伊犁新墾區(qū)玉米滴灌技術(shù)研究

唐亞莉，董文明，蒲勝海，馮廣平，買買提托合提·蘇來曼，丁 峰

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052；3.和田地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆和田 848000)

伊犁新墾區(qū)玉米滴灌技術(shù)研究

唐亞莉1，董文明2，蒲勝海1，馮廣平1，買買提托合提·蘇來曼3，丁 峰1

(1.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木工程學(xué)院，烏魯木齊 830052；3.和田地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，新疆和田 848000)

目的研究伊犁新墾區(qū)玉米生產(chǎn)滴灌最佳灌溉制度和滴灌水肥調(diào)控技術(shù)。方法設(shè)置3個不同的灌溉定額(4 800、5 400、6 000 m3/hm2)處理，采取統(tǒng)一的灌溉周期：4 d，并對土壤水分、玉米產(chǎn)量、水分生產(chǎn)率和主要農(nóng)藝性狀等指標(biāo)進行測定。結(jié)果對玉米應(yīng)用小水量多次灌的滴灌技術(shù)，灌溉定額對產(chǎn)量有較顯著的影響，成正相關(guān)，當(dāng)灌溉定額在5 631.6 m3/hm2時，可獲得最佳產(chǎn)量。結(jié)論伊犁新墾區(qū)玉米在滴灌條件下，采用小水量多次灌并在生育期內(nèi)追肥的水肥調(diào)控技術(shù)，可實現(xiàn)當(dāng)?shù)赜衩咨a(chǎn)的節(jié)水、節(jié)肥高效優(yōu)質(zhì)可持續(xù)發(fā)展。

玉米；滴灌；水肥調(diào)控

0 引 言

【研究意義】人口(糧食、增長)與環(huán)境(污染、生態(tài))是當(dāng)今世界的熱點問題，與其有密切聯(lián)系的土壤資源與水資源也必然是當(dāng)今研究的主要問題[1-2]。自2012年開始玉米已經(jīng)成為了我國糧食作物之首，種植面積占全國糧食作物總面積比重最大，同時是重要的飼料和工業(yè)原材料。伊犁河谷是新疆重要的商品糧生產(chǎn)基地和畜牧業(yè)生產(chǎn)基地，為了保證國家糧食安全生產(chǎn)，國家和自治區(qū)決策實施了伊犁河流域南岸大渠和北岸大渠水土資源開發(fā)建設(shè)項目，新增開墾土地25.33×104hm2左右。新墾土地土層較薄，且以沙土和粘壤土夾砂礫石為主，土壤結(jié)構(gòu)差，蓄水保水能力差；不恰當(dāng)?shù)墓喔纫仔纬伤Y源的浪費和深層滲漏，抬升地下水位，形成土壤此生鹽漬化[3]。而在新墾區(qū)種植玉米并采用先進的滴灌灌溉方式，可節(jié)約水資源，避免因深層滲漏與地面徑流而造成的土壤養(yǎng)分流失和水土流失，能有效的防止土壤退化、水資源污染，提高灌溉水和肥料的有效利用率，進一步的提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)，對促進伊犁綠洲農(nóng)業(yè)的高效可持續(xù)發(fā)展起到積極的推動作用。【前人研究進展】Sefer Bozkurt 等[4]研究認(rèn)為玉米的產(chǎn)量隨著灌溉量的增加也相應(yīng)的增加。Tida Ge等[5]研究認(rèn)為水分脅迫對夏玉米整個生育期內(nèi)生長發(fā)育、生物量分配及其水分利用效率有影響，田間持水量降低影響到玉米雌穗農(nóng)藝性狀以及產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。滴灌技術(shù)應(yīng)用于大田玉米灌溉方面的研究還處于初步階段，有學(xué)者研究認(rèn)為，玉米的灌水量和產(chǎn)量的關(guān)系呈拋物線變化趨勢，兩者呈良好的二次曲線關(guān)系[6-9]?！颈狙芯壳腥朦c】以伊犁河流域節(jié)水農(nóng)業(yè)與水土生態(tài)安全問題為切入點，主要關(guān)注因素為灌溉次數(shù)、灌溉定額[10]以及伊犁河谷節(jié)水高效型玉米種植技術(shù)，研究伊犁河流域新墾區(qū)砂質(zhì)薄土層玉米滴灌種植技術(shù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】根據(jù)伊犁河流域新開墾區(qū)坡降大，砂質(zhì)薄土層為主的土壤特性，易形成深層滲漏和地面徑流，造成水土流失。研究該地區(qū)灌水量與玉米生產(chǎn)能力的關(guān)系，確定伊犁河谷砂質(zhì)薄土層耕地玉米生產(chǎn)滴灌最佳灌溉制度和玉米生產(chǎn)滴灌水肥調(diào)控技術(shù)，為伊犁河流域水土開發(fā)過程中玉米生產(chǎn)實踐提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地位于伊犁河流域新墾荒地區(qū)，天山北麓山前坡地，地形坡降較大(2%～3%)，土層平均厚度20～30 cm，且下部多以砂礫石為主，土壤表層鹽分含量0.88%，pH值在8.5左右，土壤平均容重1.65 g/cm3，土壤質(zhì)地為中壤土，沙性且含粘性膠體顆粒；土壤有機質(zhì)含量0.80%，速效氮含量為22.78 mg/kg，速效磷含量為3.84 mg/kg，速效鉀含量為255.27 mg/kg。種植品種為SC704，采取春耕犁地，耕翻深度25～28 cm，犁耕播前施入60 m3/hm2牛糞，直接翻入地下；225 kg/ hm2尿素和225 kg/ hm2磷酸二銨耙地時作為基肥施入。5月6日采用50 cm等行距，株距25 cm方式點播種植，保苗株數(shù)8.25×104～9.00×104株/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設(shè)計

