不同水肥供應(yīng)對石羊河流域玉米生長動態(tài)及水分利用效率的影響

袁 超，張 芮，張梅花，薛瑞清，趙 霞，丁 林，唐小娟，薛子鈺，譚紫熠

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)水利水電工程學(xué)院，甘肅 蘭州 730070；2.大禹節(jié)水集團(tuán)股份有限公司，甘肅 蘭州 730070；3.甘肅省水利科學(xué)研究院，甘肅 蘭州 730070)

甘肅省武威市屬石羊河流域，是我國典型的旱區(qū)，氣候干旱、降水少、光照足、蒸發(fā)大，風(fēng)沙多，長期存在著水資源短缺問題[1]。玉米是當(dāng)?shù)胤N植面積最廣的作物，2022年玉米種植占當(dāng)?shù)胤N植總面積的76%。但農(nóng)戶灌溉仍以傳統(tǒng)的地面灌溉為主，施肥以傳統(tǒng)撒施為主。這種灌溉制度與施肥方式嚴(yán)重抑制了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。因此如何兼顧區(qū)域內(nèi)水資源短缺與作物增效保產(chǎn)問題是當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的重中之重[2-3]。

不同的水分與養(yǎng)分是影響作物生長狀況及產(chǎn)量差異的根本原因[3-4]。只有適宜的灌水與施肥搭配才是農(nóng)作物高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的前提[5-6]。蒙強(qiáng)[7]等研究通過適宜的水分調(diào)控下限能改善土壤水分環(huán)境、為作物生長及產(chǎn)量的形成創(chuàng)造好的條件，提高水分利用效率。魏永霞[8]等通過研究的調(diào)虧灌溉下滴灌玉米植株與土壤水分及節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)，得出適當(dāng)?shù)乃置{迫并不會影響作物減產(chǎn)；高盼[9]等發(fā)現(xiàn)，一定的水分脅迫有助于作物產(chǎn)生競爭補(bǔ)償效應(yīng)，使玉米在苗期根系及莖粗生長更為穩(wěn)固，不易倒伏。適當(dāng)?shù)恼{(diào)虧灌溉既能緩解區(qū)域內(nèi)水資源短缺問題，而且能提高作物水分利用效率、作物品質(zhì)及產(chǎn)量[10-11]。謝麗華[12]研究得出有機(jī)肥替代化肥比較單施化肥可使玉米穩(wěn)產(chǎn)，改善土壤PH值，提高土壤肥力與作物干物質(zhì)積累量。楊青夏[13]等研究表明，與常規(guī)施肥相比化肥減星20%配施有機(jī)肥和菌肥的玉米產(chǎn)量可達(dá)到常規(guī)化肥水平，且分別比化肥減量20%處理增產(chǎn)19.8%和26.6%；張君[14]等研究表明有機(jī)肥與傳統(tǒng)化肥搭配使用有助于協(xié)調(diào)作物耗水量與產(chǎn)量的關(guān)系，提高水分利用效率。進(jìn)行商品有機(jī)肥替代部分化肥，使化肥與有機(jī)肥合理搭配施用，從而促進(jìn)有機(jī)質(zhì)分解與礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解，達(dá)到改善土壤理化性質(zhì)、增強(qiáng)土壤的保肥供肥能力、改善作物品質(zhì)、提高化肥緩釋效率等效果[15-16]；

不同的灌水或施肥量均對作物的生長及產(chǎn)量有不同程度的影響，但以往研究方向較多偏于對不同灌水或施肥量中的一種進(jìn)行研究，這對目前我國農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有一定局限性，所以進(jìn)行不同水肥間精準(zhǔn)耦合對玉米產(chǎn)量及水分利用效率影響機(jī)制的研究更具有前瞻性[17]。

本文研究采取了水肥交互耦合方法，探究在不同水肥供應(yīng)下玉米的生長動態(tài)及水分利用效率之間的影響規(guī)律，在總結(jié)以往研究者成果下，揭示水肥精確耦合對節(jié)水灌溉與養(yǎng)分高效利用的最佳機(jī)制，同時也為石羊河流域制定合理的灌水施肥措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概括

