不同滴灌量對油莎豆干物質積累的影響

朱俊嶺， 田麗萍， 薛 琳， 師 茜， 王小紅

(1.石河子大學 生命科學學院， 新疆 石河子832000； 2.石河子大學 藥學院， 新疆 石河子 832000； 3.石河子蔬菜研究所， 新疆 石河子 832000)

不同滴灌量對油莎豆干物質積累的影響

朱俊嶺1， 田麗萍2*， 薛 琳3， 師 茜1， 王小紅1

(1.石河子大學 生命科學學院， 新疆 石河子832000； 2.石河子大學 藥學院， 新疆 石河子 832000； 3.石河子蔬菜研究所， 新疆 石河子 832000)

為對新疆地區油莎豆的滴灌栽培提供依據，進行不同滴灌量(150 m3/667m2，200 m3/667m2，250 m3/667m2、300 m3/667m2，350 m3/667m2)的田間滴灌試驗，研究其對油莎豆不同生長發育時期器官干物質積累和分配影響。結果表明：在整個生育期內，不同滴灌處理油莎豆各個器官干物質總重隨生育期的推進呈持續增加的趨勢；在不同生育期內葉片的干重大于莖，葉片干重較大的滴灌處理其產量也相應較高；不同滴灌處理葉片干重在結豆初期均達峰值。滴灌量為250 m3/667m2的處理油莎豆產量最高，水分利用效率也最高，在塊莖初期葉面積指數和葉的干物質質量達顯著水平，該處理既提高了油莎豆的產量，又節約了水資源。

油莎豆； 滴灌量； 干物質積累分配； 產量； 水分利用效率

油莎豆(CyperusesculeutusL.)亦稱油莎草，屬莎草科莎草屬，為禾本科一年生植物[1],其地下塊莖中含油量達25%～30%[2]，可作為能源植物，具有極大的開發潛力。中國科學院植物研究所于1960年從保加利亞將該植物引進我國[3]。該植物的抗逆性強，耐瘠薄抗澇，并且根系發達，分蘗再生能力強[4]，具有防風固沙的優點。大面積的生產運用潛力巨大，目前已有16個省(區)進行油莎豆的栽培[5]。新疆光照時間長，具有大面積的沙質土壤，氣候和土質條件都和油莎豆原產地(北非尼羅河流域)相似，并且新疆的光熱條件與油莎豆原產地相似，種植油莎豆對增加當地農民收入，促進當地經濟發展及對我國營養保健食用油市場提供充足的原料均有重要的意義。新疆氣溫溫差較大，日照時間充足，但降水量少，氣候干燥，年均降水量在150 mm左右。滴灌具有節水、節肥、省工、控制溫度和濕度，保持土壤結構，改善品質，增產增效等優點。在新疆地區，滴灌技術已在棉花、小麥等農作物上得到大規模的推廣和應用，技術日趨成熟[6-8]，但關于滴灌技術應用于油莎豆的研究還較少。因此，筆者等擬通過田間試驗，研究不同滴灌條件下油莎豆的干物質分配、產量構成及水分利用效率，以期能獲得適合新疆干旱區種植油莎豆的最佳滴灌量，為油莎豆在新疆大面積推廣種植提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 供試品種和試驗地概況

供試油莎豆品種為內蒙小粒油莎豆。

試驗于2013年4-10月在新疆石河子天業農業研究所進行(N 44°26.5′，E 86°01′)，海拔高度429 m。該區屬大陸干旱氣候，年降雨量為223 mm，年蒸發量為1 039.9 mm，年無霜期為168～171 d，晝夜溫差大。試驗地在80 cm深土層內土壤質地為砂壤土；0～60 cm土層土壤有機質含量26.31 mg/kg，堿解氮含量59.46 mg/kg，速效磷25.46 mg/kg，速效鉀392.52 mg/kg，pH 8.3，土壤飽和體積含水率為29.89%。

1.2 試驗設計

播種前施足基肥尿素，在播種前需將種子侵泡48 h左右，4月28日播種，每穴2粒，株距18.5 cm，行距40 cm。為保證出齊苗，播前滴足墑水。滴灌試驗設5個滴水灌溉梯度，分別為150 m3/667m2、200 m3/667m2、250 m3/667m2、300 m3/667m2和350 m3/667m2(分別用W1、W2、W3、W4、W5表示)，在齊苗后開始進行不同灌水處理，每隔10 d進行1次滴水灌溉，滴水灌溉時間在5月31日至8月27日。隨機區組設計，3次重復。采用1管2行的滴管帶鋪設模式進行種植，油莎豆行距40 cm，毛管間距90 cm，小區面積15 m2。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤含水量測定 沿小區對角線等長距選定3個樣點，從第1次處理至成熟按不同的灌水時間分3個層次進行取樣，每20 cm為1層，分別采集0～60 cm的土樣，用烘干恒重法測定土壤含水量。每次采樣后隨即用土填埋取樣孔。土壤含水率：在105℃下，使用恒溫干燥箱烘去土樣中自由水和吸濕水直至恒重，計算結果。

