調(diào)虧灌溉下滴灌玉米植株與土壤水分及節(jié)水增產(chǎn)效應

魏永霞　馬瑛瑛　劉　慧　張雨鳳　楊軍明　張　奕

(1.東北農(nóng)業(yè)大學水利與土木工程學院， 哈爾濱 150030； 2.農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)水資源高效利用重點實驗室， 哈爾濱 150030；3.東北農(nóng)業(yè)大學理學院， 哈爾濱 150030)

0　引言

水分是限制玉米生長發(fā)育的主要逆境因子之一。適宜的水分脅迫對于作物生長表現(xiàn)出一定的正效應，在節(jié)水同時能夠促進作物生長、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)[1-3]。然而，不合理的灌溉和水資源過度開發(fā)使得無效農(nóng)業(yè)用水增加、生態(tài)環(huán)境惡化。因此，提升節(jié)水灌溉的技術和利用水平對于滿足農(nóng)業(yè)供水、節(jié)省灌溉總量、保證作物生長、維持生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展至關重要。與畦灌相比，滴灌技術不僅能夠節(jié)約灌溉用水、提高水分利用效率，而且對作物增產(chǎn)具有積極正效應[4]。王建東等[5]認為在非充分灌溉條件下滴灌模式對提高作物產(chǎn)量較精細地面灌優(yōu)勢明顯?；谝陨弦蛩兀瑢⒄{(diào)虧灌溉技術與滴灌技術結合研究對于生物節(jié)水意義重大。

植物通過輸送水分來調(diào)控自身的水分平衡以滿足生長發(fā)育的需求，構成自身的安全保證體系。研究植物優(yōu)化調(diào)控水分平衡的潛力，對于充實土壤-植物-大氣連續(xù)體(SPAC)、明確植物對環(huán)境的適應機制、挖掘高效用水的潛力具有重要意義[6]。貯存于植物體內(nèi)的水分對植物輸送水分、抗旱性能、適應環(huán)境變化的自我調(diào)節(jié)能力具有重要影響[7]?？到B忠等[8]研究表明，調(diào)虧處理后氣孔行為的變化以及光合和蒸騰耗水對氣孔的反應差異是調(diào)虧灌溉節(jié)水增產(chǎn)的內(nèi)在因素。BASTIAANSSEN等[9]研究表明，調(diào)虧灌溉可降低葉片氣孔開度，減少作物生理耗水，提高葉片水分利用效率。FABIO等[10]研究表明，調(diào)虧灌溉通過控制土壤水分影響作物根系生長,達到間接控制作物蒸騰作用的目的。目前，調(diào)虧灌溉技術在節(jié)水增產(chǎn)效應方面的研究已比較成熟，其中有大量研究從植物的氣孔調(diào)節(jié)方面闡述了植物水分輸送過程中的調(diào)控機制，但較少涉及植物貯水方面的指標，且有關調(diào)虧灌溉對植物濕基含水率影響的研究尚未見報道。

本研究以黑龍江西部種植玉米為對象，分別在苗期和拔節(jié)期進行測坑微區(qū)調(diào)虧灌溉試驗，研究水分調(diào)控對植物濕基含水率的影響，分析水分脅迫條件下玉米植株及土壤水分分布與變化規(guī)律、根系生長及節(jié)水增產(chǎn)效應，旨在為指導黑土區(qū)農(nóng)業(yè)高效生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　試驗地概況

試驗于2016年5—10月在黑龍江省水利科學研究院綜合試驗基地(126°36′35″E，45°43′09″N，總面積55 hm2)進行。試驗地位于東北典型黑土帶上，全年平均氣溫3.1℃，無霜期130～140 d，年降水量多介于400～650 mm；降水多集中在7—9月，約占全年的70%，多年平均水面蒸發(fā)量796 mm，屬中熱帶大陸性季風氣候。供試土壤主要為壤土，速效氮(N)質(zhì)量比154.4 mg/kg,速效磷(P2O5)質(zhì)量比40.1 mg/kg，速效鉀(K2O)質(zhì)量比376.8 mg/kg，pH值為7.27。0～1 m土層內(nèi)的平均田間持水率(占干土質(zhì)量)為28.4%，土壤干容重為1.22 g/cm3。

