風(fēng)沙土微灌灌溉方式和水量對玉米生長的影響

邵明星

（沈陽市鐵西區(qū)水利局，遼寧 沈陽 110027）

遼寧省土地沙漠化問題十分嚴(yán)重，其中分布在與內(nèi)蒙古科爾沁沙地接壤的遼西北地區(qū)最為突出，土壤以粉細(xì)沙為主，含水率較低，保水保肥性差，地區(qū)主要作物玉米產(chǎn)量僅有 4.5～6.0t/hm2，土地生產(chǎn)效率低，制約了農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

近年來，隨著國家“東北四省區(qū)節(jié)水增糧行動”和遼寧省“千萬畝滴灌灌溉工程”等工程的實施，節(jié)水灌溉技術(shù)在這一地區(qū)得到快速發(fā)展，為風(fēng)沙土地資源的高效利用提供了途徑。

節(jié)水微灌技術(shù)實現(xiàn)了作物按需供水，其高頻率、低流量的灌水方式使作物根區(qū)土壤經(jīng)常保持較高的含水量，創(chuàng)造了有利于作物生長發(fā)育的水、肥、氣、熱環(huán)境[1,2]。因此，將節(jié)水微灌技術(shù)應(yīng)用于風(fēng)沙土玉米種植，可實現(xiàn)對水分運動的調(diào)控，為作物生產(chǎn)提供良好的土壤環(huán)境，但目前在風(fēng)沙土地區(qū)相關(guān)研究還鮮有報道，因此，文章介紹了通過田間試驗，在遼西北風(fēng)沙區(qū)以玉米為試驗材料，研究不同灌溉技術(shù)條件下適宜灌溉水量的試驗研究，為風(fēng)沙區(qū)微灌灌溉制度的制定提供理論依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于遼寧省彰武縣北甸子村，多年平均降雨量412mm；多年平均蒸發(fā)量1781mm；年平均氣溫6.1℃，平均風(fēng)速3.7～4.2m/s。試驗區(qū)土壤主要為流動風(fēng)沙土，干容重1.69g/cm3，田間持水率為6.3%，凋萎含水率為1.7%，飽和持水率為16.9%。土壤機械組成以細(xì)沙為主，占70%；有機質(zhì)含量為0.66g/kg。

1.2 供試材料與試驗設(shè)計

試驗區(qū)內(nèi)共計 30個試驗對比小區(qū)，小區(qū)長2.8m，寬2.4m，面積6.67m2。種植作物為玉米“遼單31”，采用滴灌（DI）和微潤（WR）灌溉，灌溉水量根據(jù)布置在冠層頂部20cm蒸發(fā)皿7天累積水面蒸發(fā)量（ET）為參考，分別設(shè)定 25%ET（DI1 和WR1）、50%ET（DI2 和 WR2）、75%ET（DI3 和 WR3）、100%ET（DI4和WR4）和125%ET（DI5和WR5）5個水平，當(dāng)灌水周期內(nèi)發(fā)生降雨時，從計算灌水量中減去降雨量。玉米壟距 1.2m，玉米寬行距 0.8m，窄行距0.4m，株距0.27m，每個處理設(shè)3個重復(fù)。

1.3 測定指標(biāo)

降雨利用試驗區(qū)附近的小型氣象站監(jiān)測，在試驗區(qū)從南到北在冠層上方20cm分別放置3套20cm蒸發(fā)皿測量冠層水面蒸發(fā)，每天 8∶00測量一次。灌溉水量通過水表觀測。在玉米生成熟期前，每 7天測量一次玉米株高、莖粗和單株全部展開葉的葉面積，按長×寬×系數(shù)法調(diào)查葉面積，葉面積指數(shù)（LAI）通過葉面積與單位土地面積折算求得[4]；在乳熟期隨機取3株玉米截取地上部分物質(zhì)，稱鮮重后殺青，在105℃下殺青30 min，再于80℃烘干至恒重，稱干重；收獲時在各小區(qū)隨機取樣 10株，收獲后室內(nèi)考種，考查項目：穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重等主要農(nóng)藝性狀，并計算產(chǎn)量。水分利用效率（WUE）根據(jù)文獻(xiàn) 3的算法計算[3]。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 不同處理對玉米生長的影響

