不同灌溉方式對油菜生理特性的影響

郝東生，竇 碩

（北京市密云區農機化技術推廣服務站，北京 102100）

油菜（Brassia campestrisL.），為十字花科（Cruciferae）蕓薹屬（Brassica）白菜變種，葉片寬大呈卵圓形或圓形[1]。油菜性喜涼，生長周期短，對土壤水分含量敏感，而人工灌溉是設施蔬菜栽培水分的重要來源，可有效控制設施蔬菜的生長發育[2]。水分直接影響蔬菜的優良生存狀態[3]，是構成植物組織細胞的組成成分，是光合作用的主要原料[4]，關系著光合作用的效率[5]。土壤水分含量直接影響蔬菜的生長發育、形態建成、產量和品質的形成，水分脅迫會顯著抑制植物細胞的分裂和增大[6]。在蔬菜生長過程中，短期的水分脅迫即會對蔬菜作物的生長發育、生理機能和產量帶來不利影響，造成顯著減產甚至品質下降[7]。土壤水分含量還直接影響根系內部水勢，進而影響根系對養分的吸收[8]。土壤水分還會顯著影響根系的生物量、根冠比、根質量、根密度等[9]。土壤輕度干旱有利于植物根系的伸長且下扎更深，土壤嚴重干旱會抑制根系生物量的增加和根系的增長[10]。

國內外有關油菜的研究工作主要集中在栽培管理技術和施肥管理方面，而有關日光溫室油菜節水灌溉的報道較少，且關于不同灌溉方式對油菜品質、產量和水分分配規律影響的研究報道更少。深入研究蔬菜的需水規律和灌溉方式，提高蔬菜灌溉水分利用效率，實現蔬菜的高效生產，對于緩解我國當前水資源緊缺具有非常重要的現實指導意義。本試驗研究溫室內不同灌溉方式對油菜生理特性等方面的影響，以期為北京市油菜生產選擇合理的灌溉方式提供參考。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗在北京市密云區南套里蔬菜種植專業合作社連棟溫室（39°51'N、116°87'E）進行。油菜于3月13日播種，5月9日收獲，歷時57 d。播種前每667 m2施腐熟雞糞4 500 kg（N、P、K總量≥4%，有機質總量≥30%）、復合肥130 kg（N∶P2O5∶K2O為15∶10∶15，總養分含量≥51%）。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試材料

選用春油5號油菜（國家蔬菜工程技術研究中心培育）作為試驗材料；普通透明農用地膜；直徑28.6 mm，孔徑為0.1 mm的五孔微噴帶；主水管為直徑50 mm的硬膠管，均購于農資市場。

1.2.2 主要儀器和設備

便攜式土壤水分測定儀（E M 5 0型，Decagon，USA）；Water-mark張力計（德國施密特公司）；EPSON perfection V800 photo根系掃描儀（愛普生（中國）有限公司）；手持式葉綠素儀（SPAD-502PIU，浙江托普儀器）。

1.3 試驗方法

試驗設畦灌、微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴帶4個處理，以常規畦灌為對照。油菜采用平畦栽培，每個處理小區為1個畦（面積3.6 m2，畦長3.6 m，畦寬1.0 m），每畦播種4行油菜，重復3次。為了防止水分橫向側漏，各小區間50 cm土層用塑料薄膜隔開。

油菜全生育期保持根區土壤相對含水率為80%±5%，采用便攜式土壤水分測定儀實時監測0～10 cm土壤的水分動態，當相對含水率降至75%以下時進行灌水，至其控制上限時停止灌水。試驗結束統計各處理總灌溉量。

1.4 測定內容與方法

油菜出苗后每7 d測定1次油菜株高、開展度、單株葉片數等生長指標，收獲時測定單株葉面積及干鮮質量、葉片葉綠素含量、根系分布及生長指標等。每小區隨機選取10株油菜，重復3次。