試驗(yàn)地處于民勤綠洲和騰格里沙漠交界地帶的民勤縣大灘鄉(xiāng)內(nèi)甘肅省水利科學(xué)研究院民勤實(shí)驗(yàn)站(103°15′E，38°65′N)。該地多年平均氣溫7.8℃，極端最高氣溫39.2℃，極端最低氣溫-27.1℃，多年平均降水100mm，多年平均蒸發(fā)量2620mm，年日照時數(shù)3128h，≥0℃積溫3510℃，≥10℃積溫3125℃，無霜期150d，最大凍土深115cm[18]。試驗(yàn)區(qū)土質(zhì)0～60cm為黏壤土，60cm以下逐漸由黏壤土變?yōu)樯橙劳?，土壤平均容重?.56g/cm3，田間持水率為20.75%(體積比)。實(shí)驗(yàn)地氣候表見表1，氣象數(shù)據(jù)由氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)氣象站獲得。

表1 實(shí)驗(yàn)地氣候表

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

大田實(shí)驗(yàn)于2022年5～10月采用雙因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，以“同康DK818”為試驗(yàn)材料。試驗(yàn)小區(qū)以1m寬，0.008mm厚度的白膜進(jìn)行一膜兩行模式鋪設(shè)，植株行距40cm，株距20cm；小區(qū)面積13.5m2(1m×13.5m)。試驗(yàn)設(shè)置3種肥料梯度，以當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶傳統(tǒng)施肥量15kg/畝為基準(zhǔn)設(shè)置傳統(tǒng)肥(F1)、傳統(tǒng)肥減量1/3(F2)、傳統(tǒng)肥減量1/3+商品有機(jī)肥替代減量(F3)；后期追肥為尿素(N+P2O5≥64.0%)，有機(jī)肥為含腐殖酸水溶肥(N+P2O5+K2O≥200g/L腐殖酸≥30g/L)；設(shè)置2種灌溉制度：充分灌溉W1(土壤含水量范圍為田間持水率的75%～95%)，非充分灌溉W2(60%～75%)；共組合形成6個玉米處理，每個處理3次重復(fù)，共18個小區(qū)；詳細(xì)處理見表2。灌水定額幼苗期為225m3/hm2，拔節(jié)期、灌漿期、成熟期均按照300m3/hm2，當(dāng)小區(qū)實(shí)測土壤含水率達(dá)到試驗(yàn)設(shè)計(jì)值下限時灌水，灌水后充分、非充分處理土壤含水量依次達(dá)到95%、75%田間持水率)。各處理灌水日期見表3。

表2 試驗(yàn)處理

由于玉米進(jìn)行了基肥的施用，所以追肥時間定在幼苗期后期一次、拔節(jié)期一次、灌漿期一次。使用標(biāo)準(zhǔn)以當(dāng)?shù)貍鹘y(tǒng)施肥量作為參考，使用標(biāo)準(zhǔn)為15kg/畝。其處理施肥量見表4。

1.3 項(xiàng)目數(shù)據(jù)測定與方法

1.3.1土壤含水率的測定

取土方法采用土鉆人工分層取土，測定土層深度為0～100cm，每隔20cm為一層進(jìn)行取樣，各處理重復(fù)3次。取樣時期為每次灌水前、降雨后進(jìn)行局部取土，在幼苗期、拔節(jié)期、灌漿期、成熟期進(jìn)行全小區(qū)取土測定含水率。土壤水分保持表見表5。

表5 田間土壤水分保持表

土壤含水率采用烘干稱重法測定。

1.3.2葉片葉綠素(SPAD)的測定

用葉綠素儀(SPAD-502型)于苗期、拔節(jié)期選擇最上部展開葉，灌漿期選擇穗位葉，分別測定穗位葉基部、中部、頂部，測定3次取平均值。

1.3.3玉米生育期生長指標(biāo)測定

各生育期中，分別選取3株具有代表性，且長勢一致的植株，測定其株高莖粗、葉面積、單葉重、總?cè)~重、莖重，將烘干箱溫度調(diào)定為105℃進(jìn)行殺青30分鐘，后調(diào)制80℃烘至恒重，測定其干物質(zhì)積累量。