2.1.1 株高

不同處理玉米株高在生育期內(nèi)總體變化趨勢相同，隨著生育期的進(jìn)行，株高持續(xù)增大，拔節(jié)期和抽雄期株高增加最為迅速，灌漿期后，株高相對穩(wěn)定（圖1）。滴灌不同處理之間，苗期～拔節(jié)期各處理株高相近，變幅一般在 10%～15%之間；拔節(jié)～抽穗期，DI2處理株高高于其他處理，DI5處理株高最矮；抽穗期后，各處理株高差距逐漸縮小，變幅小于 10%。微潤灌溉不同處理之間，苗期和拔節(jié)期WR1和WR2處理株高高于其他處理，一般高出20%～30%，拔節(jié)期變幅減小，在10%～20%之間；灌漿期后各處理株高相近，變幅在5%內(nèi)（圖1）。

2.1.2 莖粗

玉米生育期內(nèi)莖粗的變化如圖2所示，拔節(jié)～抽雄期，隨著玉米生長的進(jìn)行，玉米莖粗逐漸增大，抽雄期后，莖粗相對穩(wěn)定。滴灌不同處理之間莖粗差異根據(jù)玉米生育期可以分為兩個階段，苗期～拔節(jié)期，灌水量相對較多的DI3，DI4和DI5處理莖粗大于灌水量相對較少的DI1和DI2處理，拔節(jié)期后，處理之間變化規(guī)律相反，其中DI2處理莖粗最粗；灌漿期各處理莖粗相近，變幅僅在3%～8%之間。微潤灌溉處理之間變化與滴灌相近。

圖1 灌溉處理對玉米株高的影響（A：滴灌；B：微潤灌溉）

圖2 灌溉處理對玉米莖粗的影響（A：滴灌；B：微潤灌溉）

2.1.3 葉面積指數(shù)（LAI）

從圖3可以看出，各處理LAI隨著生育期的進(jìn)行先增大后減小，苗期LAI增長緩慢；拔節(jié)～灌漿期，LAI增長明顯；灌漿期后，LAI逐漸下降。滴灌灌溉處理中，玉米苗期～拔節(jié)期，各處理LAI值都較小，隨著灌溉水量的增加，LAI有減小的趨勢，DI1處理高出DI5處理10%～25%；隨著玉米的生長，各處理之間差異逐漸減小，到灌漿期時，各處理LAI均接近于 4，變幅低于 10%。微潤灌溉處理中，玉米～抽雄期，隨著微潤灌溉灌水量的增加，LAI也呈減小趨勢，隨著玉米的生長，各處理之間差異逐漸減小，其中WR3和WR4處理高于其他處理，到灌漿期時，各處理LAI均達(dá)到4左右，變幅在5%～15%之間。

圖3 灌溉處理對玉米莖粗的影響（A：滴灌；B：微潤灌溉）

2.2 不同處理對玉米考種和產(chǎn)量的影響

各處理考種結(jié)果如表1所示。滴灌條件下各處理穗長和穗粗分別在 172.3～195.2mm和 46.3～49.0mm之間變化，隨著灌水量的增加先增大后減小，DI3處理達(dá)到最大；禿尖長隨灌水量的增加先減小后增大，DI3處理禿尖長最短，較DI4處理減少 62.2%；行粒數(shù)變化趨勢與穗長一致，DI3處理行粒數(shù)最多，高出DI5處理10.7%；各處理行數(shù)接近，一般均為14行或16行；百粒重、穗粒重和穗重分別在24.0～28.3g、137.9～ 178.9g和178.8～242.6g之間變化，均隨著灌水量的增加先增大后減小，DI3處理最大，DI5處理最小。

