艾鹏睿，赵经华，马英杰，马 亮，洪 明，付秋萍，陶洪飞

(新疆农业大学 水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052)

新疆，位于中国西北边陲地带，是一个典型农业大省，并以灌溉农业为主。水是新疆干旱区最稀缺的资源，影响着该地区的经济发展。随着经济实力的增长，水资源供需矛盾日渐增加，逐渐成为限制经济增长的重要因素。为保证经济可持续发展，减轻水资源供需矛盾，推行高效节水灌溉技术势在必行。滴灌是一种先进的现代化节水灌溉技术，与传统节水灌溉技术相比，节水效率约提高70%～80%[1]。目前，利用滴灌开展节水灌溉研究多为种植面积较为广阔的小麦、棉花等[2-5]。而对于食葵，尤其是干旱地区食葵滴灌灌溉的研究尤为较少，以至于可参考资料较少，无法提供相应的制定灌溉制度的依据。食葵是新疆地区重要经济作物之一[6]，常年应用传统农艺灌溉技术，造成水资源不必要的浪费。因此，本文基于同一灌水周期，不同灌水定额对食葵生长情况及其产量的影响进行分析，探究不同灌水定额对食葵作物的生长发育及其产量的影响。从而为食葵的滴灌灌溉制度提供合理依据，同时将会新疆推行高效节水灌溉技术起到相应的参考作用。

1 材料与方法

1.1 试验站概况

灌溉试验站位于新疆阿勒泰地区福海县阔克阿尕什乡浑沃尔海东南方向，东经87°35′58″，北纬47°01′22″，海拔平均高度约为445 m。试验田土壤质地为多砾石沙土，土地贫瘠，保水保肥性较差。土壤干容重为1.56～1.70 g/cm3。田间持水率为12%～26%。经测定：有机质含量为0.213%，全氮为0.027%，速效氮为19.5×10-6，速效磷为9.0×10-6, 速效钾为92.4×10-6。依据新疆生产架设兵团耕地土壤研发分分级标准评价[7]，属于极低量级。

1.2 试验材料

食葵品种为三道眉，采用人工播种方式，株行配置为(40+80)×40 cm。2015年5月16日播种，同年9月10日收获。施肥及其他农耕管理措施与当地大田管理方式相同。

1.3 试验方法与设计

试验设计采用对比方法，共设置6个处理，分别为： 225 m3/hm2(T1)； 300 m3/hm2(T2)； 375 m3/hm2(T3)； 450 m3/hm2(T4)； 525 m3/hm2(T5)；600 m3/hm2(T6)。为使试验结果更加精确，减少人为及不可抗拒因素产生误差，每个处理均设置3个重复，试验共计设置18个灌水小区。该试验于5月16日播种开始，9月10日收获结束。试验灌溉制度设计见表1。

表1 食葵灌溉制度设计表

1.4 试验观测项目与方法

(1)株高：每个处理随机选择5株食葵，每7 d用钢尺进行测量一次，取其平均值。由于作物6月5日之前，幼苗较小，因此选择从6月5日之后开始测量。由于8月13日之后，作物基本停止生长，故8月13日之后，只测量食葵最终收获时株高。

(2)茎围：每个处理随机选择5株食葵，每7天利用游标卡尺沿作物行向进行测量一次，取其平均值。由于作物6月5日之前，幼苗较小，因此选择从6月5日之后开始测量。由于8月24日之后，作物茎围基本不发生变化，故8月24日之后。只测量食葵最终收获时茎围。