1.3.4產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀測定

(1)產(chǎn)量測定

玉米成熟后分小區(qū)單獨(dú)進(jìn)行測實(shí)產(chǎn)，每個小區(qū)收獲全部果穗，使用精度為0.01kg電子天平(型號：GB/T 7722—2005)的對果穗進(jìn)行濕重測量，并進(jìn)行自然晾干后脫粒稱質(zhì)量，單打單收計(jì)算小區(qū)產(chǎn)量。實(shí)測產(chǎn)量(kg/畝)=一個小區(qū)干重質(zhì)量×(666.7÷收獲一個小區(qū)實(shí)際面積)。

M=(M1+M2+…+Mn)-(M0×n)

(1)

式中，M—每個小區(qū)的產(chǎn)量，kg；M0—袋子質(zhì)量，kg；n—袋子數(shù)量，個；M1、M2、…、Mn—每個小區(qū)的袋子質(zhì)量，kg；然后測量其每個處理的產(chǎn)量，kg，換算為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)量，kg/hm2。

(2)產(chǎn)量性狀測定

①穗長：使用精度0.02mm的自動讀數(shù)式游標(biāo)卡尺測定果穗全長(包括結(jié)實(shí)和沒有結(jié)實(shí)的部分)，每個小區(qū)采5個樣本果穗測量取平均值，即為該小區(qū)的穗長平均值(cm)。

②穗粗：使用精度0.02mm的自動讀數(shù)式游標(biāo)卡尺測定果穗中間部位橫截面寬度，每個小區(qū)采5個樣品果穗測量取平均值，即為該小區(qū)的穗粗平均值(cm)。

③禿尖長：使用精度0.02mm的自動讀數(shù)式游標(biāo)卡尺測定果穗未結(jié)實(shí)的部分長度，每個小區(qū)采5個樣本果穗測量取平均值，即為該小區(qū)的禿尖長(cm)。

④穗行數(shù)：每個小區(qū)采5個樣本果穗分別進(jìn)行穗行數(shù)的查測，并取平均值，即為該小區(qū)的穗行數(shù)。

⑤行粒數(shù)：每個小區(qū)采5個樣本果穗分別進(jìn)行行粒數(shù)的查測，并取平均值，即為該小區(qū)的行粒數(shù)。

⑥百粒重：每個小區(qū)隨機(jī)挑選5個樣本進(jìn)行脫粒，并隨機(jī)取出100粒進(jìn)行稱重，該數(shù)據(jù)即為小區(qū)的百粒重(g)。

1.3.5水分利用效率

水分利用效率(WUE)計(jì)算公式為：

WUE=Y/ET

(2)

式中，Y—玉米產(chǎn)量，kg/hm2；ET—耗水量，m3/hm2。

根據(jù)SL 13—2015《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》規(guī)定，利用土壤含水率來測定作物騰發(fā)量時，騰發(fā)量可按以下公式計(jì)算：

(3)

式中，ET1-2—階段實(shí)際需水量，mm；I—土層編號，n—土層總數(shù)目，本試驗(yàn)n=6；ri—第I層土壤干體積質(zhì)量，g/cm3；Hi—第i土壤的厚度，cm；Wi1、Wi2—第i土層在時段始、末的含水率(干土重的百分率)，%；M—該時段內(nèi)灌水量，mm；P—該時段內(nèi)有效降雨量(>3mm)，mm；K—該時段內(nèi)深層地下水補(bǔ)給量，mm；C—該時段內(nèi)排水量(地表排水與深層排水之和)，mm；

其中，試驗(yàn)區(qū)地下水埋深大于10m，故K取0，試驗(yàn)區(qū)屬干旱區(qū)，且灌水上限最大至土壤田間持水率，C取0。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excle2010和SPSS26.0進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水肥供應(yīng)下對大田玉米生長形狀的影響

