辽北风沙区不同水分胁迫对燕麦生长特性产量及需水规律的研究

王 惟 一． 辽 北 风 沙区不同水分胁迫对燕麦生长特性 、 产量及需水规律的研究 [J]． 水利科学与寒 区 工 程 ， 2022 ， 5(4) ： 32－35．

辽北风沙区不同水分胁迫对燕麦生长特性、 产量及需水规律的研究

王惟一

(辽宁润中供水有限责任公司 ， 辽 宁 沈 阳 110000)

摘 要： 本文采用单因素试验探究不同水分胁迫条件对 燕 麦 生 长 、产量及需水规律的影响 。 结 果 表 明： 与 雨 养 处 理(YY) 相 比 ，轻度微喷控制灌溉处理(QK) 和重度微喷控制灌溉处理(ZK) 增加土壤含水率 ， 为燕麦生长提供一定 的 水 分 环 境 ，促进燕麦的株高生长 、干物质形成和产量的提高 ，其 中 QK 处 理各项生长指标和产量表现最优 ， 产 量 达 到 5128．20kg／hm2 ， 显 著 高 于 ZK 处 理 9．58％ 、YY 处 理 73．69％ 。QK 处理燕麦全生育期累计灌水 9 次 ， 灌 溉 定 额 436．74mm。

关键词： 水 分 胁 迫； 燕 麦； 生 长 性 状； 产 量； 需 水 规 律

中图分类号： S512．6 文献标志码： A 文章编号： 2096－5419(2022)04－0032－04

辽北 风 沙 地 区 风 大 而 频 且 多 沙 尘 ， 干 燥 少 雨 蒸发快 ， 十年 九 旱 ， 对 作物生长及产量影响极为 严重[1－2] 。燕麦作 为 干 旱 地 区 主 要 作 物 之 一 ， 是 一 种高产优质 粮 饲 兼 用 作 物 ， 具 有 抗 旱 性 强 、 耐 贫 瘠等优点 ， 适 宜 在 辽 北 风 沙 区 广 泛 种 植 利 用 ， 这 不仅促进 当 地 草 地 和 畜 牧 业 的 可 持 续 发 展 ， 同 时 其繁茂的茎 叶 ， 发 达 的 根 系 在 拦 截 径 流 、 防 止 冲 刷 ， 减少水土 流 失 等 方 面 也 产 生 显 著 效 果 ， 能 有 效保护生态 环 境[3－4] 。 虽 然 燕 麦 抗 旱 性 强 ， 但 严 重 干旱也会影响其生长和产量 、 限制推广[5] 。在当 前 水资源不足和粮食需求 等问题日 益严峻的局势下， 如何保障 燕 麦 产 量 需 求 显 得 尤 为 重 要 。 因 此 本 文 通过研 究不同水分胁迫 条 件 下燕麦的生长 特 性 、 产量及需水 规 律 ， 进 一步 完善灌溉基础理论 ， 对 制定合理 的 燕 麦 灌 溉 制 度 ， 提高当地经济健康发 展具有重要研究意义 。

1 材料与方法

1．1 试验处理与设计

1．1．1 试验区基本概况

试验在 辽 宁省 阿尔乡灌溉试 验 站 进 行 ， 该 地

区属于温带半 干 旱 季 风 气 候 ， 其主要特征是干燥， 风沙大 。

燕麦播 种 方 式 采 用 传 统 撒 播 模 式 ， 在 地 块 旋

耕 、翻平耙细 和起垄作业前施基肥 ， 基 肥 主 要 以 农家肥为主 ， 每 亩 施 1000kg 有 机 肥(畜 禽 粪 、 堆 肥 、土杂肥等)， 与土壤混合均匀后进行旋耕 ， 旋 耕 深度为 25~30cm 。土壤表层(约 5cm) 温度达到 12 ℃ 左 右 开 始 播 种 ， 播 种 同 时 施 氮 磷 钾 复 合 肥 30kg作为底肥 。

1．1．2 试验设计

本试验采用单因素试验 ， 设置 3 个处理 ， 分别 为雨养 处 理(YY)、 轻 度 微 喷 控 制 灌 溉 处 理 (QK) 和重 度 微 喷 控 制 灌 溉 (ZK) 处 理 ， 每 个 处 理 设 置 3 次重复 ，共 9 个 试 验 小 区 。 雨 养 处 理(YY) 是 在 播种后灌 保 苗 水 22．5 mm ， 在 此 之 后 不 再 进 行 灌 溉 。灌溉处理(QK 和 ZK 处 理) 在 播 种 后 灌 保 苗 水 22．5mm ，在此之后各生育期的灌水控制 上 限 为 田 间持水量 的 90％ ， 各 生 育 阶 段 设 置 的 灌 水 控 制 下 限详见表 1 。

