柴達(dá)木盆地東部不同播期藜麥生長表現(xiàn)特征分析

沈 菊，張嬋娟，辛萍萍，李 娜

（海西州氣象局，青海德令哈 817199）

0 引言

柴達(dá)木盆地整個(gè)區(qū)域呈東西狹長型，熱力資源豐富與充足的光照對發(fā)展農(nóng)業(yè)是極大的氣候資源稟賦，但西部干旱地帶與東部農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)年降水量差異尤為明顯，干旱少雨、氣候條件復(fù)雜限制了作物多樣性。藜麥(Chenopo dium quinoaWilld)作為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較好的外來引進(jìn)作物，因具有較好的抗逆性、適應(yīng)性、營養(yǎng)價(jià)值及觀賞價(jià)值[1-2]，近年來，在柴達(dá)木盆地中東部農(nóng)業(yè)區(qū)興起種植熱潮，但播期執(zhí)行依據(jù)為其他作物種植經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)烏蘭地區(qū)氣候條件，開展藜麥分期播種試驗(yàn)，分析不同播期氣象條件下藜麥性狀及產(chǎn)量等差異，為中西部干旱區(qū)大面積推廣藜麥種植及災(zāi)后補(bǔ)種等提供理論參考，為打造海西州“四地”產(chǎn)業(yè)之綠色有機(jī)農(nóng)畜產(chǎn)品輸出地提供決策氣象依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)設(shè)在柴達(dá)木盆地東部烏蘭，為農(nóng)牧交錯(cuò)區(qū)，海拔2975 m，距烏蘭縣國家氣象站直線1 km。2021 年4—10 月開展，當(dāng)年平均氣溫4.0℃，較歷年偏低0.1℃，光照時(shí)長2669.5 h，較歷年偏少10.0%，年降水量272.9 mm，較歷年偏多33%，降雨集中在6—7月，無霜期為110 d左右。

1.2 設(shè)計(jì)概述

10個(gè)播期自4月28日起播種，6月12日結(jié)束，5日為1個(gè)播種期。所播品種為具有較好的抗倒伏能力的‘青藜1號’。播前透灌，底肥為已發(fā)酵羊糞與磷酸二銨；每區(qū)2個(gè)重復(fù)，面積各為50 m2，溝深2～3 cm，間距40 cm，播后沿播行填土輕踩鎮(zhèn)壓，后期墑情較差時(shí)進(jìn)行開溝灑水補(bǔ)墑播種。預(yù)留株間距15～18 cm，每區(qū)“Z”字型定株10棵用于測定。80%以上莖葉黃枯收獲。

1.3 各播期土壤水分

春播前透灌，在底墑不足時(shí)開溝灑水增墑，各期土壤水分含量均為播種前人工取土稱重，見式(1)。

式中：MC：土壤含水量/率(%)；WW：土壤烘干前的重量(g)；DW：土壤烘干后的重量(g)。

淺層土壤含水量隨播期變化，如表1。t1在春灌后的第3天，土壤含水量最高；t3雖進(jìn)行人工補(bǔ)墑，但與t1相比土壤含水量偏??；t4～t6自然降水能夠滿足播種所需墑情；t7～t10降水量較少，人工補(bǔ)墑。

表1 烏蘭地區(qū)藜麥各播期土壤含水量 %

1.4 測定方法

1.4.1 生育期觀測 以定株為對象觀測發(fā)育期，以任永峰等[3]內(nèi)蒙陰山試驗(yàn)和李海鳳等[4]格爾木試驗(yàn)藜麥為參考，以播種、出苗、4 葉、6 葉、分枝、現(xiàn)穗、開花、灌漿及成熟9個(gè)階段記錄（表2）。