1.2　試驗設計

試驗在自動感應式遮雨棚測坑(長250 cm、寬200 cm、深170 cm)內(nèi)進行，測坑矩形，有底，隔絕了與外部的水分交換。供試作物為春玉米(強盛31號)，5月9日播種，播前進行灌水、施肥、拌土、回填等處理，使各小區(qū)水分和養(yǎng)分狀況相近。采用開溝起壟點種的方式，每坑4壟，每壟7穴，株行距28.5 cm×62.5 cm；灌水方式采用地面滴灌，一條毛管控制一壟作物，毛管長度與小區(qū)壟長相同。底肥514 kg/hm2，追肥330 kg/hm2，其中尿素與二胺的比例為2∶1。調(diào)虧處理主要在苗期和拔節(jié)期進行，灌水量按計劃濕潤層(苗期45 cm、拔節(jié)期60 cm)內(nèi)平均土壤含水率占田間持水率的百分比計算，當土壤含水率低于水分處理下限時灌水至上限。共設6個處理，每個處理3次重復，其中第6個處理全生育期內(nèi)進行適宜灌水，作為對照處理。具體試驗設計方案見表1。

表1　試驗設計方案Tab.1　Experiment design scheme　%

1.3　測試項目與方法

(1)冠部各器官濕基含水率

分別于苗期(播后33 d)、拔節(jié)期(播后57 d)、抽雄期(播后73 d)、灌漿期(播后91 d)、成熟期(播后121 d)、收獲時(播后136 d)將取樣的玉米植株從莖基部剪下，獲得完整的冠部，然后將植株地上各部分分開，擦拭表面塵污后分別裝入檔案袋內(nèi)立即稱其鮮質(zhì)量，105℃干燥2～3 h殺青，并在80℃下干燥至質(zhì)量恒定，用精度為0.01 g電子天平稱取干質(zhì)量，計算各器官濕基含水率。

濕基含水率計算方法為

θ=(Gs-Gg)/Gs×100%

(1)

式中θ——植株器官濕基含水率，%

Gs——植株器官鮮物質(zhì)量，g

Gg——植株器官干物質(zhì)量，g

(2)根部參數(shù)

地上部分取樣同時進行根系取樣，根系取樣面積為植株周圍60 cm×60 cm，取樣深度根據(jù)根系深度而定，盡量取到以肉眼看不見細毛根為止，然后將其浸泡在盆中，到土柱變得松散時沖洗根系，洗凈后用無氮吸水紙吸干，測定根系條數(shù)。將根系放在背面貼有坐標紙的玻璃片上測其長度。將根系裝在檔案袋內(nèi)稱其鮮質(zhì)量，80℃下干燥至恒質(zhì)量，用精度為0.01 g電子天平稱取干質(zhì)量，計算根部濕基含水率。

(3)根長密度

于灌漿期(播后91 d)另選取有代表性植株進行根系取樣，根系取樣面積仍為植株周圍60 cm×60 cm，沿四周垂直挖土，形成有根樣的土柱，盡量挖至以肉眼看不見細毛根為止，沿土柱自上而下每隔10 cm取一土樣，將土樣用水浸泡、沖洗，洗凈后用無氮吸水紙吸干。將粗根與細根分類，粗根直接測量其長度，細根先用精度為0.000 1 g電子天平秤量總質(zhì)量，然后選取一部分細根稱其質(zhì)量并同時測量其長度，按照質(zhì)量比例法換算細根總長度，根長密度為單位土壤體積中的根長(單位：cm/cm3)。

(4)土壤含水率

處理開始后每隔5 d采用干燥法逐層測定計劃濕潤層(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)土壤含水率，取樣點位于2條滴灌帶中間位置處和滴頭正下方，取其平均值，以確定灌水量。并于苗期逐層測定(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm)各處理灌水前(6月1日)后(6月3日)0～80 cm深土層內(nèi)土壤含水率。

灌水量計算方法為

W=RHA(Ws-W0)

(2)

