不同節(jié)水灌溉方式對(duì)玉米水分利用及土壤肥力的影響

摘 要：以畦灌為對(duì)照，設(shè)置露地滴灌、膜下滴灌和微噴等處理，探究不同節(jié)水灌溉方式對(duì)玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成要素、玉米對(duì)水分利用率和土壤肥力的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，不同灌溉方式下，玉米行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且膜下滴灌處理的玉米產(chǎn)量最高（987.23 kg/667 m2），收獲后土壤貯水量和水分利用效率最高的是膜下滴灌，其次是露地滴灌，二者均顯著高于畦灌。不同節(jié)水灌溉處理下，土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低依次是膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，即膜下滴灌處理后的土壤養(yǎng)分含量最高。因此，采用膜下滴灌能有效提高土壤貯水量、水分利用率、玉米產(chǎn)量和土壤速效養(yǎng)分含量，可進(jìn)行推廣應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：節(jié)水灌溉；玉米；水分；肥力

中圖分類號(hào)：S513；S274 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1674-7909（2024）8-88-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.08.019

0 引言

節(jié)水灌溉能以較少的灌溉水量獲得較高的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟(jì)效益，常見(jiàn)的方式包括控制灌溉、膜下滴灌、微噴、噴灌等，常被應(yīng)用于大田作物種植，能有效提高作物對(duì)水分的利用率。合理的灌溉量與灌溉次數(shù)能有效減少養(yǎng)分的損失，并滿足作物不同生育期對(duì)水肥的需求，提高作物產(chǎn)量［1］。王懷蘋(píng)等［2］研究發(fā)現(xiàn)，采用地下滴灌和微潤(rùn)灌能有效減少土壤中水分蒸發(fā)，改善中下層土壤的水分條件，提高水分利用率和玉米產(chǎn)量。劉曉宇［3］研究發(fā)現(xiàn)，將不同灌溉方式與施肥結(jié)合起來(lái)，能促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收，提高肥料利用率，從而提高玉米產(chǎn)量。趙偉等［4］研究發(fā)現(xiàn)，膜下滴灌和隔溝交替灌溉能有效減少土壤中硝態(tài)氮的淋溶，提高番茄產(chǎn)量。不同地區(qū)的環(huán)境條件和田間管理存在差異，導(dǎo)致灌溉方式的選擇也存在一定差異。因此，研究不同節(jié)水灌溉方式下玉米對(duì)水分的利用率和土壤肥力的變化特征，為玉米高效灌溉和高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)和材料

于2023年在內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗開(kāi)展試驗(yàn)。該地屬溫帶大陸性氣候區(qū)，年平均氣溫為6.2 ℃，年降水量為386 mm，年無(wú)霜期為135 d，年日照時(shí)數(shù)為2 961 h，全年蒸發(fā)量為2 163 mm。試驗(yàn)地土壤為栗鈣土，土壤pH值為6.5，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18.25 g/kg、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.47 g/kg、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.23 mg/kg、速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.18 mg/kg、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為103.65 mg/kg。供試玉米品種為必祥101。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，以畦灌為對(duì)照，并設(shè)置露地滴灌、膜下滴灌和微噴，畦灌的灌水定額為1 000 m3/667 m2，另外3種方式的灌水定額均為400 m3/667 m2；采用寬窄行種植方式，窄行為40 cm、寬行為60 cm。采用露地滴灌和膜下滴灌處理時(shí)，2行玉米之間鋪設(shè)1條滴頭間距為30 cm、管徑為16 mm、滴頭流速為2 L/h的鑲片式滴灌帶；采用微噴處理時(shí)，每隔1個(gè)寬行鋪設(shè)1條微噴帶。玉米種植密度為4 800株/667 m2，每個(gè)小區(qū)面積為120 m2，每個(gè)處理重復(fù)3次。試驗(yàn)期間田間管理均相同。

1.3 測(cè)定指標(biāo)和方法

1.3.1 玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素測(cè)定

每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)取中間2行實(shí)收測(cè)產(chǎn)，以14%的水分來(lái)計(jì)算實(shí)際產(chǎn)量。各處理選10株穗，并于室內(nèi)考察穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、含水量等穗部性狀。