表2 藜麥全生育期和形態(tài)特征記載

1.4.2 性狀與產(chǎn)量測定 以定株藜麥測定有效分枝、莖粗、株高、千粒重。田間因大風(fēng)折斷、倒伏株做到應(yīng)收盡收，自然晾干混合，測取3 次平均值為千粒重；80%及以上完熟后在各小區(qū)挑選生育進(jìn)程一致、面積為0.8 m×1.0 m，即選試驗(yàn)田中1 m長的2行做產(chǎn)量測定。

1.5 分析方法

以Excel 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和繪圖，用皮爾遜分析法進(jìn)行相關(guān)性分析與顯著性檢驗(yàn)，以確定不同播期下氣象條件、藜麥生長期、性狀及產(chǎn)量的特征與相互影響。

2 結(jié)果與分析

2.1 生長期氣象條件

烏蘭藜麥試驗(yàn)期內(nèi)平均氣溫12.9℃，較歷年同期偏高0.5℃，≥0℃積溫2327.7℃，平均氣溫≥20℃日數(shù)總計(jì)6 d。降水量243.2 mm，占全年總量的89.1%，較歷年同期偏多29%。時(shí)段降水不均，播種期最長連續(xù)無降水21 d，7月25—26日出現(xiàn)半干旱區(qū)極端降水天氣，48h降水量達(dá)到102.6 mm。光照時(shí)長1332.6 h，較歷年同期偏少11.8%，見圖1。

圖1 藜麥生長期內(nèi)日平均氣溫與降水量(a)及日照時(shí)數(shù)(b)

2.2 播期對生長期的影響

任永峰等[3]將藜麥從播種至現(xiàn)穗定義為營養(yǎng)生長階段，開花至成熟為生殖生長階段。烏蘭各生長期變化如表3，t1～t4營養(yǎng)生長期58～63 d，t5～t10營養(yǎng)生長期46～53 d，t9與t10晚播處理超出常規(guī)，在采收時(shí)生殖生長期雖達(dá)86～87 d，與正常播期的持續(xù)時(shí)長一致，但籽粒未完熟。在完熟8期中，現(xiàn)穗和成熟2個(gè)時(shí)期經(jīng)歷日數(shù)差異較大，最大相差分別為10 d和15 d。

表3 播期影響的各生長期變化

生育期的長短受播期的直接影響，播期推遲則作物各生育時(shí)期持續(xù)時(shí)間均呈縮短趨勢[5]，主要原因可能是播期引起的積溫差異[6]。各地氣候差異對藜麥生長期有所影響，以10 d 為間隔的內(nèi)蒙陰山北麓[3]與格爾木[4]分期播種發(fā)現(xiàn)，兩地生長期分別在114～150 d與148～160 d，5 d 為間隔的烏蘭完熟試驗(yàn)區(qū)生長期在135～157 d，隨播期推遲成熟期縮短，t9～t10晚播處理導(dǎo)致積溫不足未能成熟，播期合適是提高作物產(chǎn)量的必要條件之一[7]。

有研究認(rèn)為藜麥除開花期外，其余生長期均與播期呈顯著負(fù)相關(guān)[3]，而烏蘭試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，播期與出苗—六葉各期相關(guān)性不顯著，與分枝、現(xiàn)穗、成熟及全生育期均呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，與開花—灌漿期呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。生長期內(nèi)積溫與出苗—六葉期、開花期—灌漿期相關(guān)不顯著，與分枝—現(xiàn)穗期、成熟期及全生育期均呈P＜0.05及以上顯著負(fù)相關(guān)。生長期內(nèi)降水量與開花期呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，即降水量過多可能造成開花期有所延長，與灌漿期—成熟期及全生育期均呈P＜0.05 及以上顯著負(fù)相關(guān)，其余各期無顯著相關(guān)。不同播期土壤含水量各異，但從播種—出苗期最大相差日數(shù)僅3 d，出苗—分枝期與期間降水量相關(guān)性同樣不顯著，這可能是藜麥幼苗在一定的干旱脅迫下能夠合成較高的POD 活性以及更多的可溶性蛋白和可溶性糖，進(jìn)而形成一定的抗旱能力有關(guān)[8]。分枝間苗后和開花期前完成生長期內(nèi)兩次澆灌，進(jìn)而對期間內(nèi)降水參考性減弱。光照時(shí)長與出苗期、六葉期及開花期的相關(guān)性不顯著，與4 葉期、分枝—現(xiàn)穗期、成熟及全生育期呈P＜0.05及以上顯著負(fù)相關(guān)，與灌漿期則呈P＜0.01 的正相關(guān)（表4）。藜麥生長周期與播期、期間積溫、降水量及光照時(shí)長均呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明這4 項(xiàng)中任意一個(gè)氣象要素增加都會是其生育期縮短。

