滴灌高頻施肥條件下玉米適宜灌水量的試驗(yàn)研究

顧桂棟,竇超銀,胡 倩,呂國(guó)華

(1.揚(yáng)州大學(xué)水利科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京100081)

施肥制度是影響作物生長(zhǎng)的主要因素，一般認(rèn)為根據(jù)作物需肥規(guī)律，將肥料以少量多次的方式施入田間有利于作物生長(zhǎng)[1]，并顯著提高肥效[2]。在傳統(tǒng)灌溉施肥方式下，為便于灌區(qū)管理或田間生產(chǎn)，土壤養(yǎng)分只能采取關(guān)鍵期集中施肥的方式進(jìn)行補(bǔ)充。但隨著滴灌技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，傳統(tǒng)的施肥制度正在被改變，借助滴灌的管網(wǎng)化輸水系統(tǒng)和灌溉的可控性[3]，水肥一體化技術(shù)得到快速發(fā)展，并在增產(chǎn)、提高肥效和降低面源污染等方面取得了明顯效果[4]，成為新形勢(shì)下提高水肥利用效率、轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的關(guān)鍵措施。

滴灌水肥一體化使少量多次的高頻施肥方式得以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于保水保肥性差的風(fēng)沙土地區(qū)土壤利用的意義尤為重大，通過滴灌高頻施肥可有效減小因灌溉或降雨而導(dǎo)致的養(yǎng)分淋失。但水肥一體化技術(shù)也同時(shí)改變了肥料在田間的遷移轉(zhuǎn)化過程，肥料經(jīng)溶解隨水進(jìn)入田間，更容易隨水運(yùn)移到較深的土層中[5]，因此對(duì)灌溉水分的管理提出了更高的要求，即以單一高效節(jié)水為目標(biāo)的灌溉制度需要根據(jù)水肥一體化的需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行修正。

灌水量是灌溉制度的主要參數(shù)，也是影響水肥一體化養(yǎng)分運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵因素之一[6]，如唐士劼等[7]研究表明風(fēng)沙土土壤養(yǎng)分在垂直方向的運(yùn)移距離主要取決于灌水量。減小灌水量有利于將養(yǎng)分調(diào)控在根區(qū)，但可能造成作物水分虧缺，或提高土壤養(yǎng)分濃度，不利于根系養(yǎng)分吸收；而增加灌水量有利于作物生長(zhǎng)，但增加了養(yǎng)分分布在根外的幾率，總之風(fēng)沙土滴灌高頻施肥條件下適宜灌水量還不明確。已有研究表明在傳統(tǒng)“底肥+關(guān)鍵期追肥”的施肥制度下，風(fēng)沙土適宜灌水量為0.8KcET0[8]，本文以此灌水量為基礎(chǔ)，通過增加或減小灌水量，研究滴灌高頻施肥條件下不同灌水量對(duì)玉米生長(zhǎng)特性和產(chǎn)量的影響，從而為風(fēng)沙土滴灌水肥一體化技術(shù)的合理應(yīng)用提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于遼寧省彰武縣北甸子村(122°23′ E，42°50′ N)，地處科爾沁沙地南緣，屬于溫帶半干旱季風(fēng)氣候區(qū)，其主要特征是干燥、風(fēng)沙大。多年平均降雨量412 mm，降雨量年內(nèi)分布不均，夏季降雨量占全年降雨量的60%～70%；多年平均蒸發(fā)量1 781 mm；年平均氣溫 6.1℃，平均風(fēng)速3.7～4.2 m·s-1，最大瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)24.0 m·s-1，沙塵暴天氣10～15 d；植物生長(zhǎng)期145～150 d，無霜期154 d。試驗(yàn)區(qū)土壤主要為風(fēng)沙土，干體積質(zhì)量為1.69 g·cm-3，田間持水率為12%，飽和含水率為16.9%。土壤機(jī)械組成以細(xì)沙為主，占70%，物理性黏粒和粗沙很少，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為66.0 g·kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020年5—10月進(jìn)行，玉米供試品種為‘京科968’，氮肥為尿素(含氮46.4%)。根據(jù)玉米生長(zhǎng)劃分為苗期、拔節(jié)期、穗期、灌漿期、完熟期等5個(gè)生育期，以灌溉水量為試驗(yàn)因素，灌水量由冠層水面蒸發(fā)量(ET0)和作物系數(shù)(Kc)相結(jié)合推算而出，當(dāng)灌水周期內(nèi)發(fā)生降雨時(shí)，從計(jì)算灌水量中減去降雨量，具體利用公式W=αKci(Ek,5-Pk,5)計(jì)算，式中Ek,5為第k個(gè)5日冠層水面累計(jì)蒸發(fā)量，逐日實(shí)測(cè)；Pk,5為第k個(gè)5日累計(jì)降雨量，逐日實(shí)測(cè)；Kci為第i個(gè)生育期作物系數(shù)，苗期、拔節(jié)期、穗期、灌漿期和完熟期分別取0.45，0.55，1.2，1.0，0.7；α為需水系數(shù)，以推薦需水系數(shù)α=0.8(中水，H2=0.8KcET0)為參考[8]，減小30%(低水，H1=0.56KcET0)和增加30%(高水，H3=1.04KcET0)設(shè)3個(gè)灌水量，以推薦施肥量(純氮)300 kg·hm-2為參考[9]，其中基肥、苗期肥、拔節(jié)肥、穗肥、粒肥質(zhì)量比為2∶1∶1∶1∶1，基肥在起壟-播種-覆土-覆膜-施肥一體機(jī)春播時(shí)施入；苗期肥、拔節(jié)肥、穗肥、粒肥均隨水分2次施入，全生育期累計(jì)施肥8次。試驗(yàn)設(shè)計(jì)共3個(gè)處理：即H1、H2和H3處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)，小區(qū)隨機(jī)布置。玉米采用大壟雙行種植，壟距1.2 m，寬行距0.8 m，窄行距0.4 m，株距0.3 m，種植密度為5.56萬株·hm-2。單個(gè)小區(qū)內(nèi)有5壟，壟長(zhǎng)5 m，小區(qū)面積30 m2。小區(qū)采用重力滴灌，灌溉前計(jì)算灌溉水量，注入桶中；施肥前將小區(qū)追肥所需尿素溶解，溶液倒入桶中，以水肥一體化形式灌溉施肥。

