淺埋滴灌基礎(chǔ)上灌水量對玉米產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響

孫 磊 沈祥軍 吳素利 張東旭 郭歡歡 白 昊 薛 鵬 姜 匯

（1 通遼市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 內(nèi)蒙古 通遼 028000； 2 通遼市科爾沁區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 內(nèi)蒙古 通遼 028000； 3 通遼市水利技術(shù)服務(wù)中心 內(nèi)蒙古 通遼 028000）

2011 年以來，通遼市大力推廣高效節(jié)水技術(shù)，開展了玉米無膜淺埋滴灌節(jié)水技術(shù)的大面積推廣工作。滴灌是當(dāng)前節(jié)水效率最高的一種灌溉技術(shù)，可有效解決玉米生產(chǎn)中生育期補(bǔ)水和追肥問題[1～2]，李金琴[3]等研究表明，在產(chǎn)量相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)之上，淺埋滴灌比常規(guī)管灌節(jié)水效果突出，節(jié)水率可達(dá)16.07% ～85.71%。淺埋滴灌總灌水量235 mm 比管灌總灌水量280 mm增產(chǎn)6.04%。實(shí)施該項(xiàng)技術(shù)需要農(nóng)機(jī)、農(nóng)藝措施科學(xué)合理的有機(jī)結(jié)合，才能獲得較高的產(chǎn)量和節(jié)水效果。然而在實(shí)際應(yīng)用過程中，農(nóng)戶對于灌水量很難把握，部分農(nóng)戶過量灌溉，導(dǎo)致水資源浪費(fèi)。為此，開展了通遼地區(qū)淺埋滴灌基礎(chǔ)上灌水量對玉米生長特性、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益影響的研究，旨在得出科學(xué)合理的玉米灌水方法，建立節(jié)水技術(shù)與農(nóng)藝措施相結(jié)合的技術(shù)模式，為玉米節(jié)水高效種植提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況。試驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)施地點(diǎn)選在科爾沁區(qū)豐田鎮(zhèn)遼陽村，供試土壤為灰色草甸土亞類中的黑土，土壤質(zhì)地0 ～20 cm 為砂壤土，20 ～40 cm 為壤土，40～80 cm 為黏土，80 ～100 cm 為砂土。土壤平均干容重為1.51 g/cm3，田間持水量為35.66%(體積)。0～20 cm 土壤有機(jī)質(zhì)含量8.3 g/kg、全氮0.66 g/kg、速效磷17.2 mg/kg、速效鉀106 mg/kg，pH 值8.1。

1.2 試驗(yàn)材料。供試玉米品種為京科968。

1.3 試驗(yàn)方法。試驗(yàn)玉米田于2019 年5 月8 日播種，9 月24 日收獲。采用機(jī)械播種，種肥同播。寬窄行種植，寬行行距80 cm，窄行行距40 cm，株距23.7 cm，密度4 700 株/畝。試驗(yàn)田施肥方法同常規(guī)施肥，施肥量由測土配方推薦量確定，底肥統(tǒng)一施用17-22-12復(fù)合肥25kg/畝。追肥方式結(jié)合滴灌利用施肥罐進(jìn)行，7月8 日進(jìn)行第1 次追肥，施尿素(46%)15 kg/畝；7 月28日進(jìn)行第2 次追肥，施尿素(46%)15 kg/畝。

1.4 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。試驗(yàn)共設(shè)4 個灌水處理，3 次重復(fù)，每個小區(qū)面積為8.4 畝，各小區(qū)采取單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。播種后為保苗齊苗壯，根據(jù)近2 年試驗(yàn)成果，生育期內(nèi)一共灌溉6 次，各處理第1 次統(tǒng)一灌水量為39 mm，之后各試驗(yàn)處理的灌水量不同。通過全年觀測有效降雨量、灌水量和土壤含水率，整個生育期有效降雨量(≥5 mm)為284.4 mm，全生育期灌水量處理1 為89 mm，處理2 為139 mm，處理3 為189 mm，處理4 為239 mm。小區(qū)間有邊界分隔，除灌水外，其它田間管理措施同當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)。