(3)产量：9月10日收获，去除瓜盘底座，留下果实，并对每个小区进行测产。

1.5 数据处理

利用SPSS22对数据进行分析处理。

2结果与分析

2.1 不同灌水处理对食葵作物株高的影响

不同灌水定额对作物的生长情况会造成一定影响。由图1可以看出，所有处理的整体生长变化趋势大致相同。其中5月16日-6月21日作物生长缓慢，约占最后定型株高5%，此时对应生育期为播种期到幼苗前期，该时段内，植物刚开始生根发芽，急需养分。因此植物体内吸收和储存的营养着重应用于根系，造成地表上部生长较为缓慢；6月22日-7月30日作物生长迅速，约占最后定型株高的90%左右。此时对应的生育期为作物幼苗期到现蕾前期。该时段气候条件适宜，植物根系已经适应土地情况并可以充分供给养分，植物体内吸收和储存的营养着重应用于地表上部，因此该时期作物生长迅速；7月31日-9月10日作物生长缓慢，约占最后定型株高的5%，此时对应生育期为现蕾期到生育期结束。该时期，作物开始开花结果，故作物体内储存和吸收的营养着重应用与其生育器官。因此该时期株高提升速度变为缓慢，最后甚至停止发生变化。

图1中，不同灌水处理之间作物株高存在一定差异。其中最高为T4，株高216.4 cm，最低为T5，株高162.8 cm。对各处理株高进行汇总加和，求各株高占其所有株高加和的百分比。结果为T1(17%)；T2(15%)；T3(17%)；T4(19%)；T5(17%)；T6(15%)。因此，结果表明T4明显高于其他各处理，其他各处理之间差异不明显。故不同的灌水定额对作物株高会有一定影响,但不与其他作物相同[8,9]，不是灌水定额越大，作物生长越高，或者灌水定额达到某限值时，作物株高无明显差别。

图1 不同灌水处理食葵不同时期株高变化趋势图

2.2 不同灌水处理对食葵径围的影响

图2是同一灌水周期，不同灌水定额下食葵径围变化趋势图。从图中可以看出，食葵径围变化趋势与株高变化趋势相似，同样为先缓慢变粗，然后加速变粗，再变为缓慢变粗。而两者唯一不同的是，茎围会出现衰老情况，茎围直径后期呈下降趋势，直至趋于平行。这是因为茎后期发生衰老，造成体内水分流失，出现萎缩现象[8]。

图2 不同灌水处理食葵不同时期茎围变化趋势图

2.2.1不同灌水处理对茎围最大值的影响

对各处理茎围最大值进行汇总加和，求各茎围占其所有茎围加和的百分比。结果为处理T1(16%)；T2(15%)；T3(16%)；T4(19%)；T5(17%)；T6(17%)。因此，结果表明T4明显高于其他各处理，其他各处理之间差异不明显。该结果与2.1节结果相似，说明作物株有可能与茎围存在相关性。

2.2.2不同灌水处理对茎围萎缩程度的影响

对不同灌水处理下茎围萎缩度进行分析，分析结果见表2。由表2可知，相对萎缩程度随着灌水定额的增加而增加。因此说明，灌水量影响植物茎体内含水量，灌水量越大，茎体内含水量越高，侧面说明灌水量影响作物体内总含水量，灌水量越大，植物体内含水量越高。

表2 不同灌水处理食葵不同时期茎围变化

2.3 不同灌水处理对食葵产量的影响

图3为同一灌水周期，不同灌水定额处理下食葵产量。由图中可以看出：在不同灌水定额下，当灌水量较少时，作物产量较低，说明灌水量影响作物产量。当灌水量达到一定程度时，作物产量趋于平缓，甚至微有下降趋势，说明灌水量达到一定程度时，基本不影响作物产量。

图3 不同灌水处理条件下的食葵产量

2.4 食葵茎围、株高、灌水量、产量之间交互作用分析

由图1与图2可发现：株高随时间变化走势与茎围随时间变化走势相似，因此两者之间可能存在相关关系。灌水量一般也会影响其作物产量及其茎围、株高生长发育情况[10-12]。为探究四者之间的交互作用，分析影响产量的相关因素。本文由于数据量较少，先不考虑时间变化与灌水量对作物的影响，利用曲线拟合植株和茎围之间关系。然后再分离出不同时间点、不同灌水量所对应的实际数据与其拟合数据的平均偏差[10]，用以分析茎围、株高、灌水量之间的交互作用，最终分离出影响作物产量的主要因素。

