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文|小风谈史
编辑|小风谈史
«——【·菠菜与水的基本关系·】——»
菠菜田
据报道，菠菜的生长和产量因可用水量或水分稀薄而变化，这与有效的灌溉管理高度相关。灌溉计划的目的是在自然降雨不足时为植物提供水。
在水分胁迫下生长的植物可能会导致叶子苦味、提前开花、膜稳定性指数降低以及抗氧化酶活性、可溶性糖和油含量增加，部分原因是芸苔属植物中生物活性化合物浓度不断增加。由于气孔导度降低，缺水灌溉导致鲜叶重量减少50%。
菠菜
另一方面，极端潮湿会导致水涝胁迫，从而导致植物根区水分过多、氧气供应量减少、植物生长减少，在某些情况下甚至导致植物死亡。当降雨量超过土壤排走土壤水分的能力时，土壤就容易发生内涝。
菠菜
沙质表土和粘土底土之间强烈的质地对比增加了这种敏感性；表土的渗透率高于底土的渗透率。
本研究旨在了解灌溉安排和土壤湿度如何影响小松菠菜的营养发育，以优化有效用水，以获得更高质量的产品。在这项研究中，碎纸覆盖物与三种不同的土壤水分亏缺水平相结合。
碎纸覆盖物与三种不同的土壤水分亏缺水示意图
因此，碎纸不仅可以被视为废物，而且可以被视为一种具有成本效益、环保的资源，可以促进蔬菜生产。
«——【·材料和方法·】——»
盆栽实验在日本爱媛县松山市爱媛大学进行，使用网屋来保护农作物免受有害昆虫的侵害，同时让雨水和阳光过滤到网中。气候数据是从设置在实验网房中部2m传感器高度处的气象站收集的。
菠菜
移栽日至收获日的试验期间，日照量为11.1～205.9W/m2，日平均气温为11.3～21.5℃，湿度范围为38.6%至96.6%，风速范围为0.4至1.8m/s。作物生长季累计降雨量110.9毫米。
它们被安排在裂区设计中，每个处理重复三个重复，并另外五个盆以最低的灌溉量。菠菜品种是日本菠菜品种小松菜。
小松菜
种子从2021年12月第2周开始在温室的育苗盘中发芽，并在4周后进行移植。
本实验中的田间持水量在用于试验测量的6个盆的裸土排水两天后，土壤含水量平均为2.23pF或0.335m 3 /m 3。至于所用土壤的萎蔫点，不是用实验室测量工具直接测量的，而是估计为11.16％SWC，这是田间持水平均值土壤含水量的三分之一。
盆栽实验采用因子设计
土壤的电导率范围为0.41至0.6mS/cm，可定义为USDAA级，每100克土壤含有0至0.13克盐。
从这个结果来看，本次实验中的SWC下限被设定为20%的水平，这似乎与其他研究人员根据他们的实验SWC条件得出的结论是一致的。
菠菜
为了确定20%、25%和30%的所有SWC处理中30%土壤含水量的上限水平，回顾并遵循了之前使用类似方案的实验。土壤含水量、盆重量变化和每cm2体积的单位计算为盆重量变化除以盆面积。带传感器输出的SWC的原始单位是m 3 /m 3 VWC。
该实验使用碎纸覆盖物，因为它具有经济优势，因为它可以从当地办公室获得，并且在田间可生物降解率，而且农民不需要支付任何处理费用。2022年1月28日，MP和M的土壤表面完全用碎纸覆盖，以减少蒸发造成的水分流失。
水分流失变化图
白色碎纸尺寸约为3.5厘米×0.2厘米，每盆放入20克。基肥和土壤，每盆按鸡肥450克的比例，与土混合液2公斤等量施入盆中，10cm 表面，17.5cm深度。
其他深度的土壤含水量未测量，仅测量表层根区深度。在本实验中，盆从上到下的高度为17厘米，土壤深度为地表以下约14厘米。
菠菜
此外，菠菜本身的根系较浅，没有太多的分支空间，根据营养处理和实验季节等，根长结果的报告也有所不同。
本研究中土壤水分条件的控制重复了以前的研究。这个想法是使用土壤湿度传感器和根区的实时信息将土壤湿度保持在设定水平。该策略可以帮助农民对基于SWC的农业用水灌溉进行成本效益评估。
