不同生育期水分虧缺對春玉米生長發(fā)育及產(chǎn)量的影響

霍云云

(武威市水利綜合事務中心；武威市中心灌溉試驗站，甘肅 武威 733000)

1 研究材料及方法

1.1 試驗地概況

試驗于2013年4月-10月在武威市中心灌溉試驗站進行。試驗站地處甘肅省武威市涼州區(qū)東河鄉(xiāng)王景寨村，距武威市區(qū)30km，海拔1582m，東經(jīng)102°50′，北緯37°52′。多年平均氣溫7.7℃，極端最高氣溫34℃、極端最低氣溫-26℃。平均日照時數(shù)2968h。多年平均降水量163.2mm，多年平均蒸發(fā)量2019.9mm。

1.2 試驗材料及測定方法

1.2.1 試驗材料

供試品種為先玉335玉米，于2013年4月21日種植，2013年9月10日收獲，全生育期為142d，全生育期降雨量68.2mm。玉米采用玉米穴播機進行播種，株距30cm，行距35cm，在玉米4葉期進行一次間苗、定苗。各處理玉米全生育期均進行地膜覆蓋。各處理第一次灌水時隨水施尿素40kg/畝(1hm2=15畝)。

本試驗采用隨機區(qū)組設計，設置不同生育階段(播種-拔節(jié)、拔節(jié)-抽雄、抽雄-灌漿期、灌漿-成熟期)不同灌水次數(shù)組合試驗，共10個處理，如表1所示。各處理重復2次，共20個小區(qū)，小區(qū)面積(11×3)33m2。不同灌水處理之間設置一個保護區(qū)(保護區(qū)不灌水)，其面積與處理小區(qū)相同，以防止不同灌水處理之間土壤水分側滲的影響。在監(jiān)測土壤水分的條件下，對于設計的需要灌水的生育階段土壤計劃濕潤層(苗期0～40cm、拔節(jié)-抽雄0～60cm、抽雄吐絲期0～80cm)內(nèi)的平均土壤含水量低于田間持水量70%～80%時(苗期-拔節(jié)、灌漿成熟期為70%、拔節(jié)-抽雄期為75%、抽雄吐絲期為80%)，進行灌溉，灌水量由水表計量。降雨時，其土壤水分超過下限控制指標，可以不灌溉。

1.2.2 試驗測定項目及方法

(1)氣象資料。氣象資料通過站內(nèi)的自動氣象站獲取。

表1 不同處理灌水次數(shù)、灌水時期試驗設置表 灌水量：m3/畝

(2)土壤含水量。采用常規(guī)土鉆取土烘干法，測定土壤深度為0～100cm，接測定土壤0～20cm、20～40cm、40～60cm、60～80cm、80～100cm 5層的土壤含水量，在玉米生育期每隔10d測定一次，用以確定作物不同生育階段的耗水量，各處理設置3次重復，土壤蓄水量按照下列公式計算。

W=H×D×B×10

(1)

式中：W為土壤蓄水量，mm；H為土層深度，cm；D為土壤體積質(zhì)量，g/cm3；B為土壤質(zhì)量含水率，%。

(3)玉米農(nóng)藝性狀。按照各個小區(qū)內(nèi)70%植株表現(xiàn)出某生育期特征，作為進入該生育期的標準。每個小區(qū)選取3株有代表性、長勢一致的植株進行掛牌標記。自3葉期開始，株高、莖粗、葉面積指標每隔10d進行一次觀測與測定。玉米成熟期，剔除邊行植株，校正田間實際種植密度，在每個小區(qū)中間2行人工收獲，收獲后的玉米秸稈和風干籽粒均在70℃條件下烘干48h，稱重計算玉米生物量及籽粒產(chǎn)量。

(4)作物產(chǎn)量構成要素。作物在成熟后，每小區(qū)取20個樣穗進行考種。測定不同灌水次數(shù)、灌水時期對玉米果穗長、禿尖長、穗粗、穗行數(shù)、百粒重及產(chǎn)量的影響。

(5)作物耗水量及作物水分利用效率的計算：

WU=P+I+ΔW+P+l+ΔW

(2)

WUE=Y/(WU×2/3)

(3)

式中：WU為耗水量，mm；P為生育期降水量，mm；I為生育期內(nèi)灌溉量，mm；ΔW為土壤供水量，即作物不同生育期土壤0～100cm土壤貯水量的差值，mm；WUE-水分利用效率，kg/m3；Y-產(chǎn)量，kg/畝。

1.3 研究內(nèi)容

(1)不同水分處理對玉米生長性狀的影響。研究不同灌水次數(shù)、灌水時期對玉米株高、莖粗及葉面積指數(shù)的影響。

(2)不同水分處理對玉米產(chǎn)量性狀的影響。研究不同灌水次數(shù)、灌水時期對玉米果穗長、禿尖長、穗粗、穗行數(shù)、百粒重及產(chǎn)量的影響。

