灌區(qū)夏玉米灌溉制度擬定試驗研究

黃夢琪

摘要 以不同灌水量為基礎(chǔ)研究夏玉米耗水規(guī)律，結(jié)果顯示夏玉米苗期生長緩慢，土壤含水量對夏玉米生長影響明顯；開花期后對水分需求不如前期迫切；播種至拔節(jié)27 d內(nèi)耗水量占總量的16.18%～20.66%，拔節(jié)至開花期36 d耗水量占總量的40%～52%，開花至蠟熟23 d的耗水量占總量的19%～29%，蠟熟至收獲23 d內(nèi)耗水量占總量的12.18%～14.48%；灌區(qū)種植夏玉米需要灌溉2～3次，灌水定額以520～670 m3/hm2為宜，灌溉時期應(yīng)為夏玉米抽穗期和乳熟期。

關(guān)鍵詞 夏玉米；土壤含水量；產(chǎn)量；灌溉制度

中圖分類號 S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）20-056-03

Abstract Based on different irrigation amount，the water consumption law of summer corn was studied.The results showed that summer corn grew slowly，soils water content influence corn obviously； after flowering，water demand is not as much as early days； from sowing to jointing the 27 days，the percent of using water is 16.18%-20.66%，from jointing to flowering the 36 days，the percent of using water is 40%-52%，from flowering to dough the 23 days，the percent of using water is 19%-29%，from dough to harvest，water consumption accounts for 12.18%-14.48% within 23 days； summer corn needs irrigated 2-3 times，irrigation quota is 520-670 m3/hm2，irrigation period is heading stage and milk stage of summer corn.

Key words Summer corn； Soil moisture； Yield； Irrigation system

干旱缺水是我國干旱和半干旱地區(qū)面臨的主要問題，也是影響該區(qū)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的主要制約因素。傳統(tǒng)灌水方式依然存在著灌溉水利用率低、浪費嚴(yán)重等問題[1]。陜西關(guān)中地區(qū)常年降水量500 mm左右，分布極不均勻，6～9月一般350 mm左右，占年雨量50%以上，年度間差異亦大，此地農(nóng)作物常受干旱威脅，灌溉是獲得豐收的重要保證。夏玉米是陜西關(guān)中地區(qū)主要糧食作物之一，研究夏玉米不同時期水分條件與產(chǎn)量之間關(guān)系，獲得灌溉指標(biāo)，這對合理利用水資源，提高經(jīng)濟(jì)效益是十分必要的，并為實施優(yōu)化灌溉提供科學(xué)依據(jù)[2]。該研究通過分析夏玉米各生長階段對水分的要求，及水分對產(chǎn)量的影響，制定合理灌溉制度，以期為關(guān)中灌區(qū)提高用水效率以及擴(kuò)大灌溉面積提供參考。

1 試驗區(qū)及試驗方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地設(shè)在陜西關(guān)中某灌區(qū)，位于該灌區(qū)第一渠灌區(qū)內(nèi)，土壤質(zhì)地為粉砂粘壤土。耕作層20 cm以上土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.90%，極限持水量為土壤干重量的27.15%，容重比1.32，孔隙率47.8%。耕作層20～100 cm間土壤有機(jī)質(zhì)含量為1.02%，極限持水量為土壤干重量的23.18%，容重比1.43，孔隙率44.6%。地下水埋深15 m。

1.2 試驗方法

試驗共設(shè)3個處理：處理①計劃土壤層含水量占孔隙率的40%～60%；處理②計劃土壤層含水量占孔隙率的60%～80%；處理③全生育期接受自然降雨，灌水1次。每處理重復(fù)4次。

試驗采用田間坑栽法，每試驗小區(qū)長4.0 m，寬3.5 m，面積14 m2。試驗區(qū)地下四周用土工膜隔開，以防止水分平行滲入。為防止降雨干擾，處理①、②上空設(shè)置活動遮雨棚。供試制種玉米于2014年6月3日種植，播前灌溉1次，生育期施追肥2次。夏玉米行距60 cm，株距40 cm，生長期間定期測定土壤含水量，計劃濕潤層含水率降至計劃范圍下限5%左右時進(jìn)行灌溉，使土壤濕度保持在計劃范圍以內(nèi)。處理①、②除苗期接受降雨以外，生長期共灌水9次，分別為拔節(jié)期灌水1次；拔節(jié)期-盛花期灌水4次；盛花期-收禾期灌水4次，總灌水量分別為900、1 200 m3/hm2。處理③在自然狀態(tài)下接受全部降雨，于7月中旬（拔節(jié)期-盛花期）灌水1次，灌水定額為600 m3/hm2。

