不同水肥处理对生姜生理生长指标的影响

霸惠惠 王莹 张刘东 王龙

摘要： 为研究不同生育期水肥因素对生姜生长指标、光合作用和水分生产效率的影响，以云南小黄姜为试材，对生姜不同生育期（发棵期和根茎膨大期）进行灌水处理和施肥处理设计试验，通过测定生姜的株高、分枝数和茎粗、光合等数据，分析其响应规律。结果表明，施肥量相同时，适当的水分亏缺有利于生姜的生长;含水量相同时，高肥会使得生姜的植株较高、分枝数较多、茎粗较粗，低肥处理呈相反结果;灌溉水量对光合作用的影响大于施肥定额的影响。在发棵期，灌水上下限为田间持水量的60%～80%，施肥（N、P2O5、K2O含量均为15%的复合肥）300 kg/hm2的生姜分枝数和茎粗略高于其他处理，叶片的光合速率最高，在此条件下的产量和水分生产效率分别为2 737.37 kg/hm2和3.76 kg/m3，有利于生姜生长。

关键词： 生姜;灌溉;施肥;生长指标;光合速率;水分生产效率

中图分类号： S632.506;S632.507  文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2020）05-0132-05

中国是世界上生姜种植面积最大、产量最多的国家之一。生姜作为云南省主要经济作物之一，种植范围广。近年来，国内外生姜市场竞争日益激烈，水肥不足及其利用率低等问题严重制约生姜生产的可持续性。生姜对土壤的水肥条件要求较高，其产量的高低受水肥管理影响较大，为提高产量，前人对生姜水肥进行了大量的研究。徐坤等研究表明在适宜水分条件下最有利于生姜的生长及光合作用的进行[1-2];滴灌减量施肥较常规灌溉施肥更利于提高生姜产量和水分利用率[3-4]，滴灌增肥可使烤烟的产量有所增加，提高肥料利用率和烟叶品质[5];生物有机肥可缓解肥料对土壤造成的危害，改善土壤结构，提高肥料利用率，既增产又提高作物的品质[6-7];李建明等研究表明水肥通过影响作物的光合作用进而对其产量与水分利用率产生影响，它们之间具有相互影响、相互制约的关系[8];周振江等研究表明不施氮肥的条件下，提高灌水量有利于增加番茄叶片光合速率，但在施肥量较高的条件下，灌水量对番茄叶片光合速率影响较小;合理的水肥管理才能提高叶片的光合速率[9]。水肥管理对作物产量和水分利用效率的影响研究较多集中在小麦、水稻等粮食作物[10-12]，而对生姜等蔬菜作物的研究较少。目前，对云南生姜的研究也是大多集中于其发展现状及其生产模式的探索[13-14]，很少涉及水肥管理方向，因此本研究通过探讨水肥条件对生姜生理生长的影响，以期为云南生姜高效水肥管理提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验设计

试验于2018年在云南农业大学灌溉实验站进行，位于102.752°E，25.131°N，海拔1 935 m。试验所选姜种为本地小黄姜，生姜在3月底催芽，4月下旬种植，11月中旬收获。本次试验土壤为红壤土，pH值介于5.0～7.5之间，采用环刀法测定土壤田间持水量为31.8%，容重1.21 g/cm3。试验前 0～10 cm土层中全氮含量为1 800 mg/kg，硝态氮含量为253.8 mg/kg，铵态氮含量为53.1 mg/kg。生姜种植株行距为20 cm×30 cm，種植方式为矩形钢槽种植，钢槽尺寸为50 cm×100 cm×35 cm，底座有4个轮子，方便来回推拉。试验环境采用避雨处理。

试验设6组水肥处理。以土壤水分为控制指标，当土壤含水量达到灌水下限则灌水至上限，不同处理生育期结束时测产。试验肥料为尿素和复合肥，尿素作为幼苗期基肥使用，复合肥（N、P2O5、K2O含量均为15%）作为发棵期追肥（8月初）和旺盛生长期追肥（9月中旬）使用。试验具体水肥控制指标见表1。管理方法按照常规措施进行。