表4 不同播期影響下各生育期與積溫、降水量及光照時(shí)長的相關(guān)性

在完熟的t1～t8（表5）中，生育期135～157 d，積溫2006.8～2188.3℃，隨播期推遲全生育期積溫呈明顯減少趨勢。其中，成熟期所需積溫最多，為611.9～830.7℃，苗期各階段所需積溫較少。當(dāng)遇平均氣溫低于10℃時(shí)植株生長受抑制，養(yǎng)分積累變緩，不能正常灌漿和成熟[3]，而t9～t10在灌漿期平均氣溫＞15.0℃，對灌漿有利。10 月9 日起（成熟期）平均氣溫連續(xù)＜10℃，至23 日收獲，期間平均氣溫為5.3℃（圖1），最低氣溫＜0℃，說明氣溫和積溫偏低嚴(yán)重抑制干物質(zhì)積累。

表5 不同播期對生育期積溫的影響 ℃

2.3 播期對生長性狀的影響

以完熟t1～t8定株進(jìn)行測定，取平均值（表6）。有效分枝數(shù)16.7～21.9個(gè)，t2最多，有效分枝總體占比≥70%，有效分枝數(shù)與播期呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，即隨播期推遲有效分枝減少[9]，但與有效分枝占比的負(fù)相關(guān)不顯著。莖粗2.8～3.5 cm，與播期呈不顯著負(fù)相關(guān)，但與播種時(shí)土壤含水量相關(guān)性較好，即播種時(shí)土壤含水量較高的處理，后期植株莖粗偏高。株高148.9～186.4 cm，t1最高，株高與播期呈顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，可見早播能夠促進(jìn)藜麥形成壯苗，這與趙煜亮[10]在青藏高原東緣進(jìn)行燕麥不同播期試驗(yàn)時(shí)，株高隨播期顯著降低的結(jié)論及黃杰等[2]所設(shè)t3處理中t1株高于其他處理結(jié)果相一致。

表6 不同播期藜麥性狀及其相關(guān)性

2.4 播期對干物質(zhì)積累的影響

t1～t10處理中（表7），t9與t10未能完熟千粒重明顯偏小，總體表現(xiàn)為千粒重隨播期呈不顯著減小，這與王艷青等[11]在云南海拔1887 m的紅黏土土質(zhì)下試驗(yàn)，得出千粒重隨播期呈顯著減小的結(jié)果略有差異，這可能受品種、地域、氣候、肥料等其他因素的影響。格爾木對中熟、大籽粒品種雪藜分3期試驗(yàn)[4]千粒重分別為3.58 g、3.82 g 和3.27 g，劉洋等[12]調(diào)研青海藜麥千粒重在4.0～5.0 g，與烏蘭完熟小籽粒品種‘青藜1 號’千粒重最高2.97 g，最低為2.58 g，未完熟t9與t10千粒重僅2.21 g 和2.02 g有所差異，可能是品種原因所致。完熟藜麥產(chǎn)量隨播期減小明顯[13]，產(chǎn)量最高t1為5059 kg/hm2，最低t8為2369 kg/hm2，這與伊犁河谷冬小麥試驗(yàn)中產(chǎn)量隨播期有所下降[14]和甘肅不同海拔藜麥播期對產(chǎn)量的影響[15]相一致。從播種時(shí)間來看，烏蘭地區(qū)在氣候條件正常的情況下超過6月2日后的處理，植株分枝穗將不能達(dá)到完熟期而導(dǎo)致產(chǎn)量偏低。