1.3.2 玉米田土壤含水量和水分利用率測(cè)定

分別在播種前和收獲后，每隔20 cm取樣1次，測(cè)定20 cm土層的土壤含水量，并計(jì)算玉米對(duì)水分利用率，見(jiàn)式（1）到式（3）。

WUE=Y/ETc" " " " " " " " " " " " " " （1）

ETc=I+P±ΔS+K" " " " " " " " " " " " （2）

ΔS=10ΣρiHi（θi1-θi2），i=1，2，...，n" " "（3）

式中：WUE為土壤水分利用率，Ｙ為籽粒產(chǎn)量，ETc為玉米生育期間農(nóng)田耗水量，Ｉ為生育期內(nèi)的灌水量；P為生育期內(nèi)有效降水量，Ｋ為時(shí)段內(nèi)的地下水補(bǔ)給量，ΔS為土壤貯水量，ρi為第i層土壤干土容重，Hi為第i層土壤厚度，θi1和θi2為播前和收獲時(shí)的含水量，n為總土層數(shù)。

1.3.3 玉米土壤肥力的測(cè)定

用5點(diǎn)取樣法在每小區(qū)取20 cm處耕層土壤，每個(gè)小區(qū)共采集2份土壤樣本，并帶回實(shí)驗(yàn)室，置于陶瓷盤(pán)中風(fēng)干后過(guò)60目篩，備用。用外加熱法測(cè)定土壤中有機(jī)質(zhì)含量，用擴(kuò)散法測(cè)定土壤中堿解氮含量，用鉬銻抗比色法測(cè)定土壤中速效磷含量，用火焰光度計(jì)法測(cè)定土壤中速效鉀含量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2010軟件統(tǒng)計(jì)和計(jì)算數(shù)據(jù)，用SPSS 24.0進(jìn)行方差分析，并用LSD法進(jìn)行多重比較，檢驗(yàn)差異的顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

由表1可知，在不同灌溉方式處理下，玉米穗行數(shù)沒(méi)有顯著差異；各處理玉米行粒數(shù)由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且微噴和畦灌沒(méi)有顯著差異，膜下滴灌和露地滴灌均顯著高于畦灌，分別高出6.58%、3.73%；各處理玉米穗粒數(shù)由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且不同處理間的差異顯著，膜下滴灌、露地滴灌和微噴的玉米穗粒數(shù)較畦灌分別高出5.54%、3.74%、2.34%；不同灌溉方式下，玉米千粒重變化和行粒數(shù)類似，且微噴和畦灌處理沒(méi)有顯著差異，膜下滴灌和露地滴灌均顯著高于畦灌，分別高出2.98%、1.60%；每667 m2玉米產(chǎn)量由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且不同處理間的差異顯著，膜下滴灌、露地滴灌和微噴分別較畦灌高出19.24%、9.93%、8.51%。

2.2 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)玉米水分利用率的影響

由表2可知，播種前，各處理的土壤貯水量沒(méi)有顯著差異；收獲后，土壤貯水量由高到低依次為膜下滴灌、畦灌、微噴、露地滴灌，且膜下滴灌顯著高于畦灌，高出17.00%，微噴和畦灌的差異不顯著，露地滴灌顯著低于畦灌；各處理下的玉米耗水量由高到低為畦灌、微噴、露地滴灌、膜下滴灌，且露地滴灌和微噴沒(méi)有顯著差異，其他處理的差異均顯著；玉米對(duì)水分的利用率由高到低為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且露地灌溉和微噴沒(méi)有顯著差異，均顯著高于畦灌，膜下滴灌、露地滴灌和微噴較畦灌分別高出44.53%、19.79%、15.73%。

