摘要：【目的】為探明灌水量對(duì)鹽堿地高粱生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，在寧夏銀北鹽堿地種植5 種不同高粱品種，考察不同灌水量對(duì)高粱生長(zhǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量的影響。【方法】高粱品種選用晉雜12 號(hào)、晉雜22號(hào)、晉早5577、抗四和晉糯3號(hào)，采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置正常灌水量20 m3·667-1·m-2（T1）、較T1 節(jié)水10%（T2）和較T1 節(jié)水20%（T3）3 個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。【結(jié)果】在鹽堿地種植條件下，抗四和晉雜22 號(hào)高粱品種在節(jié)水10%灌溉處理下產(chǎn)量最高，與正常灌水量相比，產(chǎn)量分別提高1 957.5、1 228.5 kg·hm-2，水分利用效率分別提高14.6%和15.9%?！窘Y(jié)論】綜合分析產(chǎn)量和水分利用效率，抗四和晉雜22號(hào)適宜在寧夏銀北鹽堿地區(qū)種植。

關(guān)鍵詞：高粱；節(jié)水灌溉；經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量；鹽堿地

中圖分類號(hào)：S514 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-204X（2024）01-0051-04

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2025.01.007

土壤鹽堿化已成為全世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上不可忽視的問(wèn)題。土壤鹽堿化日益嚴(yán)重，不僅是對(duì)農(nóng)業(yè)土地資源的浪費(fèi)，也對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成了威脅。土壤鹽堿化造成植物生理性干旱，影響氣孔開(kāi)合、植物吸收營(yíng)養(yǎng)，傷害植物組織[1]。

土壤水作為土壤介質(zhì)中最活躍的因素之一，既是土壤中各種離子的溶劑，又是各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體。土壤鹽分運(yùn)動(dòng)與水分運(yùn)動(dòng)密不可分，水分會(huì)攜帶鹽分向表層運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生土壤次生鹽堿化[2]。邊榮榮[3]研究甘肅鹽堿地地下水動(dòng)態(tài)及水鹽調(diào)控時(shí)發(fā)現(xiàn)，灌水量大小對(duì)0～60 cm土層含鹽量影響較大，土壤脫鹽效果隨灌水量的增加而提高，但灌水過(guò)多易導(dǎo)致植物根系周圍形成缺氧環(huán)境，堿性離子和鹽分不能完全被植物體吸收，表層土壤會(huì)出現(xiàn)聚鹽聚堿現(xiàn)象。在堿化土壤中，Na+的空間變異性較強(qiáng)，Na+與Cl-相關(guān)性最大，與HCO3-相關(guān)性最??；SO42-和K+變異性較強(qiáng)，當(dāng)土壤中鹽分離子含量較高時(shí)會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生鹽分脅迫；CO32- 和HCO3- 濃度過(guò)高會(huì)抑制植物對(duì)于礦物質(zhì)的吸收，產(chǎn)生作物營(yíng)養(yǎng)紊亂；Na+含量高會(huì)破壞土壤顆粒結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致作物無(wú)法正常生長(zhǎng)[4-5]。因此，研究堿鹽土運(yùn)移規(guī)律對(duì)于全面掌握鹽堿土改良過(guò)程、水鹽時(shí)空規(guī)律及進(jìn)行鹽堿土改良具有重要的作用[6]。

高粱，又被稱為蜀黍、蘆粟等，隸屬于禾本科高粱屬，屬于經(jīng)濟(jì)作物，按性狀及用途可分為食用高粱、糖用高粱、帚用高粱等類型。高粱是全球第五大糧食作物，也是中國(guó)最重要的雜糧作物，在中國(guó)栽培較廣[7]。高粱性喜溫暖，適應(yīng)性強(qiáng)，與其他作物相比，具有較強(qiáng)的耐旱、耐澇、耐鹽、耐貧瘠和耐高溫的能力[8]，是適于鹽堿地種植的優(yōu)選植物之一。有關(guān)高粱節(jié)水抑鹽的研究報(bào)道較少。本研究通過(guò)田間試驗(yàn)，考察不同灌水量對(duì)不同品種高粱生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，以期篩選出適合西北地區(qū)種植的抗旱、耐鹽堿及產(chǎn)量較高的高粱品種，為西北地區(qū)鹽堿地高粱節(jié)水灌溉提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在寧夏石嘴山市平羅縣西大灘農(nóng)場(chǎng)，位于銀川平原北部，地理位置在106毅13'～106毅26 E'、38毅45'～38毅55' N，地勢(shì)西高東低，海拔為1 091～1102m。試驗(yàn)地土壤為輕鹽堿土。氣候特點(diǎn)是干旱少雨，溫差較大。