收稿日期： 2021－11－24

作者简介： 王惟一(1992－) ， 女 ， 辽宁沈阳人 ， 工程师 ， 主要从事灌溉排水理论与技术研究等工作 。E－mail： 373392187＠qq．com。 · 32 ·

表 1 燕麦各生育阶段灌水控制下限(占 田间持水量) ％

注： 各生育 阶段控水下限计划湿润层内的平均 含 水 率 ， 一 般 指 0~80cm 的平均土壤含水率 。

1．2 观测指标与方法

(1) 土壤含水 率 。 燕 麦 播 种 后 ， 每 个 处 理 选 择 一个小区 ，在 中 部 埋 设 自 动 墒 情 监 测 仪 ， 监 测 土 壤含水率 ， 每 个 点 监 测 5 个 深 度 ， 分 别 为 10cm， 20cm ， 30cm ， 60cm ， 80cm ， 观测时间间隔为 7~15d 。

(2) 降雨量 与 灌 水 量 。 降雨量采用灌溉试验站 自动气象站 资 料； 灌 水 量 采 用 水 表 观 测 ， 记 录 每 次灌水前后的水表读数 、灌水时间以及灌水日期 。

(3) 植株生长 性 状 。 株 高： 在 试 验 小 区 内 选 择 5 株具有代表性的燕麦 ， 挂 牌 标 记 。 采 用 直 尺 观 测 燕麦株高 ， 每 隔 15d 观 测 一 次 。 干 物 质 重 量： 在 各生育期结束后 ，在每个小区内选择非挂牌的 3 株 燕麦(长势 可代表小区的平均 水 平)， 分 别 测 定 其 地上部分的干物 质 质 量 。 取 整 个 植 株 样 品 (地 上 部 分) 在 105 ℃杀 青 0．5h ， 然 后 在 温 度 80 ℃ 下 烘 至 恒重 ，称量植株干物质质量 。

(4) 产量 。理论产量： 每小区取 1m2 内的所有 燕麦 ，称量重量 。

2 结果与分析

2．1 生育期内降雨与灌溉情况

燕麦 各 生 育阶段划分见表 2 ， 全 生 育 期 89d， 分为 5 个 生 育 阶 段 。 2021 年 燕 麦 生育期内累计降 雨 量 较 少 ， 仅 有 90．4 mm 。 4 — 7 月 分 别 降 雨 11 次 、 4 次 、 9 次 和 6 次 ， 月 降 雨 量 分 别 为 19．6mm 、2．6 mm 、 42．4 mm 、 25．8 mm 。 全 生 育期内日降雨 量 超 过 10 mm 的 仅 发 生 3 次 ， 分 别 是 4 月 23 日 ， 6 月 2 日和 7 月 9 日 ， 日降雨量分别 为 13．4mm 、18．2mm 、21．2mm 。

根据试 验 的 灌 溉 设 计 ， 土 壤 含 水 率 达 到 灌 溉 设计下 限 时 进 行 补 充 灌 溉 ， QK 试 验 小 区 分 别 在

4 月 26 日 ， 5 月 6 日 ， 5 月 13 日 ， 5 月 20 日，

5 月 30 日 ， 6 月 3 日 ， 6 月 12 日 ， 6 月 23 日，

7 月2 日进行灌溉； ZK 试 验 小 区 分 别 在 5 月 5 日， 5 月 15 日 ， 5 月 30 日 ， 6 月 3 日 ， 6 月 12 日， 6 月 23 日 ， 7 月 2 日 进 行 灌 溉 。 QK 和 ZK 处 理 全 生育期内分别累计灌水 9 次和 7 次 ， 累计灌水量分 别为 436．74mm 和 375．27mm 。

表 2 各生育阶段划分情况

2．2 燕麦生长期内土壤含水率动态变化

YY 处理各土层土壤含水率变化见图 1 。 由 图 可以看出 ， 土 壤 含 水 率 随 着 土 层 深 度 的 增 加 而 增 大 ， 且各层土壤含水率变化大体一致 ， 除 6 月 2 日 和 7 月 7 日左右出现陡升现象外 ， 其余时间处于平 稳状态 ， 变 化 幅 度 较 小 ， 这 主 要 由 于 YY 处 理 在 6 月 2 日和 7 月 7 日 降 雨 较 多 ， 补 充 土 壤 水 分 ， 从 而增加土 壤 含 水 率； 而 其 他 时 间 节 点 在 没 有 水 分 补充的情况下 ， 土壤含水率基本处于稳定水平 。

