淺探微噴灌技術(shù)應(yīng)用對玉米產(chǎn)量的影響

陳東

摘要：【目的】探析微噴灌技術(shù)應(yīng)用對玉米產(chǎn)量的影響?！痉椒ā恳云韫酁閷φ?，設(shè)置3個微噴灌灌水定額，研究玉米干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合參數(shù)和產(chǎn)量及產(chǎn)量因素的變化特征?！窘Y(jié)果】微噴灌能夠顯著影響玉米干物質(zhì)積累量，干物質(zhì)積累量隨灌水定額的增加呈先升高后降低的趨勢，顯著增加各生育期的葉面積指數(shù)。微噴灌顯著增加玉米葉片葉綠素含量、凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，在灌水定額為40mm/次時，葉綠素和凈光合速率最高。微噴灌顯著提高玉米千粒重、行粒數(shù)和產(chǎn)量，在灌水定額為40mm/次時，玉米產(chǎn)量最好。【結(jié)論】綜合比較，微噴灌能夠顯著提高玉米干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合參數(shù)和產(chǎn)量及產(chǎn)量因素在灌水定額為40mm/次時，玉米長勢最好，產(chǎn)量最高，是較為合理的微噴灌灌水量。

關(guān)鍵詞：玉米；微噴灌；產(chǎn)量

玉米是我國重要的糧食作物，同時也是山東省的主要糧食作物之一，對保障糧食安全具有十分重要的意義[1]。水分是植物生長必需的物質(zhì)，也是植物營養(yǎng)物質(zhì)輸送的載體[2]。水分影響著土壤物理化學(xué)性質(zhì)以及微生物和植物的生理生化活動[3]。隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)田用水量逐年增加，導(dǎo)致我國水資源嚴(yán)重匱乏，已經(jīng)影響到我國農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展[4]，傳統(tǒng)的灌水主要是通過大水漫灌或者畦灌，這種灌溉方式浪費(fèi)嚴(yán)重，水資源利用率低下[5]。

微噴灌是介于滴灌和噴灌之間的一種新型灌溉技術(shù)[6]，具有節(jié)水降耗、不受地形地貌限制、灌水均勻、灌水時間和灌水量可控、對土壤和作物擾動小、對水質(zhì)要求低、能夠提高作物產(chǎn)量、易于實(shí)現(xiàn)水肥一體化等一系列突出優(yōu)點(diǎn)[7]，對農(nóng)田小氣候及土壤性狀也具有一定的調(diào)節(jié)作用[8]。呂麗華等[9]研究了微噴灌冬小麥部分生理指標(biāo)的變化以及產(chǎn)量和水分利用特點(diǎn)。結(jié)果表明，在較低灌水量范圍內(nèi)，相同灌水量下微噴灌小麥葉片滲透勢、葉綠素含量和光合速率均高于畦灌小麥，微噴灌能顯著提高小麥生育后期葉片生理活性，增產(chǎn)效果突出，節(jié)水潛力較大。鄭孟靜等[10]研究微噴灌對夏玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響，結(jié)果表明，采用微噴灌控水方式，灌水定額38mm、灌水2-3次，可在保障產(chǎn)量的前提下提高水分利用效率。黨建友等[11]研究表明，微噴灌生育期灌4水，越冬水和拔節(jié)水灌水量增加到600m3/hm2，配合拔節(jié)水和灌漿水追施氮肥，使冬小麥成穗數(shù)和千粒重增加而增產(chǎn)，且水肥利用效率最高。因此，本文以畦灌為對照，設(shè)置3個微噴灌灌水定額，研究玉米干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合參數(shù)和產(chǎn)量及產(chǎn)量因素的變化特征。為山東泰安地區(qū)玉米高產(chǎn)栽培和微噴灌技術(shù)的應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2019年于泰安市東平縣進(jìn)行，位于山東省中部的泰山南麓，介于東經(jīng)116°20′—117°59′，北緯35°38′—36°28′之間，屬于溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，寒暑適宜，光溫同步，雨熱同季。全年平均日照數(shù)2627.1h，日照百分率58%左右。年平均氣溫為12.9℃。年內(nèi)7月份最高，1月份最低，全年平均≥0℃的積溫4731℃，≤10℃的積溫4213℃，無霜期平均195 d，年平均降水量為697mm。土質(zhì)為沙中壤土，pH值為6.4，有機(jī)質(zhì)含量10.74g/kg，全氮含量0.86g/kg，堿解氮含量86.31mg/kg，速效磷含量27.97mg/kg，速效鉀124.82mg/kg。