1.2 供試材料

供試材料為耐鹽堿高粱品種晉雜12 號(hào)、晉雜22號(hào)、晉早5577、抗四、晉糯3號(hào)，其種子由寧夏紅苗種子有限公司提供。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，按照不同灌水量設(shè)3 個(gè)處理：正常灌水20 m3·667-1·m-2（T1）、較T1 節(jié)水10%（T2）、較T1 節(jié)水20%（T3），每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。試驗(yàn)小區(qū)面積為28.8 m2（3.6 m×8 m）。高粱種植密度為7 500 株·667-1·m-2，行距為60 cm，株距為20cm。試驗(yàn)期間除灌水量外，所有品種田間管理一致，均按照當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)進(jìn)行施肥和田間管理。各處理磷肥和鉀肥全部用作基肥；氮肥1/3 作為基肥，其余2/3 在拔節(jié)期追施。具體施肥方案見(jiàn)表1。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

株高、莖粗：每小區(qū)隨機(jī)選擇3 株高粱植株用紅線繩作標(biāo)記，從苗期至成熟期每個(gè)生育時(shí)期測(cè)量自然株高和莖粗。用卷尺測(cè)量株高（自然株高）并記錄數(shù)據(jù)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量植株基部莖粗并記錄數(shù)據(jù)。

葉面積指數(shù)：在各個(gè)生育時(shí)期，葉面積用長(zhǎng)×寬法測(cè)定，每個(gè)小區(qū)選取3 株高粱植物，帶回室內(nèi)測(cè)量所有完全展開(kāi)的功能葉片的長(zhǎng)和寬，用葉片的實(shí)際面積乘修正系數(shù)0.75 計(jì)算葉面積指數(shù)（LAI）。

葉綠素相對(duì)含量：用手持式葉綠素測(cè)定儀（SPAD-502）測(cè)定，每個(gè)小區(qū)取3 株植株，每株測(cè)定3 片完全展開(kāi)的功能葉片，取均值。

產(chǎn)量：高粱成熟時(shí)人工收獲，每小區(qū)單打?qū)嵤沼?jì)產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2010 對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用Orgin2021 做圖，用SPSS 23.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌水量對(duì)高粱株高的影響

由圖1 可知，株高隨節(jié)水量的增加而降低，不同灌水量高粱平均株高表現(xiàn)為晉雜12 號(hào)最高，晉早5577最低。不同灌水量鹽堿地高粱全生育期平均株高由大到小依次為T1、T2、T3。與T1 處理相比，T2處理晉雜12 號(hào)、晉早5577 和晉糯3 號(hào)的株高分別顯著降低8.2%、6.3%和9.4%，而T2 處理晉雜22 號(hào)和抗四的株高降低不顯著。與T1處理相比，T3處理晉雜12號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577、抗四和晉糯3 號(hào)的株高分別顯著降低10.9%、7.2%、13.3%、19.9%和18.7%。

2.2 不同灌水量對(duì)高粱莖粗的影響

由圖2 可知，在5 個(gè)高粱品種中，晉糯3 號(hào)莖粗最粗，抗四莖粗最細(xì)。不同灌水量鹽堿地高粱全生育期平均莖粗由大到小依次為T3、T2、T1。與T1 處理相比，T2 處理晉雜12 號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577、抗四和晉糯3 號(hào)莖粗分別顯著增加8.8%、10.6%、7.0%、10.0%和6.0%，T3 處理晉雜12 號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577、抗四和晉糯3號(hào)莖粗分別顯著增加14.7%、15.6%、9.8%、15.0%和8.7%。

2.3 不同灌水量對(duì)高粱葉面積指數(shù)的影響

由圖3 可知，不同灌水量鹽堿地高粱葉面積指數(shù)呈先增高后降低的趨勢(shì)。在同一灌水量下，抗四平均葉面積指數(shù)最高，晉雜22號(hào)較高，晉早5577 最低。同一高粱品種不同灌水量處理平均葉面積指數(shù)由大到小依次為T2、T1、T3。與T1處理相比，T2處理晉雜12號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577 和抗四的葉面積指數(shù)分別顯著增加9.6%、21.1%、23.1%和6.5%，T2 處理晉糯3號(hào)的葉面積指數(shù)增加不顯著。與T1處理相比，T3處理晉雜12號(hào)、抗四和晉糯3號(hào)的葉面積指數(shù)分別顯著降低7.9%、30.9%和19.2%，而T3 處理晉雜22 號(hào)和晉早5577 的葉面積指數(shù)與T1處理間的差異不顯著。