整個玉米生育期滴灌設(shè)定3個水平的灌溉定額(4 800、5 400和6 000 m3/ hm2)，灌溉周期為4 d；試驗設(shè)置3個處理，3個重復(fù)，每個小區(qū)面積為(5 m×30 m)150 m2。1個處理10行玉米，PE支管單側(cè)布置，單側(cè)布設(shè)長度為30 m；每2行玉米鋪設(shè)1帶滴灌毛管，各處理間毛管鋪設(shè)間距為1.0 m，鋪設(shè)長度為30 m，選用Φ16-400-2.2內(nèi)向貼片式滴灌帶，滴頭工作壓力為100 kPa，滴頭流量2.2 L/h，5.5 L/m；各處理以水表控制滴灌水量，實際面積為20.25 hm2，6月初澆頭水。表1

玉米采用干播濕出的播種方式，播種時未覆膜，在5月25日灌了1次出苗水，灌溉量為300m3/ hm2，玉米滴灌灌水自6月24日起，以后每4 d滴灌一次水，9月21日結(jié)束灌水，灌溉時間90d，全生育期灌水24次。處理小區(qū)每次灌水量通過水表控制核定。

1.2.2 測定項目

監(jiān)測土壤含水量的變化；玉米出苗率調(diào)查，試驗小區(qū)每行隨機選取1株玉米進行長勢監(jiān)測(株高、穗位高、徑粗、單穗重、千粒重等)，選取試驗小區(qū)中間10行長勢均勻的2m樣段，作為樣方測定單位面積株數(shù)和單位面積穗數(shù)，進行測產(chǎn)。表2，表3

表1 玉米滴灌灌溉制度試驗處理

Table 1 Experimental treatment of drip irrigation system for maize (m3/ hm2)

表2 滴灌玉米室內(nèi)考種及測產(chǎn)產(chǎn)量
Table 2 Seed test indoor and yield estimation of maize under drip irrigation

處理Treatment千粒重1000-grainweight(g)穗粒數(shù)Grainnumberperspike單穗粒重Grainweightperspike(g)每公頃穗數(shù)Spikenumber(ear/hm2)測產(chǎn)產(chǎn)量Yieldestimation(kg/hm2)C1248705821447574040107769C2258986541694284540143394C3299545661696980535137097

表3 滴灌玉米生理性狀調(diào)查
Table 3 Investigation on physiological character of maize under drip irrigation

處理Treatment株高Plantheight(cm)穗位高Earheight(cm)徑粗Stemdiameter(cm)穗徑Eardiameter(cm)株數(shù)Plantnumberperhectare(plants/hm2)穗數(shù)Earnumberperhectare(ears/hm2)C11647079441804208355074040C21842598501944769154584540C31620077452104538805080535

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003和DPS 15.10等統(tǒng)計軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1不同處理對滴灌玉米產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率的影響

