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        綠洲膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯生長及品質(zhì)的影響

        2018-09-10 11:19:38劉錦洋賈生海梁仲鍔
        人民黃河 2018年8期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量

        劉錦洋 賈生海 梁仲鍔

        摘要:以膜下滴灌馬鈴薯為試驗(yàn)材料,采用田間試驗(yàn),研究不同生育期調(diào)虧灌溉處理對(duì)馬鈴薯植株生長指標(biāo)、果實(shí)品質(zhì)、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子、水分利用效率的影響。結(jié)果表明:不同生育期滴灌調(diào)虧處理下,馬鈴薯株高、莖粗和葉面積指數(shù)具有相似的變化規(guī)律,且各生育期水分虧缺對(duì)其影響程度依次為薯塊膨大期(T2)>淀粉積累期(T3)>薯塊形成期(T1);薯塊形成期適度虧水,能夠顯著提高馬鈴薯果實(shí)總糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、Vc和淀粉含量,同時(shí)有效降低有機(jī)酸含量,改善果實(shí)品質(zhì)。相較于全生育期充分供水處理CK,Tl處理產(chǎn)量略有降低(降低7.16%),但是能夠顯著提高水分利用效率(提高7.35%)和灌溉水分利用效率(提高13.18%),因此薯塊形成期是河西走廊干旱半干旱區(qū)綠洲農(nóng)業(yè)馬鈴薯進(jìn)行虧缺灌溉的最佳時(shí)期。

        關(guān)鍵詞:膜下滴灌;水分調(diào)虧;品質(zhì);產(chǎn)量;馬鈴薯

        中圖分類號(hào):S532:S274.1

        文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2018.08.036

        馬鈴薯是一種重要的糧、菜、飼兼用作物,高產(chǎn)高效,隨著河西走廊農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化戰(zhàn)略的實(shí)施,馬鈴薯的重要性日益突出,已成為繼小麥、玉米之后的第三大特色農(nóng)作物,也是該區(qū)重要的糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物。然而馬鈴薯對(duì)土壤水分和溫度十分敏感,盡管河西走廊綠洲灌區(qū)光熱資源十分豐富,能夠滿足作物生長需求,但是該區(qū)降水稀少,且變率較大,與作物需求錯(cuò)位,制約了馬鈴薯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。因此,采用膜下滴灌技術(shù)不僅可以緩解水資源短缺對(duì)馬鈴薯生長的制約,而且具有增溫保墑、節(jié)水增產(chǎn)、改善品質(zhì)的優(yōu)勢(shì)。目前,膜下滴灌技術(shù)在玉米、棉花、水稻、番茄、黃瓜等作物上已有大量應(yīng)用研究,但膜下滴灌條件下對(duì)馬鈴薯不同生育期進(jìn)行調(diào)虧灌溉的試驗(yàn)研究較少。目前已有研究表明,不同生育期調(diào)虧灌溉對(duì)作物生長與產(chǎn)量的影響有差異,如何確定河西走廊灌區(qū)最佳調(diào)虧灌溉時(shí)期是該技術(shù)充分發(fā)揮高效利用灌溉水和穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵措施之一。筆者通過河西走廊內(nèi)陸干旱區(qū)馬鈴薯大田試驗(yàn),研究了膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯生長狀況、理化品質(zhì)、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子、水分利用效率及灌溉水利用效率的影響,以期為提高河西走廊灌區(qū)馬鈴薯產(chǎn)量與品質(zhì)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)于2014年4-10月在甘肅省水利科學(xué)研究院民勤灌溉試驗(yàn)基地(東經(jīng)130°05,北緯38°37)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)、典型的大陸性荒漠氣候區(qū),多年平均年降水量110mm,年蒸發(fā)能力2644mm,年平均氣溫7.8℃,年日照時(shí)數(shù)3028h.無霜期150d。試驗(yàn)地0~60cm土質(zhì)為黏壤土,60cm以下逐漸由黏壤土變?yōu)樯橙劳?,土壤密度平均?.54g/cm3,土壤有機(jī)質(zhì)含量10.69g/kg,堿解氮含量36.83mg/kg,速效磷含量7.12mg/kg,速效鉀含量120.45mg/kg,總空隙度為44.18%,pH值為7.96,灌溉水礦化度為0.91g/L。試驗(yàn)區(qū)地下水位較低,鹽堿化影響較小。