1.5 測定指標(biāo)與方法。在玉米關(guān)鍵生育期，分別調(diào)查記載植株長勢及生長發(fā)育情況，每個處理每個重復(fù)選1 個具有代表性的點(diǎn)，每個點(diǎn)調(diào)查10 個植株，分別用直尺測量株高、莖粗、葉片長、葉片寬，通過觀察明確穗位及葉片數(shù)。每個樣點(diǎn)取10 m 雙行，去除空稈和缺苗，調(diào)查記錄株數(shù)；橫向測10 m 寬度，測平均行距，計(jì)算理論和實(shí)際畝株數(shù)。在樣點(diǎn)內(nèi)連續(xù)取10個正常植株果穗(有弱小病株、雜株及病蟲危害株的要剔除，在壟內(nèi)順延，取正常植株果穗補(bǔ)足至10 穗)，稱鮮重。自然風(fēng)干后進(jìn)行室內(nèi)考種，測穗重、穗長、穗粗、禿尖、成熟粒、敗育粒、百粒重(折合為14%含水率)。畝產(chǎn)(kg) = 樣點(diǎn)株數(shù)÷樣點(diǎn)面積(m2) ×666.7 m2×株粒數(shù)×玉米的百粒重(g)÷100÷1000。

1.6 數(shù)據(jù)匯總與統(tǒng)計(jì)分析。采用Excel 2010 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理，應(yīng)用DPS 數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行方差分析和F 檢驗(yàn)，LSD 多重比較法進(jìn)行各處理間的顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同滴灌量處理對各生育期玉米葉面積指數(shù)的影響。參考馮銳[4]等《基于Logistic 模型的春玉米模型LAI 產(chǎn)品訂正》的研究成果，本次測試指標(biāo)僅體現(xiàn)了從播種開始到生育90 d 的葉面積變化情況。如圖1 所示，從播種到拔節(jié)期各處理的葉面積指數(shù)呈現(xiàn)緩慢增長趨勢。從拔節(jié)到抽雄吐絲期葉面積指數(shù)增長最快，到吐絲期達(dá)到最大值。之后進(jìn)入相對穩(wěn)定期，然后開始衰退。各處理間相比，處理3 和處理4 在46 d 后葉面積指數(shù)高于處理1 和處理2，但處理3 和處理4 之間差別不大。

圖1 不同滴灌量下不同生育時期玉米葉面積指數(shù)

2.2 不同滴灌量處理對玉米各生育期株高的影響。在苗期、拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期對玉米田間性狀進(jìn)行測定，如表1 可知，從出苗到抽雄，處理3 株高在不同生育時期均高于其它處理，長勢最好，總體呈現(xiàn)處理3＞處理2＞處理4＞處理1 的趨勢。

表1 不同滴灌量下不同生育時期株高

2.3 不同滴灌量處理對各生育期穗位和穗粗的影響。穗位和穗粗是玉米生長特性中較為重要的生長指標(biāo)，穗位較高，容易引起倒伏，穗粗較大的，一般容易獲得高產(chǎn)。由表2 可知，處理2 和處理3 的穗位相比處理1 增高明顯，分別高6.5%和5.1%，處理4 與處理1 相比增高幅度不顯著，僅為2.96%。一般而言，水分較多的處理穗位較高，然而，本試驗(yàn)中高水分處理4 的穗位未見顯著增高，這可能是由于灌溉過度引起了玉米植株脫肥或根系生長不良等。處理2 ～4 的穗粗差異不顯著，處理3 穗粗顯著大于處理1，較處理1 增加7.5%，處理2 和處理4 與處理1 相比增加幅度不顯著，分別較處理1 增加3.33%和2.50%。

