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(1.定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 定西 743000；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

0 引 言

我國(guó)是世界最大的化肥消費(fèi)國(guó)，農(nóng)作物的增產(chǎn)約40%依靠化肥[1]，化肥的施用在糧食生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。然而，隨著化肥的長(zhǎng)期大量施用，其帶來(lái)的負(fù)面影響也日益凸顯，如氮肥利用率低(30%左右)，土壤板結(jié)，理化性狀變劣，養(yǎng)分供給能力下降等[2-4]，同時(shí)也加大了作物對(duì)土壤水庫(kù)的耗竭[5]。相對(duì)而言，有機(jī)肥富含作物生長(zhǎng)發(fā)育所需要的氮、磷、鉀、鈣等大量元素和微量元素，還含有大量纖維素、蛋白質(zhì)、氨基酸和脂肪等有機(jī)物質(zhì)，養(yǎng)分全面，肥效持久，可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量和微生物量，改善土壤理化性質(zhì)，增強(qiáng)土壤肥力和保水能力，保護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)[6-8]。因此，科學(xué)合理地施用有機(jī)肥是實(shí)現(xiàn)我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的有效措施，生物有機(jī)肥、有機(jī)無(wú)機(jī)復(fù)混肥等環(huán)境友好型肥料已成為當(dāng)前和今后我國(guó)肥料研究與開發(fā)的熱點(diǎn)領(lǐng)域[9]。

黃土高原丘陵溝壑區(qū)是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，胡麻是該區(qū)主要的油料作物，其種植面積不斷擴(kuò)大，逐漸成為農(nóng)民調(diào)整種植結(jié)構(gòu)的重要作物。由于該區(qū)降雨年際變化大、年內(nèi)分配不均，冬春季降雨量少，春旱常常對(duì)胡麻出苗造成很大的影響，致使產(chǎn)量低而不穩(wěn)[10]。水分脅迫成為了限制該區(qū)糧食增產(chǎn)的主要因子。作物根系吸水與土壤供水二者之間出現(xiàn)的矛盾可以通過(guò)施用有機(jī)肥起到協(xié)調(diào)作用，還有利于農(nóng)田對(duì)降雨的入滲，從而增加了水分的有效利用[11-13]。在胡麻施肥管理中有機(jī)肥的應(yīng)用對(duì)胡麻生長(zhǎng)發(fā)育影響的研究較少，王艷玲等[14]指出，腐植酸有機(jī)復(fù)混肥的施用可使胡麻籽粒產(chǎn)量增加17.8%；閆志利等[15]認(rèn)為，胡麻油渣和農(nóng)家肥在胡麻有機(jī)生產(chǎn)中發(fā)揮著非常重要的作用。崔紅艷等[10]研究表明，胡麻油渣對(duì)增加土壤貯水量、提高胡麻產(chǎn)量和改善胡麻品質(zhì)有較好的效果。生物有機(jī)肥將生物肥和有機(jī)肥二者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，不僅可以增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)，還可以起到培肥地力的作用[16]。然而，關(guān)于生物有機(jī)肥在胡麻生長(zhǎng)中的影響研究鮮有報(bào)道，鑒于此，本文研究了不同種類的生物有機(jī)肥對(duì)胡麻籽粒產(chǎn)量和水分有效利用的影響，旨為胡麻生產(chǎn)中有機(jī)肥的大面積推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)田位于甘肅省蘭州市榆中縣良種繁育場(chǎng)(92°13′E～108°46′E， 32°11′N～42°57′N)，年平均氣溫為6.7℃，年均降雨量382 mm，年均蒸發(fā)量1 341 mm。供試土壤屬于沙壤土，施肥處理前0～20 cm耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量16.6 g·kg-1，全氮1.12 g·kg-1，全磷0.80 g·kg-1，堿解氮59.3 mg·kg-1，速效磷13.1 mg·kg-1，速效鉀125 mg·kg-1，pH值7.69。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)方法，設(shè)置7個(gè)處理，所有處理均不施用化肥，見表1。