2 結(jié)果與分析

試驗中各處理因為土壤濕度不同，夏玉米生長期的耗水量相差頗大。處理①控制土壤含水量占孔隙率的40%～60%，全生長期灌水量為900 m3/hm2。處理②控制土壤含水量占孔隙率60%～80%，灌水量1 200 m3/hm2。處理③承受天然降水外，灌水1次，給水量600 m3/hm2，耗水量為550 m3/hm2（表1）。從給水與耗水量關(guān)系來看，給水越多，耗水越多。

3個處理中，雖然土壤肥力與耕作措施相同，但產(chǎn)量相差很大。土壤含水率保持在孔隙率的40%～60%時，由于水分不足，秸稈產(chǎn)量較低，為6 700.27 kg/hm2；土壤含水量保持在孔隙率的60%～80%時，秸稈產(chǎn)量最高為7 048.03 kg/hm2；處理③不論給水與耗水均少于處理①、②，而子實產(chǎn)量最高為6 694.79 kg/hm2，然而玉米產(chǎn)量的高低并非完全取決于給水多少，而是根據(jù)玉米生長情況，適時適量灌溉，在節(jié)約用水與保證高額產(chǎn)量方面，均有重要作用。

2.1 土壤含水量與玉米生長發(fā)育的關(guān)系

水分對作物的重要性，視其能否按生長需要供給而定。玉米種子發(fā)芽，需要吸取本身絕對干重的48%～50%水分才能膨脹發(fā)芽。土壤中的水分既要滿足種子發(fā)芽出苗，還要保證達(dá)到壯苗要求[3]，因此研究土壤水分變化情況與夏玉米生長的關(guān)系有特殊重要意義。從夏玉米生長期土壤水分變化分析，3種處理的苗期土壤含水量都占孔隙率的56%以上，其間少有差別。抽穗前后處理①最低含水量降至孔隙率的49%，處理②為56%，處理③為51%；開花期以后，處理①、②土壤含水量保持在孔隙率的51%以上，處理③則略低于孔隙率的60%。整個時期的變化如圖2所示。

夏玉米苗期生長緩慢，6月下旬后生長逐漸加速，土壤濕度增減對夏玉米生長影響尤為明顯。7月上旬處理③含水率降至孔隙率的48%時，生長即受抑制，該處理7月中旬土壤濕度較大，生長快。但7月中旬以前夏玉米耐旱性較強(qiáng)，后期水分供應(yīng)適時，仍能得到很好的發(fā)育。7月中旬以后，夏玉米發(fā)育旺盛，而自圓錐花出現(xiàn)至開花期為明顯，此期內(nèi)水分供給特別重要。處理③在7月中旬降雨和灌溉共達(dá)162.7 mm，土壤水分充足，生長曲線上升快，生育期提早1～2 d。處理②在整個生長期都保持較高的土壤濕度，但發(fā)育不好，產(chǎn)量不高，尤其從生長曲線來看，7月中旬受到抑制，分析其原因，是由于玻璃棚架被風(fēng)吹壞，7月上、中旬以帆布棚防雨，造成試驗區(qū)內(nèi)通風(fēng)透光不良所致。

夏玉米開花期以后，一般生長逐漸停滯，集中為子房積累營養(yǎng)物質(zhì)，果穗增長，穗莖增大，對水分需求不如前期迫切，但適時適量的灌溉可促進(jìn)子粒飽滿，千粒重增大（表2、3）。

從以上分析來看，土壤水分情況與夏玉米生長發(fā)育有密切關(guān)系。孕穗至開花期夏玉米發(fā)育最為強(qiáng)烈，在充足水分供給下，有利于花蕊的發(fā)育與授粉的進(jìn)行。此期土壤含水量不應(yīng)低于孔隙率的60%。夏玉米苗期土壤含水量可稍低，但不能低于孔隙率的50%。

2.2 夏玉米生育期各階段耗水量

試驗中耗水量是以葉面蒸騰與棵間蒸發(fā)的總和來計算的。耗水量隨著植株生長速度的增加而增加。各階段耗水量比例雖然由于土壤水分多少而不同，但大體趨勢是一致的。從播種至拔節(jié)前27 d內(nèi)需水較少，耗水量占總量的16.18%～20.66%，24 h耗水強(qiáng)度平均為17.63 m3/hm2；拔節(jié)至開花期36 d的水分消耗最多，耗水量占總量的40%～52%，24 h耗水強(qiáng)度平均為60.16 m3/hm2；開花期以后逐漸減少，開花至蠟熟23 d的耗水量占總量的19%～29%，24 h耗水強(qiáng)度平均為51.72 m3/hm2；蠟熟至收獲23 d內(nèi)耗水量占總量的12.18%～14.48%，24 h耗水強(qiáng)度平均為27.79 m3/hm2（表4）。