式中W——灌水量，m3

R——土壤干容重，g/cm3

H——計劃濕潤層深度(苗期20 cm、其他生育期60 cm)，cm

A——測坑面積，cm2

Ws——設計含水率上限，%

W0——灌前土壤實測含水率，%

玉米全生育期內(nèi)耗水量計算方法為

ET=ΔW+I

(3)

式中ET——耗水量，mm

ΔW——播種前和收獲后0～60 cm土層儲水量變化

I——計算時段內(nèi)總灌溉量，mm

(5)產(chǎn)量

玉米收獲時每個測坑內(nèi)隨機選取7株(邊行除外)，風干后脫粒，測定穗粒質(zhì)量、含水率，產(chǎn)量為質(zhì)量含水率為14%的產(chǎn)量。

水分利用效率計算方法為

WUE=Y/ET

(4)

式中WUE——玉米水分利用效率，kg/m3

Y——玉米產(chǎn)量，kg/hm2

1.4　數(shù)據(jù)處理

采用Excel對試驗數(shù)據(jù)進行初步整理，用Origin 7.5進行圖表繪制，用SPSS 22.0進行顯著性分析。

2　結果與分析

2.1　玉米植株冠部水分變化規(guī)律

植株體內(nèi)水分狀況因土壤水分的不同而有所差異，圖1為不同水分虧缺處理下玉米植株在整個生育期內(nèi)冠部含水率變化曲線。由圖1可知，整個生育期內(nèi)，不同水分虧缺處理的玉米植株其濕基含水率隨生育歷程均呈下降趨勢，這與王娟等[11]的研究結果相吻合，表明調(diào)虧灌溉不改變玉米冠部含水率變化的總體趨勢。具體分析各生育階段顯示，不同處理的玉米植株冠部濕基含水率按由大到小的順序，在苗期末表現(xiàn)為C4、CK、C3、C1、C2、C5，C1、C2、C5分別較對照處理降低2.69%、4.11%、4.90%，差異不顯著(P>0.05)，說明苗期土壤水分虧缺處理對玉米植株濕基含水率表現(xiàn)出一定的影響，但影響不顯著，這可能是因為苗期植株葉面積小且2016年多遇降雨陰天，作物蒸騰耗水小，加之作物面對不利干旱環(huán)境具有一定的自我調(diào)節(jié)能力，使得植株濕基含水率在適宜水分虧缺處理下降低并不明顯。拔節(jié)期，作物進入營養(yǎng)生長旺盛時期，葉面積迅速增大，氣溫升高，作物蒸騰量增大，植株濕基含水率逐漸降低，其對土壤水分虧缺的敏感度也相應增加，至拔節(jié)期末各處理玉米植株濕基含水率由大到小表現(xiàn)為CK、C2、C1、C3、C4、C5，處理C1、C2接近對照處理，可能是因為拔節(jié)期復水后玉米植株根系吸收水分及各部位生長機制存在補償效應，處理C3、C4、C5分別低于對照處理3.75%、4.87%、7.14%，差異不顯著(P>0.05)。隨著生育階段的推進，玉米植株濕基含水率不斷降低。至成熟期末，處理C1、C2分別高于對照處理3.63%、5.90%，這可能是因為苗期適宜的水分虧缺延緩了作物的衰老[12]，與對照處理相比，細胞及植物組織老化減緩，保水能力強，植株含水率高，作物抗旱性能強。

圖1　不同處理玉米植株冠部總含水率變化曲線Fig.1　Changing curves of total water content in crown of maize under different treatments

圖2　玉米植株冠部各構件濕基含水率變化曲線Fig.2　Changing curves of water content of filtration cake in crown of maize under different treatments

