基于微噴影響下的遼西北玉米生長(zhǎng)規(guī)律分析

杜 妮， 于秀琴， 陳金輝， 賈國(guó)威

（1.遼寧七星湖旅游開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司 遼寧沈陽(yáng) 110000；2.建平縣灌溉新技術(shù)試驗(yàn)推廣站遼寧建平 122405；3.遼寧江河水利水電新技術(shù)設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110003）

1 引言

遼寧西北部地區(qū)主要包括朝陽(yáng)、阜新、錦州和葫蘆島四個(gè)市及康平、法庫(kù)和昌圖三個(gè)縣，其耕地面積約為3 203.65 萬(wàn)畝。 玉米是遼西北地區(qū)的主要糧食作物，2019 年播種面積達(dá)1 316.5 萬(wàn)畝[1]。由于遼西北地區(qū)十年九旱， 特別是春旱極其容易發(fā)生，為保證玉米在干旱發(fā)生時(shí)不減產(chǎn)[2]，對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充灌溉是保證產(chǎn)量的重要途徑， 而我省遼西北地區(qū)水量貧瘠， 亟待發(fā)展玉米高效的節(jié)水灌溉栽培方式。 微噴灌溉技術(shù)作為一種高效節(jié)水灌溉技術(shù)，具有省水、灌水霧滴小而均勻、易于控制水量的特點(diǎn)，既可增加土壤水分，又可提高空氣濕度，能夠起到調(diào)節(jié)田間小氣候的作用[3]。 研究學(xué)者認(rèn)為微噴技術(shù)適用我省遼西北地區(qū)玉米栽培， 但對(duì)微噴下適宜的控水條件和標(biāo)準(zhǔn)還鮮見(jiàn)報(bào)道[4-5]，為了更好的發(fā)展遼西北地區(qū)玉米微噴灌節(jié)水技術(shù)，本研究在微噴灌條件下設(shè)置不同控制灌溉程度處理，探求其對(duì)玉米生長(zhǎng)形態(tài)、產(chǎn)量及耗水規(guī)律的影響， 為確定遼西北地區(qū)適宜的玉米微噴控制灌溉制度提供理論依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)處理與設(shè)計(jì)

2.1.1 試驗(yàn)區(qū)基本概況

試驗(yàn)區(qū)位于建平縣西部，老哈河?xùn)|岸。 地理位置東經(jīng)119°18′36″，北緯41°47′18″，地面海拔高度512m， 氣候特點(diǎn)干旱或半干旱。 試驗(yàn)區(qū)10度以上年均積溫3 200℃， 年均降水量400mm 左右，年均蒸發(fā)量1 800mm，作物生育期日照時(shí)數(shù)年均1 384h，年均無(wú)霜期133d。供試土壤為砂壤土，田間最大持水率21%，容重1.4g/cm3。 耕層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.7%，PH 值7.1，全氮含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.314g/㎏，堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63mg/kg，速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)62mg/㎏,速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為203mg/kg。

2.1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

該試驗(yàn)共設(shè)三個(gè)處理， 分別是不灌溉的雨養(yǎng)處理（YY）、輕度控制灌溉為（QK）和重度控制灌溉為（ZK），不同處理各生育期的灌水控制下限（見(jiàn)表1），每個(gè)處理分別設(shè)三次重復(fù)，共九個(gè)試驗(yàn)小區(qū)。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)長(zhǎng)30m，寬4m，面積為120m2,采用大壟雙行覆膜栽培模式，壟上行距40cm，壟寬60cm，壟高15cm，溝底寬40cm，地膜寬度100cm。每個(gè)小區(qū)布置4 壟，在中間壟溝布設(shè)一條微噴帶，每條噴灌帶鋪設(shè)長(zhǎng)度為30m，噴水幅寬4.0m（兩側(cè)各2m，控制2 壟），平均單孔出水量為3L/h，每百米噴水量為8.4m3/h。 每壟種植2 行玉米，玉米株距30cm，種植密度為4 000 株/畝。