表1 不同有機(jī)肥處理的施肥量Table 1 Bio-organic manures application to oil flax

以不施肥為對(duì)照，3次重復(fù)，小區(qū)面積20 m2(4 m×5 m)。試驗(yàn)區(qū)周圍設(shè)置寬為1 m的保護(hù)行，而且每個(gè)小區(qū)和重復(fù)之間的走道寬度分別為30 cm和50 cm。胡麻品種選用“張亞2號(hào)”，由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供，播種和收獲時(shí)間分別為3月22和8月3日。胡麻的播種密度為750萬(wàn)株·hm-2，采用條播方式，行距為20 cm，播種深度達(dá)3 cm。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)。在胡麻主要生育時(shí)期：幼苗期(4月18日)、樅形期(5月1日)、現(xiàn)蕾期(6月3日)、盛花期(6月25日)、青果期(7月9日)以及成熟期(8月3日)，每個(gè)小區(qū)選取30株長(zhǎng)勢(shì)基本一致的胡麻植株地上部分，其中在胡麻盛花期和成熟期分別將植株的器官分成3部分：葉片、主莖+分枝+果殼和籽粒測(cè)定其干物重。

各生育階段干物質(zhì)積累量=階段末干物重-階段初干物重[17]；

各器官的干物質(zhì)分配比例(%)=各器官的干物重/植株地上部總干物重×100[18]。

1.3.2 土壤含水量。在胡麻播種前和收獲后用烘干法測(cè)定土壤含水量。用土鉆以20 cm為一層取0～180 cm每個(gè)土層的土壤樣品，稱鮮重，在烘箱中烘干至恒重，稱干重，計(jì)算土壤含水量。土壤貯水量：

Sw=d×r×w×0.1

式中：Sw—土壤貯水量(mm)；d—土層厚度(cm)；r—土壤容重(g·cm-3)，本試驗(yàn)各土層r平均為1.21 g·cm-3；w—土壤含水量(%)。

耗水量：

ET=BFW-HAW+P

式中：ET—胡麻生育期耗水量(mm)；BFW—播前土壤貯水量；HAW—收獲后土壤貯水量；P—生育期降雨量(mm)[19]。

1.3.3 籽粒產(chǎn)量和水分利用效率。每個(gè)小區(qū)在胡麻收獲前取30株樣品進(jìn)行考種，測(cè)定胡麻的單株有效果數(shù)、果粒數(shù)以及千粒重。收獲時(shí)每小區(qū)取面積為2.0 m2的完整植株測(cè)定籽粒產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，最后折算公頃產(chǎn)量計(jì)算收獲指數(shù)。

水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)=籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)/胡麻全生育期耗水量(mm)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 干物質(zhì)的積累

在不同有機(jī)肥處理下，胡麻全生育期的地上部干物質(zhì)積累量表現(xiàn)為前期增長(zhǎng)緩慢，至現(xiàn)蕾期開始迅速增加，與對(duì)照CK處理相比，施用有機(jī)肥可以顯著增加胡麻植株地上部的干物質(zhì)積累量，見表2。在幼苗—樅形期，T2處理的地上部分干物質(zhì)日積累量最高，顯著高于其他有機(jī)肥處理11.3%～32.5%(P<0.05)。各有機(jī)肥處理的胡麻植株地上部干物質(zhì)日積累量在樅形—現(xiàn)蕾期階段較CK處理明顯增加了4.90%～36.8%，且以T2處理位最高，其次是T6處理。隨著胡麻生育進(jìn)程的加快，現(xiàn)蕾期后干物質(zhì)積累量急劇增加，各處理在現(xiàn)蕾—盛花期的干物質(zhì)日積累量較前一個(gè)生育階段平均增加了3.60倍。盛花—青果期是胡麻干物質(zhì)日積累量最高的生育階段，與CK處理相比，T1、T2、T3、T4、T5和T6處理在此階段的干物質(zhì)日積累分別顯著增加了3.92%、8.89%、2.89%、11.6%、6.44%和7.33%。胡麻生長(zhǎng)至成熟期后，地上部干物質(zhì)日積累量比在盛花—青果期階段的有所降低，各有機(jī)肥處理在青果—成熟期階段的干物質(zhì)日積累量以T6處理位最高，T4處理次之，分別比CK處理顯著增加了38.4%和28.9%，而T3處理的最低，高于CK處理4.44%，但差異不顯著(P>0.05)。

