河西灌區(qū)調(diào)虧灌溉對(duì)大田作物產(chǎn)量的影響

李海琴

（甘肅省天祝藏族自治縣水務(wù)局，甘肅 天祝 733299）

調(diào)虧灌溉是20 世紀(jì)70 年代澳大利亞科學(xué)家們提出的一種高效增產(chǎn)節(jié)水技術(shù)，目前在河西灌區(qū)已被廣泛應(yīng)用。調(diào)虧灌溉是在作物生育期內(nèi)人為的施加一定水分脅迫，對(duì)作物進(jìn)行抗旱鍛煉，使其光合產(chǎn)物分配傾向于人們所需的器官，進(jìn)而提高作物產(chǎn)量，并改善品質(zhì)。國(guó)內(nèi)外對(duì)大田作物調(diào)虧灌溉已有大量研究表明：適度調(diào)虧灌溉有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育和光合產(chǎn)物分配，能促進(jìn)干物質(zhì)積累，為高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[1]。

玉米、小麥、馬鈴薯作為河西灌區(qū)主要種植作物，同時(shí)河西灌區(qū)也是甘肅省重要的商品糧食基地之一[2]，保證主要栽培作物產(chǎn)量對(duì)于河西走廊地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。玉米、小麥、馬鈴薯產(chǎn)量對(duì)于調(diào)虧灌溉的響應(yīng)也不相同，加之河西灌區(qū)常年干旱少雨，農(nóng)業(yè)用水矛盾較為突出，闡明不同調(diào)虧水分下玉米、小麥、馬鈴薯產(chǎn)量變化特征，可緩解河西灌區(qū)農(nóng)業(yè)用水矛盾，確保糧食作物種植面積不再減少，為合理灌溉玉米、小麥、馬鈴薯作物提供必要依據(jù)。

1 調(diào)虧灌溉對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

水分是作物產(chǎn)量形成與生長(zhǎng)發(fā)育的重要影響因素之一。在玉米不同生育階段進(jìn)行水分虧缺對(duì)其產(chǎn)量構(gòu)成因素（穗粗、穗長(zhǎng)、禿尖長(zhǎng)、穗粒數(shù)、穗行數(shù)、百粒重）的影響不同。張群[3]等以制種玉米為試驗(yàn)對(duì)象，在張掖市甘州盈科灌區(qū)利用膜下調(diào)虧灌溉技術(shù)對(duì)其產(chǎn)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在抽穗—灌漿期實(shí)行輕度水分虧缺可使制種玉米產(chǎn)量提高至6 619.1 kg/hm2，而對(duì)照處理（全生育期充分供水）的產(chǎn)量為5 492.1 kg/hm2，產(chǎn)量提高20.52%。同時(shí)，在這個(gè)生育期實(shí)行輕度水分虧缺增加了制種玉米的穗粗、穗長(zhǎng)、穗粒重，降低禿尖度。吳婕[4]通過(guò)不同灌溉水平對(duì)玉米干物質(zhì)積累過(guò)程及產(chǎn)量影響試驗(yàn)表明：在覆膜灌溉定額為2 940 m3/hm2處理下玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重與產(chǎn)量均有所提高，同時(shí)降低禿尖長(zhǎng)度。張富倉(cāng)等[5]在河西地區(qū)通過(guò)畦灌調(diào)虧技術(shù)對(duì)春玉米產(chǎn)量進(jìn)行2 年監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明：抽雄期不灌水處理與對(duì)照（全生育期灌水）處理相比產(chǎn)量明顯降低，同時(shí)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素穗粗、穗長(zhǎng)、穗粒重與干物質(zhì)積累量與對(duì)照相比呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，在拔節(jié)期與灌漿期的不灌水處理同樣會(huì)造成玉米產(chǎn)量下降。玉米不同生育階段對(duì)于水分虧缺的響應(yīng)表現(xiàn)亦不相同，在產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期進(jìn)行水分調(diào)虧，不利于玉米光合產(chǎn)物的積累與分配，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。程倩等[6]研究表明：玉米不同生育階段水分脅迫均會(huì)造成產(chǎn)量降低，全生育自然干旱對(duì)玉米產(chǎn)量影響最為嚴(yán)重，其次在玉米抽雄期到生育期末持續(xù)干旱脅迫對(duì)玉米產(chǎn)量影響也較為嚴(yán)重，兩者產(chǎn)量與全生育期充分灌水相比分別降低94.41%、69.99%。齊月等[7]在典型干旱區(qū)威武進(jìn)行玉米水分脅迫試驗(yàn)，結(jié)果表明：在玉米生育期內(nèi)實(shí)施持續(xù)水分虧缺，玉米產(chǎn)量均有所降低。玉米作為高耗水量作物，對(duì)水分虧缺較為敏感，在關(guān)鍵生育階段應(yīng)盡量避免水分脅迫對(duì)產(chǎn)量造成不利影響。張芮等[8]以制種玉米為研究對(duì)象，在張掖市國(guó)家重點(diǎn)灌溉試驗(yàn)站利用膜下滴灌調(diào)虧技術(shù)對(duì)其產(chǎn)量進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明：與對(duì)照相比，在拔節(jié)至抽穗期進(jìn)行中度水分調(diào)虧會(huì)嚴(yán)重限制制種玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，致使穗長(zhǎng)、穗粗、穗粒數(shù)均出現(xiàn)降低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降嚴(yán)重。綜上所述，在玉米不同生育時(shí)期進(jìn)行調(diào)虧灌溉對(duì)產(chǎn)量影響不同，過(guò)度水分虧缺不利于作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，最終導(dǎo)致其產(chǎn)量下降。因此，適時(shí)適量的調(diào)虧灌溉對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量提高十分重要。

