不同灌溉方式对油菜生理特性的影响

郝东生，窦 硕

（北京市密云区农机化技术推广服务站，北京 102100）

油菜（Brassia campestrisL.），为十字花科（Cruciferae）芸薹属（Brassica）白菜变种，叶片宽大呈卵圆形或圆形[1]。油菜性喜凉，生长周期短，对土壤水分含量敏感，而人工灌溉是设施蔬菜栽培水分的重要来源，可有效控制设施蔬菜的生长发育[2]。水分直接影响蔬菜的优良生存状态[3]，是构成植物组织细胞的组成成分，是光合作用的主要原料[4]，关系着光合作用的效率[5]。土壤水分含量直接影响蔬菜的生长发育、形态建成、产量和品质的形成，水分胁迫会显著抑制植物细胞的分裂和增大[6]。在蔬菜生长过程中，短期的水分胁迫即会对蔬菜作物的生长发育、生理机能和产量带来不利影响，造成显著减产甚至品质下降[7]。土壤水分含量还直接影响根系内部水势，进而影响根系对养分的吸收[8]。土壤水分还会显著影响根系的生物量、根冠比、根质量、根密度等[9]。土壤轻度干旱有利于植物根系的伸长且下扎更深，土壤严重干旱会抑制根系生物量的增加和根系的增长[10]。

国内外有关油菜的研究工作主要集中在栽培管理技术和施肥管理方面，而有关日光温室油菜节水灌溉的报道较少，且关于不同灌溉方式对油菜品质、产量和水分分配规律影响的研究报道更少。深入研究蔬菜的需水规律和灌溉方式，提高蔬菜灌溉水分利用效率，实现蔬菜的高效生产，对于缓解我国当前水资源紧缺具有非常重要的现实指导意义。本试验研究温室内不同灌溉方式对油菜生理特性等方面的影响，以期为北京市油菜生产选择合理的灌溉方式提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在北京市密云区南套里蔬菜种植专业合作社连栋温室（39°51'N、116°87'E）进行。油菜于3月13日播种，5月9日收获，历时57 d。播种前每667 m2施腐熟鸡粪4 500 kg（N、P、K总量≥4%，有机质总量≥30%）、复合肥130 kg（N∶P2O5∶K2O为15∶10∶15，总养分含量≥51%）。

1.2 试验材料

1.2.1 供试材料

选用春油5号油菜（国家蔬菜工程技术研究中心培育）作为试验材料；普通透明农用地膜；直径28.6 mm，孔径为0.1 mm的五孔微喷带；主水管为直径50 mm的硬胶管，均购于农资市场。

1.2.2 主要仪器和设备

便携式土壤水分测定仪（E M 5 0型，Decagon，USA）；Water-mark张力计（德国施密特公司）；EPSON perfection V800 photo根系扫描仪（爱普生（中国）有限公司）；手持式叶绿素仪（SPAD-502PIU，浙江托普仪器）。

1.3 试验方法

试验设畦灌、微喷带、膜上畦灌、膜下微喷带4个处理，以常规畦灌为对照。油菜采用平畦栽培，每个处理小区为1个畦（面积3.6 m2，畦长3.6 m，畦宽1.0 m），每畦播种4行油菜，重复3次。为了防止水分横向侧漏，各小区间50 cm土层用塑料薄膜隔开。

油菜全生育期保持根区土壤相对含水率为80%±5%，采用便携式土壤水分测定仪实时监测0～10 cm土壤的水分动态，当相对含水率降至75%以下时进行灌水，至其控制上限时停止灌水。试验结束统计各处理总灌溉量。

1.4 测定内容与方法

油菜出苗后每7 d测定1次油菜株高、开展度、单株叶片数等生长指标，收获时测定单株叶面积及干鲜质量、叶片叶绿素含量、根系分布及生长指标等。每小区随机选取10株油菜，重复3次。