对食葵茎围和株高进行相关性分析，分析数据不考虑时间关系与灌水量之间的影响。分析结果相关系数R>0.95,为极显著相关，说明两者之间有显著的相关性。令茎围为自变量，株高为因变量，利用增长(H)曲线进行拟合，拟合后相关系数R=0.975，拟合公式见式(1)。

y=e2.068+1.195x

(1)

实际数据与其拟合数据的平均偏差(mean bias error, MBE)[10],计算公式见式(2)。

(2)

式中：Pi和Oi分别为株高的拟合值和真实值；n表示研究时段的样本数。

当平均偏差为正值时，表明模拟株高小于实际株高，茎围相对较粗，作物在该时期生长侧重于茎围增加。当平均偏差为负值时，表示表明模拟株高大于实际株高，茎粗相对较细，作物在该时期生长侧重于植株增高。

2.3.1时间变化对茎围和株高之间关系的影响

图4为忽略灌水量影响，只考虑各时间点所对应的MBE值分布图。由图4可知：作物前期生长发育到6月21日时，茎围是相对较粗，这是由于植物在积蓄养分，以为后期快速生长做准备。从6月21日-7月23日，作物快速生长，植株迅速升高，造成茎围相对较细。7月23日以后，由于作物开始进入生育期， 食葵所结果实在作物最上部，对作物整体造成按压效果，抑制株高生长，同时促进茎围变粗。8月13日MEB值为负值是因为到生育后期，茎围由于衰老发生萎缩[1]，所以茎围相对较细。由此可判定，茎围是影响作物产量的主要因素。茎围较粗，所能承受重量就越大，作物产量就相对升高。

图4 各时间点所对应的平均偏差

2.3.2不同灌水处理对茎围和株高关系的影响

图5为不考虑时间变化，只考虑灌水量影响的MBE值分布图。由图5可知：T4相对其他处理MBE值更大，说明其茎围相对其他处理较粗，T4产量应为最高。又由图3可知，T4产量最高，为2 325 kg/hm2。验证了2.3.1节的推断----茎围越粗，会使产量相对提升。

图5中，T5的MEB值大于T6，表明T5茎围大于T6，T5产量大于T6。而由图3可知，T6的产量大于T5的产量，两者是相互矛盾的。这是因为植物茎体内的含水量所影响的，含水量越高植物茎越挺拔，以至于承重能力越好，能托起的作物瓜盘重量越大，最终影响作物产量。又由表2可知，T6茎含水量大于T5。证明了作物体内含水量影响作物产量的推断，作物体内含水量越大，会使作物产量相对提升。

图5 各灌水处理对应的平均偏差

3 结 论

(1)在同一灌水周期，不同灌水定额处理下的作物生长情况，茎围和株高都为先缓慢增长，然后快速增长，最终再缓慢增长，直至停止发生变化。对不同灌水量植株生长情况进行对比。灌水量会影响作物生长情况，但不是灌水量越大，植株生长发育越好。

(2)作物茎围到生育后期会发生衰老萎缩现象。萎缩率与灌水量相关，灌水量越大，作物后期茎衰老萎缩程度就越大。侧面说明灌水量影响作物体内含水量，灌水量越大，植物体内含水量就越大。

(3)试验表明，灌水定额在450 m3/hm2(T4)时，产量最高，最高为2 317.5 kg/hm2。且灌水定额在525 m3/hm2(T5)、600 m3/hm2(T6)时产量与其相差较小。因此利用灌水定额在450 m3/hm2的灌溉制度进行灌溉。既不影响作物产量，又能减少灌水量的一种经济而有效的灌溉方法。新疆地区可以参考该灌溉制度进行灌溉，以达到节水、增产的目的。产量也换算成公顷。

(4)灌水量对产量的影响，主要通过影响作物茎围与作物体内含水量来实现的。作物茎围越粗，作物产量就越大。作物体内含水量越高，作物产量就会越大。但随着作物体内含水量的逐渐增加，含水量就会影响作物茎围的发育，造成相对减产。

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