2.5 氣象條件對性狀的影響

試驗(yàn)結(jié)果見表8，從分枝—開花期，歷時(shí)48～58 d，莖粗、分枝數(shù)及株高增加迅速，是也分枝數(shù)形成的主要時(shí)期，期間積溫與有效分枝數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與有效分枝占比及莖粗呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)，與株高呈不顯著正相關(guān)。期間降水量與有效分枝數(shù)呈顯著負(fù)相關(guān)，與其他性狀的相關(guān)不顯著，可能是不同播期各生長期自身需水量及降水量有所不同，在保證正常灌溉的前提下，降水量偏多會促使植株徒長，分枝多發(fā)會造成營養(yǎng)供給不夠，進(jìn)而可能導(dǎo)致有效分枝減少[16-17]。期間光照時(shí)長與有效分枝數(shù)及株高呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，與有效分枝占比及莖粗呈不顯著正相關(guān)。說明藜麥喜光，充足光照對其生長有利。在所測4 個(gè)農(nóng)藝性狀中，除有效分枝數(shù)與株高呈顯著正相關(guān)外，其余間相關(guān)均不顯著。

2.6 氣象條件對產(chǎn)量的影響

藜麥試驗(yàn)中單位面積產(chǎn)量與全生育期、總積溫呈系數(shù)為0.873 和0.945 的極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，尤在灌漿—成熟期與期間積溫相關(guān)最為緊密，與總降水量和總光照時(shí)長分別呈系數(shù)為0.782、0.834 的顯著正相關(guān)(P＜0.05)，說明滿足作物所需的積溫、適宜的水分、充足的光照是高產(chǎn)必不可少的條件（表9）。

表9 產(chǎn)量與氣象條件的相關(guān)性

2.7 性狀對產(chǎn)量的影響

完熟的t1～t8中（表10），單位面積產(chǎn)量與植株的株高、莖粗、主莖有效分枝數(shù)及有效分枝的占比均呈現(xiàn)可信度P＜0.05及以上的顯著正相關(guān)。產(chǎn)量以主穗貢獻(xiàn)為主，分枝為輔[18]，減少無效分枝的發(fā)生，提高有效分枝數(shù)和有效分枝占比，同樣有利于產(chǎn)量的提升。單位面積產(chǎn)量與千粒重呈不顯著正相關(guān)。

表10 產(chǎn)量與植株性狀的相關(guān)關(guān)系

如表11，單位面積產(chǎn)量與植株的莖粗、株高、有效分枝數(shù)、有效分枝占比及千粒重的復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.986，決定系數(shù)R2=0.971，說明5個(gè)植株性狀可以解釋單位面積產(chǎn)量97.1 的變異，2.9%的變異不能由以上5個(gè)農(nóng)藝性狀解釋，說明影響單位面積產(chǎn)量的還有其他農(nóng)藝性狀[11]。

表11 單位面積產(chǎn)量和5個(gè)農(nóng)藝性狀的回歸關(guān)系多元線性回歸模型概述輸出結(jié)果

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

3.1.1 藜麥生育期的觀測與判斷 對藜麥各生育期形態(tài)的記載與研究的具體描述各有差異[19]，有的著重記錄種子萌發(fā)、顯穗、開花和成熟4個(gè)階段；有的則以播種、苗期、分枝期、顯穗期、開花期、灌漿期和成熟期等7個(gè)時(shí)期劃分[3]。地域不同生育周期不同。烏蘭觀測時(shí)以播種、出苗、4葉、6葉、分枝、現(xiàn)穗、開花、灌漿及成熟等9個(gè)生育期劃分和記錄。