2 調(diào)虧灌溉對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

河西灌區(qū)常年氣候干燥，水資源短缺。小麥作為河西灌區(qū)主要種植作物之一，高產(chǎn)量對(duì)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和提高農(nóng)民收入十分有利。因此，闡明河西灌區(qū)調(diào)虧灌溉對(duì)小麥產(chǎn)量的影響具有重要意義。張雨新等[9]利用滴灌調(diào)虧技術(shù)在河西地區(qū)對(duì)春小麥產(chǎn)量進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：與對(duì)照（充分灌溉）相比，在苗期至分蘗期土壤含水量為70%田間持水量，拔節(jié)期至孕穗期土壤含水量為75%田間持水量，抽穗期至開(kāi)花期土壤含水量為70%田間持水量，灌漿期至成熟期土壤含水量為65%田間持水量時(shí)，春小麥產(chǎn)量可達(dá)7 140.6 kg/hm2，且水分利用效率較高，但其他調(diào)虧處理與對(duì)照相比產(chǎn)量均表現(xiàn)為下降趨勢(shì)，說(shuō)明在春小麥生育期內(nèi)適度調(diào)虧灌溉能達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目標(biāo)。張步翀等[10]在河西綠洲灌區(qū)利用春小麥進(jìn)行2 年調(diào)虧灌溉試驗(yàn)，結(jié)果表明：適度水分調(diào)虧能增加小麥的穗長(zhǎng)、穗粒數(shù)與穗粒重，進(jìn)而利于小麥增產(chǎn)，但過(guò)度水分調(diào)虧卻使小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素出現(xiàn)降低現(xiàn)象，說(shuō)明合適的水分虧缺可為小麥高產(chǎn)奠定一定的物質(zhì)基礎(chǔ)。王小軍等[11]在甘肅張掖市通過(guò)膜上灌調(diào)虧技術(shù)對(duì)春小麥產(chǎn)量進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：膜上灌中度調(diào)虧處理春小麥產(chǎn)量達(dá)6 393.48 kg/hm2，較對(duì)照（大水漫灌）產(chǎn)量5 024.04 kg/hm2提高27.26%，同時(shí)該處理的水分利用效率達(dá)18.19 kg/（mm·hm2），而在重度調(diào)虧處理下小麥產(chǎn)量表現(xiàn)出下降趨勢(shì)，表明適度調(diào)虧灌溉能達(dá)到節(jié)水增產(chǎn)的目的。不同水分虧缺程度對(duì)小麥產(chǎn)量影響不同，過(guò)度水分脅迫會(huì)制約小麥的生長(zhǎng)發(fā)育，并影響光合產(chǎn)物分配與干物質(zhì)積累量，進(jìn)而降低小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素，最終導(dǎo)致產(chǎn)量下降。因此，進(jìn)行適度調(diào)虧灌溉對(duì)小麥產(chǎn)量構(gòu)成要素增加起到積極作用，在提高水分利用效率的同時(shí)為增加作物產(chǎn)量奠定基礎(chǔ)。