(3)不同水分處理對作物耗水規(guī)律的影響。研究不同灌水次數(shù)、灌水時期對玉米階段耗水量、日耗水量的影響規(guī)律。

2 結果與分析

2.1 不同水分處理土壤水分變化分析

不同灌水處理與灌水時期土壤水分隨深度的變化趨勢基本一致，在作物出苗期，0～20cm土壤含水率值均較低，且土壤水分隨土壤深度的加深波動逐漸劇烈，20～40cm土層土壤水分逐漸增加，各處理在40～60cm土層含水量大小依次為T6 >T8 >T5 >T7 >T9 > T4 >T3>T2>CK>T1。在60～100cm土層內(nèi)土壤含水量逐漸降低。各處理土壤含水量較淺層土壤基本呈升高的趨勢，說明不同灌水處理及灌水時期主要影響40～60cm土層含水量分布特征。當作物進入抽穗期后，各處理土壤含水量變化基本一致，各土層的含水量差異減小。作物進入吐絲期后，各處理20cm以下各土層的含水量明顯減少。在作物整個生育期內(nèi)，T6處理在抽雄前期及成熟期前期少灌兩水的情況下，T5處理在成熟期前期少灌一水的情況下，均能保持較高的土壤蓄水量。

2.2 不同水分處理對玉米農(nóng)藝性狀的影響

圖1 不同處理玉米株高動態(tài)變化

(1)不同水分處理對玉米株高的影響分析。不同處理玉米株高動態(tài)變化如圖1所示。由圖1可知，玉米全生育期的株高變化整體呈現(xiàn)苗期緩慢增長，進入拔節(jié)期增長加快，然后極速增長，到灌漿初期達到峰值，隨后保持穩(wěn)定，玉米進入成熟期后呈現(xiàn)微弱的降低趨勢。T1～T9處理的株高均高于不灌水的對照(CK)處理，并且T6處理與T9、CK之間差異極顯著。說明不同灌水時間、灌水次數(shù)對玉米株高有一定的影響。全生育期灌4次水的T1處理株高略小于灌2次的T6處理的主要原因是T1、T6處理所處地塊土壤質(zhì)地的差異造成。

(2)不同水分處理對玉米莖粗及葉面積的影響分析。試驗結果表明，從不同處理玉米整個生育期莖粗的生長情況來看，適當?shù)販p少水分可以提高作物的莖粗，且不同灌水時期對作物的莖粗影響作用也不相同，不同處理作物莖粗的大小依次為T6 > T4> T3> T2 > T5> T1> T7> T8> T9> CK。

玉米全生育期LAI的動態(tài)變化規(guī)律是：從出苗后LAI逐漸增加，到拔節(jié)期LAI快速增加，至抽穗期各處理的LAI上升變緩，進入灌漿初期各處理的LAI達到高峰，之后隨著下部葉片的衰老死亡，LAI逐漸降低。其中CK在整個生育期內(nèi)葉面積指數(shù)顯著低于其它處理，進入抽雄期處理T1、 T2、 T4、 T5、 T7、T8較其它處理的葉面積指數(shù)增幅較大。灌漿期以后到收獲，各處理葉面積指數(shù)均有所減小，其中以T6、T8最為明顯。由此可以說明，玉米在拔節(jié)～抽雄期、灌漿～成熟期進行受旱處理對作物LAI有一定的影響。

(3)不同水分處理對玉米產(chǎn)量特征值的影響分析。T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9處理產(chǎn)量較CK分別增加59.07%、60.28%、59.62%、57.80%、56.32%、64.16%、54.92%、38.96%、36.42%，其中，T6與T2、T3、T1、T4處理間差異不顯著，與T9、CK處理間差異極顯著。

試驗結果表明，不同灌水次數(shù)較灌水時期對作物產(chǎn)量影響較大，拔節(jié)水、灌漿水對穗行數(shù)有顯著性影響，在澆拔節(jié)水基礎上再澆灌漿水對穗行數(shù)、千粒重無顯著性影響。作物在拔節(jié)前期進行補充灌溉是非常必要的，否則會顯著影響作物的產(chǎn)量。在玉米生育過程中，不同灌水處理對產(chǎn)量的影響大小依次為CK >T9>T8 >T7 >T5 >T4 >T1 >T3 >T2 >T6。

2.3 不同處理對玉米耗水規(guī)律的影響分析

不同處理的作物耗水量隨著作物生育時期的推進，其耗水量逐漸增強。在作物抽雄前期，因葉面積指數(shù)的增大，各處理的耗水量達到最高值，抽雄期到成熟期作物的階段耗水量逐漸減弱。其中，T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8處理作物全生育期耗水量較CK處理分別增加113.19%、62.34%、69.87%、99.67%、122.29%、75.07%、55.32%、145.79%。

3 主要結論

(1)在玉米生育期內(nèi)，分別在灌漿-成熟期、拔節(jié)-抽雄期少灌-水的情況下，能促進土壤水分向下移動，有利于提高土壤的蓄水能力。(2)玉米在苗期-拔節(jié)期、拔節(jié)-抽雄期、灌漿-成熟期少灌一次水具有延長玉米營養(yǎng)生長周期的作用，在拔節(jié)-抽雄期和灌漿-成熟期少灌兩水較全生育期不灌水處理延長玉米營養(yǎng)生長周期最明顯。(3)玉米在拔節(jié)-抽雄期、灌漿-成熟期進行適當?shù)氖芎堤幚頃ψ魑風AI產(chǎn)生一定的影響。(4)不同灌水次數(shù)較灌水時期對玉米產(chǎn)量影響較大，玉米在拔節(jié)前期進行補充灌溉是非常必要的，否則會顯著影響玉米的產(chǎn)量。玉米灌漿后灌水對玉米產(chǎn)量無顯著影響。(5)玉米拔節(jié)-抽雄期內(nèi)，對作物進行適當控水處理不會對作物產(chǎn)量造成很大影響。