1.2 供試材料

試驗(yàn)玉米品種為鄭單 958 為試驗(yàn)材料，由河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所提供。試驗(yàn)用無機(jī)肥料為尿素（46% N）、過磷酸鈣（17.5% P2O5）和氯化鉀（60% K2O），購自當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于2019年進(jìn)行，采用完全隨機(jī)設(shè)置，試驗(yàn)以畦灌為對照（CK）灌水定額為70mm/次，灌溉3次；微噴灌設(shè)置3個灌水定額，分別為20mm/次（T1），40mm/次（T2），60mm/次（T3），各處理均灌溉3次。微噴灌處理每小區(qū)鋪設(shè)微噴帶，微噴帶為斜5孔、孔徑0.8mm、帶寬40mm、噴射角范圍45°-70°，微噴帶鋪設(shè)在玉米行間。所有處理均施入氮肥（N）180kg/hm2，磷肥（P5O2）90kg/hm2，鉀肥（K2O）90kg/hm2，氮肥60％、所有磷肥、鉀肥及微生物肥料作為基肥在播種前（4月25日）一次性施入，其余氮肥在玉米拔節(jié)期前（6月15日）進(jìn)行追施。每小區(qū)8壟，壟寬0.65m，長7m，面積約36.4m2，每處理重復(fù)3次，隨機(jī)排列，試驗(yàn)田田間管理同大田。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

1.4.1 玉米干物質(zhì)的測定

分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、乳熟期和完熟期取樣，將植株按莖、葉、穗分開，于105℃下殺青30min，80℃下烘干至恒重，進(jìn)行稱重。

1.4.2 葉面積的測定

分別在拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期和乳熟期取樣，每個小區(qū)取玉米植株３株，測定葉面積、干物質(zhì)重量。葉面積的測定用長寬系數(shù)法。

葉面積（cm2）=長（cm）×寬（cm）×0.7

葉面積指數(shù)=單位土地面積葉片總面積/土地面積

1.4.3 玉米光合特性的測定

在玉米抽雄期用SPAD儀測定葉綠素含量，同時用便攜式光合系統(tǒng)（GFS-3000）測定玉米葉片凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度。

1.4.4 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的測定

玉米實(shí)收測產(chǎn)，收獲晾干后，于室內(nèi)考察穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重、含水量等穗部性狀，按14%含水量計算籽粒產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2010統(tǒng)計和計算數(shù)據(jù)，采用SPSS24.0進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 微噴灌對玉米干物質(zhì)的影響

干物質(zhì)是反映植株生長的重要指標(biāo)，由表1可知，隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，玉米干物質(zhì)積累量呈逐漸增加的趨勢。微噴灌顯著影響玉米干物質(zhì)積累量，其中在拔節(jié)期各處理間沒有顯著差異。在抽雄期，各處理表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出2.33％、5.86％和4.45％，T3處理和T1、T2差異不顯著。在灌漿期各處理表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出1.29％、17.06％和13.56％，處理間差異均顯著。在乳熟期，各處理表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出3.43％、11.98％和8.17％，處理間差異均顯著。在完熟期，各處理表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出3.69％、10.72％和8.67％，T2和T3處理間沒有顯著差異。

2.2 微噴灌對玉米葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)直接影響干物質(zhì)的積累量和產(chǎn)量，是衡量玉米生長的重要指標(biāo)。由表2可知，葉面積指數(shù)隨生育進(jìn)程的推進(jìn)，呈先升高后降低的趨勢。微噴灌能夠顯著提高玉米葉面積指數(shù)。在拔節(jié)期，各處理間沒有顯著差異。在抽雄期，各處理表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出3.78％、16.86％和9.00％，處理間差異均顯著。在灌漿期，各處理表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出2.84％、7.64％和12.95％，處理間差異均顯著。在乳熟期，各處理表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，T2和T3顯著高于CK，分別高出3.53％和6.99％，T2和T3處理間沒有顯著差異。在完熟期，各處理表現(xiàn)為T3＞T2＞T1＞CK，T1處理和CK沒有顯著差異，T2和T3顯著高于CK，分別高出6.57％和3.02％。

2.3 微噴灌對玉米葉片葉綠素的影響

由表3可知，微噴灌顯著影響玉米葉片葉綠素含量，其中葉綠素a含量表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出2.99％、5.43％和7.23％，各處理間差異均顯著。葉綠素b含量表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，T1和CK沒有顯著差異，T2和T3顯著高于CK，分別高出11.96％和10.18％。葉綠素a＋b含量表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出2.76％、7.41％和8.15％，各處理間差異均顯著。

