苦荞麦生长发育规律与水分供需特征

关春林，周怀平，解文艳，杨振兴，聂督

（1.山西省农业科学院，山西太原030031；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

苦荞麦生长发育规律与水分供需特征

关春林1，周怀平2，解文艳2，杨振兴2，聂督2

（1.山西省农业科学院，山西太原030031；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030031）

通过苦荞麦的施肥试验，研究苦荞麦生长发育过程及其水分供需特点。结果表明，施肥对于苦荞麦的生长发育以及产量的形成有着显著的影响，能够明显提高其籽粒产量和水分利用效率；降水基本满足苦荞麦生育期的水分需求，在全生育期主要消耗0～80 cm土壤水分。

苦荞麦；土壤水分；肥料；产量

苦荞麦为蓼科（Polygonaceae）荞麦属（Fagopyrum Mill）植物，起源于我国的西南地区，经过长期的栽培与驯化，形成了丰富的地方品种。苦荞麦具有生育期较短与早熟和耐冷凉的特性。并且苦荞麦富含包括蛋白质、脂肪、脂肪酸、膳食纤维、矿物质、微量元素、各种氨基酸等多种营养成分以及黄酮、D-手性肌醇、硒等多种对人体有益的功能因子与化学成分。因此，苦荞麦成为我国西北、华北和西南高原、山区保障粮食安全和增加农民收入的重要作物。

近年来，许多学者对苦荞麦种质资源[1-3]、营养成分[4-8]、加工方式[9-10]以及栽培方法[11-15]已进行了较多的研究。但结合苦荞麦生长发育特征进行的水分需求以及农田条件下的水分供应方面的研究鲜见报道。

本研究利用苦荞麦肥料试验，探究苦荞麦生长发育特征以及相应的水分需求和供应关系，旨在为苦荞麦高产高效种植技术提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2013年在山西省寿阳县宗艾镇寨东村进行。供试品种为黑丰1号苦荞麦，由山西省农业科学院农产品加工研究所提供。

1.2 试验设计

试验设3个不同施肥处理，于播前撒施，分别为：处理1.不施肥（CK）；处理2.施肥量75 kg/hm2N，60 kg/hm2P2O5；处理3.施肥量150 kg/hm2N，60 kg/hm2P2O5。小区面积为30 m2，设3个重复。前茬作物均为玉米，地力均匀。播后20 d左右，幼苗高10 cm时定苗，留苗75万株/hm2，其他按照常规田间管理进行。

1.3测定项目及方法

播前取0～200 cm土壤，测定水分含量，生育期取地上部整株植物生物样及0～200 cm土壤，测定水分含量。土壤水分采用称重法测定。植株样品于播后35，55，70，85，100 d采集，除播后35 d采集20株植株样品外，每次再采集10株，105℃杀青1 h，然后以60℃烘干至恒质量，测定干物质积累量。于收获期测定小区实际产量，并对产量数据进行方差分析。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2007与SPSS18.0进行分析。

2 结果与分析

2.1 施肥对苦荞麦生长发育的影响

由于苦荞麦的根系干物质质量较小，仅对其播后至收获约100 d内地上部干物质积累进行测定。由图1可知，不施肥处理与施肥处理苦荞麦的地上部干物质积累整体趋势相似，在播后35 d内生长发育较为缓慢，而35～85 d为主要生长期，干物质积累量占到全生育期的65.32%～90.70%。

养分投入对于苦荞麦不同生长阶段的干物质积累速度，以及全生育期的干物质积累量有着较为明显的影响。施肥处理的快速生长期为35～55 d与85～100 d，基本涵盖了苦荞麦分支期至现蕾期、籽实期，日均生长速度分别为0.60～0.64，0.34～0.49 g/株，干物质积累量分别占到全生育期的45.65%～52.74%与22.49%～26.05%。不施肥处理的快速生长期为35～55 d和70～85 d，日均生长速度分别为0.26，0.40 g/株，干物质积累量则分别占到全生育期的37.49%和43.13%。施肥处理的缓慢生长期除播后0～35 d，还包括播后55～85 d，基本涵盖了苦荞麦苗期与花期，日均生长速度分别为0.07，0.10～0.18 g/株，干物质积累量仅占到全生育期的8.63%～10.98%与13.79%～19.67%。不施肥处理的播后0～35 d与播后85～100 d为其缓慢生长期，日均生长速度分别为0.04，0.002 g/株，干物质积累量仅为全生育期的9.12%和0.17%。

由表1可知，养分投入对于苦荞麦生物产量和籽粒产量也有显著影响。施肥处理较不施肥处理的生物产量（地上部分）提升了18.59%～66.78%；籽粒产量则提升了27.51%～54.22%，不同处理间的籽粒产量均达到显著差异水平。