土壤含水量=[(x1-x2)/(x2-x3)]100%

式中，x1為鋁盒重加原土壤重，x2為鋁盒加烘干土重，x3為鋁盒重.

1.3.2 干物質測定及分配 從封行期到成熟期對干物質采樣測定，封行期無塊莖形成，只測定地上部分；生殖生長期和成熟期采集地下塊莖、葉鞘和葉于125℃殺青30 min，80℃烘至恒重，稱干重。

1.3.3 葉面積指數測定 分別于封行期、塊莖初期、塊莖盛期、成熟期選生長整齊一致的植株，測定單莖綠葉長和寬，再計算葉面積指數(LAI)，此指標采用LI 3 000 c進行測定。

1.3.4 產量、耗水量及水分利用效率的測定 每處理分別取15穴，分別稱干重，計算每穴平均值。成熟期取樣估算各處理的產量。采用測定土壤含水量計算耗水量的方法。

耗水量的計算公式為ET1-2=10ΣγiHi(θi1-θi2)+M+P0+K，(i=1,2,……,n)。式中，ET1-2為階段耗水量，i為土層編號，n為總土層數，γi為第i層土壤干容重，Hi為第i層土壤厚度，θi1和θi2分別為第i層土壤時段初和時段末的含水量，以占干土重的百分數計；M為時段內的灌水量；P0為有效降水量；K為時段內的地下水補給量。在有底測坑條件下，K值可以不計。

水分利用效率[kg/(m3·667m2)]=產量/總灌水量

1.4 數據處理

使用Excle 2003進行數據處理，用Oringin 8.6進行圖表的繪制，用SPSS17.0進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 土壤含水量變化

由圖示可見，各處理的土壤含水量隨土層深度的增加而增加；隨生育進程的延伸，土壤含水量(0～60 cm平均含水量)呈持續下降的趨勢，而高灌水量時下降幅度較小。成熟期土壤含水量變化不大，保持在11%～14%。0～20 cm土層含水量變化較大。處理W4、W5的0～20 cm土層土壤含水率在后期生長中大于W3的，而W1、W2土壤含水量變化呈下降趨勢，W3土壤含水量變化幅度較大。20～40 cm土層土壤含水量總體表現為W3>W4>W5>W2>W1。40～60 cm土層土壤含水量變化不明顯，說明灌溉對于深層土壤的含水量影響不大，隨著土層的加深土壤含水量變化幅度減小。

2.2 油莎豆的葉面積指數

葉面積指數(LAI)的大小直接影響作物干物質的累積，進而影響群體的生產。由表1可見，隨生育期的推進，不同處理間LAI均呈先增大后減少趨勢，在塊莖初期達最大值，而后下降。滴灌量不同，各生育期LAI的動態表現不同，在封行期，W3、W4、W5間的LAI無顯著差異，但與W1、W2間差異均達顯著水平，W1、W2間無差異；在塊莖初期，W2與W5間無差異，兩者與其他處理間差異均達極顯著水平，其余各處理間差異也達極顯著水平；在塊莖盛期，W1與W5間無差異，W2與W4間無差異，但W1、W5與W2、W4間差異極顯著，兩者與W3間也呈極顯著差異。

2.3 油莎豆群體的干物質積累及分配特點

由表2可見，各處理地上部分總干物質隨生育期的推移而增加，總體表現為W3>W4>W2>W5>W1。在成熟期(8月27日)，W3處理的地上部分干重最大，達240.98 g，與其他處理間差異顯著(P<0.05)；W2、W3、W4與W1、W5間差異極顯著(P<0.01)；W1與W5不顯著，W2與W4不顯著。所以不同處理葉片、莖鞘和塊莖也有所不同。各處理間葉片的干物質累積最大量出現在塊莖初期，此期W3干物質達最大值(68.215 g)，W3與各處理間有顯著差異，W2與W4無差異，W1與W5無差異；在成熟期各處理間葉片干物質重W4出現最大值(54.905 g)，與各處理間有顯著差異，占成熟期總重比例也較高(24.01%)，而在成熟期W3葉片占總重比例最小(19.83%)；各處理莖鞘的變化隨生育期的推進呈升高→降低→再升高的趨勢，呈“N”字型模式，在成熟期各處理莖鞘的干物質積累量達最大值(W3，49.09 g)，在封行期和塊莖初期莖鞘差異不明顯，在塊莖盛期各處理間莖鞘出現無顯著性，成熟期與各處理間在P<0.05時有差異顯著，在P<0.01時W2、W3、W4與W1、W5間差異極顯著，W1與W5間差異顯著或極顯著。

