向日葵作为一种雨水灌溉或旱地作物在世界许多地方种植。该植物的深层根系可以帮助作物抗旱,因为它可以在离土壤表面1.5米的深度吸收水分。并且凭借分散广泛的(高达2米/6英尺)和大量分枝的根系,向日葵可以从更深的土壤层中提取水分和养分,而大多数其他一年生作物的根系都无法达到这种程度。当环境或土壤中可以提供大量的水分时,向日葵在生长季节可以比小麦多用50.8-76.2毫米的水,但比玉米和大豆需水量少(1)。

在整个生长季节,向日葵的生长总共需要大约500-670毫米的水(每天7.1毫米)(Yawson等人,2011)(1)。向日葵作为一种旱地作物,它一般依靠土壤储存的水和降雨量来满足作物的需水量。然而,即使降雨量可以满足作物所需要的水,在不同的植物生长阶段,降雨的不规则性也会造成干旱胁迫,从而导致向日葵产量损失。当作物在人为灌溉下生长时,产量的增加更加明显。例如灌溉的油料型向日葵杂交种每公顷平均会比旱地种植多生产92公斤种子(1)。科学家和农民的大田实验证实了灌溉对向日葵的这种积极影响,在灌溉条件下向日葵的产量会增加100%至200%(2)。通过了解以下的常识,可以帮助农民更容易地计算出向日葵预期的产量增长。向日葵可以提取储存在1.8米(6英尺)土壤深处的190毫米的水。因此,在该植物提取容量之上每多汲取25毫米的水,其产量平均每公顷可以增加168.13公斤(150磅/英亩)(3)。

向日葵的生长阶段及其需水量

作物对灌溉时间和数量的要求取决于品种、植物数量、环境条件和土壤概况不同而不同。如前所述,在植物最需要水的生长阶段为其提供充足的水分是至关重要的。一般来说,每14天需要对向日葵降雨或灌溉一次,以使土壤湿度保持在理想水平并使作物产量最大化。随着植物的生长,日均用水量增加。在植物出苗前,每天需水量约为0.5-0.7毫米,而从植物花序发育和开花再到谷物乳熟期,则每天需水量达到6-8毫米。但这些数字可能因环境温度不同而变化。

避免水胁迫的最关键时期是在植物开花和瘦果成熟之间。如果在这些阶段缺水会降低葵花籽油的产量和质量(Hussain等人,2018)。根据不同的地区,向日葵在此期间可能需要0-6次灌溉不等。一般来说,有2-3次具有成本效益的灌溉就可以平衡向日葵产量收益和浇灌费用,还可以满足植物在花蕾萌发、花朵开放和种子充实等关键阶段的用水需求。因此,应当在第一次浇灌时确保作物有足够的水分,以促进作物的建立和鼓励根系发育。当向日葵花蕾直径达到约1.9-2.5厘米(0.75-1英寸)时,农民可能需要进行第二次灌溉(R5.9生殖阶段)。如果在这一阶段作物缺乏足够的水分,可导致减产达50%。如果当天温度高且没有降雨,那么可能再需要再浇水1-2次,一次在前一次浇灌的20天后,第二次在籽粒填充后期(42)。如果植物对营养元素需求(N、P、K)也得到充分满足,那么植物就可能成功地实现水的最佳利用率且达到最高产量。

向日葵使用的灌溉方法

不幸的是,许多农民错误的理解了灌溉向日葵的好处,从而使用过多的水量进行沟灌或盆灌作物(Ebrahimian等人,2019)。然而,这种错误灌溉方法将大大提高了植物倒伏的风险。向日葵的倒伏可进一步分类为根部倒伏和茎部倒伏。在土壤水分过剩的情况下,根部宿根更常见,由于头状花序的重量很重且根部区域的土壤软化从而导致植株缺乏支撑(Sposaro等人,2010)。其他灌溉方法如滴灌或喷灌可以很好的阻止这种风险的发生(Zou等人,2020)。一个常见的向日葵灌溉方法是使用多米长的软管卷轴吊在杆子上进行灌溉。在向日葵种植中,较为先进的滴灌技术也被发现可以大幅提高株高、茎径、头径、每株叶重、每株头重、每头种子重、种子产量和葵花籽产油量(5)。

参考文献

  1. https://www.ag.ndsu.edu/publications/crops/sunflower-production-guide#section-1
  2. https://www.ndsu.edu/agriculture/ag-hub/ag-topics/crop-production/crops/sunflowers/irrigated-sunflowers
  3. https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/30100000/1990-1999documents/342%201998%20Nielsen%20FS.pdf
  4. https://sanangelo.tamu.edu/extension/agronomy/agronomy-publications/sunflower-production-guide/
  5. https://www.academia.edu/19712095/Growth_productivity_and_water_use_of_sunflower_crop_under_drip_irrigation_system

Ebrahimian, E., Seyyedi, S.M., Bybordi, A., Damalas, C.A., 2019. Seed yield and oil quality of sunflower, safflower, and sesame under different levels of irrigation water availability. Agric. Water Manage. 218, 149–157.

Zou, H., Fan, J., Zhang, F., Xiang, Y., Wu, L., Yan, S., 2020. Optimization of drip irrigation and fertilization regimes for high grain yield, crop water productivity and economic benefits of spring maize of Northwest China. Agric. Water Manage 230, 105986.

Sposaro, M.M., Berry, P.M., Sterling, M., Hall, A.J., Chimenti, C.A., 2010. Modelling root and stem lodging in sunflower. Field Crops Res. 119, 125–134.

Yawson, D. O., Bonsu, M., Armah, F. A., & Afrifa, E. K. (2011). Water requirement of sunflower (Helianthus annuus L.) in a tropical humid-coastal savanna zone.

Hussain, M., Farooq, S., Hasan, W., Ul-Allah, S., Tanveer, M., Farooq, M., & Nawaz, A. (2018). Drought stress in sunflower: Physiological effects and its management through breeding and agronomic alternatives. Agricultural Water Management, 201, 152-166. doi: 10.1016/j.agwat.2018.01.028

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