2.2　玉米植株冠部各構件水分分布及變化規(guī)律

植株體內(nèi)水分分布狀況及變化直接影響其營養(yǎng)生長與生殖生長。對不同水分虧缺處理下平均單株玉米冠部各構件在全生育期內(nèi)的濕基含水率變化進行分析，結果如圖2所示。由圖2可知，隨生育時期的推進，葉片、莖稈、玉米穗的濕基含水率均呈下降趨勢，各處理間表現(xiàn)出差異性，但不同處理的變化趨勢一致。生育期內(nèi)，雄濕基含水率基本保持不變，各處理間無明顯差異。具體分析各構件，可以發(fā)現(xiàn)，葉片和莖稈在苗期至拔節(jié)期下降較緩慢，拔節(jié)期至抽雄期濕基含水率下降迅速，這可能是因為苗期氣溫低、植株葉面積小、蒸騰量小，進入拔節(jié)期后，氣溫逐漸升高，作物進入快速營養(yǎng)生長階段，葉面積不斷增大，作物蒸騰量大。后期，葉片和莖稈濕基含水率降幅減小，這可能是因為玉米進入灌漿期后，隨著籽粒灌漿的逐步進行，葉片和莖稈的光合同化產(chǎn)物不斷向籽粒輸送，葉片與莖稈細胞及組織呈現(xiàn)逐漸老化的趨勢，但細胞膜仍保持完整，細胞具有保持水分的能力[13]，使得葉片和莖稈濕基含水率降幅減小。從圖2中不難發(fā)現(xiàn)，灌漿期末，苗期輕度、中度水分虧缺處理的玉米植株葉片、莖稈濕基含水率基本已達對照水平，至成熟期，葉片濕基含水率已超過對照水平0.33%、0.49%，莖稈濕基含水率已超過對照水平0.79%、1.18%，這與魏永霞等[14]認為苗期調(diào)虧處理的玉米植株在灌漿期仍保持較高的傷流量相吻合，表明苗期適宜水分虧缺處理延緩了作物衰老，相比對照處理其細胞及組織老化減緩，保水能力強，濕基含水率大。生育期內(nèi)，玉米穗濕基含水率不斷下降且降幅較大，生殖生長過程中，干物質(zhì)逐漸在生殖器官中積累，玉米籽粒的胚乳細胞不斷被結構蛋白、淀粉、脂肪、貯藏蛋白等充實的過程中，胚乳細胞逐漸失去活性，保水能力大幅下降，導致玉米穗濕基含水率下降幅度較大。

2.3　玉米植株根部水分變化規(guī)律

玉米強大的根系是支持地上部分生長并獲得高產(chǎn)的基礎，根部濕基含水率大小在一定程度上能表征其活力的大小，圖3為不同水分虧缺處理下玉米植株在整個生育期內(nèi)根部濕基含水率變化曲線。由圖3可知，玉米植株根部濕基含水率隨生育時期的推進呈逐漸下降的趨勢，苗期至拔節(jié)期降幅較小，拔節(jié)期至抽雄期降幅較大，至灌漿期末下降至最低點，之后又出現(xiàn)回升現(xiàn)象，各處理間表現(xiàn)出差異性但總體變化趨勢一致，均呈“V”型曲線變化，表明調(diào)虧灌溉并沒有改變玉米根部生長的總體趨勢[14]。就不同處理而言，苗期末C1、C2、C5的根部濕基含水率分別較對照處理降低3.61%、5.68%、5.50%(P>0.05)，表明苗期玉米根部濕基含水率與土壤含水率表現(xiàn)出相應的正相關關系，苗期為營養(yǎng)生長旺盛時期，土壤水分虧缺明顯抑制地上部分生長的同時對根部生長也存在一定程度的影響。抽雄期為生殖生長旺盛時期，干物質(zhì)大量累積，根部濕基含水率迅速下降。灌漿期末，C1、C2、C3、C4、C5的根部濕基含水率較對照處理分別增加-5.37%、8.45%、9.19%、5.64%、12.06%，差異不顯著(P>0.05)，處理間差異達到最大值。

圖3　不同處理玉米植株根部總含水率變化曲線Fig.3　Changing curves of total water content in root of maize under different treatments