2.4 不同灌水量對(duì)高粱葉綠素相對(duì)含量的影響

由圖4 可知，不同灌水量鹽堿地高粱葉綠素相對(duì)含量整體呈先上升后降低的趨勢(shì)。在同一灌水量下，高粱平均葉綠素相對(duì)含量以晉雜12 號(hào)和晉雜22 號(hào)較高，晉糯3 號(hào)最低。不同灌水量高粱平均葉綠素相對(duì)含量由大到小依次為T2、T1、T3。與T1處理相比，T2處理晉雜12 號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577、抗四和晉糯3號(hào)的葉綠素相對(duì)含量分別顯著增加17.5%、12.6%、8.8%、14.3%和12.7%；T3處理晉雜22號(hào)、晉早5577和晉糯3 號(hào)的葉綠素相對(duì)含量分別顯著降低9.4%、10.1%和9.3%；T3 處理晉雜12 號(hào)和抗四的葉綠素相對(duì)含量與T1處理間無(wú)顯著差異。

2.5 不同灌水量對(duì)高粱產(chǎn)量及水分利用效率的影響

如表2 所示，不同灌水量影響高粱產(chǎn)量及其水分利用效率，T2 處理整體表現(xiàn)最優(yōu)，同一灌水量處理抗四品種表現(xiàn)最佳。不同灌水量處理高粱的產(chǎn)量由高到低依次為T2、T1、T3，各灌水量處理高粱平均產(chǎn)量由高到低依次為抗四、晉雜22 號(hào)、晉雜12 號(hào)、晉早5577、晉糯3號(hào)。與晉糯3 號(hào)相比，T1處理晉雜12 號(hào)、晉雜22號(hào)、晉早5577和抗四產(chǎn)量分別顯著增加35.5%、37.9%、21.5%和87.1%；T2 處理晉雜12 號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577 和抗四產(chǎn)量分別顯著增加22.8%、24.8%、11.0%和73.3%，T3 處理晉雜12 號(hào)、晉雜22 號(hào)、晉早5577和抗四產(chǎn)量分別顯著增加26.3%、39.7%、20.7%和82.8%。作物耗水量隨節(jié)水量的增加而降低。T1、T2處理各品種間耗水量無(wú)顯著差異。

不同灌水量處理水分利用效率由高到低依次為T3、T2、T1。同一灌水量處理抗四水分利用效率最高，晉雜12 號(hào)水分利用效率最低。

3 結(jié)論與討論

適宜的土壤水分是植物健康生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，過(guò)多或過(guò)少的土壤水分都會(huì)抑制植物的生長(zhǎng)[9]。當(dāng)土壤水分虧缺時(shí)，導(dǎo)致植物形態(tài)上發(fā)生改變[10]。胡繼芳等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，與常規(guī)淹灌相比，節(jié)水灌溉會(huì)使水稻株高受到抑制，而莖粗增加。本研究表明，株高隨著節(jié)水量的增加而降低。節(jié)水灌溉使植株正常的新陳代謝減慢，光合有機(jī)質(zhì)積累減少，從而導(dǎo)致植株的株高增長(zhǎng)緩慢。莖粗隨著節(jié)水量的增加而增加，究其原因是節(jié)水灌溉可以促進(jìn)植株莖的橫向生長(zhǎng)，使得根系從土壤中獲得的養(yǎng)分和水分能夠更快地運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)器官，保證高粱的正常生長(zhǎng)。隨著節(jié)水量的增加，葉面積指數(shù)由大到小依次為T2、T1、T3，表明一定范圍內(nèi)節(jié)水灌溉對(duì)高粱的葉面積指數(shù)具有促進(jìn)作用，有利于葉片光合能力的增強(qiáng)，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的積累；而節(jié)水20%灌溉導(dǎo)致高粱底部葉片因干旱而提前脫落，從而使葉面積指數(shù)降低。

郭相平等[12]研究表明，從抽穗期到乳熟期水稻葉片SPAD值因葉片衰老而不斷降低，但節(jié)水灌溉相比淹灌會(huì)減緩SPAD值的下降。本研究表明，與正常灌水量相比，節(jié)水10%灌溉使葉綠素相對(duì)含量上升。這是由于該節(jié)水量在高粱正常生長(zhǎng)水分需求范圍之內(nèi)，適當(dāng)?shù)販p少灌水量導(dǎo)致土壤透氣性更好，有利于根系的呼吸作用，使根系吸收礦質(zhì)元素的能力增強(qiáng)，促進(jìn)葉綠素的合成；而葉綠素相對(duì)含量的增加，可提高光合作用的效率，從而加快高粱的生長(zhǎng)速度，影響最終產(chǎn)量的形成和水分利用效率。