1.3 田間管理

播種前種子進(jìn)行晾曬處理，各處理均在春播前翻地，平整土地，施農(nóng)家肥(雞糞)1.5 t·hm-2， 5月11日起壟鋪設(shè)滴灌帶，覆膜播種。5～6葉期定苗，拔節(jié)期中耕除草，噴施農(nóng)藥甲胺磷1次，防治蟲害。8月21日后玉米進(jìn)入成熟期，由于多次降雨，停止灌溉，9月26日收獲。

1.4 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.4.1 降雨、蒸發(fā)和灌水量的測(cè)定 降雨利用試驗(yàn)站小型氣象站監(jiān)測(cè)；在試驗(yàn)區(qū)從南到北在冠層上方放置20 cm蒸發(fā)皿測(cè)量冠層水面蒸發(fā)，每天08∶00測(cè)量1次；灌溉水量通過水表觀測(cè)。

1.4.2 土壤含水率的測(cè)定 每次灌水前后用TRIME測(cè)定土壤含水量，TRIME管埋設(shè)在壟中央，相鄰兩滴頭中間，埋深80 cm。

1.4.3 生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定 在各生育期階段各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取3株玉米，測(cè)量株高、莖粗、單株全部展開葉的葉面積和葉綠素含量(SPAD值)。其中株高用卷尺測(cè)量；莖粗用游標(biāo)卡尺測(cè)量；單株葉面積用卷尺測(cè)量，利用長(zhǎng)寬系數(shù)法計(jì)算，單株葉面積等于各單葉面積之和；葉面積指數(shù)(LAI)用葉面積和與單位土地面積折算求得；SPAD值用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定。

1.4.4 地上部干物質(zhì)量的測(cè)定 在各生育期階段各試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取3株玉米，采集地上部分，去除表面污垢后按莖、葉片、苞葉、穗軸、籽粒5部分分離，放入烘箱105℃殺青30 min，75℃下烘干至恒定質(zhì)量，采用電子天平稱量。

