不同水分亏缺对向日葵产量、水分利用效率及经济效益的影响

单玉芬，王立坤*，马永胜，宋长虹

（1.东北农业大学水利与建筑学院，哈尔滨 150030;2.黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080）

黑龙江省甘南县是我国重要的商品粮生产基地，也是全国葵花籽主产区和东北最大的葵花籽生产集散地，有“中国向日葵之乡”的美称，近年播种面积和生产规模均稳中有升，向日葵种植面积已稳定在26万hm2以上，成为全省农业经济最重要的增长点之一。前人对向日葵研究已经很多，如对向日葵主要农艺性状的相关分析、硼对向日葵生长发育的影响及不同品种或培育方式对向日葵性状的影响，但在不同水分条件下对向日葵水分利用效率、产量及经济效益的影响研究并不多见，且由于研究者使用的材料和研究所处的环境条件不同，所得结果有较大差异。由于甘南县属半干旱地区，农业生产的限制因素以春旱为主，而水分是作物生长必不可少的物质基础，更是决定干旱地区作物产量的主要因子[1]，所以在该地区研究不同水分对向日葵水分利用效率、产量及经济效益的影响对黑龙江省西部半干旱地区农业经济的可持续发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验区自然条件概况

黑龙江省齐齐哈尔市甘南县位于东经122°54′6″～124°28′12″。该地属于温带半干旱季风气候，四季冷暖干湿分明，全年平均气温2.6℃，无霜期150 d，年平均活动积温2 263.7℃，全年日照时数1 791 h，生长季节日照时数1 303.9 h，多年平均降水量为455.2 mm，雨量集中于7～9月，土壤以黑钙土为主，土层薄，质地粗，不保水。

1.2 试验设计

具体试验方案处理水平见下表1。

表1 向日葵盆栽试验方案Table1 Scheme of sunflower pot experiment （%）

向日葵盆栽试验于2008年在甘南县东兴村进行，试验以向日葵的各个生育期不同含水量对作物需水量的影响为目的，对作物的产量、水分利用效率及经济效益进行研究。试验共设21个处理，3次重复，在移动式防雨棚内进行。选用规格为高33 cm，口径29 cm的塑料桶，每盆保苗1株。使用电子天平用称重法来控制全生育期土壤水分含量，每天下午5：00称重并补水至控水标准，直到作物成熟。通过天平称重法测单株产量并取平均值，然后与每公顷株数相乘求得产量。水分利用效率即为产量与耗水量的比值。本文所指经济效益用经济净效益表示，为总产值与耗水成本和其他成本的差值。

将向日葵生育期划分为苗期、八对真叶期、花序形成期（现蕾期）、开花期、成熟期5个生育阶段，每个生育阶段设1个水分受旱处理水平（土壤含水量以占田间持水率的百分比计算），即轻度受旱（水分下限70%）或中度受旱（水分下限60%），其他生育期为水分适宜处理（水平水分下限80%）；两生育期中度受旱及三生育期中度受旱；再设全生育期中度受旱；全生育期轻度受旱；全生育期水分适宜（水分下限80%，即与不同阶段不同亏水程度形成对比的对照处理）；全生育期丰水处理（水分下限90%）4个处理。

2 结果与分析

2.1 不同水分条件下的向日葵产量分析

不同水分处理条件下，向日葵产量不同。如图1所示，在整个生育期保持同一水平灌溉的4个处理中，随着灌溉用水量的增加产量也增加，产量由高到低是：全生育期丰水即处理4＞全生育期水分适宜即处理3＞全生育期轻旱即处理2＞全生育期中旱即处理1。在各生育期不同水分处理中，处理9、11、19、20、21产量比其他处理产量都低，以上5个处理都是在花序形成期或开花期或包含两生育期进行水分中旱处理。处理9和处理11分别是在花序形成期和开花期进行的水分中旱处理，产量低于整个生育期都轻旱的处理2，这说明在向日葵临界期花序形成期和开花期缺水严重影响产量，比在其他生育期缺水更大影响到作物的产量；处理19、20、21的生育期连续中旱，使作物产量偏低，说明作物存在连续几个生育期水分亏缺，会使作物产量严重减少。因此在进行向日葵土壤水分调控时，切不可使向日葵在临界期缺水，也不可使土壤水分连续3个生育期持续偏低[2]。