圖示 不同滴灌量各土層土壤的含水量

注：同列不同大、小寫字母分別表示各處理間差異極顯著(P<0.01)和差異顯著(P<0.05)。

Note: Different capital and lowercase letters in the same column indicated 1% and 5% significant levels respectively.

表2 不同滴灌處理油莎豆各生育期的干物質積累量

Table 2 Dry matter accumulation amount in different organs at different growth stages of various treatments

不同部位Part處理Treatment封行期/gCanopyclosedperiod塊莖初期/gInitialtuberstage塊莖盛期/gFastgrowingperiodoftuber成熟期/gMatureperiod比例%Proportion總重W143．750bB92．705bB98．241cC167．820cC- TotalweightW266．325aA114．250abA151．081bA216．385bA-W367．305aA135．110cA167．656aA240．980aA-W467．115aA119．155aA149．135bA228．700bA-W559．320aA106．135abA139．330bB179．650cC-葉W128．060bB51．470cA41．775dC39．865bA23．75 LeafW243．645aA62．595bA49．325cBC46．420abA21．45W343．755aA68．215aA66．035aA47．775abA19．83W441．640aA62．835bA58．425abAB54．905aA24．01W538．925aA56．800cA52．415bcB42．335bA22．32莖鞘W115．690cC30．165bA20．621aA41．14cC24．52 Stem?sheathW222．680abAB35．555abA18．941aA46．795bA21．63W323．550abAB34．540abA26．801aA49．08aA20．37W425．475aA38．520aA24．640aA44．475bAB19．45W520．395bB31．745bA20．290aA37．225dD19．63塊莖W1-11．070cB35．845cC86．815dC51．73 TuberW2-16．100bcB82．815aA123．170bB56．92W3-32．355aA74．820abAB144．125aA63．13W4-22．800abAB66．070bB129．320bB56．55W5-17．590bcAB66．625bAB100．090cB55．71

2.4 油莎豆的產量及其構成因素

由表3可見，不同滴灌量處理下，隨著滴灌量的增加，油莎豆各產量指標均是呈先增加后降低的趨勢，各外理間差異顯著，W3的產量顯著高于其他處理，其千粒重與其他處理間差異極顯著(P<0.01)，即滴灌量在250 m3/667m2的產量最高；水分過高或過低對油莎豆塊莖的結實數量影響較大。

2.5 水分利用效率

由表4可見，隨滴灌量的增加，耗水量也加大，產量和水分利用效率均呈先增加后下降的趨勢。可見，耗水量大的油莎豆其產量和水分利用效率并不一定增大，反而使水分蒸發或因為其他因素流失，造成滴灌利用效率降低，同時也加大了對水資源的浪費。

表3 不同滴灌處理油莎豆的產量及其構成因素

表4 不同滴灌處理油莎豆的水分利用效率

3 結論與討論

1) 以節水高產為目標，研究滴灌條件下油莎豆生長發育動態和物質積累分配規律，對實現油莎豆的高產非常重要。本研究在油莎豆齊苗后至成熟期期間，使用5個水分梯度進行灌溉，計算灌水量虧缺到一定程度時影響產量的收獲指數[9]。試驗結果表明，0～20 cm土層的含水量變化比較明顯，20～40 cm土層含水量次之，40～60 cm土層含水量變化較平緩。

2) 在不同灌水量處理下，W1和W2的灌溉量明顯不能滿足油莎豆正常生長，而W4和W5由于水分條件比較充足，植物將較多的資源用于營養生長，造成地上營養器官生長旺盛，從而對其繁殖生長產生較大的影響，使得油莎豆的產量明顯下降。在田間試驗條件下，以W3處理油莎豆全生育期耗水量在929.75 mm時獲得最高產量766.15 kg/667m2，并且具有較高的水分利用效率；而在較低灌水處理(W1)和灌水最大處理(W5)產量分別為387.58 kg/667m2和694.04 kg/667m2。這一結果與渠志剛等[10]對玉米研究結果一致，當產量隨耗水量的增加而增加，到一定程度后反而下降。以W3處理各產量構成因素高于其他處理，并且單穴粒數之間差異顯著。W3處理千粒重最高，但是與W4相比無顯著差異性，但與其他處理差異顯著。