1.4.5 產(chǎn)量及水分利用效率的測(cè)算 收獲時(shí)在各小區(qū)隨機(jī)取樣3株玉米進(jìn)行考種(穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖長(zhǎng)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量等)，并計(jì)算產(chǎn)量。水分利用效率公式為：

其中，玉米生育期階段耗水量(ET)采用水量平衡計(jì)算，公式為：

ET=Pr+U+I-R-D-ΔW

式中,WUE為水分利用效率(kg·m-3)，Y為產(chǎn)量(kg·hm-2)，ET為作物耗水量(mm)，Pr為有效降雨量(mm)，U為地下水補(bǔ)給量(mm)，I為灌水總量(mm)，D為深層滲漏量(mm)，R為徑流量(mm)，ΔW為試驗(yàn)初期和試驗(yàn)?zāi)┢谕寥浪值淖兓?mm)。由于試驗(yàn)區(qū)地下水埋藏較深，地勢(shì)平坦且滴灌濕潤(rùn)深度較淺，U、R和D均可忽略不計(jì)。

1.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2019整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；采用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析；采用Origin 2017繪圖軟件進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨量、蒸發(fā)量、灌水量和施肥量

2020年玉米生育期內(nèi)降雨蒸發(fā)量、灌水量和施肥量如圖1所示。玉米生育期內(nèi)累計(jì)蒸發(fā)量906.3mm，累計(jì)降雨量433.5 mm。玉米生育期內(nèi)降雨35次，有效降雨25次，占降雨次數(shù)的71.4%；降雨相對(duì)集中在7月下旬到9月上旬，期間降雨22次，累計(jì)降雨305.1 mm，占全生育期降雨量的70.4%；單次最大降雨量發(fā)生在8月3日，日降雨量55.3 mm。6月下旬到7月中旬，即拔節(jié)期和穗期，其累計(jì)蒸發(fā)量為196.7 mm，占全生育期蒸發(fā)量的21.7%，日均蒸發(fā)量達(dá)到6.6 mm，此期間無雨期長(zhǎng)達(dá)23 d。受年內(nèi)降雨和蒸發(fā)影響，玉米苗期后期進(jìn)行灌溉處理，即6月22日開始灌溉，拔節(jié)～穗期灌溉頻繁，進(jìn)入雨季后，尤其灌漿期后，灌溉減少，低水(H1)、中水(H2)和高水(H3)處理在玉米生育期內(nèi)灌水10次，累計(jì)灌溉水量分別為111.6、159.4、207.0 mm，玉米生育期內(nèi)灌水日期和灌水量詳見表1。玉米生育期大致劃分為5個(gè)時(shí)期，苗期(5月20日—6月28日)、拔節(jié)期(6月29日—7月20日)、穗期(7月21日—8月5日)、灌漿期(8月6日—8月31日)和完熟期(9月1日—9月30日)，其中分別在6月22日、6月28日、7月4日、7月10日、7月25日、7月31日、8月10日和8月20日結(jié)合灌溉施肥，每次施肥量為25 kg·hm-2，各生育期施肥量占總施肥量均為16.7%。

表1 玉米滴灌灌水試驗(yàn)方案Table 1 Irrigation schedule of treatments for maize

2.2 不同灌水量對(duì)土壤含水率的影響

玉米生育期內(nèi)各處理0～60 cm土壤平均含水率變化結(jié)果如圖2所示。各處理土壤平均含水率在玉米生育期內(nèi)總體呈先降低后增加的變化趨勢(shì)，對(duì)照?qǐng)D1可知，灌溉僅引起土壤含水量短期變化，灌溉水量小于作物騰發(fā)量使土壤含水率呈持續(xù)降低趨勢(shì)；持續(xù)的降雨大幅增加土壤含水量，是改變土壤含水量在玉米生育期內(nèi)變化趨勢(shì)的主要原因。不同灌水量處理對(duì)土壤含水量的影響主要發(fā)生在以灌溉為主導(dǎo)補(bǔ)充土壤水分期間，H1處理0～60 cm土壤含水率平均值長(zhǎng)期低于7.2%(田間持水率的60%)，最低發(fā)生在拔節(jié)期，僅占田間持水率的36.8%；H2處理土壤含水量在6.0%～8.4%之間，H3處理土壤含水量在6.6%～10.2%之間，即土壤水分含量隨著灌水量的增加而增大；進(jìn)入8月后直至生育期結(jié)束，H1、H2和H3處理平均含水率分別為11.8%，11.8%和13.2%，各處理土壤含水量均高于8.4%，即高水處理有利于增加土壤水分含量，但降雨減小了不同灌溉處理之間土壤水分含量的差異，各處理始終保持著有利于作物生產(chǎn)的土壤水分條件。

