施肥和覆蓋對向日葵生長的影響

獨亮亮，張金霞，任芳芳

(甘肅農業大學水利水電工程學院，甘肅 蘭州 730070)

0 引言

向日葵原產于北美，具有非常重要的食用價值、藥用價值和經濟價值[1]。向日葵在我國種植廣泛，是我國目前4大油料作物之一，向日葵本身具有耐堿和耐干旱的特性，非常適合在我國北方地區種植，主要分布地為東北、華北、甘肅和新疆[1-4]。向日葵的經濟價值較高，發展前景好，且其環境適應能力較強，種植范圍廣，當前我國向日葵產量居世界第6位[5-6]。

秸稈覆蓋技術有利于增溫、保墑，減少蒸發，提高水分的利用率，增加前期土壤中的水分，為后期作物生長提供水分條件，可改變土壤理化性質，提高土壤中微生物的含量，有利于作物生長。肥料作為植物生長的重要因素，合理施肥不僅能夠提高作物的產量和品質，且能改善土壤理化性質，防止土壤鹽堿化[7]。我國西北地區干旱少雨、土壤貧瘠、蒸發量大，無覆蓋時種植產量低，因此做好覆蓋及合理施肥對作物生長尤為重要。關于我國向日葵覆蓋和合理施肥種植技術的綜合評價較少，本文主要歸納總結覆蓋及合理施肥對土壤水分、養分、溫度、微生物含量，以及對向日葵品質及產量的影響。

1 土壤水熱特性

1.1 土壤溫度

秸稈覆蓋技術作為一項地面覆蓋技術，其操作難度相對較低，原料廣泛且廉價，與地膜覆蓋相比，最重要的優勢是其獨特的保溫作用，秸稈覆蓋能夠使地溫相對維持在一個穩定階段，在一定程度上有利于作物的生長發育[8]。高義民等[8]研究表明，秸稈覆蓋對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光曝曬，對植株生長有促進作用。近些年，節水技術快速發展，膜下滴灌技術解決了土壤蒸發強度大的問題，在降水量少的地區，改良了作物生長環境，從而提高作物產量[9]。施用化肥后，由于其在土壤中的分解過程會增加土壤的溫度，為作物生長發育提供了適宜溫度條件，因此，合理覆蓋和適量施肥對于我國種植向日葵事業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，提高土壤養分。在我國內蒙古鹽堿化地區，梁建財等[10]研究了以不同的覆蓋方式改良鹽堿土，并種植向日葵，發現在向日葵整個生育期內，0～20 cm土壤土層的含水率：地膜覆蓋>無覆蓋，秸稈覆蓋>無覆蓋，但地膜覆蓋與秸稈覆蓋相差不顯著，應選擇9 kg/hm2的覆蓋量更加有利于向日葵種植。高義民等[8]通過研究留茬秸稈覆蓋對向日葵生長發育的影響，發現留茬秸稈覆蓋效果最好，不同生育期的土壤含水率(播期、現蕾期、花期)較無覆蓋的土壤分別提高了5.5%～5.7%、3.4%～3.9%、1.8%～3.0%；與無覆蓋土層相比，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。劉維進等[11]在河北種植向日葵時也得出與高義民相同的結論，在向日葵的播期、現蕾期、花期，其土壤含水率都有相似的結論。

2 土壤理化性質

秸稈覆蓋技術影響土壤的理化性質，進而影響作物產量，包括土壤容重、養分狀況、酶活性、有機質含量；施肥同樣會影響土壤的理化性質，從而影響作物的生長。郭宇等[12]研究表明，不同的施氮方式會影響土壤中氮元素的分布，硝態氮和銨態氮的土層分布也有所區別。劉德平等[13]研究氮磷鉀平衡使用對土壤硝態氮在土壤中殘留的影響，發現硝態氮主要集中在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，無論是秸稈覆蓋還是施用化肥，都比無任何處理的土壤擁有更高的肥力，土壤中各種有機質的含量大大增加，可提高向日葵產量。

3 向日葵產量

3.1 覆蓋對向日葵產量的影響

梁建財等[10]在內蒙古的研究表明，覆蓋確實能夠提高向日葵的產量。與無覆蓋相比，地膜覆蓋產量提高了69.0%，碎玉米秸稈覆蓋也增產50%左右，兩種覆蓋方式，增產效果都較為顯著。李小牛[14]在山西研究鹽堿地不同玉米秸稈量對向日葵生長發育的影響時發現，玉米秸稈覆蓋量為0.6 kg/m2時，向日葵平均百粒質量達到19.1 g，花盤平均質量達到120 g/個，其產量達到3 796.2 kg/hm2，比無秸稈覆蓋情況下的產量提高了14.5%。劉寧等[15]在新疆研究向日葵種植時發現，覆蓋與各種不同還田方式相結合，較無覆蓋增產顯著，地膜覆蓋增產10%左右，秸稈覆蓋增產8%左右。谷杰等[16]在陜西省研究施肥和秸稈覆蓋對小麥和春向日葵的水分利用效率時發現，秸稈覆蓋可使春向日葵的耗水量減少37.2～44.2 mm，產量提高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%，說明探究一種新型覆蓋方式尤為重要。