3 調(diào)虧灌溉對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

馬鈴薯對(duì)水分虧缺十分敏感且需水量較大，水分脅迫或水分補(bǔ)充較少時(shí)，植株正常生長(zhǎng)發(fā)育則會(huì)受到制約，最終致使馬鈴薯產(chǎn)量下降[12]。馬鈴薯是河西灌區(qū)主要栽培作物之一，但近年來(lái)氣候變化對(duì)糧食安全已經(jīng)產(chǎn)生影響，致使河西灌區(qū)馬鈴薯適宜種植面積減少0.7%[13]。氣候變化對(duì)降水產(chǎn)生了一定的影響，加之河西灌區(qū)水資源匱乏，探明調(diào)虧灌溉對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量影響對(duì)穩(wěn)定河西地區(qū)糧食產(chǎn)量具有重要意義。潘小番等[14]在河西綠洲灌區(qū)利用馬鈴薯進(jìn)行膜下滴灌調(diào)虧試驗(yàn)，結(jié)果表明：在幼苗期進(jìn)行水分虧缺對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量降低影響不顯著，產(chǎn)量達(dá)33 027.22 kg/hm2，但在塊莖形成期、塊莖膨大期與淀粉積累期實(shí)行水分調(diào)虧對(duì)其產(chǎn)量降低影響顯著。李晶等[15]利用膜下調(diào)虧技術(shù)在河西綠洲灌區(qū)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明：在塊莖形成期進(jìn)行中度水分調(diào)虧使產(chǎn)量降低至24 085 kg/hm2，與對(duì)照產(chǎn)量31 250 kg/hm2降低22.9%，但水分利用效率較對(duì)照提高10.6%。張萬(wàn)恒等[16]研究表明：不同生育時(shí)期對(duì)馬鈴薯進(jìn)行水分脅迫均會(huì)造成產(chǎn)量降低，淀粉積累期進(jìn)行中度水分虧缺對(duì)產(chǎn)量形成影響較小，而在莖塊膨大期實(shí)行中度水分脅迫對(duì)產(chǎn)量影響較大，產(chǎn)量?jī)H有28 633.33 kg/hm2，與對(duì)照全生育期充分供水相比，產(chǎn)量降低了18.93%；但在同一生育期內(nèi)不同水分脅迫下產(chǎn)量對(duì)水分響應(yīng)不同，產(chǎn)量有提高也有降低。水分虧缺對(duì)馬鈴薯最終產(chǎn)量形成有不利影響，在保證減產(chǎn)較小的情況下對(duì)馬鈴薯進(jìn)行水分脅迫，可達(dá)到節(jié)水、改善品質(zhì)與提高水分利用效率的目標(biāo)，也有利于農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。李福強(qiáng)等[17]利用膜下滴灌技術(shù)在河西綠洲灌區(qū)對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量水分脅迫響應(yīng)進(jìn)行研究，結(jié)果表明：不同生育期水分虧缺與常規(guī)灌溉相比產(chǎn)量均有所下降，苗期輕度水分虧缺對(duì)產(chǎn)量影響較小，而淀粉積累期實(shí)行中度水分虧缺對(duì)產(chǎn)量影響較為顯著。薛道信等[18]在河西綠洲灌區(qū)以馬鈴薯為研究對(duì)象，利用膜下滴灌調(diào)虧技術(shù)長(zhǎng)期對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量在不同水分脅迫下響應(yīng)變化特征進(jìn)行監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明：在虧缺灌溉下馬鈴薯薯塊產(chǎn)量均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，塊莖膨大期進(jìn)行中度水分虧缺下薯塊產(chǎn)量?jī)H有20 066.11 kg/hm2，較對(duì)照36 037.23 kg/hm2降低44.32%，減產(chǎn)非常嚴(yán)重；而在苗期進(jìn)行中度水分虧缺下薯塊產(chǎn)量為35 834.08 kg/hm2，減產(chǎn)不明顯。馬鈴薯作為一種喜水作物，其產(chǎn)量對(duì)水分脅迫的響應(yīng)較敏感，過(guò)度調(diào)虧會(huì)嚴(yán)重制約馬鈴薯生長(zhǎng)發(fā)育，進(jìn)而降低產(chǎn)量。綜上所述，馬鈴薯產(chǎn)量對(duì)適量適時(shí)的水分虧缺響應(yīng)并不顯著，但水分利用效率有所提高。

4 結(jié)語(yǔ)

農(nóng)作物栽培過(guò)程中水資源短缺與高效利用和農(nóng)業(yè)灌溉關(guān)系一直備受世界各國(guó)學(xué)者的關(guān)注[19]，我國(guó)農(nóng)業(yè)用水矛盾也十分突出，而調(diào)虧灌溉作為科學(xué)高效節(jié)水的灌溉技術(shù)之一，應(yīng)用在降水量稀少且蒸發(fā)較大的區(qū)域可緩解農(nóng)業(yè)用水矛盾。

河西灌區(qū)位于干旱地區(qū)，氣候干燥且降雨量小，水資源的高效利用與作物高產(chǎn)有利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。玉米、小麥、馬鈴薯作為河西地區(qū)主要栽培作物，其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對(duì)保證該地區(qū)糧食安全與提高農(nóng)民收入具有重要意義。從作物生理特性角度考慮調(diào)虧灌溉，水分虧缺并不一定表現(xiàn)出負(fù)面效應(yīng)，適時(shí)適量的水分脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育和后期產(chǎn)量形成能起到積極作用。