2.4　單株玉米根系參數(shù)響應特征

調(diào)虧灌溉影響玉米植株根系的生長量及其生長形態(tài)。表2為不同調(diào)虧灌溉處理下單株玉米各生育期的根系總長與根數(shù)。整體來看，各水分虧缺處理玉米植株根系總長及根數(shù)呈現(xiàn)相同的變化趨勢，均呈倒“V”型變化，全生育期內(nèi)各水分虧缺處理的玉米植株根系總長與根數(shù)在灌漿期達到最大值。具體分析各處理，調(diào)虧期間土壤水分虧缺對玉米植株根系生長均表現(xiàn)出不同程度的抑制作用(C3、C5除外)。苗期(播后33 d)，C1、C2的根長較CK分別降低2.21%、9.72%，差異不顯著(P>0.05)，根數(shù)較CK分別降低11.76%(P>0.05)、17.65%(P>0.05)；拔節(jié)期(播后57 d)，C1根長較CK下降12.42%、根數(shù)較CK下降13.51%，差異不顯著(P>0.05)，C2根長與根數(shù)較CK分別上升4.46%、8.11%，苗期進行水分虧缺處理、拔節(jié)期復水后其根系生長存在補償效應，從C1、C2不難看出玉米根系復水補償生長隨水分虧缺程度加重其效果越顯著，C4根長與根數(shù)較CK分別下降32.74%、32.43%，差異達顯著水平(P<0.05)，C3根長與CK相比增加0.99%、根數(shù)與CK相當；抽雄期根系進入快速生長階段[14]，根系總長及根數(shù)不斷增加，至灌漿期末(播后91 d)達到最大值，C1、C2、C3、C4、C5、CK的根長分別為1 668.59、2 025.39、2 096.54、1 937.85、2 444.70、1 801.15 cm，根數(shù)分別為38、44、45、42、48、38條，C5的根長與根數(shù)分別較CK增加35.73%、26.32%，差異達顯著水平(P<0.05)，這可能是由于C5的玉米植株根系一直受到緩慢的水分脅迫且根系比地上部有著更有效的滲透調(diào)節(jié)[8]，通過滲透調(diào)節(jié)維持其細胞膨壓促使根和胚軸延伸生長[15]，使得根系吸水范圍更廣，根系更發(fā)達，根長與根數(shù)隨之增加；之后根系生長基本停止，并隨生育期不斷推進，根系逐漸衰老，其根長與根數(shù)隨之降低。

表2　各調(diào)虧處理根系參數(shù)Tab.2　Root parameters of each regulated deficit treatment

注：同一列不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

圖5　苗期各處理0～80 cm土層內(nèi)土壤含水率變化特征Fig.5　Changing characteristics of soil moisture content in 0～80 cm soil depth in seeding stage under different treatments

圖4為灌漿期(播后91 d)不同水分虧缺處理下平均單株玉米根系在0～60 cm土層中根長密度變化曲線。由圖4可知，灌漿期根長密度在0～10 cm土層最大，C1、C2、C3、C4、C5、CK的根長密度分別為0.75、0.93、0.94、0.87、1.09、0.81 cm/cm3，這與樂章燕等[16]認為拔節(jié)期和完熟期玉米根長密度在10～20 cm土層最大，抽雄期和乳熟期0～10 cm土層最大相吻合。隨土壤深度的增加，根長密度逐漸減小，40 cm以上層間根長密度變化較大，40 cm以下層間根長密度保持較為平緩的變化趨勢。處理間存在差異性，但隨著土層深度的增加，處理間差異逐漸減小，0～10 cm土層C1、C2、C3、C4、C5的根長密度與CK相比分別增加了-7.41%(P>0.05)、14.81%(P>0.05)、16.05%(P>0.05)、7.41%(P>0.05)、34.57%(P<0.05),而40～50 cm土層其根長密度較CK分別增加-9.10%、13.64%、18.18%、9.09%、4.55%，差異不顯著(P>0.05)，這可能是由于本試驗中采用地面滴灌灌水方式僅濕潤根區(qū)附近土壤，并且深層土壤透氣性較差，使得玉米根系較多的分布在0～40 cm土層而40～60 cm土層分布較少，水分虧缺對淺層土壤根系生長發(fā)育影響較大，前期土壤水分虧缺基本能促進玉米植株根系生長。

圖4　灌漿期0～60 cm土層內(nèi)根長密度變化曲線Fig.4　Changing curves of root length density in 0～60 cm soil depth in filling stage