2.3 不同灌水量對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響

2.3.1 株高 不同水處理的株高變化趨勢(shì)如圖3所示，可見不同水處理下玉米株高隨生育期的推進(jìn)變化趨勢(shì)相同，苗期～拔節(jié)期～穗期玉米株高迅速增大，穗期～灌漿期玉米生長(zhǎng)緩慢，灌漿期～完熟期趨于穩(wěn)定。自拔節(jié)期灌溉處理后，H2處理株高始終高于其他處理，且穗期后差異達(dá)到顯著水平，其中灌漿期H2處理株高分別比H1和H3處理高13.8%和10.8%，完熟期分別高12.9%和10.7%；H1處理拔節(jié)期株高高于H3處理，拔節(jié)期后小于H3處理，但兩處之間差異未達(dá)到顯著水平。試驗(yàn)表明高水和低水均不利于株高增長(zhǎng)，其中低水對(duì)株高增長(zhǎng)更為不利。

2.3.2 莖粗 不同灌水量處理的莖粗變化趨勢(shì)如圖4所示。玉米莖粗均隨著生育期的推進(jìn)先增大后減小，峰值出現(xiàn)在拔節(jié)后期，苗期～拔節(jié)期玉米莖粗平均增長(zhǎng)27.9%，拔節(jié)期～完熟期玉米莖粗H1、H2和H3處理分別平均減小16.2%，14.9%和16.3%。不同處理之間，灌溉處理后，莖粗從大到小排序始終為H3>H2>H1，H3處理莖粗在拔節(jié)后期最大，為28.9 mm，分別比H2和H1處理粗3.0%和8.5%；完熟期時(shí)H1、H2和H3處理莖粗分別為22.3、23.8 mm和24.2 mm，H3處理和H1處理莖粗較灌漿期分別減小2.1%和3.5%；方差分析表明H3和H2處理差異不顯著，但與H1處理之間差異達(dá)到顯著水平。即灌水量增加有利于植株粗壯，灌水高于中水處理后，對(duì)莖粗的促進(jìn)作用不再明顯。

2.3.3 葉面積指數(shù)(LAI) 圖5為各處理玉米葉面積指數(shù)(LAI)的變化。玉米LAI在生育期內(nèi)的長(zhǎng)勢(shì)變化與株高類似，生長(zhǎng)前期LAI迅速增大，生長(zhǎng)后期緩慢減小；苗期～拔節(jié)期增長(zhǎng)最明顯，平均增長(zhǎng)279.7%。不同處理之間，盡管方差分析表明除拔節(jié)期H2處理LAI顯著大于H1處理外，玉米生育期內(nèi)各處理之間差異均未達(dá)到顯著水平，但灌水量對(duì)玉米生育期內(nèi)LAI仍有明顯的影響，LAI從大到小順序?yàn)镠2>H3>H1，其中H2處理LAI均值分別較H3和H1處理高22.6%和16.7%，即隨著灌水量的增加LAI先增大后減小。灌漿期各處理LAI達(dá)到峰值，H1、H2和H3處理LAI分別為3.00、3.71和3.12，完熟期LAI分別減小7.7%、5.9%和6.3%，說明葉片抵御衰退的能力也隨著灌水量的增大先增大后減小。

2.3.4 葉片葉綠素含量(SPAD值) 圖6為各處理玉米葉綠素(SPAD值)的變化。不同生育期SPAD值相近，均在44.9～53.0范圍內(nèi)變化。不同處理之間，SPAD值從大到小順序?yàn)镠2>H1>H3。H2處理高于H1和H3處理，除拔節(jié)期與H1處理之間差異不顯著外，其他時(shí)期差異均達(dá)到顯著水平，其中穗期H2處理SPAD值分別比H1和H3處理高10.9%和15.0%,灌漿期分別高10.9%和14.6%；H1處理高于H3處理，拔節(jié)期、穗期和灌漿期分別高出4.5%、3.7%和3.3%，差異較小，且兩處理之間差異不顯著。