2.2 干物質(zhì)分配

不同處理的胡麻成熟期干物質(zhì)在籽粒中的分配量和分配比例最高，而葉中的最低，見表3。與不施肥CK處理相比，施用有機(jī)肥處理的胡麻單株干重增加幅度達(dá)4.27%～21.4%，T6處理為最大，其次是T4處理。除T3、T5處理外，其他施肥處理的干物質(zhì)在主莖+分枝+果殼的分配量均顯著高于CK處理6.56%～15.6%(P<0.05)，而分配比例以CK處理最大，較施肥處理增加了1.64%～10.7%。各施肥水平下，T6處理的干物質(zhì)在葉片中的分配量和分配比例分別為0.45 g·株-1和13.1%，分別比CK處理增加了36.4%和11.0%，差異顯著。施用有機(jī)肥水平下胡麻成熟期干物質(zhì)在籽粒中的分配量以T4處理的分配量為最多，其次是T2處理，較CK處理分別顯著增加了31.0%和26.2%，而T5處理的最少，明顯低于T4處理18.8%，與CK處理之間差異不顯著(P>0.05)；各處理的干物質(zhì)在籽粒中的分配比例從大到小依次為T4>T2>T1>T5>T3>T6>CK，T4、T2處理的分配比例分別比CK處理顯著增加了8.91%和6.68%，而其他處理均與CK處理間未達(dá)到顯著差異水平。

表2 不同有機(jī)肥處理下胡麻各生育階段的干物質(zhì)積累量(mg·株-1·天-1)Table 2 The dry matter accumulation at different stages of oil flax growth under different organic manures application

注：不同小寫字母表示處理間在0.05水平上差異顯著，下同。

Note:Different small letters indicate significant difference among treatments at 0.05 level.The same is as follows.

表3 胡麻成熟期干物質(zhì)在不同器官中的分配Table 3 The dry matter distribution in different organs of oil flax at maturity stage

2.3 籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)

不同施肥水平下胡麻的單株有效蒴果數(shù)從大到小依次為：T4>T3>T6>T2>T1>T5>CK，其中T2、T4處理的單株有效蒴果數(shù)分別比對(duì)照CK處理明顯增加了31.9%和44.0%(P<0.05)，見表4。就果粒數(shù)而言，除T3處理外，其他有機(jī)肥處理的果粒數(shù)顯著高于CK處理14.0%～38.9%，且T4處理的果粒數(shù)最多，高達(dá)7.75個(gè)，但與T2、T6處理的差異不顯著(P>0.05)。與CK處理相比，T6、T2、T4處理的千粒重分別顯著增加了44.2%、35.5%和33.8%，T3處理的千粒重最低，高于CK處理12.7%，但二者之間的差異不顯著。不同有機(jī)肥處理的生物產(chǎn)量比CK處理增加了2.03%～8.79%，除T2和T5處理外，其他有機(jī)肥處理與CK處理之間呈顯著差異。在不同有機(jī)肥施用條件下，T4處理的胡麻籽粒產(chǎn)量最高，其次是T6處理，分別比CK處理顯著增加了54.7%和43.5%，而T1、T2、T3和T5處理較CK處理分別增產(chǎn)25.8%、38.2%、13.5%和12.1%，差異顯著。胡麻的收獲指數(shù)表現(xiàn)為T4、T2、T6、T1處理顯著高于CK處理43.5%、34.8%、30.4%和17.4%，而T3和T5處理與CK處理之間差異不顯著。

表4 不同有機(jī)肥處理對(duì)胡麻籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)的影響Table 4 Effect of different organic manures on grain yield and harvest index of oil flax

2.4 水分利用效率

不同施肥水平下胡麻收獲后土壤貯水量存在較大差異，施用有機(jī)肥可以明顯增強(qiáng)根系對(duì)土壤水分的吸收能力，從而導(dǎo)致0～20 cm土壤貯水量顯著低于不施肥CK處理2.09%～9.51%(P<0.05)，見表5。各有機(jī)肥處理的農(nóng)田耗水量從大到小依次為：T4>T2>T6>T3>T1>T5，與CK處理相比，T4、T2處理的耗水量分別顯著增加了14.1%和12.8%，而T4與T2處理之間未呈顯著差異(P>0.05)。不同處理的水分利用效率和籽粒產(chǎn)量的變化趨勢(shì)大致相同，且有機(jī)肥處理的水分利用效率較不施肥處理的增加幅度達(dá)7.94%～35.6%。各有機(jī)肥處理的水分利用效率表現(xiàn)為T4處理最大，T6處理次之，分別比CK處理增加了35.6%和30.7%，差異顯著，而與T6處理相比，T4處理的水分利用效率增加了3.78%，但差異并不顯著；有機(jī)肥處理中以T3、T5處理的水分利用效率較低，顯著高于CK處理7.94%和9.35%。在不同有機(jī)肥施用條件下，回歸分析表明，胡麻的籽粒產(chǎn)量(y)與耗水量(x)呈極顯著的線性正相關(guān)關(guān)系：y=19.331x-4 016.629(R2=0.878，F(xiàn)=36.142，P=0.002<0.01)?？梢姡袡C(jī)肥的施肥對(duì)土壤生產(chǎn)力的影響較大，特別是T4、T6處理能顯著增加根系對(duì)土壤水分的吸收利用，進(jìn)而提高了胡麻的水分利用效率。

