趙圓峰 ，王娟玲 ，劉恩科 ，張 偉 ，賀亭峰 ，王曉娟

（1.山西大學(xué)生物工程學(xué)院，山西太原030006；2.黃土高原東部旱作節(jié)水技術(shù)國(guó)家地方聯(lián)合工程實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031；3.有機(jī)旱作山西省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山西太原030031；4.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)（山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院），山西太原030031；5.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)山西有機(jī)旱作農(nóng)業(yè)研究院，山西太原030031）

立足于北方特殊的旱情，充分利用當(dāng)?shù)氐墓?、熱及降水等自然條件資源，發(fā)展旱作農(nóng)業(yè)已經(jīng)成為不可阻擋的趨勢(shì)，而旱地蔬菜已經(jīng)成為很多旱作區(qū)的主要產(chǎn)業(yè)，為增加農(nóng)民收入做出了巨大貢獻(xiàn)[1-3]。目前，我國(guó)結(jié)球甘藍(lán)每年種植面積在40 萬(wàn)hm2以上，占全國(guó)蔬菜種植面積的25%～30%，是東北、西北、華北等冷涼地區(qū)春夏秋三季栽培的主要蔬菜，在南方秋、冬、春三季也大面積栽培。且甘藍(lán)在山西的壽陽(yáng)縣和昔陽(yáng)縣以及其他地方均大面積種植，尤其壽陽(yáng)縣被稱為甘藍(lán)之鄉(xiāng)，有0.667 萬(wàn)hm2的甘藍(lán)種植規(guī)模，甘藍(lán)已是山西省菜農(nóng)的主要收入來源之一[3]。

前人在甘藍(lán)栽培方面做過諸多研究[4-11]，但都是基于人工移栽甘藍(lán)。由于人工移栽甘藍(lán)耗時(shí)費(fèi)力，對(duì)農(nóng)業(yè)用水造成很大的負(fù)擔(dān)，效率十分低下。由山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制和山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心監(jiān)制的甘藍(lán)脈沖式注水移栽機(jī)可在坡地或平地上一次性完成開溝、栽苗、脈沖注水、覆土以及鎮(zhèn)壓保墑一系列連貫操作進(jìn)行甘藍(lán)移栽[12]，不僅效率極高，而且精準(zhǔn)量化，避免了人工補(bǔ)水“寧多勿少”的原則，既保證了水資源高效利用，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)補(bǔ)水到苗，又很好的解決了人工移栽甘藍(lán)水資源浪費(fèi)和效率低的問題。但由于甘藍(lán)脈沖式注水移栽機(jī)缺乏相關(guān)農(nóng)藝方面的參數(shù)，2018—2019 年2 a 山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心在山西省陽(yáng)曲縣凌井店鄉(xiāng)河村進(jìn)行甘藍(lán)脈沖式注水移栽機(jī)移栽密度試驗(yàn)，旨在探索甘藍(lán)的水分利用效率和產(chǎn)量最優(yōu)的移栽密度，給機(jī)械化移栽提供參數(shù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心旱作節(jié)水試驗(yàn)基地陽(yáng)曲縣凌井店鄉(xiāng)河村進(jìn)行。該地海拔1 248.5 m，年均溫5～7 ℃，全年無(wú)霜期約144 d，晝夜溫差較大，≥10 ℃的積溫 2 840.6 ℃。年均降水量459.0 mm，一般集中在6—9 月，年均蒸發(fā)量1 546.5 mm，是年均降水量的3 倍之多。由于氣候和水分的限制，此地區(qū)只能滿足一年一熟作物的生長(zhǎng)要求，是典型的旱地農(nóng)業(yè)區(qū)[2，13]。地勢(shì)平坦，土壤為黃土質(zhì)淡褐土，前茬作物為架豆。2018—2019 年，該地降水量分別為395.4、417.2 mm，均低于往年平均降水量，屬于旱年。

1.2 試驗(yàn)材料及設(shè)備

供試甘藍(lán)品種為早熟品種中甘301（2018 年種植）和中晚熟品種世農(nóng)703（2019 年種植）。

甘藍(lán)脈沖式注水移栽機(jī)由山西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院研制，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院旱地農(nóng)業(yè)研究中心監(jiān)制。采用掛接方式3 點(diǎn)全懸掛，作業(yè)行數(shù)3 行，移栽行距350～400 mm，移栽株距300～450 mm，作業(yè)效率0.1～0.2 hm2/h[14]。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用大田單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3 個(gè)密度水平，分別為 4.95 萬(wàn)、6.00 萬(wàn)、7.05 萬(wàn)株 /hm2，3 次重復(fù)，共9 個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為4 m×5 m。2018 年5 月27 日采用甘藍(lán)脈沖式注水移栽機(jī)定植，7 月25 日收獲，生育期共 60 d。2019 年 6 月 11 日同樣機(jī)械定植，9 月4 日收獲，生育期共84 d。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 土壤水分及水分利用效率的測(cè)定 分別于定植前和收獲后用烘干法測(cè)定0～200 cm 土壤含水量，并記錄甘藍(lán)生育期內(nèi)的降水量，計(jì)算甘藍(lán)全生育期總耗水量（ET）及其水分利用效率（WUE）。