2.3.5 地上部干物質(zhì)量 圖7為不同生育階段玉米各器官的干物質(zhì)積累量及其占比。隨著玉米生育期的推進(jìn)，各處理植株總干物質(zhì)量不斷增加，拔節(jié)期～穗期以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主，干物質(zhì)量增幅46.5%～73.3%，穗期～灌漿期進(jìn)入生殖生長(zhǎng)，干物質(zhì)增幅較大，增長(zhǎng)近70%。不同處理之間，干物質(zhì)量從大到小順序?yàn)镠2>H3>H1，隨著玉米生長(zhǎng)，處理之間差異增大，灌漿期時(shí)，H2處理干物質(zhì)達(dá)到303.5 g，分別高出H1和H3處理15.3%和4.4%；方差分析表明，H2處理除在穗期和H3處理差異不顯著外，其他時(shí)期均達(dá)到顯著差異；H3處理干物質(zhì)量在拔節(jié)期、穗期和灌漿期分別較H1處理高9.4%、8.7%和10.5%，除灌漿期外差異未達(dá)到顯著水平。

在干物質(zhì)分配方面，隨著玉米生長(zhǎng)，莖、葉干物質(zhì)量所占比例在逐漸減少，苞葉、穗軸和籽粒所占比例在持續(xù)增加。不同處理之間，拔節(jié)期各處理莖、葉干物質(zhì)量均占地上部分干物質(zhì)量的45%和55%；穗期H2和H3處理各器官占地上干物質(zhì)的比例相近，H1處理穗軸和苞葉分別占比為11%和8%，低于同期H2和H3處理，穗軸和苞葉分別占比約15%和10%；灌漿期H1處理莖、葉、苞葉和穗軸所占比例與H2和H3處理相近，但籽粒所占比例約35%，仍低于H2和H3處理，H3處理籽粒和穗軸干物質(zhì)所占比例較H2處理高，莖、葉和苞葉所占比例略低于H2處理。說明在高頻施肥條件下灌水量過多過少均不利于干物質(zhì)的累積，尤其穗期灌水量少將不利于穗的生長(zhǎng)，減少干物質(zhì)在穗和粒中的分配；但在干物質(zhì)的分配上，灌水量的增加有利于提高穗粒的比例，即有利于玉米光合產(chǎn)物向籽粒的運(yùn)移。

2.4 玉米產(chǎn)量構(gòu)成、產(chǎn)量和水分利用效率(WUE)

表2為不同灌水量處理對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成及水分利用效率的影響。穗行粒數(shù)隨著灌水量的增加而增加，禿尖長(zhǎng)隨著灌水量的增加而減小，穗重、穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、總穗粒數(shù)和百粒重隨著灌水量的增加先增大后減小，H2處理各指標(biāo)值最大，H3處理其次，H1處理最小。H2處理穗重382.9 g，比H1處理和H3處理分別重30.8%和4.2%；不同處理穗長(zhǎng)和穗粗差異較小，H2處理較其他處理僅長(zhǎng)1～2 cm、粗2～3 mm。H2處理與H3、H1處理穗行粒數(shù)相近，其穗行數(shù)比H3和H1處理多2～4行，使總穗粒數(shù)明顯增加。H2處理百粒重比H3處理和H1處理分別重1.1%和7.9%?？挤N結(jié)果表明，在高頻施肥條件下，灌溉水量對(duì)各單項(xiàng)產(chǎn)量構(gòu)成性狀的影響并不顯著，但在各指標(biāo)的綜合作用下，中水處理可明顯提高穗重，有利于經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的形成。

由表2還可知，各處理產(chǎn)量和WUE均隨灌水量的增加呈先增加后減小的變化趨勢(shì)，產(chǎn)量和WUE從大到小依次為H2>H3>H1，H2處理產(chǎn)量達(dá)到12.3 t·hm-2，分別高出H1、H3處理28.1%、4.2%，WUE從大到小順序是H2>H3>H1，H2處理WUE達(dá)到2.16 kg·m-3，H1和H3處理較H2處理分別減少14.4%和11.1%。試驗(yàn)結(jié)果表明，低水和高水處理均不利于獲得高產(chǎn)；低水處理雖然灌水量少，但由于產(chǎn)量低，導(dǎo)致WUE不高，高水處理雖然產(chǎn)量接近中水處理，但耗水較多，WUE較中水處理下降明顯，即灌水量0.8KcET0是高頻施肥條件下獲得高產(chǎn)及高水分利用效率的適宜用量。