表1 玉米各生育階段土壤含水率控制下限 （占田間持水量%）

春播前對(duì)地塊進(jìn)行旋耕、 翻平耙細(xì)和起壟作業(yè)，旋耕深度為25—30cm。各處理統(tǒng)一播種、施肥、噴施除草劑和覆膜。 一次性施玉米專用肥40kg/畝，口施肥磷酸二銨10kg/畝，播種后統(tǒng)一進(jìn)行一次噴灌，每畝噴灌量為30m3保苗水，此后灌水根據(jù)控水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行， 當(dāng)土壤含水率達(dá)到各生育期控制下線時(shí)，及時(shí)灌水，灌到田間最大持水量。

2019 年和2020 年連續(xù)兩年開(kāi)展玉米微噴灌灌溉試驗(yàn)， 玉米供試品種是遼單DF918，2 年間試驗(yàn)條件均保持一致。

2.2 觀測(cè)指標(biāo)及方法

2.2.1 灌水量

每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)配有一個(gè)閘閥、一塊水表，試驗(yàn)小區(qū)灌水量采用水表觀測(cè)， 每次灌水前后均需記錄水表讀數(shù)、灌水時(shí)間以及灌水日期。

2.2.2 玉米生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)

（1）株高：每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)選5 株具有代表性的玉米來(lái)定株觀測(cè)， 在每個(gè)生育期內(nèi)采用直尺測(cè)定其高度。

（2）葉面積指數(shù)：指單位土地面積上植物葉片總面積與土地面積的比值， 具體測(cè)定方法是先采用直尺測(cè)量定株玉米所有葉面的長(zhǎng)和寬， 計(jì)算單片葉面積，再由單片葉面積計(jì)算單株玉米葉面積，最后計(jì)算出葉面積指數(shù)。

2.2.3 玉米產(chǎn)量

各試驗(yàn)小區(qū)單收單打，分別計(jì)產(chǎn)。

2.2.4 玉米水分生產(chǎn)率

WUE=Y/W，式中WUE 表示玉米水分生產(chǎn)率，單位是kg/m3；Y 代表產(chǎn)量，單位是kg/ha；W 代表耗水量，單位是m3/ha。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 不同灌溉處理對(duì)玉米株高的影響

2019 年和2020 年不同灌溉處理對(duì)玉米株高的影響見(jiàn)圖1， 由圖可知，2 年間株高變化規(guī)律基本一致， 不同處理下的株高均隨著生育期的推進(jìn)不斷增高，在灌漿期達(dá)到最大值。 不同灌溉處理對(duì)玉米后期的株高也產(chǎn)生顯著影響，由圖1（A）可知，2019 年不同灌溉處理顯著影響拔節(jié)期、 抽穗期和灌漿期的玉米株高，與雨養(yǎng)處理（YY）相比，輕度控制灌溉（QK）顯著提高拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期玉米株高30.82%、8.74%和8.25%； 重度控制灌溉（ZK）顯著提高拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期玉米株高18.87%、5.24%和5.50%。由圖1（B）可以看出，2020年不同灌溉處理顯著影響抽穗期和灌漿期的玉米株高，與YY 處理相比，QK 處理顯著提高抽穗期和灌漿期玉米株高21.76%和21.81%；ZK 處理顯著提高抽穗期和灌漿期玉米株高13.74%和13.43%。2 年間不同生育時(shí)期的QK 和ZK 處理之間雖沒(méi)有產(chǎn)生顯著差異，但均在QK 處理下各生育階段（除苗期）的玉米株高表現(xiàn)最優(yōu)，說(shuō)明微噴條件下輕度控水有利于玉米株高的生長(zhǎng)。

圖1 不同灌溉處理對(duì)玉米株高的影響

3.2 不同灌溉處理對(duì)玉米葉面積的影響

2019 年和2020 年不同灌溉處理對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響見(jiàn)圖2，由圖可知，從苗期到灌漿期，不同灌溉處理下玉米的葉面積指數(shù)均逐漸增大，在灌漿期達(dá)到最大值。 從拔節(jié)期到灌漿期，葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為QK 處理最大，ZK 處理次之，YY 處理最小。 從方差分析結(jié)果來(lái)看，不同灌溉處理對(duì)葉面積指數(shù)也產(chǎn)生顯著影響， 其中2019 年QK 處理比YY 處理顯著提高拔節(jié)期葉面積指數(shù)22.08%、抽穗期葉面積指數(shù)29.16%、 灌漿期葉面積指數(shù)30.27%；ZK 處理比YY 處理顯著提高拔節(jié)期葉面積指數(shù)14.33%、抽穗期葉面積指數(shù)15.31%、灌漿期葉面積指數(shù)15.06%（圖2（A））。2020 年QK 處理比YY 處理顯著提高抽穗期葉面積指數(shù)29.80%、灌漿期葉面積指數(shù)33.33%；ZK 處理比YY 處理顯著提高抽穗期葉面積指數(shù)22.83%、 灌漿期葉面積指數(shù)24.81%（圖2（B））。 兩年間葉面積指數(shù)結(jié)果較為類似， 各時(shí)期在QK 處理下的葉面積指數(shù)最大，表明QK 處理最有助于葉片生長(zhǎng)。