2.1.1不同處理對大田玉米株高的影響

最能直觀反映作物生長狀況的重要指標(biāo)就是株高。玉米苗期與成熟期處理間無顯著差異(P>0.05)，見表6。拔節(jié)期株高開始產(chǎn)生變化，處理W1F1、W2F1、W2F3間無顯著差異，但W1F2較W1F1、W1F3處理相比株高差異顯著(P<0.05)，分別降低14.91%、16.33%；抽穗期玉米的株高在短時間內(nèi)迅速增長，各處理株高從大到小依次為W1F1>W2F1>W1F3>W2F3>W2F2>W1F2，其中W1F2較W1F1、W2F1、W1F3差異顯著，分別降低8.07%、6.92%、6.92%。灌漿期各處理間株高差異性減小，W2F2、W2F3處理較W1F1處理差異著性，分別降低9.76%、9.14%；

表6 不同處理玉米株高動態(tài) 單位/cm

2.1.2不同處理對大田玉米地上部干物質(zhì)累積的影響

不同處理玉米地上干物質(zhì)總量見表7，各處理地上部干物質(zhì)總量在苗期無顯著差異(P>0.05)；拔節(jié)期干物質(zhì)積累處理W1F3最大，且與處理W1F2、W2F2、W2F3呈現(xiàn)顯著性差異，相較高15.46%、22.75%、16.83%；抽穗期是決定作物結(jié)實(shí)粒數(shù)多少的關(guān)鍵時期，由分析數(shù)據(jù)可知，處理W2F2積累量最低，分別較處理W2F1與W2F3降低18.40%、14.84%，這說明少肥易造成玉米干物質(zhì)積累量變少，影響玉米生長；灌漿期玉米地上干物質(zhì)總量較往期明顯增加，各處理間差異較小，干物質(zhì)積累量依次為W1F1>W1F3>W2F1>W2F3>W1F2>W2F2；成熟期玉米質(zhì)量達(dá)到頂峰，其中，處理W1F1、W1F3、W2F3與W1F2差異明顯，處理W1F2的干物質(zhì)總量分別較W1F1、W1F3、W2F3降低23.19%、26.41%、24.99%；

表7 不同處理玉米地上部干物質(zhì)總量動態(tài) 單位/g

2.1.3不同處理對大田玉米葉面積的影響

不同處理下玉米葉面積動態(tài)如圖1所示。玉米幼苗期、拔節(jié)期、成熟期處理間均無顯著差異(P>0.05)。玉米苗期葉面積最小，最大為抽穗期，此時葉面積大小依次為W2F1>W1F1>W1F2>W2F3>W2F2>W1F3。灌漿期葉面積處理間差異顯著，處理W1F1最大，較于處理W1F2與W1F3分別高于26.08%、24.09%。

圖1 不同處理玉米葉面積動態(tài)注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

2.1.4不同處理對大田玉米SPAD值的影響

SPAD的值在一定程度上是一種植株水分與養(yǎng)分的外在表現(xiàn)，在生長生理階段植株在幼苗期、拔節(jié)期、成熟期葉片的SPAD值均無顯著差異(P>0.05)，如圖2所示。當(dāng)玉米處于灌漿期時，處理W1F3較W2F2具有顯著差異，增加了10.15%；達(dá)到了玉米種植階段的最高值。

圖2 不同玉米生育期葉片SPAD值圖注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

2.2 不同處理對大田玉米產(chǎn)量的影響

2.2.1不同處理大田玉米產(chǎn)量及部分相關(guān)性狀的影響

不同處理在對穗粗、禿尖、行粒數(shù)的影響上差異不顯著，對穗長、穗行數(shù)百粒重、畝產(chǎn)量的影響均存在不同差異，見表8。

表8 不同處理玉米考種動態(tài)

在對穗長的影響上，處理W1F1、W2F1、W2F2、W1F3、W2F3之間差異不顯著，但處理W1F1與處理W1F2之間差異顯著，較于處理W1F2高9.36%；

在穗行數(shù)的影響上，處理W1F1、W2F1、W1F3、W2F3之間差異不顯著；處理W2F1與處理W2F2、W2F3雖有差異，但差異不明顯；處理W1F1、W1F3對處理W1F2存在顯著差異，分別提高了11.11%、9.30%；穗行數(shù)大小依此為W1F1>W1F3>W2F1>W2F3>W2F2>W1F2。