        1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        試驗(yàn)根據(jù)不同生育期共設(shè)計(jì)3個(gè)調(diào)虧處理(薯塊形成期調(diào)虧Tl,薯塊膨大期調(diào)虧T2,淀粉積累期調(diào)虧T3)和一個(gè)充分灌溉對(duì)照(CK),見表1。本試驗(yàn)采用全膜雙壟壟播種植,溝內(nèi)鋪設(shè)滴灌帶,壟寬80cm,壟高20cm,溝寬40cm,株距20cm。試驗(yàn)小區(qū)有效面積為100m2(10mxlom),每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù),隨機(jī)排列。馬鈴薯品種為“青薯168”,種植密度均為42000株/km2。播前對(duì)小區(qū)30cm土層進(jìn)行翻耕處理,并除去雜草和石塊。2014年4月15日播種,9月24日收獲,全生育期161d,生育期總降水量124.8mm。灌溉方式為膜下滴灌,當(dāng)各處理的土壤含水率達(dá)到試驗(yàn)設(shè)定下線時(shí)即灌水,灌水次數(shù)不限。在播種前每個(gè)小區(qū)均勻施復(fù)合肥3000kg/hm2,生育期不再追肥。

        1.3 主要測(cè)定項(xiàng)目及方法

        1.3.1 株高

        馬鈴薯出苗后,每個(gè)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)選取10株馬鈴薯,進(jìn)行標(biāo)記。用精度0.1cm的卷尺每10d測(cè)量1次株高,最后計(jì)算平均值。

        1.3.2 莖粗

        測(cè)量莖粗的植株與測(cè)量株高的植株一致,用精度0.01mm的游標(biāo)卡尺每10d測(cè)定1次莖粗(直徑),最后計(jì)算平均值。

        1.3.3 葉面積指數(shù)

        取樣與株高取樣一致,用精度0.1cm的直尺每10d進(jìn)行1次葉面積測(cè)定,量出葉片的長度和最大寬度,計(jì)算所有葉片的面積,最后計(jì)算平均值,并計(jì)算葉面積指數(shù)。計(jì)算公式為

        葉面積=葉長×葉寬×0.72

        葉面積指數(shù)=單位土地上的總?cè)~面積/單位

        土地面積

        1.3.4 土壤含水率

        采用傳統(tǒng)烘干法測(cè)定。在馬鈴薯各生育期測(cè)定深度均為100Cm,以20Cm為梯度進(jìn)行測(cè)定。播種前和收獲后各測(cè)定一次,灌水前、后和降雨后需加測(cè)。

        1.3.5 果實(shí)品質(zhì)

        馬鈴薯總糖含量、蛋白質(zhì)含量、有機(jī)酸含量、氨基酸總量、Vc含量、淀粉含量測(cè)定方法參照趙世杰等的方法。

        1.3.6 產(chǎn)量及其構(gòu)成因子

        待馬鈴薯成熟后,每個(gè)小區(qū)單獨(dú)收獲,各小區(qū)隨機(jī)選取15株,室內(nèi)測(cè)定單株薯質(zhì)量、結(jié)薯數(shù)、薯質(zhì)量等指標(biāo)。產(chǎn)量構(gòu)成因子測(cè)定完成后計(jì)算產(chǎn)量,各處理3個(gè)重復(fù),均值即該處理實(shí)際產(chǎn)量。

        1.3.7 作物耗水量

        采用農(nóng)田水量平衡公式對(duì)馬鈴薯生育期耗水量進(jìn)行計(jì)算。試驗(yàn)采用膜下滴管灌溉方式,可忽略徑流造成的水分損失:試驗(yàn)區(qū)地下水埋深在25m以下,地下水補(bǔ)給量可忽略:整個(gè)生育期灌水量由水表計(jì)量。馬鈴薯整個(gè)生育期耗水主要有灌溉水、降水、土壤儲(chǔ)水來提供,水量平衡方程式可簡(jiǎn)化為

        ET=Pe+l-G-△W

        (1)式中:ET為生育期內(nèi)耗水量,mm;Pe為生育期內(nèi)有效降水量,mm;I為生育期內(nèi)灌溉水量,mm;G為生育期內(nèi)深層滲漏量,mm;△w為生育期內(nèi)0~100cm土層土壤儲(chǔ)水量的變化量(收獲時(shí)土壤儲(chǔ)水量一播種前土壤儲(chǔ)水量),mm。

        1.3.8 水分利用效率及灌溉水利用效率

        水分利用效率及灌溉水利用效率計(jì)算公式為式中:RWLiE為馬鈴薯全生育期水分利用效率,kg/m3;/WUE為馬鈴薯全生育期灌溉水利用效率,kg/m3;Y為馬鈴薯單位面積產(chǎn)量,kg/hm2;ETa為馬鈴薯全生育期實(shí)際單位面積耗水量,m3/hm2:,為馬鈴薯全生育期內(nèi)單位面積灌水量,m3/hm2。