式中，ET 為農(nóng)田耗水量，P 為生育期內(nèi)降水量；W1、W2 分別為作物定植前后0～200cm土層貯水量。

式中，WUE 為籽粒產(chǎn)量水分利用效率；GY 為籽粒產(chǎn)量；ET 為作物耗水量。

1.4.2 甘藍(lán)植株性狀及產(chǎn)量的測(cè)定 收獲時(shí)測(cè)定甘藍(lán)球體的中心柱長(zhǎng)、直徑、單球質(zhì)量和產(chǎn)量。用烘干法測(cè)定甘藍(lán)干物質(zhì)積累量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2017 完成數(shù)據(jù)的整理及作圖，用SPSS 24.0 進(jìn)行差異性顯著分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 甘藍(lán)不同栽植密度對(duì)土壤水分的影響

旱地土壤水分與降水、地表植被覆蓋面積有很大的關(guān)系。由表1 可知，2018 年不同甘藍(lán)收獲后平均土壤水分保持在16.7%～18.5%，而不同深度的土壤含水量變化沒有顯著差異。密度為7.05 萬(wàn)株/hm2處理在0～20 cm 土壤含水量要高于密度4.95 萬(wàn)、6.00 萬(wàn)株/hm2處理，是因?yàn)槊芏认∈柙斐傻乇砺懵睹娣e較多，高密種植阻止了地表水分散失。

表1 甘藍(lán)不同栽植密度收獲后的土壤水分含量

由表1 可知，2019 年甘藍(lán)收獲后土壤含水量變化趨勢(shì)與2018 年基本一致，但是土壤貯水量卻低于2018 年。主要原因有2 個(gè)，一是由于在2018 年收獲后及時(shí)清理了甘藍(lán)茬及地表覆蓋物等雜物，直到第2 年定植時(shí)，該試驗(yàn)田一直處于裸露狀態(tài)，所以，導(dǎo)致該時(shí)段內(nèi)試驗(yàn)田的降水大量蒸發(fā)，影響水分下滲，極大減少了土壤的蓄水量。二是在2018 年收獲時(shí)降水比較集中，僅7 月份降水量達(dá)146.1 mm，占該年總降雨量的37%。再加上2019 年甘藍(lán)生育期較長(zhǎng)，收獲時(shí)試驗(yàn)地降水量少而不均，而且有半個(gè)月左右沒有降水。所以，2 a 甘藍(lán)收獲后0～200 cm 土壤貯水量相差較大。

2.2 甘藍(lán)不同栽植密度對(duì)甘藍(lán)生長(zhǎng)的影響

2.2.1 對(duì)甘藍(lán)植株性狀及產(chǎn)量的影響 在不同密度種植下甘藍(lán)整株生物量在收獲后有明顯差異，主要表現(xiàn)在單球質(zhì)量和單株地上部生物量存在明顯差異，并隨著密度的增大，單球質(zhì)量和單株生物量顯著減小，不同栽植密度間都存在明顯差異。從表2 可以看出，在2018 年和2019 年甘藍(lán)收獲后甘藍(lán)中心柱長(zhǎng)和直徑的差異也基本趨于一致。中心柱長(zhǎng)和甘藍(lán)直徑體現(xiàn)在甘藍(lán)的單球質(zhì)量上，密度為4.95 萬(wàn)株/hm2甘藍(lán)的平均中心柱長(zhǎng)顯著高于密度為6.00 萬(wàn)、7.07 萬(wàn)株/hm2甘藍(lán)。甘藍(lán)單球平均直徑在密度 4.95 萬(wàn)、7.05 萬(wàn)株 /hm2間有明顯差異。2018 年密度為4.95 萬(wàn)株/hm2的甘藍(lán)直徑顯著大于密度為7.05 萬(wàn)株/hm2處理5.42%。2019 年同樣在密度為4.95 萬(wàn)株/hm2的甘藍(lán)直徑顯著大于密度為7.05萬(wàn)株/hm2處理5.77%。總之，密度最大處理的甘藍(lán)中心柱長(zhǎng)和球徑越小，其單球質(zhì)量也越小，也更符合人們的消費(fèi)需求，從而更有利于菜農(nóng)出售。