（1）株高：用精确度0.1 cm的直尺测定油菜根部到自然生长状态最高点的距离（cm）。

（2）开展度：用精确度0.1 cm的直尺，采用十字交叉法测定油菜自然状态下最大外叶间的距离（cm）。

（3）叶片数：不计小于2 cm的小叶及枯叶。

（4）单株叶面积：用根系扫描仪扫描分析油菜单株所有叶片面积，不计枯叶（cm2）。

（5）叶绿素含量：选取油菜自然状态下最高的3片叶，避开叶脉，用手持式叶绿素仪在叶片中部取3个点测量，取平均值。

（6）根系分布：取0～10 cm，10～20 cm土层的根系，用根系扫描仪测定各个土层的根长（cm）、根表面积（cm2）、根体积（cm3），并用WinRHIZO BASIC 2013软件分析结果。

（7）干鲜质量测量：将各处理的油菜全部收获，用精确度0.01 g的电子秤分别称量植株地上部、地下部及全株鲜质量。每个处理随机取10株带回并于105 ℃杀青30 min，80 ℃恒温烘干至恒重，称量油菜地上部、地下部及全株干质量。

（8）灌水量测算：灌水量＝r×p×h×θf×s（q1－q2）/η。式中：r为土壤容重（g/cm3）。p为土壤湿润比，取100%；h为灌水计划湿润层（0.3 m）；θf为田间持水量（%）；q1、q2分别为80%、60%；s为面积（667 m2）；η为水分利用系数，本试验中取1。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2017和SPSS 13.0软件进行处理分析，各处理间的差异采用LSD多重比较检验。

2 结果与分析

2.1 灌溉方式对油菜株高和开展度的影响

由表1和表2可知，油菜苗期（3月20—27日）各处理株高和开展度之间差异性不显著，这可能由于油菜在幼苗期植株较小，叶片较少，叶面积小，相互之间没有遮挡，导致各处理间长势相似。

表1 不同灌溉方式对油菜株高的影响 cm

表2 灌溉方式对油菜开展度的影响 cm

随着植株的生长，各处理间株高和开展度出现显著性差异，均表现为膜下微喷＞膜上畦灌＞微喷带＞畦灌。油菜莲座期（4月24日—5月9日）各处理株高均存在显著性差异，5月9日微喷带、膜上畦灌、膜下微喷处理分别比对照畦灌增加5.50%、13.98%、16.95%。

开展度是反映植株生长旺盛情况的指标之一。5月1—9日，各处理油菜开展度均存在显著性差异，5月9日微喷带、膜上畦灌、膜下微喷分别比对照增加8.89%、10.24%、15.23%。由此可见，微喷带和膜上畦灌能显著提高油菜株高和开展度，且膜下微喷处理效果最显著。

2.2 灌溉方式对油菜叶片数、单株叶面积的影响

植株叶片是进行光合作用和蒸腾作用的主要部位，植株的叶面积、叶片数、叶绿素含量直接影响着油菜光合作用强度，进而影响油菜的产量。由表3可得，不同灌溉方式下油菜叶片数均表现为膜下微喷＞膜上畦灌＞微喷带＞畦灌。在3月20日—4月3日，各处理间油菜叶片数没有显著性差异，收获时各处理间均表现出显著性差异，微喷带、膜上畦灌、膜下微喷分别比畦灌增加5.51%、10.93%、18.32%。

表3 灌溉方式对油菜叶片数的影响 片/株

由表4可得，油菜叶面积和叶绿素含量均表现为膜下微喷＞膜上畦灌＞微喷带＞畦灌，且处理间均存在显著性差异，说明膜下微喷对植株生长发育有显著的促进作用。

表4 灌溉方式对油菜叶面积、叶绿素的影响

2.3 灌溉方式对油菜根系的影响

根系是植株吸收水分和矿质元素的重要部位，关系着植株的生长发育状况。油菜作为浅根系植株，根系主要分布在0～20 cm土层，根长、根体积、根表面积直接影响着根系对水分和矿质元素的吸收利用。

由表5可知，油菜的0～10 cm土层根系的根长、根表面积、根体积、根鲜质量、根干质量等指标都表现为膜下微喷＞膜上畦灌＞微喷带＞畦灌，且膜上畦灌、膜下微喷均与畦灌处理间存在显著性差异。在根长方面，微喷带、膜上畦灌、膜下微喷处理分别较畦灌增加15.17%、46.35%、71.65%；根表面积分别比畦灌增加19.98%、52.05%、66.95%；根体积分别比畦灌增加0.75%、11.24%、28.06%；在根质量方面，3个处理根鲜质量分别比畦灌增加4.04%、29.83%、45.90%，根干质量分别比畦灌增加9.51%、23.00%、26.38%。