表2 不同灌水量處理對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 2 Effects of different irrigation treatments on yield and yield components of maize

3 討 論

根系分布區(qū)的土層水分狀況是影響作物生長(zhǎng)的主要環(huán)境因素，研究表明玉米根系土壤含水量保持在55%～85%的田間持水率有利于玉米生長(zhǎng)[10]，灌水量越大，土壤含水量分布越不均[8]，同時(shí)，灌水量高時(shí)土壤水分在重力梯度的作用下更易向深層運(yùn)動(dòng)，灌水量小時(shí)土壤水分在蒸發(fā)作用下散失過多不易被植物根系吸收，試驗(yàn)耕作區(qū)土壤為風(fēng)沙土，保水性差，蒸發(fā)劇烈，土壤水分容易散失[11]，從上述試驗(yàn)結(jié)果分析可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)需水系數(shù)在0.56～1.04范圍內(nèi)時(shí)，灌水量越大，系數(shù)取值近0.8時(shí)，土壤水分才能長(zhǎng)期保持在田間持水率的60%以上，適宜作物生長(zhǎng)，即為了保障玉米正常生長(zhǎng)，灌溉水量應(yīng)高于0.8KcET0。

低水處理拔節(jié)后期土壤含水量長(zhǎng)期低于田間持水率的60%，甚至低于田間持水率的40%，使玉米受到水分脅迫[12]，這可能是試驗(yàn)中植株較矮的主要原因。在一定范圍內(nèi)增加灌水量，可促進(jìn)植株生長(zhǎng)，但株高生長(zhǎng)同時(shí)受施肥影響，研究表明株高會(huì)隨施肥量的增加先增加后減少[13]，試驗(yàn)采用高頻施肥，單次施肥量較少，高水條件下，灌水量大一方面降低了肥液濃度，另一方面肥隨水向深層運(yùn)移脫離根區(qū)，變成了根系無法吸收的無效肥[14]，因此，盡管高水處理土壤水分條件適宜，株高仍小于中水處理，其中拔節(jié)期由于玉米需肥量大，根系分布淺[15]，同時(shí)低水土壤水分條件尚未構(gòu)成脅迫，此時(shí)高水處理株高最矮，拔節(jié)期后，水分對(duì)株高生長(zhǎng)的不利影響較養(yǎng)分更大，導(dǎo)致穗期低水處理株高最小，穗期后隨著降雨量增加，土壤水分條件改善，但此時(shí)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)逐漸轉(zhuǎn)為生殖生長(zhǎng)，前期影響不可逆。由此可見，高頻施肥條件下，灌水量0.8KcET0最適宜株高生長(zhǎng)。與株高相比，莖粗對(duì)水分條件更為敏感，灌水量對(duì)莖粗有明顯的正效應(yīng)[16]，因此，高水處理下莖粗最粗，本文試驗(yàn)結(jié)果與前人研究一致。玉米LAI通常受到水肥條件的影響，當(dāng)灌水量小時(shí)，玉米LAI偏低[17]，缺肥同樣不利于獲得較高的LAI,且會(huì)引起葉片提前衰老[18]，本試驗(yàn)低水處理前期缺水影響了玉米的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，導(dǎo)致了玉米LAI不高，雖然后期有較好的水分條件，但后期以生殖生長(zhǎng)為主，葉片生長(zhǎng)緩慢；而高水處理因持續(xù)的淋洗使養(yǎng)分向深層運(yùn)移，抑制了前期玉米葉片發(fā)育生長(zhǎng)，同時(shí)也降低了后期玉米葉片的抗衰老能力，因此中水處理獲得了較高的LAI，延緩了葉片衰老。葉綠素含量對(duì)土壤水分較為敏感且存在閾值，即葉綠素含量會(huì)隨灌水量的增加而增加，但當(dāng)土壤含水率達(dá)到一定臨界值時(shí)，葉綠素含量會(huì)有下降的趨勢(shì)[19]，氮肥對(duì)葉綠素的影響與灌水量相似[20]，但缺肥對(duì)葉綠素的影響更大[21]，本文試驗(yàn)結(jié)果的SPAD值從高到低為中水、低水、高水，這與前人研究結(jié)論一致。葉綠素含量是決定光合作用強(qiáng)度的關(guān)鍵，而光合作用的強(qiáng)度直接影響了玉米有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)速率[22]，因此，從發(fā)揮葉綠素的光能吸收、傳遞和轉(zhuǎn)化作用來說，寧可適當(dāng)脅迫發(fā)揮以肥補(bǔ)水作用，也不能缺肥。