3) 土壤含水量對作物生長、產量形成以及耗水特性影響顯著[11]。土壤水分嚴重虧缺會抑制作物地上部生長，降低作物生物量[12]，適度水分虧缺可同時提高作物產量和水分利用效率。Ercoli等[13]研究指出，水分脅迫可使小麥植株的干物質積累量減少，提高開花前干物質向籽粒轉移比例。本研究中，各處理油莎豆葉面積從封行期到塊莖初期呈增大的趨勢，在塊莖初期達到最大值，之后逐漸減小，葉面積和葉的干物質積量的趨勢成正比；增加地上部營養器官貯藏同化物向塊莖的運轉，所以在成熟期干物質的量降低，從而增加對塊莖的貢獻；對于莖鞘干物質的累積則是在塊莖盛期出現降低，成熟期又升高，造成這一原因可能是油莎豆到后期容易倒伏，后期增加莖鞘首先是防止地上部倒伏，其次是為葉片能接觸更大面積光合，以此同化更多的營養物質使油莎豆產量獲得最優。只有適量滴灌可合理協調營養生長與生殖生長的關系，促進同化物積累和養分的轉化與輸送，提高經濟生產效率。

綜合比較，無論從水分利用效率還是從油莎豆個體生長發育特點，大面積種植油莎豆的適宜滴灌量應為250 m3/667 m2，這樣即發揮了最大的生產潛力，而且可達到節水的目的。

[1] 賈良智,周 俊.中國油脂植物[M].北京:科學出版社,1987.

[2] 鄭桂富,魯 緋,許 暉.油莎豆分離蛋白流變學特性的研究[J].中國糧油學報,1999(6):37-40.

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[4] Anon.ellow nut-sedge[M].Fuxin: Liaoning People’s Press,1977.

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[10] 渠志剛,薛曉琴.玉米節水灌溉試驗研究[J].山西水土保持科技,2011,3(1):24-25.

[11] 高 山,王冀川,徐雅麗,等.不同土壤水分對滴灌春小麥生長、干物質積累與分配的影響[J].安徽農業科學,2011(9):5151-5153，5240.

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(責任編輯： 聶克艷)

Effects of Different Irrigation Volume on Dry Matter Accumulation ofCyperusesculentus

ZHU Junling1, TIAN Liping2*, XUE Lin3, SHI Qian1, WANG Xiaohong1

(1.CollegeofLifeScience,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000; 2.CollegeofPharmacy,ShiheziUniversity,Shihezi,Xinjiang832000; 3.ShiheziVegetableResearchInstitute,Shihezi,Xinjiang83200,China)

To provide references for drip irrigation ofC.esculentusin Xinjiang, a field irrigation experiment was conducted to explore the effects of different irrigation volume(150 m3/667m2, 200 m3/667m2, 250 m3/667m2, 300 m3/667m2and 350 m3/667m2) on dry matter accumulation and distribution ofC.esculentusin different organs in different growth period. Results:Dry matter accumulation of different treatments in various organs ofC.esculentusgradually increased throughout the growing period. The dry weight of leaves was always greater than that of stem, and the heavier the dry weight of leaves the higher would be the output ofC.esculentus. Under the different drip irrigation volume, the dry leaves weight reached the peak at early stage of yield fruiting. The yield and water use efficiency reached the peak with the drip irrigation volume of 250 m3/667m2. And the leaf area index and the leaves dry weight presented a significant level at early stage of yield fruiting. Drip irrigation might not only improve the yield ofC.esculentus, but also save the water resource.

Cyperusesculentus; drip irrigation volume； dry matter accumulation and distribution； yield； water use efficiency

2015-09-20； 2016-04-01修回

八師石河子市科技計劃項目“油料作物滴灌高產栽培技術研究”(2012NY14)

朱俊嶺(1988-)，男，在讀碩士，研究方向：資源植物。E-mail: zhu455155959@163.com

*通訊作者：田麗萍(1961-)，女，教授，碩士，從事植物營養生理研究。E-mail: lipingt@163.com

1001-3601(2016)04-0153-0031-04

S565.9

A

生理生化·耕作栽培

Physiology and Biochemistry·Tillage and Cultivation