通過對不同灌溉定額與玉米產(chǎn)量進行擬合，可得擬合公式y(tǒng)=-0.005 8x2+65.326x-168 641，由此可知有極大值存在，當(dāng)灌溉定額為5 631.6 m3/ hm2，理論上可以獲得一個最佳產(chǎn)量15 302 kg/ hm2。

試驗對測產(chǎn)數(shù)據(jù)的水分生產(chǎn)率進行分析，以處理C2最高，為2.66 kg/m3，分別比C1和C3高出0.41和0.38 kg/m3。表明在不同生育時期不同灌溉定額對玉米滴灌產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率影響不同。產(chǎn)量高的處理水分生產(chǎn)率不一定高，水分生產(chǎn)率高的，產(chǎn)量也并不一定高。

試驗對測產(chǎn)數(shù)據(jù)進行方差分析，可知處理間玉米產(chǎn)量存在顯著差異。處理間以C2產(chǎn)量最高，產(chǎn)量為14 339.4 kg/ hm2，分別比C1和C3高出24.8%和4.4%。這說明滴灌玉米產(chǎn)量隨著灌溉量的增加顯著增加，但在玉米的生育期內(nèi)灌溉存在奢侈性耗水，使奢侈性耗水不能轉(zhuǎn)化成產(chǎn)量，降低了玉米的產(chǎn)量。圖1，圖2，表4，表5

2.2不同灌溉定額處理下玉米主要農(nóng)藝性狀的變化及與產(chǎn)量相關(guān)性

研究表明，滴灌玉米產(chǎn)量與單位面積株數(shù)、穗數(shù)、穗徑和單穗粒重呈顯著正相關(guān)(r= 0.96、0.98、0.97和0.98)，與株高、穗位高、徑粗和千粒重相關(guān)性不顯著，而水分生產(chǎn)率與灌溉定額、徑粗和千粒重呈極其顯著正相關(guān)(r= 1.00、1.00和0.95)，表明灌溉定額處理主要通過影響單位面積株數(shù)、穗數(shù)、穗徑和單穗粒重來增加滴灌玉米產(chǎn)量。根據(jù)試驗得出伊犁新墾區(qū)滴灌玉米的灌溉制度。表6，表7

圖1 不同處理玉米測產(chǎn)產(chǎn)量
Fig.1 Yield estimation of different treatmenst

圖2 玉米不同灌溉定額與測產(chǎn)產(chǎn)量擬合
Fig.2 The fitting between different irrigation quota and yield estimation of maize

表4 滴灌玉米試驗不同處理產(chǎn)量與水分生產(chǎn)率
Table 4 Yield and water productivity of differenttreatments of maize under drip irrigation

處理Treatment灌溉定額Irrigationquota(m3/hm2)測產(chǎn)Yieldestimation(kg/hm2)水分生產(chǎn)率Waterproductivity(kg/m3)C14800107769225C25400143394266C36000137097228

表5 測產(chǎn)產(chǎn)量方差
Table 5 Variance analysis of capacity yields

變異來源Variationorigin平方和Squariance自由度Freedom均方MeansquaresF值FvalueP值Pvalue區(qū)組間Interblock129262793201264631396600112233000003處理間Betweengroups2168856361042108442818052188311000001誤差Error23034820974575870524總變異Generalcariation3484519114018LSD法多重比較 LSDmutiplecomparison21433937530032500001313709658962971650000111077692193562453529327370字母標(biāo)記表示結(jié)果 Lettermarkingresult處理Treatment均值Meanvalue5%顯著水平Highsignificantatthelevelof5%1%極顯著水平Highsignificantatthelevelof1%C2143393753aAC3137096589bAC1107769219cB

2.3根據(jù)試驗得出伊犁新墾區(qū)滴灌玉米的灌溉制度

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)結(jié)果，對玉米滴灌灌溉制度以及滴灌水肥調(diào)控技術(shù)進行優(yōu)化，采用小水量多灌次的灌溉技術(shù)，可較好解決土壤透水性差，土層薄，保水保肥能力差，而導(dǎo)致產(chǎn)量不高的問題，能獲得一個較理想的產(chǎn)量。表8

3 討 論

3.1 玉米滴灌試驗產(chǎn)量與灌溉定額呈正相關(guān)，方差分析表明灌溉定額對玉米滴灌試驗產(chǎn)量有較顯著影響，對產(chǎn)量和灌溉定額擬合曲線呈多項式關(guān)系，有極大值存在，灌溉定額在5 631.6 m3/ hm2時，可獲得最佳產(chǎn)量15 302 kg/ hm2。