圖2 不同灌溉處理對(duì)玉米葉面積指數(shù)的影響

3.3 不同灌溉處理對(duì)玉米耗水量及耗水規(guī)律的影響

由表2 可知，2019 年QK 處理全生育期耗水量最大，達(dá)到421.9mm，比ZK 處理346.9mm 提高了21.62%， 比YY 處理309.4mm 提高了36.36%，這主要由于QK 處理下土壤含水率易達(dá)到控水下限，需及時(shí)補(bǔ)充灌溉，因此耗水量較大。 不同處理下各個(gè)生育期的日耗水量表現(xiàn)不同， 日耗水量主要由生育期長(zhǎng)短、 處理的控水標(biāo)準(zhǔn)以及自然降雨條件決定。在QK 處理下，抽穗期日耗水量最大，苗期日耗水量最小；ZK 處理控水標(biāo)準(zhǔn)難以到達(dá)、灌水較少，YY 處理完全依賴自然降雨條件， 導(dǎo)致二者各個(gè)生育階段的日耗水量均較小， 在出苗期日耗水量最大。

表22019 —2020 年不同灌溉處理對(duì)玉米耗水量及耗水規(guī)律的影響

2020 年不同灌溉處理對(duì)玉米耗水量和耗水規(guī)律的影響與2019 年結(jié)果相似，由表2 可知，QK 處理耗水量最大，為415.9mm，比ZK 處理增加耗水量12.13%，比YY 處理增加耗水量48.06%。 不同灌溉處理下，不同生育期的日耗水量也表現(xiàn)不同，在QK 處理下抽穗期日耗水量最大，ZK 和YY 處理出苗期日耗水量最大，這與2019 年的試驗(yàn)結(jié)果一致。

3.4 不同灌溉處理對(duì)玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

2019 年和2020 年不同灌溉處理對(duì)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響見(jiàn)表3。 由表可知，不同灌溉處理顯著影響玉米產(chǎn)量和水分利用效率。 2019年和2020 年QK 處理產(chǎn)量和水分利用效率均最大， 其中2019 年QK 處理的產(chǎn)量和水分利用效率分別高于ZK 處理26.94%和4.39%， 分別高于YY處理82.43%和33.71%；2020 年QK 處理的產(chǎn)量和水分利用效率分別高于ZK 處理14.28%和1.89%，分別高于YY 處理60.89%和8.65%。 玉米產(chǎn)量在輕度控水條件下能夠及時(shí)補(bǔ)充灌溉， 彌補(bǔ)水分缺失造成的生長(zhǎng)缺憾，保障玉米植株正常生長(zhǎng)，進(jìn)而保產(chǎn)增收，提高水分利用效率。

表3 不同灌溉處理對(duì)玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響

4 結(jié)論

2019 年和2020 年微噴灌溉條件下不同灌溉處理對(duì)玉米生長(zhǎng)形態(tài)、 產(chǎn)量和耗水規(guī)律的影響結(jié)果基本一致，通過(guò)2 年試驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：

（1） 微噴灌溉條件下不同灌溉處理顯著影響玉米中后期生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)，QK 處理和ZK 處理均顯著高于YY 處理抽穗期和灌漿期的株高和葉面積指數(shù)。 除苗期外，各個(gè)生育階段的生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)均在QK 處理表現(xiàn)最優(yōu)。

（2）三種不同微噴灌溉處理下，全生育期耗水量表現(xiàn)為“QK > ZK > YY”，QK 處理下的抽穗期日耗水量最大，ZK 和YY 處理下出苗期的日耗水量最大。

（3）QK 處理產(chǎn)量最高，水分利用效率最大，最適宜成為該地區(qū)玉米節(jié)水高產(chǎn)的栽培模式。