表5 不同有機(jī)肥處理對(duì)胡麻水分利用效率的影響Table 5 Effect of different organic manures on water use efficiency (WUE) of oil flax

2.5 籽粒產(chǎn)量與水分利用效率的相關(guān)分析

相關(guān)分析表明，胡麻的籽粒產(chǎn)量與收獲指數(shù)、耗水量及水分利用效率均呈正相關(guān)關(guān)系，其中極顯著正相關(guān)的性狀按相關(guān)系數(shù)大小依次為水分利用效率、收獲指數(shù)、耗水量，而與生物產(chǎn)量未達(dá)到顯著相關(guān)水平，見表6。不同有機(jī)肥處理下，胡麻水分利用效率的提高與籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)的增加有極顯著的相關(guān)關(guān)系(R=0.986、0.947，P<0.01)，與耗水量和生物產(chǎn)量呈顯著相關(guān)(R=0.866、0.782，P<0.05)。可見，水分利用效率的提高對(duì)胡麻增產(chǎn)的貢獻(xiàn)最大，通過(guò)收獲指數(shù)的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)水分利用效率的提高還可挖掘更大的潛力。

表6 胡麻水分利用效率與產(chǎn)量的表型相關(guān)分析Table 6 Pearson correlation among water use efficiency and yield of oil flax

注：表中左下角為相關(guān)系數(shù)，右上角為偏相關(guān)系數(shù)；*表示0.05差異水平，**表示0.01差異水平。

Note:The lower left corner in the table is the correlation coefficient,the upper right corner is the partial correlation coefficient；*indicates the difference at 0.05 level and**at 0.01 level.

3 討 論

干物質(zhì)的積累與分配是形成作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)，胡麻籽粒產(chǎn)量形成是通過(guò)干物質(zhì)的生產(chǎn)而實(shí)現(xiàn)[20]。不同施肥水平下，胡麻地上部干物質(zhì)日積累量在現(xiàn)蕾期后急劇增加，至盛花—青果期達(dá)到最大，與不施肥(CK)相比，施用生物有機(jī)肥處理在此階段的干物質(zhì)日積累量顯著增加了3.92%～11.6%。由于成熟期植株部分葉片脫落，造成干物質(zhì)積累量較前一生育階段明顯降低，黑珍珠生物有機(jī)肥(T6)和綠能瑞奇精制有機(jī)肥料處理(T4)在青果至成熟階段的干物質(zhì)日積累量較高，顯著高于不施肥處理38.4%和28.9%，可促進(jìn)胡麻干物質(zhì)的積累。

栽培條件的差異造成作物光合作用和干物質(zhì)生產(chǎn)所需要的水、肥、熱等有所不同，從而引起干物質(zhì)的積累明顯不同，其分配和運(yùn)轉(zhuǎn)也發(fā)生了變化[21]。本研究表明，在成熟期，施用生物有機(jī)肥處理的胡麻單株干重比不施肥處理增加了4.27%～21.4%，干物質(zhì)在主莖+分枝+果殼的分配比例以CK處理為最大，較施肥處理增加了1.64%～10.7%，而T6處理的干物質(zhì)在葉片中的分配量和分配比例均最大，分別比CK處理顯著增加了36.4%和11.0%，胡麻成熟期干物質(zhì)在籽粒中的分配量以T4處理的最多，其次是T2處理，分別顯著高于CK處理31.0%和26.2%，而T5處理的最少，明顯低于T4處理18.8%。由于不同有機(jī)肥所含有的養(yǎng)分含量和肥效持續(xù)時(shí)間有所差異，從而造成胡麻植株生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的干物質(zhì)積累量在不同生物有機(jī)肥施用下表現(xiàn)不同?？傊镉袡C(jī)肥肥效慢而持久，可以促進(jìn)胡麻根系對(duì)土壤水肥的攝取，增加干物質(zhì)的積累量及其向籽粒中的分配比例。

