中圖分類號:S572 文獻標識碼:A
文章編號:0439-8114(2025)05-0105-07
DOI:10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2025.05.016 開放科學(資源服務)標識碼(OSID):回
Analysis of influencing factors on water use efficiency of tobacco floating seedling in Yunnan Province
YUANGuo-yi,LI Xiang-yang2,LIU Zheng-hong2,DING Cong-kai2,ZHU Xuan-quan1,BAIYu-xiang1,WANGGel, WANG Na1 , ZHOU Peng1 ,DU Yu1 , SONG Jie2
(1.Collgeofaccene,ngriculuralUivesityugi;.acYuaprtamp;Eood, Kunming 650031,China;3.Chuxiong Company ofYunnan Tobacco Corporation,Chuxiong ,Yunnan,China)
Abstract:Inordertoprovideatheoreticalbasisforimprovingtheutilizationrateofwaterresourcesandpromotingthedevelopment andimprovementofseedlingaisingmethods,thewaterconsumptionoftobaccofloatingsedlinginYunnantobacoareawasinvestigated.Bymeansofinquiryvisitandonthspotinvestigation,theseedlingraisingbasesintypicaltobaccoplantingareasofpre fecturesandcitisinYunanProvincewereseletedforinvestigationndthefactorsfctingtheateruseefcicyofoaigsedlingraising wereanalyedandclaified.Theresultsshowedthat,thereweretwosedlingspecificationsfortransplantingsedlingsunderfilm(smallseedlings)andconventional transplanting(largeseedlings)inthesurveyarea.Thetotal waterconsumptionandwater consumption of tobacco seedlings were 311.74kg/m2 and 216.48kg/m2 , 374.53kg/m2 and 248.64kg/m2 ,respectively,and there was (204號 99.48kg/m2 ineffective water in the process of seedling raising,accounting for about 31.05% of the average total water consumption. In termsofwateruseeficiency,ChuxiongbasewasthelowestandYuxibasewasthehighest.Thewateruseeficiencyofsmallseedlingswassignficantlyegaielyorrelatedwiththeoftesedlingtrayndtewaterusfcenyfgesedlingssiificantlyngatielyoreatedwithlongide.Tereweediferenesinsdingwaterconsumptinindifenttobaccareas;thlngitudeofthsedingpoint,teareaoftesedingpoolandtesizeofteseding trayereimportantfctorsafecingthefciency f theseedling wateruse.Thewaterconsumptionofsmallseedlings wasobviouslylowerthanthatoflargesdlings.Thewateueficiencyofsmallsedlingscouldbimprovedbyusingsmalerseedling trayspecifications.Thewateruseeficiencyoflargesedlings was positively correlated with seedling tray specifications ,seedling pool area and other factors.
Key Words:tobaccofloating seedling;wateruseeficiency;correlationanalysis;influencing factors;YunnanProvince