2.5　苗期0～80 cm深土層內(nèi)土壤含水率變化特征

土壤水分變化沿土壤剖面可分為活躍層、漸變層、相對穩(wěn)定層[17]，圖5為不同水分調(diào)虧處理期間灌水前后0～80 cm土層內(nèi)土壤含水率變化趨勢?？傮w來看，不同水分虧缺處理的土壤含水率沿土壤深度增加均呈現(xiàn)出先增加后減小的趨勢，0～60 cm土層內(nèi)土壤含水率隨土壤深度的加深不斷增大，60～80 cm土層內(nèi)土壤含水率出現(xiàn)降低現(xiàn)象,調(diào)虧灌溉沒有改變土壤含水率沿剖面變化的基本趨勢。受灌水和土壤蒸發(fā)的影響，0～20 cm土層內(nèi)含水率降低或升高的速率均最大[18]。具體分析各處理，不難發(fā)現(xiàn)0～20 cm土層內(nèi)，C1、C2、C5的土壤含水率均表現(xiàn)出較低的大幅度變化特征，而C3、C4的土壤含水率則表現(xiàn)出較高的小幅度變化特征，這與鄒慧等[18]研究結果相吻合。水分虧缺處理對0～40 cm土層內(nèi)土壤含水率影響明顯，對40～80 cm土層內(nèi)土壤含水率影響不明顯。

2.6　各調(diào)虧處理的節(jié)水增產(chǎn)效應

調(diào)虧灌溉協(xié)調(diào)玉米根、冠生長，促進光合同化產(chǎn)物向籽粒運轉與分配，降低作物階段耗水量，其正效應的最終結果主要表現(xiàn)在作物產(chǎn)量和水分利用效率方面。將不同處理玉米耗水量、產(chǎn)量、水分利用效率列于表3，可知，各處理耗水量均低于對照處理，由高到低依次為CK、C1、C3、C2、C4、C5；C1產(chǎn)量比CK略低，C2、C3產(chǎn)量分別比CK增加5.20%、1.49%；C4、C5產(chǎn)量較CK分別減少23.47%、28.13%；作物水分利用效率均較對照處理有所提高，提高幅度為0.33%～26.25%。說明適當?shù)乃痔澣本哂幸欢ǖ恼?，更有利于提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率。

表3　各調(diào)虧處理玉米生育期總耗水量、產(chǎn)量及水分利用效率Tab.3　Total water consumption, yield and WUE in growth periods of maize under each regulated deficit treatment

3　討論

植物具有保持水分在體內(nèi)不斷流動以維持自身生長發(fā)育的能力，當植物面對不利環(huán)境威脅時，以植株體內(nèi)水分狀況的變化最為鮮明。玉米植株體內(nèi)總含水率、冠部各器官含水率、根部含水率、根系形態(tài)指標、產(chǎn)量等因土壤含水率變化及灌水量的差異而產(chǎn)生不同的表達結果。

根、莖稈、葉片、穗等構件作為玉米植株重要的組成部分，其濕基含水率在一定程度上可以表征各構件活力與干物質(zhì)累積程度。然而，以往學者在作物自然興衰過程中分析其水分狀況變化時多用濕基含水率這一指標來衡量其活力大小，但對于在調(diào)虧灌溉這種特殊灌溉方式下作物本身及各構件濕基含水率變化的研究還未見報道。本試驗以玉米為研究對象，進行調(diào)虧灌溉試驗，研究了不同水分虧缺處理下玉米植株各構件濕基含水率的變化。結果表明，在作物整個生長期內(nèi)，各調(diào)虧處理的玉米植株冠部、冠部各器官濕基含水率(雄除外)均隨生育階段的推進呈現(xiàn)逐漸降低趨勢，對比圖1與圖2a不難發(fā)現(xiàn)玉米植株冠部總濕基含水率下降較葉片濕基含水率迅速，這與王娟等[11]認為夏玉米葉片含水率較植株含水率下降緩慢相一致。整體來看葉片和莖稈濕基含水率降幅較小，玉米穗濕基含水率降幅較大，這與要世瑾等[19]對小麥植株水分的監(jiān)測結果一致。有研究表明杉木根部含水率與其根的生物量之間有正相關關系[20]，本試驗研究發(fā)現(xiàn)玉米植株根部濕基含水率從苗期到灌漿期隨生育時期的推進逐漸降低，至灌漿期降至最低點，灌漿期到收獲期又出現(xiàn)升高的變化趨勢，這種現(xiàn)象是由于玉米植株后期根系生長已基本停止但其吸收水分并未停止造成的，還是因為根部濕基含水率與其生物量之間存在著某種顯著的相關關系還有待進一步探討。