表2 不同滴灌量下玉米穗位與穗粗

2.4 不同滴灌量處理對玉米穗粒數(shù)和粒重的影響。由表3 可知，在不同處理的4 個灌水量水平間，授粉穗粒數(shù)呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。處理3 較處理1 授粉穗粒數(shù)提高23.6%，處理2 較處理1 授粉穗粒數(shù)提高6.4%，處理4 較處理3 授粉穗粒數(shù)減少27.6%，可見過度灌水會降低授粉穗粒數(shù)。處理4 的敗育穗粒數(shù)最多，處理3 敗育穗粒數(shù)最少，處理1 和處理2 的敗育穗粒數(shù)較處理3 多，說明干旱和多水的情況下，敗育穗粒數(shù)會明顯增加。處理3 較處理1 有效穗粒數(shù)提高22%，百粒重增加5.8%；處理4 的有效穗粒數(shù)較處理3 降低7.3%，百粒重降低2.46%；處理3 的有效穗粒數(shù)、百粒重最高。因此，處理3 的灌水量可以明顯提高玉米穗粒數(shù)和粒重，對產(chǎn)量形成較為有利。

表3 不同節(jié)水種植模式對玉米授粉穗粒數(shù)的影響

2.5 不同滴灌量處理對玉米產(chǎn)量的影響。由表4 可知，對不同灌水量處理下玉米產(chǎn)量進(jìn)行方差分析和F檢測，結(jié)果表明，處理間方差F= 31.91＞F0.05= 4.76和F0.01=9.78，說明處理間的產(chǎn)量顯著差異可信。處理3、處理2、處理4 與處理1 相比均有顯著差異，處理3 與處理2、處理4 相比有顯著差異，處理2 與處理4相比無顯著差異。處理3 的產(chǎn)量顯著高于其它處理，平均畝產(chǎn)量為998.86 kg，比處理1 增產(chǎn)28.7%，比處理2 增產(chǎn)18.2%，比處理4 增產(chǎn)20.1%。說明處理3對于提高玉米產(chǎn)量來說是最佳的灌水水平。

表4 不同滴灌量處理玉米產(chǎn)量

2.6 不同滴灌量處理玉米耗水量分析。不同滴灌量處理各生育階段天數(shù)、降雨量、灌水量、耗水量及日耗水量反映了玉米全生育期生長的規(guī)律及需水情況。其它管理一致的條件下，灌水越多，生產(chǎn)成本也就越高。如表5 所示，玉米全生育期138 d。水分生產(chǎn)率是衡量農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平和農(nóng)業(yè)用水科學(xué)性與合理性的綜合指標(biāo)，也是節(jié)水灌溉與高效農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)之一。處理3 水分生產(chǎn)率高于其它處理，最大幅度為32.7%，最小為1.3%。從達(dá)到最大產(chǎn)出和節(jié)水效果相協(xié)調(diào)的目的出發(fā)，處理3 表現(xiàn)最好，產(chǎn)量達(dá)到最大，水分生產(chǎn)率也最大。處理1 耗水量最少，但產(chǎn)量最低，導(dǎo)致減產(chǎn)。處理2 和處理4 產(chǎn)量相差不大，水分生產(chǎn)效率與處理3 相比，明顯降低，尤其是處理4，水分生產(chǎn)率最低。

2.7 不同滴灌處理經(jīng)濟(jì)效益分析。如表6 所示，在不計(jì)算除水分以外其它成本的情況下，處理3 收益最高，水分生產(chǎn)效益也最高，較處理1 高27.09%，較處理4 提高22.24%，經(jīng)濟(jì)效益最好。

表6 不同滴灌量處理玉米經(jīng)濟(jì)效益

3 結(jié)論與討論

滴灌是目前節(jié)水能力最強(qiáng)的灌溉方式[2]，本地玉米機(jī)械化種植程度較高，在全程機(jī)械化基礎(chǔ)上，推廣采用淺埋滴灌技術(shù)，既免除了膜下滴灌技術(shù)造成的農(nóng)膜污染問題[5～6]，還減少了環(huán)境污染[7]，降低了生產(chǎn)成本。因此，淺埋滴灌技術(shù)的應(yīng)用成為本地節(jié)水農(nóng)業(yè)的又一個突破。本研究表明，在自然降雨量等自然條件、種植模式、土壤肥力及田間管理措施相同的條件下，生育期有效降雨量(≥5 mm)為284.4 mm，年灌水量為189 mm(處理3)時，玉米的生長指標(biāo)表現(xiàn)最好，產(chǎn)量最高，水分生產(chǎn)效率最高，經(jīng)濟(jì)效益最好。