2.3 不同節(jié)水灌溉方式對(duì)土壤肥力的影響

由表3可知，不同灌溉處理下的土壤肥力存在顯著差異。其中，各處理下的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著；各處理堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且微噴和畦灌處理下的堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著差異，其他處理均顯著高于畦灌，膜下滴灌和露地滴灌處理的堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)較畦灌分別高出26.51%、11.30%；速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且不同處理的差異均顯著，膜下滴灌、露地滴灌和微噴處理的速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較畦灌分別高出25.96%、16.03%、8.67%；微噴和畦灌處理的速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)沒(méi)有顯著差異，膜下滴灌和露地滴灌處理的速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較畦灌分別高出25.71%、13.46%。這充分說(shuō)明膜下滴灌對(duì)土壤肥力提升的效果最明顯。

3 結(jié)束語(yǔ)

合理灌溉是促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、增產(chǎn)增效的重要措施之一［5-6］。試驗(yàn)結(jié)果表明，膜下滴灌能顯著提高玉米行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量。這是因?yàn)槟は碌喂嗫墒构喔人械阶魑锔?，提高土壤蓄水、保墑的能力，從而有效改善土壤水、肥、氣、熱等狀況，增加土壤養(yǎng)分礦化，提高養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，為作物對(duì)養(yǎng)分的吸收提供保障。且膜下滴灌能減少水分蒸發(fā)，起到保溫保墑的作用，提高作物根系的吸收能力，從而提高玉米產(chǎn)量。

優(yōu)化灌溉措施能改善農(nóng)田微環(huán)境、光輻射吸收轉(zhuǎn)化、熱量傳導(dǎo)及土壤熱流狀況，減少灌溉水的無(wú)益消耗，提高對(duì)水分的利用效率。養(yǎng)分的吸收與積累會(huì)直接影響玉米的生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的形成，膜下滴灌是提高養(yǎng)分利用率的重要措施，能通過(guò)優(yōu)化氮肥的追施比例，在最大程度上提高養(yǎng)分利用效率［7］。此研究發(fā)現(xiàn)，采用膜下滴灌處理，收獲后土壤貯水量和水分利用效率均是最高，且膜下滴灌能提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。這是因?yàn)槟は碌喂嗄苡行p少土壤水分蒸發(fā)和養(yǎng)分耗散，從而起到增溫的作用；能增加土壤中微生物種群數(shù)量和豐度，從而增加土壤養(yǎng)分和土壤酶活性，提高土壤速效養(yǎng)分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水分利用效率。

綜上所述，膜下滴灌處理能顯著提高玉米行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、產(chǎn)量、水分利用率及收獲后土壤貯水量，提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。即膜下滴灌是較好的灌溉方式，可在當(dāng)?shù)剡M(jìn)行推廣示范。

參考文獻(xiàn)：

［1］李佳，王義，肖蓉，等.不同灌溉施肥方式對(duì)夏玉米產(chǎn)量和水氮利用的影響［J］.山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2024（2）：104-110.

［2］王懷蘋(píng)，楊明達(dá)，張素瑜，等.不同節(jié)水灌溉方式對(duì)夏玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量及水分利用的影響［J］.作物雜志，2024（2）：206-212.

［3］劉曉宇.河套灌區(qū)灌溉方式與施肥對(duì)玉米生長(zhǎng)及土壤養(yǎng)分的影響［D］.呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2019.

［4］趙偉，白青，張凱，等.灌溉水對(duì)大棚番茄生長(zhǎng)及土壤鹽分的影響［J］.陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019（10）：55-57.

［5］譚紫熠，張芮，張梅花，等.不同灌溉方式對(duì)干旱區(qū)制種玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2023（4）：59-62.

［6］賈詠霖，屈忠義，丁艷宏，等.不同灌溉方式下施用生物炭對(duì)土壤水鹽運(yùn)移規(guī)律及玉米水分利用效率的影響［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2020（8）：44-51.

［7］榮旭，李宗毅，李英豪，等.管渠灌溉對(duì)夏玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響［J］.節(jié)水灌溉，2020（2）：46-50，56.

作者簡(jiǎn)介：張玉山（1968—），男，中專，助理農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)技推廣。

通信作者：敖特更達(dá)賴（1985—），男，本科，農(nóng)藝師，研究方向：農(nóng)業(yè)技術(shù)研究及推廣應(yīng)用。