2.2 不同水分条件下向日葵耗水量与产量的关系分析

影响作物产量的因素很多，地理环境、气候、温度、水分、肥量等[3]。在同一地区相同土质及肥力的条件下，向日葵产量与耗水量的关系如图2所示，耗水量与产量关系满足二次抛物线的形式：y=0.00003x2+0.444x+338.55（1 792≤x≤3 364），二者的相关系数R为0.6967，方程显著水平较高，在一定范围内，随着耗水量的增加，产量也逐渐加大；在耗水量为3 364.223 m3·hm-2时，产量达到最大值2 228.85 kg·hm-2。

图1 不同水分处理条件下产量变化Fig.1 Change of yield in different water treatments

图2 不同水分处理条件下耗水量与产量关系Fig.2 Change of yield and water consumption in different water treatments

2.3 不同水分条件下向日葵水分利用效率分析

结果见图3。

水分利用效率是指作物消耗单位水量所产生的同化物质的量，反映的是作物的物质生产和水分之间的关系，是评价作物生长适宜程度的综合生理生态指标[4]。盆栽向日葵水分利用效率如图3所示，整个生育期为轻旱的处理2和在苗期轻度干旱的处理6水分利用效率最高，再次是苗期和八对真叶期轻旱的处理16，依次为处理15，处理14、18，处理3、5、18，处理7，处理4、21，处理13，处理12，处理17，处理19，处理10、11、20，处理9。可见不同程度的调亏灌溉可以提高作物水分利用效率，特别是在苗期轻度调亏有助于水分利用效率的提高[5]。因为向日葵苗期植株较小，蒸发强度较小，需水强度较小；在向日葵生长的中期阶段，随着植株的增长，需水强度逐渐增大；在花序形成期和开花期，植株需水强度达到了最大，是灌溉的关键期[6]，在此阶段如果水分亏缺，一定会使作物的水分利用效率降低。在后期的成熟期，作物生长接近停止，需水也逐渐变小了。可见，施加主动亏水的阶段是调亏灌溉与提高水分利用效率的关键[7]。

2.4 不同水分条件下经济效益分析

在水资源充分的情况下，对向日葵进行充分灌溉固然能取得大的经济效益，结果见表2。表2中的丰水灌溉处理4比其他进行水分亏缺的处理所得的净收益要高。但在水资源不充分的地区，在相同土质、气候及肥力下，对不同水分处理条件下的各个处理，我们可以看出，苗期轻度干旱的处理6的净收益大于适宜灌溉的处理3，这说明适度的水分亏缺是可以增加向日葵的净收益的。其他条件一致的情况下，耗水量与净效益不成正比，产量与净效益不成正比，要使净收益达到最佳，需对有限的灌溉水资源进行适宜的分配。

图3 不同水分处理下的水分利用效率Fig.3 Water use efficiency in different water treatments

表2 不同水分处理下经济效益分析Table2 Analysis of economic benefit on different water treatments

3 讨论与结论

a.土壤水分对向日葵的产量有重要影响，向日葵高水分处理的产量高于低水分处理。在水资源不足的情况下，优先灌溉花序形成期和开花期，有利于作物产量和水分利用效率的提高。黑龙江省西部半干旱区7～9月正值雨季，而此时正是向日葵的花序形成期和开花期，可使作物得到充分的灌溉，使作物的产量到了保障，可以在该区大面积推广种植。

b.切不可在作物临界期进行水分亏缺；不可对作物3个生育期连续水分亏缺；苗期轻度调亏灌溉可以提高向日葵水分利用效率，并且在节水的情况下增加产量；向日葵在苗期中度水分亏缺、在八对真叶期轻度水分亏缺，对作物的产量影响不大。

c.适度的水分亏缺是可以增加向日葵的净收益的。在自然及其他条件一致的情况下，耗水量与净效益不成正比，产量与净效益不成正比。要使净收益达到最佳，应对有限的灌溉用水量在各生育期进行适宜分配，即在苗期和八对真叶期进行适宜水分亏缺使作物经济效益达到最佳。

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[6]李恩普,伏广山,程守全.向日葵优质高产关键技术[M].哈尔滨:黑龙江科技技术出版社,2005.

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