（1）株高：用精確度0.1 cm的直尺測定油菜根部到自然生長狀態最高點的距離（cm）。

（2）開展度：用精確度0.1 cm的直尺，采用十字交叉法測定油菜自然狀態下最大外葉間的距離（cm）。

（3）葉片數：不計小于2 cm的小葉及枯葉。

（4）單株葉面積：用根系掃描儀掃描分析油菜單株所有葉片面積，不計枯葉（cm2）。

（5）葉綠素含量：選取油菜自然狀態下最高的3片葉，避開葉脈，用手持式葉綠素儀在葉片中部取3個點測量，取平均值。

（6）根系分布：取0～10 cm，10～20 cm土層的根系，用根系掃描儀測定各個土層的根長（cm）、根表面積（cm2）、根體積（cm3），并用WinRHIZO BASIC 2013軟件分析結果。

（7）干鮮質量測量：將各處理的油菜全部收獲，用精確度0.01 g的電子秤分別稱量植株地上部、地下部及全株鮮質量。每個處理隨機取10株帶回并于105 ℃殺青30 min，80 ℃恒溫烘干至恒重，稱量油菜地上部、地下部及全株干質量。

（8）灌水量測算：灌水量＝r×p×h×θf×s（q1－q2）/η。式中：r為土壤容重（g/cm3）。p為土壤濕潤比，取100%；h為灌水計劃濕潤層（0.3 m）；θf為田間持水量（%）；q1、q2分別為80%、60%；s為面積（667 m2）；η為水分利用系數，本試驗中取1。

1.5 數據分析

試驗數據采用Excel 2017和SPSS 13.0軟件進行處理分析，各處理間的差異采用LSD多重比較檢驗。

2 結果與分析

2.1 灌溉方式對油菜株高和開展度的影響

由表1和表2可知，油菜苗期（3月20—27日）各處理株高和開展度之間差異性不顯著，這可能由于油菜在幼苗期植株較小，葉片較少，葉面積小，相互之間沒有遮擋，導致各處理間長勢相似。

表1 不同灌溉方式對油菜株高的影響 cm

表2 灌溉方式對油菜開展度的影響 cm

隨著植株的生長，各處理間株高和開展度出現顯著性差異，均表現為膜下微噴＞膜上畦灌＞微噴帶＞畦灌。油菜蓮座期（4月24日—5月9日）各處理株高均存在顯著性差異，5月9日微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理分別比對照畦灌增加5.50%、13.98%、16.95%。

開展度是反映植株生長旺盛情況的指標之一。5月1—9日，各處理油菜開展度均存在顯著性差異，5月9日微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別比對照增加8.89%、10.24%、15.23%。由此可見，微噴帶和膜上畦灌能顯著提高油菜株高和開展度，且膜下微噴處理效果最顯著。

2.2 灌溉方式對油菜葉片數、單株葉面積的影響

植株葉片是進行光合作用和蒸騰作用的主要部位，植株的葉面積、葉片數、葉綠素含量直接影響著油菜光合作用強度，進而影響油菜的產量。由表3可得，不同灌溉方式下油菜葉片數均表現為膜下微噴＞膜上畦灌＞微噴帶＞畦灌。在3月20日—4月3日，各處理間油菜葉片數沒有顯著性差異，收獲時各處理間均表現出顯著性差異，微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別比畦灌增加5.51%、10.93%、18.32%。

表3 灌溉方式對油菜葉片數的影響 片/株

由表4可得，油菜葉面積和葉綠素含量均表現為膜下微噴＞膜上畦灌＞微噴帶＞畦灌，且處理間均存在顯著性差異，說明膜下微噴對植株生長發育有顯著的促進作用。

表4 灌溉方式對油菜葉面積、葉綠素的影響

2.3 灌溉方式對油菜根系的影響

根系是植株吸收水分和礦質元素的重要部位，關系著植株的生長發育狀況。油菜作為淺根系植株，根系主要分布在0～20 cm土層，根長、根體積、根表面積直接影響著根系對水分和礦質元素的吸收利用。

由表5可知，油菜的0～10 cm土層根系的根長、根表面積、根體積、根鮮質量、根干質量等指標都表現為膜下微噴＞膜上畦灌＞微噴帶＞畦灌，且膜上畦灌、膜下微噴均與畦灌處理間存在顯著性差異。在根長方面，微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理分別較畦灌增加15.17%、46.35%、71.65%；根表面積分別比畦灌增加19.98%、52.05%、66.95%；根體積分別比畦灌增加0.75%、11.24%、28.06%；在根質量方面，3個處理根鮮質量分別比畦灌增加4.04%、29.83%、45.90%，根干質量分別比畦灌增加9.51%、23.00%、26.38%。