1.2 测定方法

生姜齐苗后，在不同生育期，选择晴朗天气 09：00 左右用 CIRAS-Ⅰ 型便携式光合测定系统测定植株枝叶的光合参数。

盆栽通过TZS-I型TDR土壤水分测定仪每天监测土壤含水量，测定土层为 0～10、10～20、20～30 cm，并定期用烘干法校核TDR土壤水分测定仪的数据。

作物水分生产效率是指农业生产水平基本一致的条件下，作物所消耗的水资源量与作物产量之间的关系，是衡量节水灌溉与农业高效发展的重要指标之一。

K=Ya/M。（1）

式中：K为水分生产效率（kg/m3）;Ya为作物实际产量（kg/hm2）;M为灌溉用水量（m3/hm2）。

2 结果与分析

2.1 水分对生姜生长指标的影响

为研究施肥定额一定的条件下不同水分处理对生姜生长指标的影响，选用控Ⅰ、控Ⅲ和控Ⅴ这3种高肥处理进行阐明。由图1-a可见，不同水分处理下各处理的株高差异较小，控Ⅰ的株高最高，控Ⅲ和控Ⅴ的株高都较控Ⅰ有所减小，分别减小7.7%和4.4%。图1-b显示，控Ⅰ的分枝数最少，控Ⅲ和控Ⅴ的分枝数较控Ⅰ分别增长20%和10%。图1-c表明，控Ⅰ的茎粗最细，控Ⅲ和控Ⅴ的茎粗较控Ⅰ分别增长20.5%和10.2%。不同水分处理对生姜株高、分枝数和茎粗具有有一定的影响，但在生姜生长前期，不同水分处理对生姜的株高、茎粗、分枝数的影响表现不明显，而随着生长的进行，至10月底收获时，差异逐渐增大。

为研究施肥定额一定的条件下不同水分处理对生姜生长指标的影响，选用控Ⅱ、控Ⅳ和控Ⅵ这3种低肥处理进行阐明。图2-a显示，各处理的株高差异较小，控Ⅱ的株高最高，控Ⅳ和控Ⅵ的株高都较控Ⅱ有所减小，分别减小9.1%和6.8%。图2-b显示，控Ⅱ的分枝数最少，控Ⅳ和控Ⅵ的分枝数较控Ⅱ均增长11.1%。图2-c表明，控Ⅱ的茎粗最细，控Ⅳ和控Ⅵ的茎粗较控Ⅱ分别增长17.1%和9.2%。生姜根茎由分枝基部膨大而成的姜球组成，茎粗和分枝数的多少与生姜的产量呈显著正相关。生姜生长前期，各处理差异不明显，进入旺盛生长期，各处理差异显著。

在含水量一定的条件下，高肥与低肥都将影响生姜的分枝数和茎粗，最终影响生姜的产量和水分生产效率，低肥使得生姜植株矮小、分枝数较少、茎粗较细，高肥处理呈相反结果。因此高肥较低肥更有利于生姜生长。

不同水肥处理灌水量对光合作用的影响大于施肥定额的影响，在发棵期，灌水上下限为田间持水量的60%～80%，施肥300 kg/hm2的生姜叶片的光合速率最高，在此条件下的产量和水分生产效率分别为2 737.37 kg/hm2和3.76 kg/m3，有利于生姜生长。

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收 稿日期：2019-12-23

基金项目：国家自然科学基金（编号：51669035）。

作者简介：霸惠惠（1995—），女，河北衡水人，硕士研究生，主要从事节水灌溉理论及技术研究。E-mail：1291879158@qq.com。

通信作者：王 莹，副教授，主要从事节水灌溉理论及灌区水管理研究。E-mail：ying_wang_ynau@sina.com。