3.2 水分生產(chǎn)率與灌溉定額呈顯著正相關(guān)，并呈多項式關(guān)系，有極大值存在，灌溉定額大約為5 400 kg/ hm2，水分生產(chǎn)率最大；灌溉定額4 800 kg/ hm2時，水分生產(chǎn)率略小。

表8 新疆伊犁河流域砂質(zhì)薄土層新墾耕地滴灌玉米灌溉制度

Table 8 Irrigation schedule of maize under drip irrigation in newly reclaimed area of Ili (m3/hm2)

4 結(jié) 論

在伊犁砂質(zhì)薄土層新墾荒地大坡度條件下推廣小水量多灌次的玉米滴灌技術(shù)可行；該地區(qū)的玉米滴灌節(jié)水高效水肥調(diào)控技術(shù)為：

春耕犁地，耕翻深度28～30 cm，犁耕播前施入4 m3/667 hm2牛糞，直接翻入地下；150 kg/ hm2尿素和180 kg/hm2磷酸二銨耙地時作為基肥施入。5月初采用50 cm等行距，株距25 cm干播濕出方式點播種植，在5月下旬灌出苗水，灌溉量為灌溉量為300 m3/ hm2，6月下旬滴頭水，灌溉周期為4～5 d，全生育期灌水22～24次，每次隨水滴施尿素18 kg/ hm2。

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Maimaiti Tuohetisulaiman3，DING Feng1

StudyonDripIrrigationTechniqueofMaizeinIliNewlyReclaimedAreaSoil

TANG Ya-li1，DONG Wen-ming2，PU Sheng-hai1，F(xiàn)ENG Guang-ping1，

(1.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 2.CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi8300521,China; 3.AgriculturalTechnologyExtensionCenterofHotanPrefecture,HotanXinjiang848000，China)

ObjectiveIli River Valley is an important production base of the commodity grain in Xinjiang. In view of the irrigation problem of arenaceous thin soil layer in Yili new reclamation area, this project aims at the optimum irrigation system of drip irrigation and the water and fertilizer control technology by drip irrigation experiment for maize production.MethodThree different irrigation quotas (4,800 m3/hm2, 5,400 m3/hm2and 6,000 m3/hm2) treatments were set, and a uniform irrigation cycle was adopted and 4 days later, the soil moisture, maize yield, water productivity and main agronomic traits were studied.ResultThe experiments showed that the irrigation quota had a significant influence on the yield of maize, which was shown as positive correlation when applying small amount of water and repeated irrigation. The optimum yield could be obtained when the irrigation quota was 5,631.6 m3/hm2.ConclusionUnder the condition of drip irrigation in Yili new land reclamation area, the water and fertilizer regulation techniques with small amount of water irrigation and additional fertilizer during the growth period can realize the sustainable development of the water saving, fertilizer saving and high quality maize production.

maize；newly reclaimed soil of Ili；drip irrigation

DING Feng(1980-)，male，born in Shandong，associate research fellow，masters degree，research direction：research on high yield water-saving irrigation technology and water resource utilization，water salt migration law and irrigation erosion research，(E-mail)nkydf@126.com

S275.5；S512.1+1

A

1001-4330(2017)10-1832-07

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.10.008

2017-07-26

國家自然科學(xué)基金項目(地區(qū)科學(xué)基金)“伊犁新墾區(qū)大坡降砂質(zhì)薄層土不同灌溉方式下灌溉侵蝕機理與侵蝕過程研究”(41261071，2013～2016年)

唐亞莉(1978-)，女，廣西人，副研究員，碩士，研究方向為農(nóng)作物高產(chǎn)節(jié)水灌溉技術(shù)和水資源高效利用，(E-mail)yltang_2006@126.com

丁峰(1980-)，男，山東人，副研究員，碩士，研究方向為農(nóng)作物高產(chǎn)節(jié)水灌溉技術(shù)和水資源高效利用、水鹽運移規(guī)律及灌溉侵蝕，(E-mail)nkydf@126.com

Supported by: National Natural Science Foundation of China "Study on the Erosion Mechanism and Erosion Process in Large Gradient Arenaceous Thin Soil in Ili Reclamation Area under Different Irrigation Methods" (41261071)