表5 灌溉方式对0～10 cm土层油菜根系分布及生长的影响

由表6可知，10～20 cm土层油菜根系的根长、根表面积、根体积、根鲜质量、根干质量等指标都表现为畦灌＞微喷带＞膜上畦灌＞膜下微喷，且畦灌与膜上畦灌、膜下微喷两处理间均存在显著性差异；畦灌均大于其他3个处理，这可能是由于根系向下生长汲取所需水分和养分，导致根系伸长。在根长方面，微喷带、膜上畦灌、膜下微喷处理分别较畦灌降低10.01%、38.36%、38.47%；根表面积分别比畦灌降低8.13%、28.99%、35.45%；根体积分别比畦灌降低23.31%、28.79%、32.65%；在根质量方面，3个处理根鲜质量分别比畦灌降低13.9%、35.35%、36.92%，根干质量分别比畦灌降低10.96%、42.46%、46.57%。

表5 灌溉方式对0～10 cm土层油菜根系分布及生长的影响

表6 灌溉方式对10～20 cm土层油菜根系分布及生长的影响

2.4 灌溉方式对油菜单株质量的影响

油菜的单株质量直接决定油菜产量。由表7可得，油菜的全株干鲜质量、地上部干鲜质量以及地下部干鲜质量均都表现为膜下微喷＞膜上畦灌＞微喷带＞畦灌，全株鲜质量微喷带、膜上畦灌、膜下微喷分别比对照畦灌增加5.67%、25.80%、40.10%；全株干质量分别比畦灌增加0.79%、33.56%、35.43%。其中，地上部鲜质量决定了油菜的经济产量，与畦灌相比，膜下微喷处理的地上部鲜质量显著增加了40.18%，该处理效果最好。

表7 灌溉方式对油菜单株质量的影响 g/株

2.5 不同灌溉方式节水效果比较

由表8可得，油菜 667 m2总灌溉量表现为畦灌＞微喷带＞膜上畦灌＞膜下微喷，微喷带、膜上畦灌和膜下微喷分别比畦灌处理节水7.89%、15.79%、23.68%。各个处理灌溉量均表现为莲座期＞幼苗期，这与莲座期生长旺盛，油菜需水量增大有关。可见，微喷带和地膜节水效果显著，且以膜下微喷节水效果最佳。

表8 灌溉方式对油菜667 m2灌溉量的影响

3 讨论与结论

不同的灌溉方式能通过对土壤环境的影响，进而影响油菜的叶片数、叶面积，甚至光合作用效率；根表面积、根体积、根长会影响植株对土壤养分的吸收利用，因此以上生长指标与油菜的产量、品质和水分利用效率密切相关，不同灌溉方式是影响生长指标的重要因素。

本试验结果表明，油菜在收获时，株高、开展度、叶片数均表现为微喷带、膜上畦灌和膜下微喷3个处理高于畦灌，且膜下微喷效果最显著，与畦灌间存在显著性差异，说明膜下微喷和膜上畦灌能有效提高油菜叶片生长指标，进而促进植株的光合作用，增加油菜产量。0～10 cm土层，油菜根体积、根表面积、根长均表现为畦灌小于其他3个处理，10～20 cm土层表现为畦灌大于微喷带、膜上畦灌和膜下微喷3个处理，说明膜下微喷和膜上畦灌能有效保持0～10 cm土层含水量，减少根系向深层生长所需要的水分和养分，更多地为地上部提供营养物质。微喷带、膜上畦灌、膜下微喷处理的油菜各项生长指标都高于对照畦灌，全株鲜质量分别比对照畦灌增加5.67%、25.80%、40.10%；全株干质量分别比畦灌增加0.79%、33.56%、35.43%。

前人研究发现，地膜覆盖的作物根长、根密度、地下部干质量、鲜质量显著优于露地种植[10]。同时，地膜覆盖会提高甘蓝的干物质产量、品质及水分利用效率，本试验结果与其一致。综合地上部和地下部来看，使用微喷带和膜上畦灌措施能提高油菜地上部、地下部生长指标以及产量。该研究为建立高效率、低成本、实用性的温室油菜节水技术体系提供了依据。