不同灌溉定额对胡麻产量及品质的影响

阿比亚斯，王 健，王 珍，刘 虎，葛 楠，程 波*

（1.中国水利水电科学研究院内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站，北京 100038；2.水利部牧区水利科学研究所，内蒙古 呼和浩特 010020；3.内蒙古引绰济辽供水有限责任公司，内蒙古 兴安盟 137400）

胡麻，又称亚麻（Linum usitatissimum L.），是亚麻科（Linaceae）亚麻属（Linum）一年生草本植物[1]，约3 万年前人类发现了野生亚麻种子。经过不断的种植与改良，目前胡麻广泛分布在中国、美国、俄罗斯、加拿大等国家[2]。

中国胡麻种子的面积约为70 万hm2，主要种植地包括甘肃省、内蒙古自治区和宁夏回族自治区等干旱、半干旱地区，是工业植物油与种植地食用油的主要来源之一。胡麻具有耐寒、耐旱和耐贫瘠的特点[3]。

胡麻籽富含各种人体需要的活性物质及不饱和脂肪酸，包括α-亚麻酸、膳食纤维、木酚素和阿魏酸等。其中，α-亚麻酸被称作“维生素F”，营养价值极高，而在胡麻籽油中的含量远高于花生油、大豆油和菜籽油等常用油，因此胡麻籽有“21 世纪功能食品”的美称[4]。

1 水分对胡麻生长的影响

水分是胡麻有机体的重要组成部分。在胡麻生长过程中，其完熟期以前的各个生育时期水分含量占植株重量的30%～90%。从光合作用角度来讲，水是胡麻进行光合作用的重要原料之一，如果没有水的参与就不能进行光合作用。土壤中的养分也只有溶解在水中才能被胡麻吸收利用。水能维持胡麻在阳光下的蒸腾作用而抵消一部分热量，使胡麻不会因强烈光照而灼伤。从水量来讲，水分过剩会影响胡麻根部呼吸，导致胡麻生育不良，出现倒伏或植株死亡。胡麻需水量随着植株的生长而增加，从出苗经过枞形期到快速生长初期耗水量占全生育期的9%～11%，快速生长期到开花期耗水量占全生育期的75%～80%，全田开花后到黄熟期占11%～13%，完熟期是植株向周围环境散失水分的时期。

在我国胡麻的生产过程中，常会遇到两次干旱季节对胡麻产量影响最大，一次是在枞形末期进入快速生长期，另一次是在现蕾到开花期。6 月少雨甚至无雨，干旱严重，胡麻营养生长受阻，植株矮小，下部叶片有枯黄现象，影响花芽分化。如7 月上旬遇到少雨天气时，天气炎热，正值现蕾期，胡麻分枝少且短，花蕾紧缩在茎顶端，花朵开放极不整齐，而且早熟。7 月下旬至8 月初多雨，会造成严重“返青”现象。

有条件的地区应观察胡麻的长势和天气降水情况并及时灌溉，还应结合当地光照和温度条件适当调整播种期，营造避害趋利的生长环境。不同类型的胡麻对生长中最易遭受两次干旱的适应能力有明显差异。除种性及生理代谢类型等因素外，从品种株型上也可以判断对干旱的忍耐能力[5]。

目前，水资源短缺是我国农业生产面临的最大问题。中国人均水资源占有量为2 074.5 m3，是全球13 个贫水国家之一。造成我国水资源匮乏的原因除了水资源总量少和人口基数大之外，农业用水浪费也是重要原因。每年我国农业用水量超全国用水量的60%，其中灌溉用水量占90%左右，但是灌溉水有效利用系数仅为0.54[6]，不合理的灌溉方式既浪费了宝贵的水资源，也对作物的品质造成了影响。一直以来，关于胡麻的研究主要集中在胡麻品种的选育，以及对于干旱的适应性和农业栽培技术对胡麻产量、质量的影响[7]，而关于胡麻节水灌溉技术方面的研究相对较少。为此，本研究以内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站的非称重式蒸渗仪为依托，以胡麻为研究对象，通过控制灌溉定额，研究水分对于胡麻产量、品质的影响，为胡麻在我国北方种植提供灌溉和施肥方面的理论依据和参考。

2 材料与方法

2.1 研究地点

试验地点位于中国内蒙古自治区包头市达茂旗哈拉乌素的内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站（111°13′01″E，41°12′10″N）。当地气候为中温带半干旱大陆性季风气候，多年平均降水量为246 mm，主要集中在7—8 月，多年平均蒸发量为2 227 mm，年平均气温3.4 ℃，无霜期为106 d，多年平均风速为4.5 m/s。试验地地带性土壤类型为栗钙土，土壤质地多为沙壤、轻壤，并有程度不同的砾质化；土壤养分中氮含量较低，磷含量极低，钾含量较高。

试验选择在内蒙古阴山北麓草原生态水文国家野外科学观测研究站非称重式蒸渗仪（以下称测坑）内进行。测坑采用钢筋混凝土结构，修筑好后土壤采用按原土壤分布情况分层回填的方案；测坑分两列布置，每行12 个，共24 个，每个测坑使用面积9.9 m2，长为4.5 m，宽为2.2 m，每个测坑都装有独立流量表和开关阀，可以准确控制灌溉量。

