民勤綠洲畦膜上灌對玉米灌水量及產(chǎn)量的影響

張云亮，鄭文燕，王 強(qiáng)，胡想全，李 莉

(1.甘肅省水利科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省水利水電勘察設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 730000)

民勤綠洲畦膜上灌對玉米灌水量及產(chǎn)量的影響

張云亮1，鄭文燕1，王 強(qiáng)2，胡想全1，李 莉1

(1.甘肅省水利科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省水利水電勘察設(shè)計研究院，甘肅 蘭州 730000)

為了探討畦膜上灌對玉米灌水量及產(chǎn)量的影響，在甘肅省水利科學(xué)研究院民勤試驗站進(jìn)行了畦膜上灌與畦灌的對比試驗。結(jié)果表明，畦膜上灌與畦灌相比，全生育期灌水次數(shù)均為5次，全生育期灌水定額畦膜上灌較之畦灌減少10.3%；畦膜上灌與畦灌相比，其玉米籽粒性狀的各項指標(biāo)均具有優(yōu)勢；畦膜上灌的玉米產(chǎn)量顯著高于畦灌，增加了30.0%；穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重與玉米產(chǎn)量之間存在線性相關(guān)關(guān)系，其中穗長、穗粗、禿尖長為負(fù)相關(guān)，穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重為正相關(guān)；畦膜上灌相比畦灌凈效益和水分生產(chǎn)率都顯著提高。

畦膜上灌； 玉米； 灌水量； 產(chǎn)量

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大和氣候的變化，干旱缺水嚴(yán)重地影響到我國農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，畦膜上灌技術(shù)是解決干旱缺水問題的重要技術(shù)之一[1-2]。在農(nóng)業(yè)科技戰(zhàn)線上，膜上灌是一項具有應(yīng)用作物種類多、適用范圍廣、增產(chǎn)幅度大等特點的重大研究成果，近年來在新疆，甘肅等地得到廣泛推廣應(yīng)用，取得了良好的節(jié)水增產(chǎn)效果。就形式而言，由1987年的扶埂膜上灌，發(fā)展到現(xiàn)在的膜孔溝灌、膜孔畦灌、膜縫灌[3-4]等多種形式；就覆蓋率而言，田間地膜覆蓋率由60%上升到90%；就適應(yīng)作物而言，已從棉花發(fā)展到玉米[5]、花生[6]、小麥[7]和大豆[8]等十多種作物；就應(yīng)用地域而言，也由新疆發(fā)展到甘肅、寧夏、河南、河北等地[9-10]。相對于噴灌、滴灌、微潤灌等高效節(jié)水灌溉技術(shù)具有應(yīng)用面積廣，種植作物多等特點。因此，開展畦膜上灌相關(guān)研究具有重大而長久的現(xiàn)實意義。

畦膜上灌與傳統(tǒng)畦灌相比，具有施水面積小、深層滲漏小、棵間蒸發(fā)少、水費(fèi)成本小等特點[11]，但水在膜上停留時間延長，使得田面蒸發(fā)量加大。畦膜上灌這些特點必然對作物全生育期灌水量及產(chǎn)量產(chǎn)生影響。本文旨在研究畦膜上灌對玉米全生育期灌水量及產(chǎn)量的影響，以期為當(dāng)?shù)仄枘ど瞎嗉夹g(shù)的推廣應(yīng)用提供試驗和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗在甘肅省水利科學(xué)研究院民勤節(jié)水農(nóng)業(yè)暨生態(tài)建設(shè)試驗示范基地進(jìn)行，試驗基地位于民勤縣城以北約13.5 km處的大灘鄉(xiāng)東大村(103°36′E，39°04′N)，海拔1 250 m左右，處于綠洲和騰格里沙漠交界地帶，屬典型的大陸性荒漠氣候，氣候干燥，降水稀少，蒸發(fā)量大，風(fēng)沙多，自然災(zāi)害頻繁。太陽輻射強(qiáng)，多年平均氣溫7.8 ℃，極端最高氣溫39.5 ℃，極端最低氣溫-27.3 ℃，平均濕度45%，年降水110 mm，年蒸發(fā)量2 644 mm，年日照時數(shù)3 028 h，光熱資源豐富，地下水埋深，無霜期150 d，最大凍土深115 cm[12]。試驗區(qū)土質(zhì)0～60 cm為黏壤土，60 cm以下逐漸由黏壤土變?yōu)樯叭劳粒寥榔骄葜貫?.53 g·cm-3。田間持水量22%，速效鉀181 mg·kg-1，速效磷71 mg·kg-1，有機(jī)質(zhì)14%，液態(tài)氮含量10 mg·kg-1。