缺水缺肥均不利于玉米干物質(zhì)的形成[13]，在少量多次的高頻施肥條件下，灌水少時(shí)土壤水分狀況不利于作物生長(zhǎng)，灌水多時(shí)降低了肥效。試驗(yàn)表明水分對(duì)干物質(zhì)影響更為顯著，尤其是前期缺水制約了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，并對(duì)生殖生長(zhǎng)也產(chǎn)生了間接的影響，延緩了穗的生長(zhǎng)發(fā)育，后期降低了干物質(zhì)在穗的分配。玉米生長(zhǎng)進(jìn)入穗期后，根系較深，且由于此時(shí)降雨量增加，高水處理灌水量雖然大，其水分條件(含水量)和中水處理并沒有太大差別，前期將肥運(yùn)至深層的問題此時(shí)不再是制約因素，因此，較中水處理土壤水分條件占優(yōu)勢(shì)，有利于籽粒灌漿[23]，這可能是高水處理獲得較高籽粒重量的主要原因。

試驗(yàn)期間玉米生長(zhǎng)后期，水分不再是生長(zhǎng)的制約因素，施肥量相同，因此穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)這類形狀指標(biāo)差異都不大，但前期LAI對(duì)干物質(zhì)形成的影響導(dǎo)致穗重、百粒重有差異，尤其是低水處理。研究表明光合產(chǎn)物的累積量及其向籽粒中分配的比例決定了作物產(chǎn)量[24]，而LAI大小是影響光合作用的主要因素之一[25]，本試驗(yàn)中低水處理由于前期受水分脅迫明顯而LAI值不高，后期復(fù)水并沒有得到補(bǔ)償，制約了產(chǎn)量形成；中水和高水條件下前期受水分脅迫影響小，生長(zhǎng)發(fā)育較好，產(chǎn)量均明顯高于低水處理；雖然高水處理有利于籽粒灌漿，但中水處理的LAI優(yōu)勢(shì)更明顯，最終產(chǎn)量高于高水處理。由此可見，玉米生長(zhǎng)前期適宜的水分條件促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長(zhǎng)，可為后期獲得高產(chǎn)打下基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

試驗(yàn)通過高頻施肥條件下適宜灌水量的研究，可以得到以下結(jié)論：

(1)低水處理土壤含水率偏低，玉米前期受到水分脅迫，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)發(fā)育不良；中水和高水處理能為玉米提供較好的土壤水分條件，但高水處理降低了肥效，玉米生長(zhǎng)指標(biāo)一般，中水處理能促進(jìn)玉米植株的生長(zhǎng)，可獲得相對(duì)較高的株高、葉面積指數(shù)(LAI)和葉綠素含量。

(2)低水處理下玉米的地上部干物質(zhì)累積量、產(chǎn)量和WUE均最低；高水處理下玉米的干物質(zhì)累積量不高，但有利于籽粒灌漿，獲得了較高的產(chǎn)量，而由于耗水過多，WUE下降明顯；中水處理下玉米的干物質(zhì)累積量高且分配合理，因此產(chǎn)量和WUE最優(yōu)。

(3)綜合考慮生長(zhǎng)指標(biāo)、地上部干物質(zhì)、產(chǎn)量和WUE因素，在遼西北風(fēng)沙土地區(qū)高頻施肥灌溉下首先要以滿足玉米需水為前提，其次盡量減少灌水量，以將肥調(diào)控在根層，因此推薦適宜灌水量為0.8KcET0。