为防止自然降水的影响，测坑试验区上设遮雨棚，遮雨棚整体为钢结构框架，在遮雨棚棚顶覆盖透明阳光板，在底梁上设置有运动轮和行走驱动装置，遇降水天气时，遮雨棚可自动行走。

2.2 试验设计

进行试验前，在测坑中采用S 型取样法对试验田0～15 cm 和15～30 cm 的土壤进行取样，并带回实验室进行基本参数理化性质的测试化验，采用0.01 mol/L CaCl2溶液作为浸提液，测定土壤的理化性质如表1。胡麻品种“亚晋7 号”由水利部牧区水利科学研究所提供，该种子属油纤兼用型，生育期100 d 左右，中熟类型，生长整齐，成熟一致，落黄好，不贪青，活秆成熟，丰产性好，含油率＞42%，适宜水旱地种植。灌溉试验设置4 个灌溉定额为1 500 m3/hm2（HM1）、1 800 m3/hm2（HM2）、2 100 m3/hm2（HM3）和2 400 m3/hm2（HM4），试验共4 个处理，每个处理3 个重复。灌溉试验伴随着胡麻播种时开始，4 个处理均设计了10 次灌溉，分布在5 个生育阶段（播种—出苗，出苗—分茎，分茎—现蕾，现蕾—开花，灌浆—成熟），每个阶段平均两次。

表1 土壤理化性质

2.3 测试化验方法

在播种120 d 后对胡麻进行收割，进行以下指标的测量与化验。

地上鲜重：随机挑选5 片1 m2胡麻地进行收割，称量植物地上部分鲜重，并计算每公顷的产量。

株高基茎：在胡麻样地中随机挑选5 株胡麻作物，使用卷尺测量株高，使用游标卡尺测量基茎。

胡麻籽重量：将称完鲜重的胡麻分别放入烘箱，60 ℃烘干12 h。取出后抖落胡麻籽，测量其每平米胡麻籽产量。

蛋白质：使用凯氏定氮法检测胡麻籽中蛋白质的含量。

脂肪：使用索氏抽提法检测胡麻籽中脂肪的含量。

脂肪酸：使用水解-提取法检测胡麻籽中脂肪酸的含量。

2.4 统计分析

运用SPSS 23.0 统计软件进行数据统计分析。

3 结果与分析

3.1 不同灌溉定额和施肥方式对胡麻生长和产量的影响

根据表2 可以看出，在灌溉小区内种植的胡麻在生长状况的鲜重方面HM3 最高，为7 100 kg/hm2，比HM4 高2 000 kg/hm2，比HM2 高1 100 kg/hm2，比HM1 高2700kg/hm2。胡麻籽重量也是HM3 最高，为2100 kg/hm2，分别比HM4、HM2 和HM1 高200 kg/hm2、500 kg/hm2和900 kg/hm2。在胡麻秆重量方面，HM3 分别比HM4、HM2 和HM1 高1 000 kg/hm2、600 kg/hm2、1 100 kg/hm2。在株高方面，HM4 分别比HM3、HM2 和HM1 高2.53 cm、6.8 cm、7.93 cm。在基茎方面，HM3 高于HM1、HM2、HM4。

表2 灌溉小区中胡麻生长情况

3.2 不同灌溉定额和施肥方式对胡麻品质的影响

由表3 可知，不同灌溉定额对胡麻籽中各类营养成分的影响有差异。其中，在蛋白质含量上，HM2 的蛋白质含量最高，为20.31%；胡麻籽中脂肪含量随灌溉定额的增大而逐渐降低；灌溉定额对胡麻籽中棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和亚麻酸几乎没有影响[8]。

表3 不同灌溉定额和施肥方式对胡麻品质的影响 单位：%

4 讨论与结论

水分是制约作物生长的关键因素之一，前人的研究表明，适当增加灌溉量可以提高农作物的品质。本研究表明，当不施肥时，灌溉定额由1 500 m3/hm2增加到1 800 m3/hm2，产量显著增加了49%；当灌溉定额继续增加至2 100 m3/hm2，产量增加了17%；但是，当灌溉定额增加至2 400 m3/hm2时，胡麻产量反而下降了2.3%。胡麻产量随着灌溉定额的增加呈现一种先上升后下降的趋势，这与田建柯等（2016）[9]、肖让等（2021）[10]的研究结果一致。胡麻籽产量随灌溉定额的变化趋势与产量的变化趋势一致[11-14]。说明在胡麻生产中，并非灌水量越大越好。本研究中，增产率随着灌溉定额的增大呈现减少的趋势，表明随着灌溉定额的增加，胡麻对水分的利用效率越来越低[15-17]。不同灌溉定额对胡麻的生长产生了较为明显的影响[18-20]，也对胡麻籽的蛋白质和脂肪产生了影响，说明灌溉定额会影响胡麻的产量和品质。