英國紅蕓豆水肥高效利用研究

孔慶全 ，趙存虎 ，賀小勇 ，席先梅 ，陳文晉 ，田曉燕 ，邱廷艷

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，內(nèi)蒙古呼和浩特 010031；2.喀喇沁旗植保植檢站，內(nèi)蒙古錦山 024400）

我國是全球人均水資源最貧乏的國家之一，年內(nèi)降水分布不均勻，年季降水量變化較大，主要灌區(qū)水利用系數(shù)與發(fā)達(dá)國家相比差距較大。水分不但是作物生長(zhǎng)所必需的條件之一，也是化肥溶解和有機(jī)肥料礦化的必要條件[1-2]，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，灌溉水利用率低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，因此，研究作物的耗水特性，有利于認(rèn)識(shí)作物的需水規(guī)律，為高產(chǎn)高效的節(jié)水栽培技術(shù)提供理論依據(jù)[3]。在干旱、半干旱地區(qū)水分和養(yǎng)分是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的兩個(gè)主要限制因素[4]，水分、養(yǎng)分與作物的生長(zhǎng)息息相關(guān)[5-6]，作物耗水量的大小和變化規(guī)律，主要取決于作物特性、氣象條件、土壤的性質(zhì)及農(nóng)業(yè)技術(shù)措施等[7]。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

本試驗(yàn)所用的材料為英國紅蕓豆。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用裂區(qū)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主因素為基肥和追肥，副因素為蕓豆不同生育期澆水，分為：開花期灌水，開花期和鼓粒期兩次灌水，鼓粒期灌水（表1）。其中追肥處理中施肥與澆水同時(shí)進(jìn)行，追肥數(shù)量每個(gè)處理總量一樣。其中，基肥施用量為25.0 kg/667m2，追肥施用量為5.0 kg/667m2，初花期和鼓粒期兩次澆水的處理每次追尿素2.5 kg/667m2。

表1 試驗(yàn)處理

1.3 調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.3.1 生育期調(diào)查 調(diào)查英國紅蕓豆的出苗期、分枝期、開花初期、開花盛期、成熟期和收獲期，并記錄每小區(qū)灌水次數(shù)和灌水量。

1.3.2 不同生育期干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化的調(diào)查 主因素基肥和追肥處理中分別選擇鼓粒期灌水處理取樣調(diào)查。取樣時(shí)期為：苗期、開花期、始熟期、成熟期。取樣部位為：根、葉片、莖稈、莢、籽粒。苗期取樣可結(jié)合間苗進(jìn)行，以后各期可根據(jù)植株長(zhǎng)勢(shì)每小區(qū)取3株。所取根、葉片、莖稈、莢果及籽粒各部位單獨(dú)稱量鮮重及烘干后的重量。

1.3.3 不同生長(zhǎng)期土壤水分變化 播種前和收獲后及生長(zhǎng)關(guān)鍵期（苗期、開花期、灌漿期、收獲期）取土樣（深度1 m），每10 cm一層，取樣后稱重，然后烘干再稱重，算出土壤含水量，最后計(jì)算出各時(shí)期的耗水量，每個(gè)大區(qū)分5個(gè)點(diǎn)取樣，只取主因素施基肥的3個(gè)處理。

土壤含水率/%=（鮮土質(zhì)量-干土質(zhì)量）/干土質(zhì)量×100

土壤貯水量/mm=1000×土壤容重/g/m3×土層深度/m×（時(shí)段末土壤含水率-時(shí)段初土壤含水率）（其中，土壤容重=1.32 g/m3）

耗水量/mm=土壤貯水量/mm+時(shí)段內(nèi)灌水量/m+時(shí)段內(nèi)降雨量/mm+時(shí)段內(nèi)地下水補(bǔ)給量/mm-時(shí)段內(nèi)的排水量（地表排水與下層排水之和/mm）

1.3.4 產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)取樣10株，調(diào)查株高、始莢高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、單莢粒數(shù)、單株粒數(shù)、百粒重，同時(shí)取樣測(cè)小區(qū)/30 cm2產(chǎn)量。

2 結(jié)果分析

2.1 生育期調(diào)查

不同生育期灌水時(shí)的英國紅蕓豆物候期調(diào)查情況可知，兩種因素水平下對(duì)蕓豆的物候期沒有影響。各處理下英國紅蕓豆播種期均為5月9日，出苗期均為5月21日，分枝期均為6月1日，開花初期為6月22日，開花盛期為6月28日，成熟期均為8月5日。

2.2 不同生育階段干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)變化

在英國紅蕓豆各生育期，干物質(zhì)積累對(duì)蕓豆產(chǎn)量形成有直接影響，英國紅蕓豆干物質(zhì)的形成與積累主要來自地上部綠色葉片制造的光合產(chǎn)物。圖1所示主因素為基肥，鼓粒期澆水對(duì)植株各部位鮮重積累量的影響，根、莖、莢和籽粒的鮮重均在始熟期達(dá)到最大值，葉的鮮重則在開花期達(dá)到最大值，葉片的鮮重比根、莖等部位提早一個(gè)時(shí)期達(dá)到最大值，表明葉片作為光合作用的主要部位，為后期籽粒形成及灌漿提供基礎(chǔ)。開花期至始熟期是營養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的旺盛期，枝葉增加多，莢果發(fā)育，始熟期植株總鮮重占全生育期總鮮重的51.64%。始熟期至成熟期植株鮮重積累量下降。