菠菜田
灌溉计划是根据土壤含水量进行的，并使用5TE土壤湿度传感器进行测量，显示目标范围，例如在距土壤表面5厘米深度处达到20%消耗时。将花盆灌溉至饱和，直到开始从底部滴水。当SWC达到指定水平时，根据降雨量，再次开始补水。
对于蒸散量测量，每天早上在每次灌溉之前，通过每天测量盆的重量损失来记录每日ET。确定每次处理的水量，直到水开始从盆底部排出。
菠菜
每天定期观测土壤含水量，并根据每次处理的传感器输出平均值，通过每天加水来维持SWC。灌溉间隔天数计算为总灌溉次数除以生长天数。
使用治疗组之间的事后多重比较来分析数据。将有覆盖物和无覆盖物的那些与配对t检验进行比较，以计算p <0.05的平均差异。通过应用测试alpha值而不是5%概率，记录了同一土壤表面下不同土壤湿度条件之间的平均数据集的统计差异和符号。
«——【·最终实验结果·】——»
菠菜生长周期变化
试验地气候凉爽，冬季较为适宜菠菜生长。
灌溉日间隔，也称为灌溉频率，是指灌溉之间的天数。研究期根据植物的发育情况分为营养期和开花期两个时期，根据植物生长阶段考察灌溉土壤水分控制与覆盖物的关系。
数据显示在所有土壤覆盖处理下，SWC-1在营养阶段灌溉事件之间的平均天数比第二阶段更长。
菠菜
土壤储存水分表明，菠菜植株生长初期对ET的需求量较小；此外，观察到的气候变化在最初阶段是温和的，可能导致水需求减少。
最长的间隔为MP1，间隔为5天，其次是M1、P1和BS1，间隔分别为4天。对于繁殖阶段的SWC-1，随着温度的升高和作物的发育，需水量增加，灌溉间隔减少。在开花阶段，MP1干燥得更快，并且比生长期需要更多的灌溉。
生长期的SWC-2的变化
对于处于生长期的SWC-2，在所有土壤覆盖处理下，灌溉间隔几乎与第二阶段相同。储存的土壤湿度表明，菠菜植株在初始阶段需要同等的需求来反映季节变化和目标土壤湿度范围。最长的间隔为BS2，其次是M2、P2和MP2。
对于处于繁殖阶段的SWC-2，随着天气临近夏季和作物的持续生长，灌溉间隔减少，需水量增加。在开花期，BS2比生长期干燥得稍快一些，需要更多的灌溉，而SWC-2下的其他处理没有表现出特别的变化。
菠菜
对于处于营养阶段的SWC-3，在所有土壤覆盖处理下，灌溉间隔与第二阶段没有特别不同。
如图所示，植物生长指数根据土壤水分含量水平的变化而有所不同，突出了水分对植物高度发育的直接影响。未覆盖植物的总株高在P3中最高，然后是P2和P1处理。整个季节，株高在生长期之前缓慢增加，在生长后期迅速增加。
小松菜的变化图
在相同SWC水平下，地膜小松收割时株高最高记录为MP3，其次是MP2，MP1最短。MP3、MP2和纯植物处理P3下的覆盖植物收获时的总高度为84厘米，而纯植物处理P1的最短为67厘米，该处理的水分处理也最低。
菠菜是一种绿叶蔬菜，在凉爽潮湿的条件下生长最好。它有一个主根，可能会从土壤深处吸收水分，但它也需要定期浅层浇水，以保持表层土壤湿润，如目标水平SWC-3所示。
菠菜
在这项研究中，株高略高于其他报道的数据。在DAT60时，无播后灌溉的株高为81.9厘米，播种后两次灌溉的株高为88.2厘米，一次性灌溉的株高为88.3厘米。
不可否认，土壤水分损耗对许多作物营养部分的生长有很大影响。在生长性状中，叶面积在大多数涉及光截获、蒸散量、光合效率、肥料、灌溉响应和植物生长的陆地生态系统研究中起着重要作用。
菠菜田
其中叶子增加的面积与移栽后增加的天数作图，每个SWC水平是在移栽后1周从2月3日到4月6日开始的各种水分处理下测量的。这个时期代表营养阶段到接近生殖阶段。在收获前的最后三周内，MP1的叶面积最大，P2的叶面积最小。
尽管图中没有统计差异，但覆盖处理中的LAI比无覆盖处理中的LAI更大。在初级生长阶段，LAI不受覆盖物应用和SWC处理差异的影响。