百粒重是玉米考種中不可或缺的一環(huán)，它是充分體現(xiàn)種子大小與充實(shí)程度的一項(xiàng)指標(biāo)，從分析中得出，處理W1F1、W1F3、W2F3之間差異不明顯；處理W2F1、W1F2、W2F2之間也呈不明顯差異；僅W1F3與處理W1F2之間呈現(xiàn)明顯差異，處理W1F3較W1F2增加9.43%。

畝產(chǎn)是衡量作物是否成功的一個重要指標(biāo)，從表中可得，處理W1F1、處理W2F1、處理W1F3和處理W2F3與處理W1F2和處理W2F2的畝產(chǎn)差異顯著(P<0.05)，依此比處理W1F2和處理W2F2產(chǎn)量高10.72%、12.54%、9.35%、9.62%。

2.2.2不同水肥處理主要農(nóng)藝性狀與畝產(chǎn)量的相關(guān)性分析

6個農(nóng)藝性狀與畝產(chǎn)量的相關(guān)程度和方向?yàn)樗胄袛?shù)(0.701)>百粒重(0.636)>穗長(0.541)，均呈極顯著正相關(guān)，且穗行數(shù)、百粒重、穗長在0.01水平上極顯著正相關(guān)，見表9；穗粗(0.093)，呈正相關(guān)；行粒數(shù)(-0.226)>禿尖(-0.273)，呈負(fù)相關(guān)。

表9 各處理產(chǎn)量相關(guān)性狀相關(guān)性分析表

2.3 水肥耦合對玉米水分利用效率的影響

各處理玉米全生育期水分利用效率見表10：施肥一定時，各充分灌水與水分脅迫處理間產(chǎn)量無顯著差異(P<0.05)；而有機(jī)肥替代化肥添加下，W2F3顯著高于W2F2，說明有機(jī)肥處理能夠提高水分利用效率；但與傳統(tǒng)肥并無顯著差異，說明有機(jī)肥可代替部分化肥進(jìn)行減肥處理，并不能代替化肥，同時也可能是當(dāng)前有機(jī)肥替代的量還不能達(dá)到與傳統(tǒng)肥產(chǎn)量出現(xiàn)差異。三種施肥水平下的產(chǎn)量存在顯著差異，充分供水時，F(xiàn)3高于F1，顯著高于F2，說明充分供水時，有機(jī)肥添加能提高產(chǎn)量；而水肥互作時，W1F3與F1產(chǎn)量最高，達(dá)20467.95kg/hm2和20048.85kg/hm2，說明充分灌水+有機(jī)肥替代減量化肥處理可以達(dá)到減肥不減產(chǎn)的效果。

表10 滴灌下水肥耦合對玉米水分利用效率的影響動態(tài)表

整體而言，充分供水(W1)時，玉米整個生育期的總耗水量最高，高于(W2)的總耗水量；水分生產(chǎn)效率(WUE)整體變化范圍在3.77～4.77kg/m3之間，W2F3、W2F1處理水分生產(chǎn)效率最高，依次為4.77、4.75kg/m3；灌溉水利用效率在充分供水條件下與水分脅迫處理無顯著差異；而同一灌水下限下，不同肥料調(diào)控對灌溉水利用效率出現(xiàn)顯著影響。

