休眠期与生育期灌溉策略对冬油菜水分利用效率的影响及其在奥加拉拉含水层可持续农业中的意义

本研究针对奥加拉拉含水层枯竭威胁半干旱南部高平原灌溉农业的问题，开展了冬油菜（Brassica napus L.）在不同休眠期灌溉（DPI）和生育期灌溉策略（FI、VS、RS、RD）下的水分利用响应研究。结果表明，休眠期灌溉虽增加土壤水分提取和生物量，但未能有效提高水分生产率（WP）；限制营养生长期灌溉（VS）对产量和WP影响较小，为缺水地区提供了可行的节水策略。该研究为优化灌溉管理、提升水资源可持续性提供了重要依据。

　　

随着奥加拉拉含水层（Ogallala Aquifer）水位的持续下降，美国南部高平原（SHP）半干旱地区高度依赖灌溉的农业生产正面临严峻挑战。这一地区年降水量低于蒸发需求，农业严重依赖地下水灌溉，但超量开采导致含水层快速枯竭，威胁着农业的可持续发展。在此背景下，寻找耗水量较少且适应地区气候的替代作物成为迫切需求。冬油菜（Brassica napus L.）作为全球重要的油料作物，因其比传统作物（如玉米）需水量更少、兼具饲用和价值以及能融入现有轮作体系而受到关注。然而，冬油菜在美国，尤其是南部高平原的水分管理策略尚未得到充分研究。为此，研究人员在新墨西哥州Clovis开展了一项田间试验，旨在评估不同休眠期和生育期灌溉策略对冬油菜土壤水分提取（SWE）、耗水量（CWU）及水分生产率（WP）的影响，以期为该地区制定节水灌溉策略提供科学依据。该研究发表在《Agricultural Water Management》上。

研究采用了为期两个生长季（2017–18和2018–19）的田间试验，使用裂区设计，主区为休眠期灌溉（DPI）和无休眠期灌溉（NDPI），副区为四种生育期灌溉处理：全生育期灌溉（FI）、营养期不灌溉（VS）、生殖期不灌溉（RS）以及雨养（RD）。试验测量了土壤水分含量、水分提取模式、生物量（BY）和种子产量（SY），并计算了耗水量和水分生产率。数据分析使用SAS Proc Mixed进行，采用重复测量方差分析比较不同处理和生长阶段的效应。

3.1. 天气条件

两个生长季的天气条件存在差异，2017–18季节更干热，降水量251 mm，而2018–19季节降水量326 mm，且温度较低。这种差异影响了冬油菜的生长和水分利用响应。

3.2. 土壤水分含量（SWC）

休眠期灌溉（DPI）显著增加了土壤水分含量，尤其在春季再生阶段，DPI处理比NDPI处理土壤水分高出17%（2017–18）和13%（2018–19）。灌溉水主要储存在土壤浅层（0.2–0.8 m），并在生长季中被作物利用。生育期灌溉处理中，全生育期灌溉（FI）和生殖期不灌溉（RS）处理在开花期具有较高的土壤水分，而营养期不灌溉（VS）和雨养（RD）处理则因缺水导致土壤水分较低。

3.3. 休眠期灌溉对土壤水分提取（SWE）的影响

DPI处理在春季再生至开花阶段提取了更多土壤水分，主要来自浅层土壤（0.2–1.0 m）。这表明休眠期灌溉为作物生长提供了可利用的水分储备。然而，随着季节推进，DPI的优势逐渐减弱，特别是在种子填充期，水分提取量在DPI和NDPI处理间差异缩小。

3.4. 生育期灌溉对土壤水分提取的影响

在营养生长期，缺灌溉处理（VS和RD）被迫提取更多土壤水分，但仍无法完全补偿灌溉的缺失，导致生物量降低。在生殖生长期，限制灌溉（RS处理）虽增加了土壤水分提取，但仍未能达到全灌溉（FI）的产量水平。营养期不灌溉（VS）处理的表现优于生殖期不灌溉（RS），表明冬油菜的营养生长期对水分短缺的敏感性较低。

3.5. 品种对土壤水分提取的影响

两个冬油菜品种（Hekip和Riley）在土壤水分提取上表现相似，表明品种类型对水分利用的影响较小。

3.6. 耗水量（CWU）和水分生产率（WP）

休眠期灌溉增加了耗水量，但并未显著提高水分生产率。全生育期灌溉（FI）耗水量最高，产量也最高，但水分生产率并非最优。营养期不灌溉（VS）在减少灌溉量的同时，保持了较高的产量和水分生产率，表明其是一种可行的节水策略。品种间比较显示，杂交品种Hekip在充分灌溉下产量更高，而开放授粉品种Riley在缺水条件下表现更优。

研究结论表明，冬油菜能够利用休眠期灌溉储存的土壤水分，但这些水分并未完全转化为产量增益。限制营养生长期灌溉（VS）是一种有效的节水策略，可在不明显降低产量和水分生产率的前提下减少灌溉量。开放授粉品种Riley在缺水条件下表现良好，为降低生产成本提供了选择。该研究为南部高平原地区冬油菜的水分管理提供了重要依据，有助于在奥加拉拉含水层枯竭的背景下实现农业的可持续发展。