蒸腾作用流失
水一方面通过蒸发从土壤表面流失，另一方面通过植物体通过蒸腾作用流失，这两个独立过程的结合被称为蒸散。
在本实验中，总共54天的ET积累在P3处理下最高，为246mm，在M1处理下ET最小，为103mm。
ET生长周期的变化
可以说，ET随生长阶段的不同而变化。菠菜在整个生长季的日蒸散量从最初一周的0.13毫米到15.30毫米/天不等，所有处理从3月10日即移栽后4周开始达到峰值。
不同生长时期小松作物干物质积累受灌溉方式和覆盖物影响的变化如图所示。覆盖物对植物的特定部分和总干物质具有显着的个体影响。
在SWC-1中，在最低土壤湿度条件下使用覆盖物比不覆盖菠菜更有利于营养生长，干物质为33克/株MP1，而P1为14克/株。MP1中干叶物质的结果表明，SWC-1的干物质积累量比未覆盖的菠菜叶P1高出三倍。
菠菜
在SWC-1处理中，在覆盖和不覆盖处理之间，覆盖菠菜的茎干干物质和花干物质大约是不覆盖菠菜的两倍。
在SWC-2中，施用覆盖物的影响在统计上不显着，因为无覆盖植物比覆盖植物具有更多的干物质。对于P2，由于统计上显着较长的茎伸长和发育，在SWC-2和SWC-3中发现相对较大的叶片干物质。在不覆盖处理中，P2产生的干物质最高，茎干重最大；然而，叶子很小，产叶缓慢。
菠菜
在SWC-3中，覆盖物施用的影响在统计上不显着，但与覆盖物植物的干物质相比更大。与SWC-1和SWC-2相比，P3产生最大的花DM，但具有最小的叶和干茎物质。MP3产生的干物质是所有植物部分中最少的。原因可能是由于过度浇水导致土壤压实，而覆盖物下的遮荫似乎会减少根部发育，导致孔隙空间通气减少。
水分利用效率与灌溉管理和覆盖实践密切相关，覆盖和灌溉的合理结合可以提高小松的WUE，这是对可持续农业的重大贡献。
菠菜田
在覆盖物处理下，统计显着且干物质最大，在赤字灌溉MP1下观察到所有处理中的WUE，这可能归因于较大的叶面积，但在覆盖物的帮助下通过土壤蒸发减少了水分损失，增加植物的光合作用机制。
MP2和MP3处理的结果不显著，表明使用覆盖物节省灌溉水的效率不高。在无覆盖处理的情况下，P2的WUE比P1和P3显著提高。
«——【·笔者观点·】——»
碎纸对菠菜作物生产的有效性
这项研究证明了碎纸对菠菜作物生产的有效性，以及三种不同土壤湿度水平下的需水量。从生长影响来看，与没有覆盖的菠菜相比，碎纸覆盖对菠菜产生了更好的叶子生长、干物质和水分利用效率。
随覆盖下灌溉频率的增加，干物质也呈下降趋势，其中P3和MP3处理下降尤为明显。
菠菜
从覆盖物和SWC对水分利用的影响来看，在较干燥的土壤湿度条件下，覆盖物与无覆盖物之间的ET差距有所增加。因此，在诸多因素中，我们的研究表明，土壤湿度水平对蒸散造成的水损失的影响在很大程度上取决于所提供的水状况和土壤覆盖。
在水资源有限的地区，在SWC-1设置灌溉计划并使用碎纸覆盖物是提高小松菠菜生产WUE的推荐方法
菠菜试验田
由于本研究仅关注碎纸覆盖物和裸土，因此未来的研究需要考虑更广泛的覆盖物类型，从土壤健康、养分和降解途径的角度比较碎纸覆盖物。
«——【·参考文献·】——»
1.张莱，《增强的相对电子传输速率有助于增加同源四倍体小白菜的光合能力》，植物细胞生理学出版社出版。
2.曼纳比，《缺水条件下通过综合肥料管理改善春油菜产量相关的生理特性》，科学出版社出版。
3.比昂迪，《影响芸苔类蔬菜中负责营养和感官特性的植物化学物质水平的环境条件和农艺因素》，应用科学出版社出版。
4.卡图瓦尔，《基于生长阶段的灌溉管理下春油菜籽的土壤水分提取模式和水分利用效率》，农业水管理出版社出版。
5.科阿蒂，《缺水灌溉对不同质地土壤中小菠菜品种生长的影响》，园艺科学出版社出版。