图 1 YY 处理土壤含水率变化

QK(如图 2) 和 ZK(如 图 3) 处理受灌溉影响， 土壤含水率呈周期性变化 ， 灌 溉 结 束 时 ， 土 壤 含 水率达到 田 间 持 水 率 的 90％ ， 在 作 物 的 消 耗 和 土 壤蒸发作用 下 ， 土壤含水率持续下降 。 在 整 个 燕 麦生育期内 ， 随着土层深度增加 ， 土 壤 含 水 率 表 现为逐渐 增 大 ， 同 时 表 层 土 壤 水 分 较 深 层 土 壤 散 失更快 ，在一 次 灌 水 周 期 内 ， 土壤含水率在垂直 方向变幅较大 。

与 YY 处 理 相 比 ， QK 处 理 0~10cm 、 10 ~

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图 2 QK 处理土壤含水率变化

图 3 ZK 处理土壤含水率变化

20cm 、20~30cm 、30~60cm 和 60~80cm 土 层 土 壤 含 水 率 分 别 提 高 62．2％ 、 39．9％ 、 18．5％ 、 13．1％和 7．8％ ， 即灌溉使表 层 土 壤 含 水 率 增 加 了 40．2％ ； ZK 处 理 比 YY 处 理 0 ~ 10cm 、 10 ~ 20cm 、20~30cm 、30~60cm 和 60~80cm 土 层 土 壤 含 水 率 分 别 提 高 55．5％ 、 29．8％ 、 17．4％ 、 10．0％和 5．3％ ， 使 表 层 土 壤 含 水 率 增 加 了 约 34．2％ 。表明 灌 溉 对 表 层 土 壤 水 分 有 明 显 的 补 充 作用 ， 可为作物生长提供水分条件 。

2．3 燕麦生育期内株高动态变化

燕麦 生 育 期 内 株 高 方 差 分 析和动态变化见 图 4 。 由图可以看出 ， 不同水 分 处 理 下 株 高 在 整 个 生育期内的变化趋 势 大 体 一 致 ， 均 表 现 为“平 稳－ 升高－平稳”趋 势 。 方 差 分 析 表 明 ， 不 同 水 分 胁 迫 处理对 5 月 12 日 之 前的株 高没有产生显著 影 响， 这主要由于 三 种 试 验 处 理 均 在 播 种 后 灌 22．5 mm 的保苗水 保 证 燕 麦 生 长 ， 在 株高上没有产生显著 差异 。 不同水分胁迫 处 理 从 5 月 26 日 开 始 对 燕 麦 株高产生显著影 响 ， QK 处 理 和 ZK 处 理 均 显 著 高 于 YY 处理 ，但 QK 和 ZK 两处理 之间没有产生显 著差异 。各个处理均在 7 月 14 日株高达到最大值，

与 YY 处理相比 ， QK 处 理 和 ZK 处 理 分 别 提 高 株 高 27．95％和 29．95％ 。 研究说明雨养条件下 ， 燕 麦由于降 雨 量 少 生 长 受 到 抑 制 ， 而 灌 溉 处 理 则 根 据控水极限及时补充水分 ， 保证燕麦正常生长 。

图 4 燕麦生长期内株高动态变化

2．4 不同水分胁迫处理对燕麦干物质重的影响

不同水 分 胁 迫 处 理 对 燕 麦 各 个 生 育 期 的 干 物 质重影响见图 5 。从整个生 育 期 干 物 质 重 的 动 态 变 化可以发 现 ， 燕 麦 的 干 物 质 重 随 着 生 育 期 的 推 进 不断增加 ，在黄熟期 达 到 最 大 值 。 方 差 分 析 表 明， 不同水分胁迫处理显著影响各个生育期干物质重 ， 从苗期到 灌 浆 成 熟 期 ， 三 个 处 理 的 干 物 质 重 均 表 现为“QK 处理显著高于 ZK 处 理 ， ZK 处 理 显 著 高 于 YY 处理”，可见 土 壤 水 分 亏 缺 程 度 严 重 影 响 燕 麦干物质重的形成 。

图 5 燕麦各个生育期内干物质变化

2．5 燕麦产量、灌水量与水分生产率

不同水 分 胁 迫 处 理 对 燕 麦 产 量 和 生 育 期 内 耗 水量如表 2 所示 。 由表可知 ， 不同水分胁迫处理对 燕麦生育期内的耗水量 产 生 显 著 影 响 ， QK 处 理 与 ZK 处理的耗水 量 均 显 著 高 于 YY 处 理 ， 但 QK 处 理和 ZK 处理之间没有产生显 著 性 差 异 。 不 同 水 分 胁迫处理对燕麦产量也 产 生 显 著 影 响 ， QK 处 理 产