中國農(nóng)業(yè)用水量占全社會用水總量的 60% 以上[1],2018年3月水利部印發(fā)的《深化農(nóng)田水利用改革的指導意見》要求堅持節(jié)水優(yōu)先方針,加強農(nóng)業(yè)用水管理,推動從提高供水能力向更加重視提高節(jié)水能力轉(zhuǎn)變。烤煙作為省的支柱產(chǎn)業(yè),種植面積常年位居全國第一,達40萬 hm2 左右。隨著煙草種植技術(shù)的發(fā)展,業(yè)界內(nèi)外對優(yōu)質(zhì)煙葉的需求日益提高,中國煙草育苗技術(shù)不斷得到更新與發(fā)展2,由傳統(tǒng)的露地育苗到初期的營養(yǎng)袋假植育苗,再發(fā)展到集約化漂浮育苗[3]。2009年起,省漂浮育苗面積已占全省煙草育苗面積的 98.2%[4] ,雖規(guī)?;图夹g(shù)水平不斷提高,但隨著大面積的推廣,其育苗耗水量巨大,每年2一5月省需培育約60億株健壯煙苗[5]。據(jù)調(diào)查,2021年省可用水資源總量為1616億 m3 ,較2017年的2203億 m3 降低了 26.65% 。因此,明確省烤煙育苗耗水情況及煙苗用水量、提高煙草育苗過程中的水資源利用率,對煙草綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
有報道稱,漂浮育苗每百株煙苗耗水量為22.86L ,較常規(guī)育苗(19.76L)高 15.69%[6] 。金祥等通過對比集約化立體育苗與漂浮育苗單盤成本,發(fā)現(xiàn)漂浮育苗單盤成本(6.87元/盤)雖低于立體育苗(8.37元/盤),但漂浮育苗所用水費(0.15元/盤)為立體育苗(0.03元/盤)的5倍。有關烤煙漂浮育苗的研究主要集中在不同苗盤規(guī)格[8.9]、育苗基質(zhì)[10]、育苗方式對煙苗生長發(fā)育、煙葉產(chǎn)質(zhì)量及抗病抗逆性的影響等方面,而關于不同成苗規(guī)格的耗水量差異、影響育苗環(huán)節(jié)用水效率的因素鮮有報道。為此,本研究以煙區(qū)漂浮育苗用水情況為研究對象,抽選各市(州)典型育苗點進行調(diào)查,明確并分析影響漂浮育苗用水效率的因素,以期為降低烤煙育苗成本、提高水資源利用率、促進育苗方式的發(fā)展及改進提供參考。
1 調(diào)研區(qū)域與調(diào)研方法
1.1 調(diào)研區(qū)域
在省昆明市、保山市、昭通市、曲靖市、臨滄市、玉溪市、普洱市、彝族自治州(州)文山壯族苗族自治州(文山州)紅河哈尼族彝族自治州(紅河州)共10個市(州)中各選1\~4個縣(區(qū)),每個縣(區(qū))選1\~2個育苗點調(diào)查(不少于3個育苗池),記錄各地區(qū)煙草育苗用水消耗情況,共調(diào)查91個育苗池,包含10個市(州)17個縣(區(qū))的29個育苗點,調(diào)查區(qū)域分布見圖1(圖中黑色圓點表示育苗點所在地)。
1.2 調(diào)研方法
采用詢問、走訪、實地考察的方式,選取省典型植煙區(qū)育苗基地進行調(diào)查,統(tǒng)計每個育苗基地的基礎信息及用水情況,分析影響耗水量的因素。
基礎信息采集:每個育苗基地選取3個育苗池采集數(shù)據(jù),記錄育苗基地經(jīng)緯度、成苗規(guī)格、育苗池長度、育苗池寬度、苗盤規(guī)格、育苗池苗盤數(shù)等數(shù)據(jù),整理匯總(表1)。
育苗耗水情況調(diào)查:記錄育苗前苗池中水的深度,后續(xù)每次加水深度均跟蹤記錄,育苗結(jié)束后再次記錄水池所剩水的深度,利用“苗池長 × 苗池寬 × (育苗前加水深度 + 第i次加水深度) ×ρ? ”公式計算出該苗池的總用水量;利用“苗池長 × 苗池寬 × (育苗前加水深度 + 第i次加水深度-育苗結(jié)束后所剩余深度) × ρκ ”公式計算出育苗過程中該苗池的煙苗耗水量。
因各育苗點實際苗池面積不同,因此將總用水量、煙苗耗水量除以對應苗池面積,換算為每平方米總用水量、每平方米煙苗耗水量,以便進行后續(xù)各市(州)育苗用水量的對比分析[式(1)式(2)。
為對比各調(diào)研區(qū)域單株煙苗的用水量差異,將總用水量、煙苗耗水量分別除以對應育苗池的育苗總株數(shù)(苗盤數(shù) × 苗盤規(guī)格),得到單株煙苗總用水量、單株煙苗耗水量[式(3)式(4)];將兩式之商作為單株煙苗的用水效率[式(5),以進行后續(xù)相關性及影響因素分析。
為定量分析各市(州)煙草育苗用水損失情況,將各調(diào)研區(qū)域每平方米總用水量、每平方米煙苗耗水量的平均值之差作為各地區(qū)每平方米育苗面積的無效用水量[式(6)]。
每平方米煙苗總用水量 苗池長 × 苗池寬 × (育苗前加水深度 + 第砍加水深度)1×P水(kg/m2) 苗池長 × 苗池寬
每平方米煙苗耗水量 (kg/m2)= [苗池長 × 苗池寬 × (育苗前加水深度 + 第次加水深度 -育苗結(jié)束后所剩余深度) (204
苗池長 × 苗池寬
苗池長 × 苗池寬 × (育苗前加水深度 + 第次加水深度)
(20單株煙苗總用水量苗盤數(shù) × 苗盤規(guī)格
單株煙苗耗水量 (kg)=
[苗池長 × 苗池寬 × (育苗前加水深度 + 第次加水深度 -育苗結(jié)束后所剩余深度) Δ]×ρ?