1.2 處理設(shè)計

試驗設(shè)畦膜上灌灌水方式處理，以畦灌灌水方式為對照(CK)。玉米在拔節(jié)期、抽雄散粉期和灌漿期灌水的土壤含水量下限分別控制在55%(占田間持水量的百分比，下同)、65%和60%，除出苗外，其余各次灌水上限統(tǒng)一設(shè)定為85%。3次重復(fù)，畦寬3 m，畦長30 m，小區(qū)面積90 m2，小區(qū)布置采取隨機(jī)排列，盡量消除土地差異對試驗結(jié)果的影響。

試驗玉米于2016年4月21日播種，9月22日收獲，苗期和成熟期不設(shè)水分處理，播種后出苗水各小區(qū)統(tǒng)一按灌水定額900 m3·hm-2灌溉，通過土壤水分監(jiān)測，確定灌水時間、灌水次數(shù)、灌水定額和灌溉定額，收獲期測產(chǎn)。

1.3 測定項目與方法

每個小畦單獨(dú)灌水，灌水量用水表進(jìn)行監(jiān)測。土壤含水量(0～100 cm)采用烘干法測定，監(jiān)測區(qū)間為2016年4月20日至9月21日，每旬測定一次，降雨和灌水前后加測。各個小區(qū)單獨(dú)測定產(chǎn)量，并隨機(jī)抽取5株玉米樣品，測定果穗重、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重等。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2010對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并繪制相關(guān)插圖，用SPSS 17.0統(tǒng)計分析軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性分析和回歸分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌水量

本試驗中畦膜上灌和畦灌玉米全生育期灌水次數(shù)都為5次，根據(jù)土壤含水量下限控制灌水時間和灌水量，根據(jù)大田實測結(jié)果，畦膜上灌較之畦灌玉米灌水時間都有延后，每次灌水量也各有不同，其中：第1次灌水為播種前灌水，所以整個試驗區(qū)各個小區(qū)灌水量相同，均為9.4 m3；第2次灌水在拔節(jié)期，畦膜上灌較之畦灌減少了15.2%；第3次灌水在抽雄期，畦膜上灌較之畦灌減少了20.5%；第4次灌水在灌漿期，畦膜上灌較之畦灌減少了8.8%；第5次灌水在成熟期，畦膜上灌較之畦灌減少了6.8%；全生育期內(nèi)畦膜上灌灌溉定額4 931.41 m3·hm-2，畦灌5 495.19 m3·hm-2，畦膜上灌較之畦灌減少了10.3%(表1)。

表1 畦膜上灌與畦灌灌水量的比較

注：標(biāo)注不同字母者表示差異極顯著，(P<0.01)。

2.2 產(chǎn)量

2.2.1 籽粒性狀

對比分析2個處理籽粒性狀的相關(guān)指標(biāo)除了穗重以外，其余各項指標(biāo)均是畦膜上灌較之畦灌有所優(yōu)勢。畦膜上灌較之畦灌穗重減少了1.6%，百粒重增加了3.4%，穗行數(shù)增加了5.9%，行粒數(shù)增加了3.2%，穗長增加了3.8%，穗粗增加了2.0%，禿尖長增加了39.3%(圖1)。

圖1 畦膜上灌與畦灌玉米籽粒相關(guān)性狀的比較

2.2.2 產(chǎn)量

對比分析發(fā)現(xiàn)，畦膜上灌的玉米產(chǎn)量為13 735.90 kg·hm-2，較之畦灌產(chǎn)量的10 565.15 kg·hm-2增加了30.0%，差異極顯著。