表1 苦荞麦籽粒产量与生物产量kg/hm2

2.2 苦荞麦生育期农田土壤水分变化

表2 土壤贮水量情况mm

从表2可以看出，在0～100 cm土层深度，土壤贮水量较播前的变化量为-3.52～2.14 mm，而0～200 cm土层贮水量的变化量为3.02～15.46 mm。虽然普遍认为，荞麦根系发育较不发达，但显然0～100 cm土壤贮水量的变化不足以表征苦荞麦生育期内的农田水分变化特征，仍需以0～200 cm土层为宜。

在苦荞麦生育期内，土壤贮水量变化较大，为明确不同土壤深度的水分消长情况，收获后相对播前不同深度的土壤贮水量增量情况如图2所示。在0～200 cm土壤深度内，土壤贮水量的减少主要集中在20～80，180～200 cm土层，其余深度的土壤贮水量都有所增加。而20～80 cm土层贮水量占0～200 cm土层贮水量减少总量的72.38%～85.12%。考虑到苦荞麦收获期的降水较多，耕层土壤的水分得以补充，因此，从整体看，苦荞麦全生育期内的水分消耗主要集中在0～80 cm土层。

根据0～200 cm土层贮水量的总体变化情况，在苦荞麦的生育期内，自然降水可以满足其生长发育需要，并略有盈余。

2.3 苦荞麦的水分利用效率

根据农田水分平衡方程式[16]，计算作物耗水量：ETa＝（W2－W1）＋P＋U－I－R。ETa为作物耗水量；W1与W2分别为播前和收获期0～200 cm深度土壤含水量；P为阶段有效降雨量（选取全生育期有效降水量，以单次降雨量＞2.5 mm为有效降水）；U为地下水上升补给量；I为降雨入渗到深层土壤的量；R为径流量。

本试验地处于半湿润偏干旱地区，降水入渗一般不超过200 cm，地下水埋深一般在10 m以下，几乎不存在地下水对于作物的补给，且试验地点地势平坦，因此，U，I和R值取0，公式可简化为：ETa＝（W2－W1）＋P。水分利用效率（WUE）＝籽粒产量/耗水量。

在苦荞麦生育期内，不施肥处理的水分利用效率为4.16 kg/（hm2·mm），施肥处理（处理2，3）的水分利用效率分别为5.11，6.20 kg/（hm2·mm），较对照分别提高了22.68%和48.87%。

3 结论与讨论

本研究表明，肥料对于苦荞麦生长发育及产量有着显著的促进作用，不施肥处理在播后85～100 d内的干物质积累量极少，而施肥处理此时进入第2个快速增长阶段，在产量、地上部生物量上形成显著的差异。这与荞麦在生长后期各器官间存在养分的竞争关系的推断[17]一致。同时，施肥处理的水分利用效率也比不施肥处理有了明显的提高。

在半干旱地区，一般认为水分会成为作物生长的主要限制因素[18-21]，但在试验年度内，苦荞麦生育期内的降水能够满足其生长发育需要，且略有盈余。说明在山西省中部地区，水分应不是苦荞麦种植中的主要限制因素。

一般认为，荞麦的根系发育不够发达，但本研究结果发现，苦荞麦对于农田土壤水分的消耗，主要集中在0～80 cm土层。由于本试验未能在全生育期内开展针对不同生长发育阶段根区的土壤水分状况与荞麦地上部生长状况的研究，试验数据也仅限于2013年，因此，水分供需关系的动态变化仍需进一步研究。

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Growth Regularity and Characteristics of Water Supply and Demand of Tartary Buckwheat

GUANChun-lin1，ZHOUHuai-ping2，XIE Wen-yan2，YANGZhen-xing2，NIE Du2
（1.Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Institute ofAgricultural Environment&Resources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China）

The experiment ofthe different fertilizer oftartarybuckwheat studies the growth process and characteristics ofsupplyand demand of water of tartary buckwheat.The results showthat the fertilization has a significant effect in the growth development and yield formation of the tartary buckwheat.The yield and water use efficiency of tartary buckwheat can be improved.The natural precipitation basically meets the water demand of buckwheat growth period.Soil moisture in depth 0-80 cm is the main consumption in the whole growth period oftartarybuckwheat.

tartarybuckwheat;soil water;fertilizer;yield

S517

A

1002-2481（2016）04-0491-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.17

2015-12-04

国家公益性行业（农业）科研专项（201203030）；山西省科技攻关项目（20130311009-3）；山西省农业科学院科技攻关项目（2012ygg09）

关春林（1978-），男，山西太原人，助理研究员，硕士，主要从事旱作农业研究工作。周怀平为通信作者。