調(diào)虧灌溉通過控制土壤含水率以達到控制作物根部與地上部分生長的目的。武陽等[21]的研究結果表明土壤水分脅迫復水后梨樹在20～60 cm土層內(nèi)根長密度與對照處理相比均顯著提高,FERNANDEZ等[22]認為滴灌促使果樹根系向灌溉濕潤區(qū)聚集，本試驗通過對灌漿期不同水分虧缺處理下玉米植株根長密度的測定發(fā)現(xiàn)調(diào)虧灌溉復水后基本能提高灌溉濕潤區(qū)根長密度。此外，本試驗研究發(fā)現(xiàn)水分虧缺處理對0～40 cm土層內(nèi)土壤含水率影響明顯，對40～80 cm土層土壤含水率影響不明顯，這與鄒慧等[18]研究認為當土壤初始含水率較低時，虧水處理對20～60 cm土層土壤含水率的影響不明顯，當土壤含水率較高時，虧水處理對60～80 cm土層土壤含水率的作用效果明顯稍有出入，這可能是因為本試驗中土壤含水率測定是在苗期進行的，計劃濕潤層僅為20 cm，且使用地面滴灌的方法使得深層土壤含水率變化在處理間差異不明顯。

與對照處理相比，各水分虧缺處理均降低了作物耗水量，提高作物水分利用效率，這與馬福生等[23]對溫室梨棗樹的研究結果一致。有人認為一定時期內(nèi)適宜程度的水分虧缺對提高產(chǎn)量有利[24-25],但也有學者持不同觀點[26]，本試驗研究結果表明適宜階段適當?shù)乃痔澣睂μ岣咦魑锂a(chǎn)量具有積極的正效應，這可能是由于水分調(diào)虧處理促進了干物質(zhì)向果穗的轉移與分配，達到增加產(chǎn)量的目的。

4　結論

(1)各水分虧缺處理的玉米植株隨生育時期的推進冠部濕基含水率均呈降低趨勢，根部濕基含水率均先減小后出現(xiàn)回升現(xiàn)象，呈“V”形變化趨勢，處理間存在差異性。苗期輕度、苗期中度、拔節(jié)期輕度、拔節(jié)期中度、苗期中度拔節(jié)期輕度處理的玉米與對照處理相比其冠部最終濕基含水率增加了3.61%、4.61%、1.64%、-4.46%、-6.03%，根部最終濕基含水率增加了1.38%、4.78%、3.47%、1.30%、8.15%。

(2)各水分虧缺處理的玉米植株葉片、莖稈、果穗等器官濕基含水率隨生育時期的推進均呈降低趨勢，處理間存在差異性。水分虧缺處理均降低了葉片、莖稈、果穗的濕基含水率，復水后至灌漿期苗期中度和苗期中度拔節(jié)期輕度處理的玉米果穗濕基含水率與對照處理相比分別增加1.81%、-6.02%，表明苗期中度水分調(diào)虧處理對促進玉米生育后期增加產(chǎn)量有利，苗期中度拔節(jié)期輕度處理對玉米生長不利。

(3)土壤水分脅迫促進根系下扎以吸收更多的水分。相比對照處理而言，水分虧缺處理的玉米最終根長增加幅度為-5.75%～24.34%、最終根數(shù)增加幅度-2.78%～13.89%。

(4)適宜階段進行適當?shù)乃痔澣笨商岣咦魑锂a(chǎn)量和水分利用效率，各水分虧缺處理均能不同程度地降低作物耗水量、提高作物水分利用效率。相比對照處理而言，苗期中度處理和拔節(jié)期輕度處理的玉米耗水量分別降低16.71%、14.07%，產(chǎn)量分別增加5.20%、1.49%，水分利用效率分別提高26.25%、18.27%。苗期中度處理是促進滴灌玉米節(jié)水增產(chǎn)的最佳水分調(diào)虧處理，其次是拔節(jié)期輕度處理。

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