2.2.3 產(chǎn)量與籽粒性狀的相關(guān)性

為了分析玉米各籽粒性狀指標(biāo)與產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系，借助SPSS 17.0軟件，采用逐步回歸法對上述性狀指標(biāo)與產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行多元回歸，得到多元線性回歸的模型：

y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+…+bnxn。

式中：y為產(chǎn)量；bn為回歸變量；xn為回歸系數(shù)；n=1,2,3,…，6，分別對應(yīng)玉米的穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重。

經(jīng)計算，得到回歸模型：

y=-64.577-60.447x1-227.37x2-226.64x3+33.476x4+9.105x5+121.24x6。

復(fù)相關(guān)系數(shù)r=0.835，經(jīng)檢驗，回歸方程表示x1、x2、x3、x4、x5、x6與y的關(guān)系極顯著，故回歸方程可用。

由回歸方程可見，穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重與玉米產(chǎn)量之間存在線性相關(guān)關(guān)系，其中穗長、穗粗、禿尖長為負(fù)相關(guān)，穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重為正相關(guān)。

2.3 水分生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效益

對比分析畦膜上灌與畦灌水分生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)效益的相關(guān)指標(biāo)，畦膜上灌較之畦灌水分生產(chǎn)率明顯提高，產(chǎn)量效益提高了30.0%，凈效益提高了19.9%(表2)，2種處理下其他各項支出保持一致。綜合分析，畦膜上灌相比畦灌在維持凈效益略有提高的情況下，其水分利用效率明顯提高，符合我國節(jié)水灌溉的現(xiàn)狀和需求。

表2 畦膜上灌與畦灌經(jīng)濟(jì)效益的比較

3 小結(jié)與討論

3.1 小結(jié)

畦膜上灌與畦灌相比，全生育期灌水次數(shù)均為5次，全生育期灌溉定額畦膜上灌較之畦灌減少10.3%，抽雄初期灌水定額畦膜上灌減少幅度最大，這主要是由于此時正值研究區(qū)高溫天氣，畦膜上灌大大減小了地表水分的無效蒸發(fā)。畦膜上灌較之畦灌，其穗重、百粒重、穗行數(shù)、行粒數(shù)等玉米籽粒性狀指標(biāo)均表現(xiàn)出優(yōu)勢。畦膜上灌產(chǎn)量顯著高于畦灌產(chǎn)量，畦膜上灌較之畦灌產(chǎn)量增加了30.0%。穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重與玉米產(chǎn)量之間存在線性相關(guān)關(guān)系，其中穗長、穗粗、禿尖長為負(fù)相關(guān)，穗行數(shù)、行粒數(shù)和百粒重為正相關(guān)。畦膜上灌相比畦灌凈效益略有提高，水分利用效率明顯提高。

3.2 討論

水資源匱乏是制約我國干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因素，畦膜上灌作為改進(jìn)之后地面灌溉方式的一種，得到了廣泛的推廣和普及。畦膜上灌與畦灌相結(jié)合，有效地影響了土壤水分運(yùn)動，可減少灌水量，延遲灌水時間，增加作物產(chǎn)量，提高水分生產(chǎn)率。民勤當(dāng)?shù)剡€是以地面灌溉為主，噴灌、滴管、微潤灌等先進(jìn)的灌水方法由于其對水質(zhì)的要求高，運(yùn)行成本高等特點目前還未成為當(dāng)?shù)氐闹髁鞴嗨绞?。畦膜上灌是一種改進(jìn)之后地面灌溉方式，膜上灌與畦灌相結(jié)合，有效地影響了土壤水分運(yùn)動，可減少灌水量，延遲灌水時間，增加作物產(chǎn)量，提高水分生產(chǎn)率，具備與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)種植現(xiàn)狀相適應(yīng)的特點，其推廣簡單易行，具有重大的推廣和普及價值。

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(責(zé)任編輯：張 韻)

2017-08-27

國家自然科學(xué)基金(51369004；51369003)

張云亮(1986—)，女，甘肅敦煌人，工程師，碩士，從事節(jié)水灌溉方面的工作，E-mail: zhangylgsdh@163.com。

文獻(xiàn)著錄格式：張云亮，鄭文燕，王強(qiáng)，等. 民勤綠洲畦膜上灌對玉米灌水量及產(chǎn)量的影響[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(11)：1883-1885.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171105

S513

A

0528-9017(2017)11-1883-03