3 討論

3.1 不同水肥耦合對玉米生長變化規(guī)律的影響

作物生育周期內(nèi)的生長變化是驗(yàn)證灌水與施肥是否恰當(dāng)?shù)耐庠诒憩F(xiàn)。有效的水肥環(huán)境更有助于發(fā)揮水肥協(xié)同效應(yīng)，通過灌溉與施肥的合理搭配可促進(jìn)作物水分與養(yǎng)分的高效吸收利用[19-20]。本研究結(jié)果表明，玉米的株高在相同灌水條件下，幼苗期與成熟期差異不明顯，拔節(jié)期后開始產(chǎn)生差異，且傳統(tǒng)肥與傳統(tǒng)肥減量加有機(jī)肥處理優(yōu)于傳統(tǒng)肥減量；增加有機(jī)肥的處理與傳統(tǒng)肥并無顯著差異；說明有機(jī)肥替代化肥從生長性狀方面來看可以彌補(bǔ)減量化肥中減少的微量元素，達(dá)到節(jié)肥目的。這與何浩等[21]研究表示商品有機(jī)肥和化肥搭配施用后可提高制種玉米株高、葉面積、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量，商品有機(jī)肥與化肥配施對苗期制種玉米株高、葉面積，干物質(zhì)積累影響均較小相一致。溫利利等[22]研究表示不同水肥條件下，在夏玉米各個生育時期，株高和葉面積的變化均呈“單峰式”曲線；在一定氮、鉀肥用量范圍內(nèi)，夏玉米株高和葉面積都隨灌水量的增加而增加，但灌水過多會阻滯玉米生長；馮嚴(yán)明等[23]研究表示在一定灌水條件下，玉米的株高、葉面積與施肥量成正比例關(guān)系，但差異不明顯。本研究在同一施肥梯度下，充分灌水處理株高要高于非充分灌溉處理，充分灌水提高了玉米根部生長周期吸收水分的速率，所以在同時期的干物質(zhì)積累總量也與灌水、施肥呈現(xiàn)正比例關(guān)系，這均與以上研究者的結(jié)論相符。但本文中葉面積數(shù)據(jù)總體呈現(xiàn)單峰式曲線趨勢，但拔節(jié)期內(nèi)葉面積并沒有在水肥的調(diào)控下出現(xiàn)正比例關(guān)系，相較其他研究者出現(xiàn)差異，可能是由于數(shù)據(jù)采集時的天氣原因未能使葉子處于完全展開狀態(tài)，造成了數(shù)據(jù)采集過程中的誤差。

3.2 不同水肥耦合對玉米產(chǎn)量的影響

灌溉量、灌溉次數(shù)以及肥料的種類、施肥量和配施比例都會直接或間接的影響作物的產(chǎn)量。將有機(jī)肥與氮肥搭配施用對改善土壤理化性質(zhì)、提升蓄水保墑能力、提高優(yōu)質(zhì)的土壤環(huán)境與肥料偏生產(chǎn)力有著積極的影響[24]。米國華等[25]研究顯示出氮素不足會影響玉米籽粒發(fā)育，適當(dāng)?shù)牡乜商岣哂衩椎乃胄袛?shù)、行粒數(shù)及百粒重，從而提升產(chǎn)量；李歡等[26]研究表明：減氮及增加腐殖酸能夠促進(jìn)植株對氮素的吸收利用，提高氮肥利用率，從而提高產(chǎn)量；潘周云[27]研究指出，在土壤水分干旱脅迫的條件下，玉米的穗長、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重及產(chǎn)量的質(zhì)量都會下降。從考種數(shù)據(jù)可得，不同水肥耦合處理間產(chǎn)量存在差異，在充分灌溉下，玉米的穗長、穗行數(shù)、百粒重、產(chǎn)量都存在顯著差異，處理W1F1、W1F3較W1F2差異明顯，處理W1F3較W1F1百粒重、產(chǎn)量不具有顯著性差異，說明W1F3處理在進(jìn)行有機(jī)肥替代后，玉米的產(chǎn)量并沒有降低，體現(xiàn)出了有機(jī)肥的功效，在達(dá)到與W1F1處理產(chǎn)量的同時，兼顧了減少化肥的施用。這與以上研究者的結(jié)論相符，在同一施肥水平下，充分灌溉處理的考種數(shù)據(jù)都高于非充分灌溉處理，但并沒有產(chǎn)生明顯差異，說明進(jìn)行恰當(dāng)?shù)乃置{迫，并不會使玉米出現(xiàn)明顯的減產(chǎn)。隋凱強(qiáng)[28]研究表明，對產(chǎn)量的影響順序?yàn)樗?碳>氮，施用有機(jī)肥可以增強(qiáng)土壤的保肥保水能力，提升肥料的利用效率，利于植物根系生長，達(dá)到較好的水肥耦合結(jié)果，從而提高產(chǎn)量。從本文來看，這與上述研究者結(jié)論不符，肥料對產(chǎn)量的影響要高于水分。這可能是由于今年是豐水年，在玉米抽穗至灌漿期間當(dāng)?shù)赜晁龆?，光照減少有關(guān)，導(dǎo)致水分失調(diào)，從而影響產(chǎn)量因水分間的差異不明顯。