        1.4 數(shù)據(jù)處理

        利用EXCEL2010對(duì)所測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算,利用SPSS19.0軟件中LED多重比較法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析,下文圖表中的數(shù)據(jù)均為平均值。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯生長指標(biāo)的影響

        2.1.1 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯株高的影響

        從圖1可以看出,馬鈴薯株高從播種到成熟均遞增變化,增長速率呈現(xiàn)前中期快、后期慢的特點(diǎn),且不同的處理之間增長速率存在一定的差異。在馬鈴薯生育前期,各處理變化趨勢(shì)一致,差異不明顯。隨著生育期的逐漸推進(jìn),各處理株高之間的差異開始顯著。就整個(gè)生育期而言,各處理株高依次為CK>T1>T3>T2,由此可以看出在薯塊形成期水分虧缺對(duì)株高影響較小,而在薯塊膨大期水分虧缺對(duì)株高影響最大。至淀粉積累期,CK處理與T2處理之間的株高差值達(dá)到最大,為11.43cm,因此薯塊膨大期是馬鈴薯株高生長的關(guān)鍵時(shí)期,該時(shí)期進(jìn)行調(diào)虧灌溉對(duì)后期的株高產(chǎn)生不利影響。至收獲期,CK和Tl處理株高已經(jīng)穩(wěn)定,而T2處理仍表現(xiàn)出較小幅度的增長,其原因可能是薯塊膨大期調(diào)虧灌溉對(duì)植株生長產(chǎn)生抑制作用,而后期水分得到補(bǔ)給產(chǎn)生了作物生長的補(bǔ)償效應(yīng)。

        2.1.2 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯莖粗的影響

        作物莖稈不僅起抗倒伏作用,而且可以將根系吸收的養(yǎng)分和水分輸送至各個(gè)器官,因此莖稈直徑的大小對(duì)作物生長起著關(guān)鍵作用。從圖2可以看出,不同虧缺灌溉處理下馬鈴薯莖粗的變化趨勢(shì)與株高相似,均呈先快速增大后緩慢增大的趨勢(shì),但莖粗至生育中期就開始趨于穩(wěn)定,后期變幅較小。從整個(gè)生育期來看,各處理之間仍存在一定差異,CK處理莖粗始終高于其他處理。至淀粉積累期,Tl和T3處理莖粗已經(jīng)趨于穩(wěn)定,分別為1.80cm和1.73cm,而T2處理仍表現(xiàn)出一定的增長趨勢(shì),這與后期水分得到補(bǔ)給有關(guān)。

        2.1.3 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯葉面積指數(shù)的影響

        由圖3可知,不同生育期調(diào)虧灌溉處理下馬鈴薯葉面積動(dòng)態(tài)變化均符合“快一慢”的變化特征。整個(gè)生育期內(nèi),葉面積指數(shù)呈現(xiàn)“倒L形”變化趨勢(shì),即在播種后80d內(nèi),葉面積增長迅速,而80d后增長趨于緩慢,甚至出現(xiàn)一定幅度的下降。T2、T3和CK處理的峰值出現(xiàn)在生育期80d左右,而Tl處理的峰值出現(xiàn)時(shí)間有所延后,出現(xiàn)在100d左有,這可能與薯塊形成期受到水分虧缺的調(diào)控而出現(xiàn)生長延遲有關(guān)。各處理最大葉面積指數(shù)大小依次為T3>Tl>T2,分別為5.17、5.05、4.65,比對(duì)照分別減少了4.99%、6.97%、14.27%,說明不同生育期調(diào)虧灌溉對(duì)馬鈴薯單株葉面積影響不同,其中以薯塊膨大期水分虧缺影響最顯著。

        2.2 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響

        由表2可以看出,膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯單株結(jié)薯數(shù)、單株薯質(zhì)量、單個(gè)薯質(zhì)量和薯塊產(chǎn)量均有顯著影響,但對(duì)薯塊橫徑和縱徑的影響不明顯。Tl和T2處理單株結(jié)薯數(shù)分別較CK降低15.27%和13.34%,二者無顯著差異。T3處理單株結(jié)薯數(shù)量最大,盡管和CK無顯著差異,但與Tl和T2差異顯著:盡管T3處理單株結(jié)薯數(shù)量最大,但是單株薯質(zhì)量最小,且與CK處理差異顯著,而Tl和T2處理單株薯質(zhì)量與CK處理無顯著差異。所有處理中CK處理單株薯質(zhì)量最大,為1856.29g,Tl、T2和T3處理分別較CK低8.76%、12.67%和15.55%:?jiǎn)蝹€(gè)薯質(zhì)量仍以CK處理最大,為341.llg,Tl、T2和T3處理分別較CK低16.39%、16.10%和21.60%.且處理Tl和T2與CK處理無顯著差異,而T3處理與CK處理差異顯著:各處理薯塊縱徑和橫徑均無顯著差異,縱徑以T2處理最大,橫徑以CK處理最大:各處理薯塊產(chǎn)量方面表現(xiàn)出不同的差異性,產(chǎn)量高低依次為CK(35039.15kg/hm2)>T1(32530.93kg/hm2)>T3(29593.72kg/hm2)>T2(25402.11kg/hm2),Tl和CK處理無顯著差異,而T2和T3處理與CK處理差異顯著,分別較CK處理低27.50%和15.54%。