表5 灌溉方式對0～10 cm土層油菜根系分布及生長的影響

由表6可知，10～20 cm土層油菜根系的根長、根表面積、根體積、根鮮質量、根干質量等指標都表現為畦灌＞微噴帶＞膜上畦灌＞膜下微噴，且畦灌與膜上畦灌、膜下微噴兩處理間均存在顯著性差異；畦灌均大于其他3個處理，這可能是由于根系向下生長汲取所需水分和養分，導致根系伸長。在根長方面，微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理分別較畦灌降低10.01%、38.36%、38.47%；根表面積分別比畦灌降低8.13%、28.99%、35.45%；根體積分別比畦灌降低23.31%、28.79%、32.65%；在根質量方面，3個處理根鮮質量分別比畦灌降低13.9%、35.35%、36.92%，根干質量分別比畦灌降低10.96%、42.46%、46.57%。

表5 灌溉方式對0～10 cm土層油菜根系分布及生長的影響

表6 灌溉方式對10～20 cm土層油菜根系分布及生長的影響

2.4 灌溉方式對油菜單株質量的影響

油菜的單株質量直接決定油菜產量。由表7可得，油菜的全株干鮮質量、地上部干鮮質量以及地下部干鮮質量均都表現為膜下微噴＞膜上畦灌＞微噴帶＞畦灌，全株鮮質量微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴分別比對照畦灌增加5.67%、25.80%、40.10%；全株干質量分別比畦灌增加0.79%、33.56%、35.43%。其中，地上部鮮質量決定了油菜的經濟產量，與畦灌相比，膜下微噴處理的地上部鮮質量顯著增加了40.18%，該處理效果最好。

表7 灌溉方式對油菜單株質量的影響 g/株

2.5 不同灌溉方式節水效果比較

由表8可得，油菜 667 m2總灌溉量表現為畦灌＞微噴帶＞膜上畦灌＞膜下微噴，微噴帶、膜上畦灌和膜下微噴分別比畦灌處理節水7.89%、15.79%、23.68%。各個處理灌溉量均表現為蓮座期＞幼苗期，這與蓮座期生長旺盛，油菜需水量增大有關?？梢?，微噴帶和地膜節水效果顯著，且以膜下微噴節水效果最佳。

表8 灌溉方式對油菜667 m2灌溉量的影響

3 討論與結論

不同的灌溉方式能通過對土壤環境的影響，進而影響油菜的葉片數、葉面積，甚至光合作用效率；根表面積、根體積、根長會影響植株對土壤養分的吸收利用，因此以上生長指標與油菜的產量、品質和水分利用效率密切相關，不同灌溉方式是影響生長指標的重要因素。

本試驗結果表明，油菜在收獲時，株高、開展度、葉片數均表現為微噴帶、膜上畦灌和膜下微噴3個處理高于畦灌，且膜下微噴效果最顯著，與畦灌間存在顯著性差異，說明膜下微噴和膜上畦灌能有效提高油菜葉片生長指標，進而促進植株的光合作用，增加油菜產量。0～10 cm土層，油菜根體積、根表面積、根長均表現為畦灌小于其他3個處理，10～20 cm土層表現為畦灌大于微噴帶、膜上畦灌和膜下微噴3個處理，說明膜下微噴和膜上畦灌能有效保持0～10 cm土層含水量，減少根系向深層生長所需要的水分和養分，更多地為地上部提供營養物質。微噴帶、膜上畦灌、膜下微噴處理的油菜各項生長指標都高于對照畦灌，全株鮮質量分別比對照畦灌增加5.67%、25.80%、40.10%；全株干質量分別比畦灌增加0.79%、33.56%、35.43%。

前人研究發現，地膜覆蓋的作物根長、根密度、地下部干質量、鮮質量顯著優于露地種植[10]。同時，地膜覆蓋會提高甘藍的干物質產量、品質及水分利用效率，本試驗結果與其一致。綜合地上部和地下部來看，使用微噴帶和膜上畦灌措施能提高油菜地上部、地下部生長指標以及產量。該研究為建立高效率、低成本、實用性的溫室油菜節水技術體系提供了依據。