3.2 施肥對向日葵產量的影響

我國西北內陸地區干旱少雨，土壤干燥而貧瘠，想要種出高產且品質較高的作物，合理施肥必不可少。國世佳等[18]在內蒙古研究施氮量對向日葵產量和品質的影響時發現，施氮量和向日葵產量的關系為“拋物線”，施氮量為150 kg/hm2左右時，可以得到較高的產量，且施氮量和向日葵籽實蛋白質含量成正相關，與向日葵籽實脂肪含量成負相關。安玉麟等[19]的研究表明，向日葵產量因氮磷鉀的不同用量而發生變化，一般呈正態分布，這與前面國世佳等[18]的研究結論相似。段玉等[20]的研究表明，氮磷鉀3種肥料對向日葵的產量有很大影響，影響產量的排序為氮>鉀>磷。生產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影響種植向日葵的產量，其中當氮磷鉀比為10∶5∶3時得到最大產量；當氮磷鉀比為7∶4∶3時可達到最佳經濟產量。大量研究表明，影響向日葵產量和品質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。張君等[22]在內蒙古發現，鋅肥的用量對向日葵干物質的積累和籽粒灌漿有重要影響，在不同鋅肥的用量下，不同生長期向日葵干物質的積累速度依次為苗期>灌漿>現蕾>花期，呈S型增長曲線，當鋅肥為30 kg/hm2時，向日葵干物質積累量最大，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期吸收氮磷鉀等養分特點，發現油用向日葵和食用向日葵，其干物質的積累量都隨著施肥量的變化而變化，一般都呈現S型的增長曲線，與不施肥相比，食用向日葵產量增加10.4%，干物質積累量增加51.2%，油用向日葵分別增加了40.9%和59.9%。由此可證實，在不同的地區種植向日葵，其土壤肥力對植株生長的影響相似。

4 向日葵生長發育及光合特性

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發育和光合特性。趙沛義等[24]在內蒙古的研究表明，地膜覆蓋對土壤環境和向日葵的生長發育有一定的影響，向日葵的株高、莖粗、葉面積指數、花盤質量、籽實產量都顯著高于無覆蓋下的產量。高義民等[8]在陜西研究留茬秸稈覆蓋對向日葵生長發育時發現，與無覆蓋相比，留茬秸稈覆蓋能夠使向日葵的花盤直徑增大30.7%，千粒質量增加11%，根質量增加14%，葉寬增加4 cm。王璐等[25]在我國河西綠洲地區的研究表明，地膜覆蓋結合調虧灌溉對向日葵的階段耗水量、日耗水強度、氣孔導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，葉面積總數下降，葉綠素的含量降低，嚴重影響作物的生長發育；我國西北地區干旱缺水，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發育，從而達到增產的目的。

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的溫度，促進植物的光和作用；施肥也是影響作物光和作用的重要手段。趙小霞等[26]研究了施肥對向日葵光和特性的影響，發現在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；施肥種類對向日葵凈光和速率影響的大小依次為氮>磷>鉀。施肥也對植株的CO2轉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，向日葵確實會提高作物的凈光和速率，同時發現施用氮肥可降低向日葵成熟期光和作用下降的趨勢，也可避免向日葵后期氣孔導度下降，提高光和速率，這與趙小霞等[26]的研究結論基本一致。

5 多元化覆蓋

隨著農業技術的發展，目前在我國已形成多種多樣的種植模式和多元化農田覆蓋方式，如在干旱少雨地區實行覆膜雙壟溝種植、地膜結合秸稈的二元覆蓋、碎麥秸稈墊膜覆蓋[28]。惠施佳等[29]和郭小龍等[30]在武威民勤地區的研究表明，與無覆蓋相比，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 存在的問題

雖然農田覆蓋與施肥相結合的研究取得了可觀的成效，但也存在許多不足。

(1)秸稈覆蓋種植對土壤有保溫、隔熱及保水的作用，但也有一定的缺點。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，嚴重影響作物的出苗。在微生物的氧化分解之后，秸稈會產生大量的真菌和細菌，加重作物病害，增加防治病害的成本，不利于作物生長。

(2)施肥確實解決了我國西北地區土地貧瘠而無法種植的問題，但不合理使用化肥會造成土壤鹽堿化加重而導致無法種植，需要探尋因地制宜、合理施肥種植的技術路徑，有效保護土地，實現可持續發展。

(3)N、P、K影響向日葵產量，但是N、P、K配比對產量的影響研究尚不深入；大量研究也未和向日葵的生理、生長特性結合起來，需要開展這方面的研究，防止盲目使用肥料造成浪費，也可減弱土壤鹽堿化程度。相關研究表明，合理施肥能夠提高和改善向日葵的產量和品質，但過度使用會造成土壤鹽漬化，并污染環境，嚴重危害我國農業事業的發展，因此尋求一種合理的施肥方法尤為重要[30-32]。

(4)現階段我國西北地區農田覆蓋方式主要有秸稈覆蓋和地膜覆蓋，多數農民使用的是不可降解的地膜，會產生大量的白色污染，所以當前我國西北地區應大力發展秸稈覆蓋，降低地膜覆蓋對環境的污染[33]。

7 結束語

覆蓋種植技術與水肥耦合技術相結合，將是今后一段時間內田間管理技術發展的方向。將覆蓋技術，灌溉施肥和現代先進的地理信息系統(GIS)結合起來，隨時隨地檢測農田小氣候的變化情況，了解向日葵各個生長階段所需的水分，定點、定量、準確、及時地輸送到植株根部，將更加有利于植株的生長。