苗盤數(shù) × 苗盤規(guī)格
式(1)、(2)、(3)、(4)中,i表示第幾次加水; ρ?= 1.0×103kg/m3 。
單株煙苗耗水量單株煙苗用水效率=單株煙苗總用水量
每平方米煙苗平均無效用水量 (log/m2)= 每平方米煙苗總用水量-每平方米煙苗耗水量 (6)
式(1)指育苗工作中,每平方米育苗面積所供給的水量,包括煙苗自身耗水量、育苗池清洗、加水損耗、育苗結(jié)束仍未完全消耗的部分;式(2)指每平方米育苗面積的煙苗在其生長過程中自身耗用的水量,包括蒸發(fā)、煙株吸收的部分;式(3)指每株苗所需供給的水量;式(4)指每株苗生長需要的水量;式(5)指育苗過程中,煙苗用于自身生長的水分的利用率;式(6)指育苗過程中,每平方米育苗面積未用于煙苗生長的水量。
1.3 數(shù)據(jù)分析
調(diào)查數(shù)據(jù)采用SPSS23.0軟件和單因素鄧肯(Duncan)法檢驗進行方差分析(差異顯著 Plt;0.05 ),采用Excel2021、Prism8、RStudio4.3.1軟件作圖。
2 結(jié)果與分析
2.1 調(diào)研區(qū)域育苗概況統(tǒng)計分析
調(diào)研區(qū)域的成苗規(guī)格分為用于膜下小苗移栽的小苗(以下簡稱“小苗”和用于常規(guī)移栽的大苗(以下簡稱“大苗”)兩種。各地區(qū)育苗池大小、苗盤規(guī)格以及育苗池盤數(shù)均存在差異(表1)。
調(diào)查結(jié)果表明,育苗池長度為 4.00~7.10m 寬度 1.05~2.80m ,平均為 6.16m×1.45m ,這主要與各育苗基地地理位置、占地面積以及地區(qū)光照度等因素有關,育苗池苗盤數(shù)為30\~42個池,平均為37個/池;對于苗盤規(guī)格,大苗的苗盤孔數(shù)較小苗的苗盤孔數(shù)少,這是由于大苗苗期較長,為保證煙苗的旺盛生長,一般使用孔數(shù)較少的苗盤進行育苗。
2.2 各市(州)育苗用水情況分析
各市(州)育苗用水情況存在一定差異(表2)。
從表2可以看出,各調(diào)研區(qū)域中,以保山市每平方米平均總用水量最高,達 411.45kg/m2 ,這與保山市苗池建設面積較大有關。整體育苗基地每平方米總用水量為 158.33~553.20kg/m2, 平均達 320.40kg/m2 ;每平方米煙苗耗水量為 49.91~383.46kg/m2 ,平均達220.92kg/m2 ;育苗過程中,平均產(chǎn)生無效用水為99.48kg/m2 ,占平均總用水量的 31.05% 。
不同成苗規(guī)格用水量存在差異,小苗育苗過程中每平方米總用水量為 179.85~500.00kg ,平均為311.74kg ;每平方米煙苗耗水量為 49.91~383.46kg ,平均為 216.48kg ;大苗育苗過程中每平方米總用水量平均為 374.53kg ,每平方米煙苗耗水量平均為248.64kg 。整體而言,大苗育苗較小苗育苗用水量高。
2.3各市(州)單株煙苗用水量及用水效率分析
2.3.1各市(州)單株煙苗育苗用水量分析各市(州)單株煙苗總用水量存在一定差異(圖2),其中保山市用水量最高,州用水量最低;其余市(州)單株煙苗總用水量差異不大,且用水量在 0.19~ 0.34kg 。各市(州)每株煙苗耗水量差異較大(圖3),其中玉溪市耗水量較高,州耗水量最低;其他市(州)單株煙苗總用水量在 0.11~0.27kg 。
綜上,結(jié)合各市(州)單株煙苗用水效率分析可知(圖4),州育苗用水效率在所有市(州)中最低,這與其煙苗有效耗水量處于較低水平有關;玉溪市育苗總用水量較為節(jié)約,且單株煙苗有效耗水量最高,故用水效率在各市(州)中處于最高水平。