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量最 高 ， ZK 处 理 次 之 ， YY 处 理 产 量 最 低 。 与 YY 处理 相 比 ， QK 处 理 、ZK 处理分别显著提高 产量 73．69％和 58．50％ ， 试 验 结 果 表 明 轻 度 微 喷 控制灌溉处理(QK) 最 有 利 于 燕 麦 产 量 的 形 成 ， 而 重度微喷控制 灌 溉 处 理(ZK) 虽补充土壤水分 ， 但 超越水分 亏 缺 条 件 下 燕 麦 自 身 抗旱调节机制而产 生明显迫害作用 ， 故而 ZK 处理 的 燕麦产量显著低 于 QK 产量 8．75％ 。

根据各 试 验处 理的产量与耗 水 情 况 ， 计 算 得 出水分生产率 。 由 表 3 可 知 ， QK 和 ZK 处 理 水 分 生产率分别为 1．00kg／m3 和 1．04kg／m3 ， 均 显 著 低于 CK 处 理 。 试 验 结 果 说 明 ， 2 种灌溉方式均可 显著增加燕麦 产 量 ， 同时显著降 低了水分生产率， 其中 QK 处理增产效果最为明显 。

表 3 不同水分处理下产量 、耗水量和水分生产率

2．6 燕麦耗水规律及灌溉制度

通过分 析不 同 水分胁迫处理下燕麦生长动态 和产量等 指 标 发 现 ， 轻 度微 喷控制灌溉处理能及 时补充土 壤 水 分 亏 缺 状 态 ， 保 证 燕 麦 正 常 生 长， 促进产量 形 成 ， 所 以本节重点分析该种处理下燕 麦生育期内耗水规律及灌溉制度 。 由表 4 可知 ， 燕 麦苗 期 、 分 蘖 分 枝 期 、 拔 节 期 、 抽 穗 开 花 期 和 灌 浆成熟 期 日 耗 水 量 分 别 为 5．05 mm 、 13．45 mm 、 9．27mm 、2．84 mm 和 1．51 mm ， 整 个 生 育 期 内 日耗水量呈现“先升高后逐渐降低”趋势 。

表 4 QK 处理下燕麦耗水规律

根据 本 次 试 验 结 果 ， 燕 麦 生 育 期 内 累 计 灌 水 9 次 ， 苗期灌水 4 次 ， 分蘖分 枝 期 和 拔 节 期 各 灌 水 2 次 ，抽穗开花期灌水 1 次 ， 单 次 灌 溉 水 量 均 以 土 壤田间持 水 率 的 相 对 含 水 率 作 为 依 据 ， 灌 溉 上 限 为田间持水 率 的 90％ ， 灌 溉 下 限 参 照 表 1 标 准 执 行 。全生育期灌溉定额为 446．75mm 。

3 结 论

(1) 灌溉处理(QK 处理 、ZK 处 理) 较 雨 养 处 理 (YY 处理) 增加土壤含水 率 ， 其 中 表 层 土 壤 的 补 充 作用尤为明显 。QK 处 理 与 ZK 处 理 较 YY 处 理 相 比 ， 分别 增 加 表 层 土 壤 含 水 率 40．2％和 34．2％ ， 说明灌溉处理可为燕麦生长提供一定的水分条件 。

(2) 灌 溉 处 理 较 雨 养 处 理 均 显 著 促 进 燕 麦 生

长 ，在 QK 处理下株高和干物质生长最为旺盛 。 与 雨养处理相比 ， QK 处 理 与 ZK 处 理 均 显 著 提 高 各 生育期株高(苗期除外) 和干物质重 ， 同时 QK 处理 各生育期生长指标显著优于 ZK 处理 。

(3) 灌溉处理较 雨 养 处 理 均 显 著 提 高 产 量 和 耗 水量 ， 降低水分利用效率 。在 QK 处理下产量和耗 水量最高 ， 分别为 5128．20kg／hm2 和522．15mm， 显著高于 YY 处理 。 与 ZK 处 理 相 比 ， QK 处 理 在 没有显著 提 高 耗 水 量 的 前 提 下 显 著 提 高 产 量 ， 但 二者水分利用效率相近 ， 均低于 YY 处理 ， 说明轻 度微喷控制灌溉 处 理 更 有 利 于 获 得 高 产 。 ZK 处 理

全生育期累计灌水量 9 次 ， 灌溉定额 446．75mm 。 参考文献：

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[3] 赵宝平 ，任鹏 ，徐忠山 ，等． 水分胁迫对不同抗旱性燕麦品

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