由表2 可知，2018 年各處理間差異顯著，密度為7.05 萬(wàn)株/hm2的產(chǎn)量最高，要比密度6.00 萬(wàn)、4.95 萬(wàn)株 /hm2分別增產(chǎn) 10.25%和 21.82%；2019 年密度7.05 萬(wàn)株/hm2處理和密度 6.00 萬(wàn)株/hm2處理的產(chǎn)量沒有顯著差異，但分別比密度6.00 萬(wàn)、4.95萬(wàn)株/hm2增產(chǎn)4.84%和13.37%。

表2 甘藍(lán)不同栽植密度植株性狀及產(chǎn)量表現(xiàn)

2.2.2 不同處理對(duì)甘藍(lán)水分利用效率的影響 從表3 可以看出，不同密度在甘藍(lán)收獲后0～200 cm土層的貯水量產(chǎn)生了變化，隨著種植密度的增大土壤貯水量在甘藍(lán)收獲后減少，但未造成顯著影響。不同密度下甘藍(lán)生育期總耗水量也是隨著種植密度的增大耗水量也在增加，但不同處理間的耗水量并未形成顯著影響。從表3 綜合來看，中甘301 與世農(nóng)703 這2 個(gè)品種的水分利用效率差異趨于一致，密度最大（7.05 萬(wàn)株/hm2）處理的水分利用效率顯著高于密度6.00 萬(wàn)、4.95 萬(wàn)株/hm2，而密度6.00 萬(wàn)、4.95 萬(wàn)株/hm2這2 個(gè)處理的水分利用效率卻無(wú)顯著差異。

3 結(jié)論與討論

前人在甘藍(lán)農(nóng)藝栽培方面已經(jīng)做過很多研究，但都是基于人工移栽甘藍(lán)，未考慮到進(jìn)行機(jī)械移栽的因素。沈明生等[6]研究表明，甘藍(lán)種植密度過稀單球質(zhì)量大，但是總產(chǎn)量低，種植過密會(huì)導(dǎo)致群體發(fā)育不良，因此，建議種植密度為6.75 萬(wàn)～7.50 萬(wàn)株/hm2。陳靜[4]在半干旱區(qū)早熟甘藍(lán)超高密度栽培技術(shù)研究中將甘藍(lán)種植密度提高到18.0 萬(wàn)株/hm2，顯然這個(gè)密度只適合單球質(zhì)量小并且早熟或極早熟的品種，不具有很強(qiáng)的代表性；而且在試驗(yàn)中雖然使用地膜來蓄水保墑，而地膜的使用無(wú)疑會(huì)給土壤環(huán)境造成很大的壓力。張冬梅等[1]在不同種植方式和密度對(duì)旱地土壤環(huán)境和甘藍(lán)產(chǎn)量的影響研究中，甘藍(lán)種植密度設(shè)置分別為 6.75 萬(wàn)、8.25 萬(wàn)、9.75 萬(wàn)株 /hm2，此種植密度雖略高于本試驗(yàn)，但由于與本試驗(yàn)選用的甘藍(lán)品種不同，而且是基于人工移栽，該試驗(yàn)的密度可適用于單球質(zhì)量較小的早熟甘藍(lán)品種，所以，有較高的參考價(jià)值。

甘藍(lán)脈沖式貯水移栽機(jī)不僅可以調(diào)節(jié)甘藍(lán)移栽密度，而且采用定點(diǎn)定量補(bǔ)水系統(tǒng)，在移栽同時(shí)可保證秧苗的成活率[14-15]。本試驗(yàn)正是在機(jī)械移栽甘藍(lán)的背景下進(jìn)行，結(jié)果表明，機(jī)械移栽密度為7.05 萬(wàn)株/hm2不僅甘藍(lán)產(chǎn)量最大和水分利用效率最高，而且可以極大地提高移栽效率。此外，在甘藍(lán)收獲之后，裸露的地表會(huì)導(dǎo)致土壤水分流失。因此，如果沒有其他的種植計(jì)劃，建議在土地表面鋪覆蓋物或者種植綠肥等，達(dá)到蓄水保墑的目的。

本研究結(jié)果表明，在2 a 試驗(yàn)中，2 個(gè)品種均在密度7.05 萬(wàn)株/hm2時(shí)產(chǎn)量和水分利用效率最大，因此，建議在進(jìn)行機(jī)械移栽時(shí)可參考此密度調(diào)整機(jī)器進(jìn)行移栽。由于2018 年選用的中甘301 屬于早熟品種，而2019 年種植的世農(nóng)703 為中晚熟品種，晚熟品種的單球質(zhì)量大于早熟品種，所以，相同密度下，早熟品種的產(chǎn)量低于晚熟品種，因此，建議機(jī)械移栽早熟或單球質(zhì)量較小的甘藍(lán)品種時(shí)，可適當(dāng)增加種植密度。