2.4 微噴灌對玉米葉片光合特性的影響

光合特性是作物物質(zhì)積累的基礎(chǔ)，由表4可知，微噴灌顯著影響玉米光合特性，其中凈光合速率表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出1.70％、9.00％和3.07％，各處理間差異均顯著。胞間二氧化碳濃度表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出7.70％、18.33％和13.75％，各處理間差異均顯著。氣孔導(dǎo)度表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出7.52％、15.76％和19.88％，T2處理和T1、T3處理沒有顯著差異。蒸騰速率表現(xiàn)為T2＞T1＞T3＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出12.56％、22.46％和10.02％，T1和T3處理沒有顯著差異。

2.5 微噴灌對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表5可知，微噴灌顯著影響玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，各處理間穗數(shù)和穗行數(shù)沒有顯著差異。各處理表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出4.42％、12.10％和6.59％，T1和T2處理間沒有顯著差異。千粒重表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出2.14％、3.32％和5.56％，T3處理和T1、T2處理沒有顯著差異。玉米產(chǎn)量表現(xiàn)為T2＞T3＞T1＞CK，各處理均顯著高于CK，T1、T2和T3分別比CK高出10.36％、23.53％和13.59％，T1和T3處理間沒有顯著差異。

3 討論

水分是植物生長的必要元素，玉米地上部植株干物質(zhì)積累量反映群體的光合能力[12]，其與籽粒產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。水分是影響干物質(zhì)積累的重要條件，作物在生長發(fā)育過程中，同化物在植株各器官不斷地進(jìn)行著轉(zhuǎn)化與分配，并且受土壤水分狀況的影響較大[13]。本研究結(jié)果表明，微噴灌能夠顯著提高玉米各生育期的干物質(zhì)積累量，一方面，是由于微噴灌的灌溉均勻度較好，能夠保證土壤含水量基本一致，另一方面，微噴灌采用水肥一體化的施肥模式，能夠提高肥料的利用率，減少土壤養(yǎng)分損失，從而提高玉米干物質(zhì)積累量。干物質(zhì)積累量隨微噴灌定額的增加呈先升高后降低的趨勢，說明微噴灌灌水量過高不利于作物生長，可能是由于灌水量的增加導(dǎo)致土壤養(yǎng)分淋溶量加大，從而減少植株對養(yǎng)分的運(yùn)輸。

玉米生長發(fā)育所需的化學(xué)能，是由葉片對光能截獲和光合作用轉(zhuǎn)化而來的[14]，光合作用是作物生長發(fā)育和產(chǎn)量形成的生理基礎(chǔ)，光合作用決定作物物質(zhì)積累，光合能力的提高對增加籽粒產(chǎn)量有重要作用[15]。通過合理的水肥協(xié)調(diào)，能夠調(diào)節(jié)作物光合性能及光合產(chǎn)物的積累與分配[16]，當(dāng)水肥發(fā)生變化時，作物通過調(diào)節(jié)體內(nèi)碳、氮含量分配，使其更好地適應(yīng)生存環(huán)境[17]，在某種意義上，適宜水分條件下施肥可促進(jìn)光合作用，加快碳、氮代謝運(yùn)轉(zhuǎn)[18]。葉綠素是光合作用的基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)光合作用功能的關(guān)鍵[19]。本研究表明，微噴灌顯著提高玉米葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a＋b、說明合理灌溉是保證葉綠素含量的重要保障。本研究表明，微噴灌顯著提高玉米凈光合速率、胞間二氧化碳濃度、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，且在灌水定額為40mm/次時，光合速率最大。

產(chǎn)量是衡量作物生長最重要的指標(biāo)[20]，大量研究表明，微噴灌能夠顯著提高作物產(chǎn)量，紀(jì)軍鋒等[21]研究表明，在冬春連旱的惡劣氣象條件下，利用微噴技術(shù)對冬小麥在越冬期和返青期進(jìn)行適時控水和補(bǔ)水，可有效緩解旱情，大幅度提高冬小麥的產(chǎn)量、生物量和水分利用效率。董浩等[22]研究表明，微噴灌水肥一體化處理具有較高的綠葉面積和葉綠素含量，有利于干物質(zhì)積累和籽粒產(chǎn)量的提高。本研究表明，微噴灌顯著提高玉米產(chǎn)量，一方面，微噴灌水分蒸發(fā)損失小、灌溉水利用系數(shù)較高，另一方面，微噴灌對農(nóng)田小氣候及土壤性狀具有一定的調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒運(yùn)輸。綜合比較，微噴灌能夠顯著提高玉米干物質(zhì)積累、葉面積指數(shù)、葉綠素含量、光合參數(shù)和產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，在灌水定額為40mm/次時，玉米長勢最好，產(chǎn)量最高，是較為合理的微噴灌灌水量。

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