由圖2可知主因素為追肥，鼓粒期澆水對(duì)植株各部位鮮重積累量的影響，主因素為追肥鼓粒期澆水時(shí)的各部位鮮重基本變化趨勢(shì)與主因素為基肥鼓粒期澆水的一致，只是植株各部位鮮重的總和較基肥的低17.00%。

主因素為基肥，鼓粒期澆水對(duì)植株各部位干物質(zhì)積累量的影響見圖3，根、葉和莢的干重均在始熟期達(dá)到最大值，莖和籽粒則在成熟期達(dá)到最大值。開花期至始熟期是營養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的旺盛期，枝葉增加較快且莢果發(fā)育，開花期的植株總干重占全生育期總干重的6.34%；始熟期干重積累量占全生育期總干重的48.80%。始熟期至成熟期時(shí)植株總干重、葉、莢干重呈下降趨勢(shì)，這與生長(zhǎng)后期落葉、落莢有關(guān)，而根、莖、籽粒的變化不明顯。

由圖4可知所示主因素為追肥，鼓粒期澆水對(duì)植株各部位干物質(zhì)積累量的影響，主因素為追肥鼓粒期澆水時(shí)，根、莖、葉及植株總干重變化趨勢(shì)與主因素基肥鼓粒期澆水時(shí)的基本一致，而莢和籽粒始熟期至成熟期呈緩慢上升趨勢(shì)，與施肥較晚有關(guān)。植株各部位干重總和較基肥的低13.90%。

總之，無論是主因素為基肥還是追肥，各部位鮮重和干重總和的變化趨勢(shì)基本相同，苗期到開花期植株從小到大生長(zhǎng)量有限，總量增加緩慢；開花至始熟期營養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)，生長(zhǎng)總量快速增長(zhǎng)，始熟期達(dá)到最大，所以這個(gè)時(shí)期是英國紅蕓豆的需水需肥的關(guān)鍵期。從始熟期后總的鮮重和干重均呈現(xiàn)緩慢下降趨勢(shì)。

2.3 不同生育期耗水量

根據(jù)生育期間所取土樣的平均含水量計(jì)算的蕓豆在不同灌溉條件下不同時(shí)期的耗水量見圖5。3種不同灌溉處理下，英國紅蕓豆在不同時(shí)期的耗水規(guī)律相近，均為苗期至開花期需水量較少，開花期至鼓粒期耗水量呈快速上升趨勢(shì)，鼓粒期英國紅蕓豆的耗水量達(dá)到最大，鼓粒期后耗水量逐漸下降，其中開花期和鼓粒期分別進(jìn)行1次灌溉的處理下成熟期耗水量高于其他處理。

2.4 經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查

從表2可見，基肥各處理的單株有效分枝、單株莢數(shù)、單株粒重等主要經(jīng)濟(jì)性狀均高于追肥各處理；不同澆水時(shí)期比較單株莢數(shù)和單株粒重，開花期和鼓粒期兩次澆水的高于開花期或鼓粒期澆一次水的各處理。

表2 不同處理下英國紅蕓豆經(jīng)濟(jì)性狀變化

2.5 產(chǎn)量結(jié)果分析

主因素為基肥的各小區(qū)產(chǎn)量均高于主因素為追肥的各小區(qū)產(chǎn)量，平均高18.29%。開花期和鼓粒期兩次澆水灌溉處理的產(chǎn)量高于其他兩種灌溉處理時(shí)的產(chǎn)量，開花期澆水的產(chǎn)量高于鼓粒期澆水的產(chǎn)量（表 3）。

表3 不同處理下英國紅蕓豆產(chǎn)量變化

3 結(jié)論與討論

英國紅蕓豆在不同的生育階段，其生理特點(diǎn)和物質(zhì)積累狀況不同，需水量、需水強(qiáng)度和需肥量不同[10]，但各部位鮮重和干重總和的變化趨勢(shì)基本相同，無論主因素是基肥還是追肥，苗期到開花期植株從小到大生長(zhǎng)總量增加緩慢；開花期至始熟期營養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)，生長(zhǎng)總量快速增長(zhǎng)，始熟期達(dá)到最大，這個(gè)時(shí)期也是蕓豆需水需肥的關(guān)鍵期。從始熟期后總的鮮重和干重成緩慢下降趨勢(shì)。

作物需水量受灌溉方式、氣象因素、生理特性和農(nóng)業(yè)措施等綜合影響[11]。三種不同灌溉處理下，英國紅蕓豆各生育期的需水規(guī)律相近，均呈現(xiàn)“低—高—低”的趨勢(shì)，隨著生育期進(jìn)程推移，需水強(qiáng)度逐漸增大，苗期至開花期耗水量較少，開花期至鼓粒期耗水量呈快速上升趨勢(shì)，鼓粒期時(shí)達(dá)到最大，鼓粒期至成熟期又逐漸下降。

主因素為基肥的平均產(chǎn)量均大于主因素為追肥的平均產(chǎn)量；不同灌溉處理下的產(chǎn)量大小依次為：開花期和鼓粒期兩次澆水灌溉處理的產(chǎn)量＞開花期澆水灌溉處理的產(chǎn)量＞鼓粒期澆水灌溉處理的產(chǎn)量。

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