施用有機(jī)肥是實(shí)現(xiàn)胡麻增產(chǎn)的最有效途徑，既可以提高當(dāng)季胡麻的產(chǎn)量，還能對(duì)下茬作物的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用[22]。李俊華等[23]研究認(rèn)為，生物有機(jī)肥不僅可以增加土壤養(yǎng)分含量，而且其所含有的大量微生物進(jìn)入土壤后，有助于分解和釋放速效養(yǎng)分，供作物吸收利用，在提高作物產(chǎn)量方面有良好的作用。本試驗(yàn)中，與不施肥處理相比，不同生物有機(jī)肥處理的生物產(chǎn)量增加幅度達(dá)2.03%～8.79%，而胡麻的籽粒產(chǎn)量以T4處理的最高，T6處理的次之，二者分別顯著增產(chǎn)了54.7%和43.5%。除益撒803生物有機(jī)菌肥(T3)和金阜豐土壤調(diào)理劑(T5)處理外，其他生物有機(jī)肥處理的收獲指數(shù)較CK處理顯著增加了17.4%～43.5%。大量研究表明[3,24-25]，有機(jī)肥的施用可以明顯提高作物的水分利用效率。蘇秦等[24]研究認(rèn)為，與不施有機(jī)肥相比，有機(jī)肥施肥量在高、中、低處理下，土壤水分利用效率分別增加了30%、29%和11%。本研究發(fā)現(xiàn)，施用生物有機(jī)肥處理在0～200 cm土壤貯水量顯著低于CK處理2.09%～9.51%，而且T4、T2處理的農(nóng)田耗水量較大，分別高于CK處理14.1%和12.8%。在不同生物有機(jī)肥施用條件下，胡麻的水分利用效率表現(xiàn)為T4處理最大，其次為T6處理，二者分別比CK處理顯著增加了35.6%和30.7%。相關(guān)分析表明，在本試驗(yàn)條件下，胡麻的籽粒產(chǎn)量和耗水量有一定的極顯著正相關(guān)關(guān)系，胡麻水分利用效率的提高與籽粒產(chǎn)量和收獲指數(shù)的增加有極顯著的相關(guān)關(guān)系(R=0.986、0.947)。可見，生物有機(jī)肥的施用促進(jìn)了胡麻根系對(duì)土壤水分的吸收，提高了土壤的生產(chǎn)力，水分利用效率的提高對(duì)胡麻增產(chǎn)的貢獻(xiàn)最大，通過(guò)收獲指數(shù)的增加來(lái)實(shí)現(xiàn)水分利用效率的提高還可挖掘更大的潛力。

在農(nóng)作物生產(chǎn)過(guò)程中，施肥是增加作物單位面積產(chǎn)量的一項(xiàng)重要措施之一[26]。在目前普遍以偏施化肥提高產(chǎn)量的條件下，不合理施肥不僅降低了肥料利用率，使?fàn)I養(yǎng)元素在土體中淋溶累積，而且造成作物對(duì)土壤水分的過(guò)度消耗，形成土壤干層[27-28]。為合理利用水肥資源，在典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)增施有機(jī)肥是提高胡麻產(chǎn)量和有效利用降水的重要途徑，可實(shí)現(xiàn)該地區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)和健康發(fā)展。

4 結(jié) 論

生物有機(jī)肥的施用可以明顯促進(jìn)胡麻的生長(zhǎng)發(fā)育，盛花—青果期地上部干物質(zhì)日積累量較不施肥處理增加了3.92%～11.6%。在胡麻成熟期，籽粒中的干物質(zhì)分配量以T4處理的最多，其次是T2處理，較對(duì)照處理顯著增加了31.0%和26.2%。與CK處理相比，不同生物有機(jī)肥處理的生物產(chǎn)量均高于不施肥處理，增加幅度達(dá)2.03%～8.79%，而胡麻的籽粒產(chǎn)量以T4處理的最高，T6處理的次之，二者分別顯著增產(chǎn)54.7%和43.5%。除T3和T5處理外，其他生物有機(jī)肥處理的收獲指數(shù)較CK處理顯著增加17.4%～43.5%。胡麻的水分利用效率表現(xiàn)為T4處理最大，其次為T6處理，二者分別比CK處理顯著增加35.6%和30.7%。因此，金阜豐土壤調(diào)理劑是本試驗(yàn)條件下胡麻最佳的施肥方式。

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