        2.3 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯品質(zhì)的影響

        由表3可以看出,不同生育期虧水處理的馬鈴薯品質(zhì)存在明顯差異。與對(duì)照CK相比,Tl和T3處理總糖含量分別提高了28.57%和9.52%,差異顯著:而T2處理降低了3.57%,無顯著差異。T1處理蛋白質(zhì)含量較對(duì)照CK提高了21.89%,而T2和T3處理較對(duì)照CK降低了15.45%和7.30%,且差異顯著。Tl、T2和T3處理有機(jī)酸含量較對(duì)照CK均有所降低,分別降低了28.95%、7.89%和10.53%,差異顯著。Tl處理氨基酸含量較對(duì)照CK提高了9.21%.而T2和T3處理較對(duì)照CK降低了37.34%和27.62%,差異顯著。Tl和T3處理Vc含量較對(duì)照CK分別提高了11.72%和6.93%.而T2處理較對(duì)照CK降低了7.70%,且差異顯著。Tl和T3處理淀粉含量較對(duì)照CK分別提高了11.72%和7.93%,差異顯著,而T2處理較對(duì)照CK降低了1.87%,無顯著差異。

        2.4 膜下滴灌調(diào)虧對(duì)馬鈴薯水分利用效率的影響

        由表4可以看出,Tl、T2、T3三者之間水分利用效率差異顯著,其中Tl處理水分利用效率最高,為7.46kg/m3,而T3處理水分利用效率最低,僅為6.19kg/m3。盡管T1處理產(chǎn)量較CK處理低7.16%,但是水分利用效率較CK處理提高7.35%。而Tl和T2處理之間灌溉水利用效率無顯著差異,Tl、T2于T3處理之間差異顯著,其中以Tl處理灌溉水利用效率最高(10.46kg/m3),T3處理灌溉水利用效率最低(8.38kg/m3),而對(duì)照處理CK灌溉水利用效率為9.24kg/m3。盡管CK處理產(chǎn)量最高,但是灌溉水利用效率卻低于處理Tl和T2。

        3 結(jié)語

        (1)水分脅迫抑制馬鈴薯生長發(fā)育,且不同生育期虧水對(duì)株高、莖粗及葉面積指數(shù)影響程度不同,影響程度依次為薯塊膨大期>淀粉積累期>薯塊形成期。

        (2)不同生育期虧缺灌溉對(duì)馬鈴薯果實(shí)外觀(橫徑和縱徑)品質(zhì)影響不顯著。淀粉積累期虧水可以增加單株結(jié)薯數(shù),但減少了單株薯質(zhì)量和單個(gè)薯質(zhì)量,而薯塊形成期和薯塊膨大期虧水處理對(duì)其影響不顯著。

        (3)不同生育期虧缺灌溉對(duì)馬鈴薯理化品質(zhì)影響顯著。薯塊形成期適度虧水,可以顯著提高馬鈴薯果實(shí)總糖、蛋白質(zhì)、氨基酸、Vc和淀粉含量,同時(shí)能夠有效降低有機(jī)酸含量,使果實(shí)品質(zhì)更優(yōu)。而薯塊膨大期和淀粉積累期虧水不利于果實(shí)品質(zhì)的改善。

        (4)薯塊形成期虧缺灌溉水分利用效率最高,為7.46kg/m3,盡管產(chǎn)量較CK處理略低(降低7.16%),但能夠顯著提高水分利用效率(提高7.35%)和灌溉水分利用效率(提高13.18%)。

        與其他生育期水分虧缺相比,薯塊形成期適度虧水促進(jìn)了馬鈴薯生長發(fā)育,改善了馬鈴薯品質(zhì),從而顯著提高了馬鈴薯營養(yǎng)價(jià)值、產(chǎn)量和水分利用效率。因此,對(duì)于河西走廊農(nóng)業(yè)灌區(qū)而言,馬鈴薯薯塊形成期是進(jìn)行虧缺灌溉的最佳時(shí)期。

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