水分利用效率反映了作物生長(zhǎng)中能量轉(zhuǎn)化效率，也是評(píng)價(jià)缺水條件下作物生長(zhǎng)適宜程度的指標(biāo)[13]。本試驗(yàn)研究表明，節(jié)水10%灌溉與正常灌溉相比在產(chǎn)量上有一定的提升；節(jié)水灌溉下水分利用效率也顯著高于正常灌溉。這可能是在適當(dāng)?shù)墓?jié)水灌溉下，使高粱在生育期受到適宜的水分脅迫，激發(fā)高粱的生長(zhǎng)與生產(chǎn)潛能，提高了產(chǎn)量與水分利用效率。隨著節(jié)水量的增加，高粱產(chǎn)量呈先增加后降低的變化趨勢(shì)。這可能是適當(dāng)節(jié)水可以提高土壤水分的利用效率，更易獲得較好的土壤水分環(huán)境，從而增加植株地上部生長(zhǎng)，提高光合能力，促進(jìn)高粱產(chǎn)量的形成。相較于正常灌溉，節(jié)水10%灌溉能有效改善高粱生長(zhǎng)期內(nèi)土壤含水率，增加其光合速率，促進(jìn)產(chǎn)量形成；而節(jié)水20%灌溉和正常灌溉土壤水分含量缺少或過(guò)多，影響根系活力，使其作物總產(chǎn)整體不高。

本研究表明：參試的5 個(gè)高粱品種在節(jié)水10%灌溉下產(chǎn)量和水分利用效率較正常灌溉高，5個(gè)品種綜合性狀表現(xiàn)較好的是抗四，其次是晉雜22號(hào)，這兩個(gè)品種既適宜在鹽堿地種植，也能更加高效利用水資源。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何文義，于濤，蔡玉梅. 鹽堿地的治理與利用[J]. 遼寧工程

技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010，29（S1）：158-160.

[2] 馮嚴(yán)明，叢鑫，牟曉宇，等. 水肥施用量對(duì)夏玉米生長(zhǎng)及

產(chǎn)量的影響[J]. 節(jié)水灌溉，2020（8）：50-54.

[3] 邊榮榮. 甘肅靖遠(yuǎn)鹽堿地地下水動(dòng)態(tài)及水鹽調(diào)控研究

[D]. 銀川：寧夏大學(xué)，2018.

[4] 郭金路，尹光華，谷健，等. 基于CROPWAT 模型的阜

新地區(qū)春玉米灌溉制度的確定[J]. 生態(tài)學(xué)雜志，2016，35

（12）：3428-3434.

[5] 賈瓊. 西遼河平原玉米滴灌節(jié)水機(jī)理及灌溉決策研究

[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2021.

[6] 王素平，郭世榮，李璟，等. 鹽脅迫對(duì)黃瓜幼苗根系生長(zhǎng)

和水分利用的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，17（10）：

1883-1888.

[7] 劉茂松，魯小珍，王漢杰，等. 寧夏平羅西大灘人類有序

活動(dòng)的環(huán)境效應(yīng)及發(fā)展對(duì)策[J]. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然

科學(xué)版），2001（3）：83-88.

[8] 李鳳霞，王學(xué)琴，郭永忠，等. 銀川平原不同類型鹽漬化

土壤酶活性及其與土壤養(yǎng)分間相關(guān)分析研究[J]. 干旱

區(qū)資源與環(huán)境，2012，26（7）：121-126.

[9] 唐健民，柴勝豐，鄒蓉，等. 水分脅迫對(duì)極小種群東興金

花茶幼苗光合特性的影響[J]. 廣西植物，2020，40（12）：

1764-1772.

[10] 李華龍，竇子荷，蔣騰聰，等. 水分脅迫對(duì)冬小麥冠層

輻射截獲率和利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2018，49

（9）：226-237.

[11] 胡繼芳，劉傳增，馬波，等. 半干旱地區(qū)不同灌溉方式

對(duì)粳稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響[J]. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，22

（3）：23-26，30.

[12] 郭相平，王甫，王振昌，等. 不同灌溉模式對(duì)水稻抽穗

后葉綠素?zé)晒馓卣骷爱a(chǎn)量的影響[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào)，

2017，36（3）：1-6.

[13] 栗麗，洪堅(jiān)平，王宏庭，等. 水氮互作對(duì)冬小麥耗水特

性和水分利用效率的影響[J]. 水土保持學(xué)報(bào)，2012，26

（6）：291-296.

責(zé)任編輯：達(dá)海莉