2.3.2各市(州)育苗用水效率聚類分析 聚類分析是基于數(shù)據(jù)之間的距離遠近,對研究變量進行聚類分組。對10個調(diào)查市(州)的育苗用水效率進行系統(tǒng)聚類分析(圖5)發(fā)現(xiàn),在歐式距離為1時,可將10個市(州)的育苗用水效率劃分為4個聚類組,聚類組I包括普洱市、保山市、州;聚類組Ⅱ僅有昆明市;聚類組Ⅲ包括曲靖市、臨滄市、玉溪市;聚類組V包括紅河州、昭通市、文山州。
2.4育苗耗水量影響因素分析
2.4.1小苗育苗的用水效率影響因素分析成苗規(guī)格對用水效率有一定影響(圖6),小苗育苗的用水效率與苗池面積、苗盤規(guī)格、育苗池苗盤數(shù)呈負相關,其中與苗盤規(guī)格相關性顯著,表明苗盤規(guī)格較小可能促進水資源的節(jié)約,優(yōu)化苗盤規(guī)格可能有助于提升育苗用水效率。此外,小苗育苗用水效率還與緯度呈負相關,與經(jīng)度呈正相關。
2.4.2大苗育苗的用水效率影響因素分析與小苗育苗不同的是,大苗育苗的用水效率與苗盤規(guī)格、苗池面積呈正相關(圖7)。此外,大苗育苗的用水效率與緯度呈正相關,與經(jīng)度呈顯著負相關。
2.4.3育苗用水效率影響因素綜合分析為明確育苗過程中用水效率變化的潛在驅(qū)動因素,通過隨機森林將苗池面積、經(jīng)度、苗盤規(guī)格、緯度、育苗池苗盤數(shù)作為用水效率變化的預測因子,探討每個苗池面積、經(jīng)度、苗盤規(guī)格、緯度、育苗池苗盤數(shù)在用水效率變化中的重要性(圖8),采用變量的均方誤差增加值估計預測因子重要性,較高的均方誤差增加值意味著其為重要的預測因子。構(gòu)建的森林模型能夠解釋 74.52% 的變異! (R2=74.52% ),說明結(jié)果較為可靠。在預測因子中經(jīng)度 (21.95% )、苗池面積( 20.36% )、苗盤規(guī)格( 18.34% )均方誤差增加值達到極顯著水平 (Plt;0.001 ),表明以上三個因子對于育苗用水效率影響極顯著。
3 小結(jié)與討論
試驗結(jié)果表明,不同煙區(qū)漂浮育苗用水量存在差異,育苗點經(jīng)度、苗池面積和苗盤規(guī)格是影響育苗用水效率的重要因素。小苗育苗用水量明顯低于大苗;小苗育苗采用較小的苗盤規(guī)格可提升育苗用水效率;大苗育苗的用水效率與苗盤規(guī)格、苗池面積等因素呈正相關。
本調(diào)查結(jié)果表明,各市(州)每平方米的育苗總用水量和煙苗耗水量、單株煙苗的總用水量和耗水量差異較大,說明成苗規(guī)格、育苗盤、育苗池、地理氣候特征均影響育苗用水需求,且對育苗用水效率有顯著影響。
3.1 成苗規(guī)格
小苗育苗一是需要煙苗尚小,二是需要適當早栽,膜下小苗育苗期較短,可減少因后期氣溫升高導致的水分蒸發(fā)速率加快[12],前期良好的育苗微環(huán)境可進一步提高育苗水資源的利用效率。相反,大苗育苗期較長,育苗用水量需求較大。結(jié)合相關性分析結(jié)果,若采用大苗育苗,建議適當提高苗池面積和苗盤規(guī)格,能夠一定程度上減少育苗水資源的損失。以本調(diào)查中涉及大苗育苗的三地為例(保山市、普洱市、州),三地育苗用水效率較低,一是因為主要采用大苗育苗,育苗期較長,育苗期間用水量較大;二是育苗后期升溫,導致苗棚內(nèi)溫度較高,水分蒸發(fā)損失速率加快;另外在長時間育苗工作中,所用育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)、苗盤規(guī)格也是影響育苗用水量的關鍵因素。
3.2 育苗盤