微潤灌溉條件下，穗長和穗粗分別在 182.3～191.6mm和47.5～50.7mm之間變化，隨著灌水量的增加先增大后減小，WR3處理達(dá)到最大；禿尖長隨著灌水量的增加先減小后增大，WR4處理禿尖長最短，較WR1處理減少40%；行粒數(shù)和禿尖長的變化趨勢相反，與穗長變化一致，WR3處理行粒數(shù)最多，高出WR1處理12.9%；各處理行數(shù)接近，一般均為14行或16行；百粒重、穗粒重和穗重分別在30.7～34.8mm、168.2～200.0mm和 212.8～ 257.0mm之間變化，隨著灌水量的增加先增大后減小，WR1處理最小，WR3處理最大。

由此可見，在試驗設(shè)計的灌水量范圍內(nèi)，灌水量過多或過少時對玉米生長發(fā)育有一定的抑制作用，但產(chǎn)量構(gòu)成性狀的顯著變化可能還決定于作物品種和遺傳 特性等因素[4～6]。

表1 不同灌溉處理對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成性狀的影響

滴灌條件下產(chǎn)量從大到小依次為DI3＞DI2＞DI1＞DI4＞DI5，DI3處理產(chǎn)量達(dá)到7.67t/hm2，分別高出DI2、DI1、DI4、DI5處理 7.4%、9.5%、14.3%和 29.8%。WUE從大到小順序為 DI1＞DI2＞DI3＞DI4＞DI5，即 WUE 隨著灌水量的增加而減小。微潤灌溉設(shè)置的5個處理中，產(chǎn)量從大到小依次為 WR3＞W(wǎng)R2＞W(wǎng)R4＞W(wǎng)R5＞W(wǎng)R1；WR3處理產(chǎn)量最高，為 7.8t/hm2。WUE從大到小順序為 WR1＞W(wǎng)R2＞ WR3＞W(wǎng)R4＞W(wǎng)R5，即 WUE 也隨著灌水量的增加而減小。DI1和WR1處理耗水量最小，產(chǎn)量最低，WUE最大；DI3和WR3處理雖然WUE不高，但經(jīng)濟(jì)性較高；因此，在風(fēng)沙區(qū)土壤保水性能較差的條件下，以追求糧食產(chǎn)量為目標(biāo)時，滴灌和微潤灌溉灌水量以接近75%ET為宜；但產(chǎn)量提高的同時也增加了灌溉水的無效消耗，在以提高水分利用效率為目標(biāo)時，該地區(qū)微潤灌溉灌水量以接近 25%ET為宜。

3 結(jié) 論

（1）風(fēng)沙土在微灌灌溉條件下，滴灌和微潤灌溉水量對玉米營養(yǎng)生長的影響較小，當(dāng)灌水量在0.25ET～1.25ET之間變化時，株高、莖粗、LAI和單株地上干物質(zhì)重變幅均在 10%內(nèi)；地上部分干物質(zhì)重隨著灌溉水量的增加先增大后減小。

（2）兩種灌溉方式下，玉米穗長、穗粗、行粒數(shù)、百粒重、穗粒重和穗重均隨著灌水量的增加先增大后減小，75%ET時達(dá)到最高；行數(shù)受灌溉影響較??；禿尖長隨著灌水量的增加先減小后增大的趨勢。

（3）玉米產(chǎn)量隨著灌溉水量的增加先增加后減小，灌水量近 75%ET時可以獲得最高產(chǎn)量；WUE隨著灌溉水量的增加線性下降。

因此，在風(fēng)沙土地區(qū)，利用膜下滴灌技術(shù)增加糧食產(chǎn)量和提高土地資源利用率時，灌溉水量以75%ET為宜；在以減小地下水資源開采利用，提高灌溉水利用效率為目標(biāo)時，灌溉水量可控制在25%ET以內(nèi)。

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