3.3 不同水肥耦合對玉米水分利用效率的影響

提高作物水分利用效率是我國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)發(fā)展的核心。作物的水分利用效率主要受灌水、降水、施肥及自然環(huán)境等因素的影響。據(jù)相關(guān)研究表示，作物產(chǎn)量與水分利用效率呈現(xiàn)正相關(guān)，且均隨作物生長而增加的耗水量呈現(xiàn)“倒V型”趨勢，水分不足會導(dǎo)致肥效不充分，水分過多則會導(dǎo)致肥效發(fā)生淋溶效應(yīng)以致產(chǎn)量降低，養(yǎng)分不足情況下不但會直接影響到產(chǎn)量，而且也會影響水分利用效率的提高[29]。本研究中，由于今年較往年的生育期內(nèi)降水有所增加，整體上處理W2F3的水分利用效率(WUE)最高，為4.77kg/m3，顯著高于處理W1F1(4.23kg/m3)、W1F2(3.77kg/m3)；各處理整體表現(xiàn)為：W2F3>W2F1>W1F3>W2F2>W1F1>W1F2。由此可見，對作物進(jìn)行水分脅迫的處理的水分利用效率普遍要高于充分灌水的，但今年的灌水量是否符合當(dāng)?shù)氐慕鼛啄甑纳a(chǎn)需要還需進(jìn)一步做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。有機(jī)肥的施用能夠使土壤微生物群更加豐富，改善了土壤環(huán)境[30]。有實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)肥配施化肥可提高水分利用效率。裴雪霞等[31-32]研究表明豬糞與羊糞與氮磷配施可提高小麥產(chǎn)量、籽粒容重、水分利用效率。在本研究中，處理W2F3進(jìn)行了有機(jī)肥替代部分氮肥進(jìn)行施用，且該處理水分利用效率最高，較傳統(tǒng)肥處理提高了0.04%～11.32%；較傳統(tǒng)肥減量1/3處理提高了9.64%～20.96%；這與上述研究者觀點(diǎn)一致，一部分可能與有機(jī)肥的特性有關(guān)，還可能與今年生育期降水分布有關(guān)，具體進(jìn)行有機(jī)肥替代比例仍需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證。

4 結(jié)語

(1)施用商品有機(jī)肥+總養(yǎng)分化肥減量1/3搭配施用對玉米株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)積累、SPAD值、產(chǎn)量、水分利用效率較化肥減量1/3都有明顯差異，且與傳統(tǒng)肥在玉米株高、莖粗、葉面積、干物質(zhì)積累、SPAD值、產(chǎn)量、水分利用效率上并無明顯差異，一定程度上達(dá)到了節(jié)肥保產(chǎn)的目標(biāo)。

(2)在保持同一施肥條件下，對幼苗期的玉米水分脅迫莖粗要高于其他處理，有助于生育前期玉米植株抗倒伏；拔節(jié)期后進(jìn)行水分脅迫處理玉米的生長指標(biāo)及產(chǎn)量低于充分灌水處理，但與充分灌水處理間并無顯著差異，且玉米的水分利用效率進(jìn)行脅迫的處理普遍要高于充分灌水處理。

對于生長、產(chǎn)量及水分利用效率整體來說，水分脅迫下傳統(tǒng)肥減量1/3+機(jī)肥替代處理是本研究中提產(chǎn)增效的最佳選擇。