育苗盤對用水效率的影響包括苗盤規(guī)格、育苗基質(zhì)類型兩個因素。苗盤規(guī)格決定了煙苗密度,影響煙苗生長期間的通風與溫濕度。本研究分析表明,用水效率與苗盤規(guī)格呈極顯著相關,原因可能是苗盤規(guī)格不同,煙苗的群體密度、群體間的通風透氣性和溫濕度不同,煙苗為保持正常生長發(fā)育,通過調(diào)節(jié)氣孔的導度、開閉時間,調(diào)節(jié)自身水分和溫度,進而影響了蒸騰速率。研究表明[13],不同育苗基質(zhì)的總孔隙度、電導率和含水量等理化性質(zhì)不同,因此單一類型基質(zhì)不能適應地域性的氣候差異。基質(zhì)的不合理使用不僅使育苗用水效率降低,還會造成草炭資源的浪費。再者,育苗基質(zhì)的保水性也是影響育苗用水的重要因素,育苗基質(zhì)總孔隙度越大,質(zhì)量越輕,所能容納的空氣和水量也越大[14]。保水劑基質(zhì)擁有較好的保水能力,在保水劑中加入 30% 的珍珠巖可提高出苗率,縮短育苗期[15],但考慮到保水劑作為一種化工材料,其對煙苗及移栽后土壤帶來的影響機理尚不明確,有待深人研究。綜上,建議各育苗點結(jié)合當年育苗目標,選擇適宜的育苗盤規(guī)格和保水保溫性較好的育苗基質(zhì),如在平均氣溫和有效積溫相對較低的育苗點,應選擇易吸收水分、保溫效果較好的基質(zhì),減少水分的蒸發(fā)和滲漏,前期低溫時,在苗棚和苗池表面覆蓋保濕材料,如稻草、麥秸和育苗膜[16],以減少水分蒸發(fā),保持基質(zhì)濕潤。
3.3 育苗池
育苗池的面積與用水量相關,苗池面積越大,單位時間內(nèi)苗池表面蒸發(fā)量越大。不同的苗池面積煙苗整體密度也存在一定差異,間接對煙苗生長環(huán)境的溫濕度產(chǎn)生影響。因此,建議結(jié)合以“減工、降本、增效”為目的的煙草育苗技術(shù)體系,在育苗過程中針對不同面積的育苗池,根據(jù)基質(zhì)持水率及煙苗生長情況,合理安排供水量及供水頻率,避免因過量供水、頻繁供水和水分蒸發(fā)造成水資源浪費。
3.4地理氣候特征
本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)度是影響育苗用水量的關鍵因素,由西向東,經(jīng)度依次升高,由北向南,緯度依次降低。研究表明,省水分蒸散量(ET)、水分利用效率(WUE)與經(jīng)緯度相關性顯著。ET呈現(xiàn)西南高、東北低的特點,WUE則呈現(xiàn)西高東低的特點。此外,WUE受環(huán)境影響敏感,且與海拔地勢有關,地勢差異會制約水、熱、光等因素,從而導致WUE 整體隨海拔升高,呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。因此,各育苗點應結(jié)合當?shù)亟?jīng)緯度、海拔、當?shù)赜行Хe溫等特征,根據(jù)實際育苗目標實時調(diào)整育苗規(guī)劃,ET較高的地區(qū)應及時采用保水策略,實時監(jiān)控棚內(nèi)外溫濕度差異。必要時可采用遮陽網(wǎng)控溫[18]、覆蓋雙轉(zhuǎn)光膜以提高煙苗葉綠素含量、凈光合速率及抗逆性[9];使用概肥或作物秸稈等有氧發(fā)酵釀熱育苗以提高棚內(nèi)溫度和苗池水溫;使用空氣能熱泵熱水器加熱循環(huán)水等人工增溫措施2以提高營養(yǎng)液溫度,進而增加棚內(nèi)溫度和基質(zhì)溫度。同時,采用上述措施一方面可降低棚內(nèi)外溫差導致的營養(yǎng)液蒸發(fā)速率和煙苗蒸騰速率加快,盡可能減少水分蒸發(fā)導致的育苗用水效率降低問題,另一方面可有效避免早春低溫對煙苗造成的不利影響,提高出苗率,促進煙苗長勢一致,縮短育苗時間,提高煙苗素質(zhì)。建議各育苗點定期對棚內(nèi)進行水分監(jiān)測,通過調(diào)節(jié)棚內(nèi)溫濕度及通風,控制育苗池及煙苗周圍的水分揮發(fā)速率,人為調(diào)控煙苗蒸騰作用;定期監(jiān)測基質(zhì)濕度和煙苗水分狀況,及時調(diào)整供水策略,確保水分的有效利用和煙苗的健康生長。
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(責任編輯 王曉芳)