水分虧缺后，反而有利于作物后期的生長(zhǎng)發(fā)育，從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。

秸稈覆蓋有利于土壤的保墑保溫，為作物提供適宜的水分及適當(dāng)?shù)臏囟?，促進(jìn)植物的光和作用；施肥也是影響作物光和作用的重要手段。趙小霞等[26]研究了施肥對(duì)向日葵光和特性的影響，發(fā)現(xiàn)在CO2濃度一定的情況下，各施肥處理中向日葵的凈光和速率隨著光和通量的增加而增加；施肥種類對(duì)向日葵凈光和速率影響的大小依次為氮>磷>鉀。施肥也對(duì)植株的CO2轉(zhuǎn)換速率有很大的影響，影響大小依次為氮肥>磷肥>鉀肥。田德龍等[27]的研究表明，在水肥耦合條件下，向日葵確實(shí)會(huì)提高作物的凈光和速率，同時(shí)發(fā)現(xiàn)施用氮肥可降低向日葵成熟期光和作用下降的趨勢(shì)，也可避免向日葵后期氣孔導(dǎo)度下降，提高光和速率，這與趙小霞等[26]的研究結(jié)論基本一致。

5 多元化覆蓋

隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，目前在我國(guó)已形成多種多樣的種植模式和多元化農(nóng)田覆蓋方式，如在干旱少雨地區(qū)實(shí)行覆膜雙壟溝種植、地膜結(jié)合秸稈的二元覆蓋、碎麥秸稈墊膜覆蓋[28]。惠施佳等[29]和郭小龍等[30]在武威民勤地區(qū)的研究表明，與無(wú)覆蓋相比，秸稈覆蓋和碎麥秸稈覆蓋的土壤含水率大約提升10%，大大增加了食用向日葵的出苗率。

6 存在的問(wèn)題

雖然農(nóng)田覆蓋與施肥相結(jié)合的研究取得了可觀的成效，但也存在許多不足。

(1)秸稈覆蓋種植對(duì)土壤有保溫、隔熱及保水的作用，但也有一定的缺點(diǎn)。冬季消融后，由于秸稈的覆蓋作用使得土壤表層溫度回升很慢，嚴(yán)重影響作物的出苗。在微生物的氧化分解之后，秸稈會(huì)產(chǎn)生大量的真菌和細(xì)菌，加重作物病害，增加防治病害的成本，不利于作物生長(zhǎng)。

(2)施肥確實(shí)解決了我國(guó)西北地區(qū)土地貧瘠而無(wú)法種植的問(wèn)題，但不合理使用化肥會(huì)造成土壤鹽堿化加重而導(dǎo)致無(wú)法種植，需要探尋因地制宜、合理施肥種植的技術(shù)路徑，有效保護(hù)土地，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

(3)N、P、K影響向日葵產(chǎn)量，但是N、P、K配比對(duì)產(chǎn)量的影響研究尚不深入；大量研究也未和向日葵的生理、生長(zhǎng)特性結(jié)合起來(lái)，需要開展這方面的研究，防止盲目使用肥料造成浪費(fèi)，也可減弱土壤鹽堿化程度。相關(guān)研究表明，合理施肥能夠提高和改善向日葵的產(chǎn)量和品質(zhì)，但過(guò)度使用會(huì)造成土壤鹽漬化，并污染環(huán)境，嚴(yán)重危害我國(guó)農(nóng)業(yè)事業(yè)的發(fā)展，因此尋求一種合理的施肥方法尤為重要[30-32]。

(4)現(xiàn)階段我國(guó)西北地區(qū)農(nóng)田覆蓋方式主要有秸稈覆蓋和地膜覆蓋，多數(shù)農(nóng)民使用的是不可降解的地膜，會(huì)產(chǎn)生大量的白色污染，所以當(dāng)前我國(guó)西北地區(qū)應(yīng)大力發(fā)展秸稈覆蓋，降低地膜覆蓋對(duì)環(huán)境的污染[33]。

7 結(jié)束語(yǔ)

覆蓋種植技術(shù)與水肥耦合技術(shù)相結(jié)合，將是今后一段時(shí)間內(nèi)田間管理技術(shù)發(fā)展的方向。將覆蓋技術(shù)，灌溉施肥和現(xiàn)代先進(jìn)的地理信息系統(tǒng)(GIS)結(jié)合起來(lái)，隨時(shí)隨地檢測(cè)農(nóng)田小氣候的變化情況，了解向日葵各個(gè)生長(zhǎng)階段所需的水分，定點(diǎn)、定量、準(zhǔn)確、及時(shí)地輸送到植株根部，將更加有利于植株的生長(zhǎng)。