灌區(qū)夏玉米生育期耗水規(guī)律為：苗期夏玉米根系生長較快，地上部分生長較緩，比較耐旱；拔節(jié)至抽穗期植株的新陳代謝活動旺盛，莖稈拔節(jié)伸長和植株體積增加都很快，雌雄穗不斷分化形成，為生長發(fā)育最旺盛的時期，對外界生態(tài)條件的反應(yīng)也很敏感，需要大量的水分和養(yǎng)分[4]。此階段如果缺水缺肥，會引起營養(yǎng)體生長不良，植株體型短小，嚴(yán)重影響結(jié)實器官的生長發(fā)育[5]；抽穗至灌漿期對土壤水分十分敏感，為需水關(guān)鍵期，新陳代謝最為旺盛，且正值高溫季節(jié)，日耗水量大；灌漿成熟期分為乳熟期和蠟熟期，是顆粒形成和決定粒重的重要階段[6]；乳熟期植株蒸騰作用仍較強(qiáng)烈，同化作用旺盛，適宜的水分條件，能延長和增強(qiáng)綠葉的光合作用，促進(jìn)灌漿飽滿；夏玉米進(jìn)入蠟熟期后，對水分的要求顯著減少，但土壤水分過低，會造成果穗早枯和下垂，影響顆粒飽滿[7]。

2.3 夏玉米耗水量與產(chǎn)量關(guān)系

保證作物的高額產(chǎn)量是合理灌溉的基本要求，同時用水量應(yīng)力求節(jié)約，是生產(chǎn)每一單位干物質(zhì)消耗最少的水分。從3種不同處理玉米子粒實產(chǎn)量與耗水量來看，處理③產(chǎn)量6 694.79 kg/hm2，耗水550 m3/hm2，是3種處理中用水最節(jié)約的，絕對產(chǎn)量又最高；處理②子實耗水達(dá)1 125 m3/hm2，較處理③高出1倍；處理①耗水雖然較少但產(chǎn)量也最低，處理③的給水量雖不能認(rèn)為絕對合理，但在3種處理中較為合適。

作物生長期的需水量包括葉面蒸騰和地面蒸發(fā)兩部分，在降雨情況下表土結(jié)構(gòu)未受破壞，地面蒸發(fā)亦少，人工灌溉由于大量水分聚集，引起土壤表面板結(jié)，灌溉次數(shù)越多，板結(jié)越嚴(yán)重地面蒸發(fā)越大，處理②耗水特別多的原因也在于此。特別在生長末期，夏玉米需水減少，土壤中大量水分的存在加大了地面蒸發(fā)，8月4日至收獲前處理②較處理③耗水量大1倍左右，但對夏玉米產(chǎn)量并未起有利作用，水分浪費是顯然的。

3 結(jié)論

土壤含水量與夏玉米生長發(fā)育有密切關(guān)系，夏玉米苗期生長緩慢，土壤含水量對夏玉米生長影響明顯；夏玉米開花期以后，主要是營養(yǎng)物質(zhì)的形成，對水分需求不如前期迫切；夏玉米生育期耗水規(guī)律為：從播種至拔節(jié)前27 d內(nèi)耗水量較少，拔節(jié)至開花期36 d的水分消耗最多，開花期以后逐漸減少，蠟熟至收獲23 d內(nèi)耗水量趨于穩(wěn)定。

灌溉農(nóng)業(yè)綜合技術(shù)研究中，最重要的任務(wù)之一就是確定合理的灌溉制度。根據(jù)試驗所得的夏玉米生育期間對水分需求的規(guī)律和當(dāng)?shù)爻Ｄ暧炅糠植继攸c，灌區(qū)夏玉米全生育需要灌溉2～3次，為使計劃層土壤含水量保持占孔隙率的50%～65%，每次灌水定額以520～670 m3/hm2為宜，超過這個定額將形成浪費。灌溉時期應(yīng)為夏玉米抽穗期和乳熟期。根據(jù)夏玉米耗水規(guī)律推求夏玉米生長期間土壤水分變化，擬定灌溉制度為表5所示。

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