3.1.2 氣象條件對生長發(fā)育的影響 烏蘭地區(qū)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即便濕度適宜，氣溫低于2℃將延遲種子萌發(fā)，≤0℃且持續(xù)時(shí)長達(dá)到14 h 時(shí)幼苗進(jìn)入休眠[20]，說明溫、光、水等在生作物長過程中都是氣象敏感因子，此次未早播。溫度、降水和光照條件隨播期延遲生育期縮短，株高、莖粗、有效分枝數(shù)及其占比均減少。偏晚播期除相關(guān)農(nóng)藝性狀的數(shù)量偏少還會在成熟期遭遇烏蘭地區(qū)早霜凍，使籽粒在成熟的階段生長受阻，且整個(gè)成熟階段積溫較低不能滿足籽粒成熟需求。試驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)藜麥生長發(fā)育還需適合的濕度和風(fēng)力條件。

3.1.3 播期對干物質(zhì)積累的影響 適宜的播期是作物高產(chǎn)的必要條件之一[7]，播期對全生育期和各生育期內(nèi)積溫、降水及光照均產(chǎn)生直接影響，進(jìn)而影響干物質(zhì)積累。作物全生育期均隨播期推遲呈縮短趨勢，溫度、降水和光照時(shí)間也均與播期呈極顯著負(fù)相關(guān)。各期植株有效分枝數(shù)及其占比、株高、莖粗均與播期呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。t9～t10播期偏晚，在生長期特別是成熟期積溫不足，分枝不能正常成熟，進(jìn)而導(dǎo)致千粒重和單產(chǎn)偏低明顯。有研究表明[21]葉面積指數(shù)與干物質(zhì)量積累均與播期顯著相關(guān)，適當(dāng)?shù)脑绮ヌ幚砝谘娱L植株根系生長而形成壯苗，以及后期干物質(zhì)積累。

4 結(jié)論

藜麥生育期、總積溫、總降水量和總光照時(shí)長均受到播期的顯著影響，與播期呈顯著負(fù)相關(guān)。過早播種在烏蘭地區(qū)易受到晚霜凍的影響而造成障阻性延遲生長甚至死苗，正常播種生長期在142～157 d，偏晚生長期在135～138 d，晚播不能完熟。有效分枝數(shù)及株高、單位面積產(chǎn)量與播期呈極顯著負(fù)相關(guān)(P＜0.01)，有效分枝占比、莖粗、千粒重與其呈不顯著負(fù)相關(guān)。t1～t4播期的植株性狀與干物質(zhì)積累量指數(shù)均表現(xiàn)為偏高，說明期間的播期適宜于當(dāng)?shù)貧夂蛸Y源。有效分枝數(shù)及其占比、莖粗及株高與分枝—開花期間的積溫和光照呈正相關(guān)，與降水量呈負(fù)相關(guān)，全生育期與各氣象因子均呈顯著正相關(guān)。產(chǎn)量與生長期內(nèi)積溫、降水量及光照時(shí)長均呈顯著及以上水平的正相關(guān)。千粒重與氣象條件的相關(guān)性不顯著。從溫度、光照和降水來看，溫度是影響生長發(fā)育的關(guān)鍵氣象因子，適宜的溫度才能促進(jìn)正常發(fā)育，藜麥生長季≥0℃的年均積溫2020℃及以上，正常播種完全滿足生長需求。生長期內(nèi)日均光照時(shí)長近8.5 h，光照不是限制柴達(dá)木盆地各地藜麥生長的主要因子。降水主要集中在5—8月，但盆地各區(qū)域降水分布不均，需灌溉來解決藜麥對水分的需求。干旱區(qū)域或以覆膜的方式播種以保墑，同時(shí)有利于晚播時(shí)土壤積溫的增加。