鄭和祥，郭克貞，郝萬龍

(1.水利部牧區(qū)水利科學研究所，呼和浩特010020;2.呼和浩特市水文勘測局，呼和浩特010020)

水是作物生長的基本條件之一，農田水分狀況不僅直接影響作物的生理活動，而且會通過農田小氣候和農業(yè)技術措施等影響作物產量[1-2]。在干旱半干旱地區(qū)，提高水的有效利用率是農牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要問題，通過優(yōu)化灌溉水管理以及使用保水劑、抗旱劑、覆膜等農藝措施可有效提高水分生產率和水分利用效率[3-5]。研究表明土壤水分、地溫對作物的生長發(fā)育有顯著的影響，并最終影響作物產量，而田間土壤水分的變化過程不僅與土壤特性有關，還與地溫和采用的保水劑、覆膜等農藝措施有關，各因素之間是相互影響和制約的關系[6-7]。因此有必要對作物生長指標與土壤水分、地溫以及采用的各項農藝措施的關系進行研究。

1 試驗設計

田間試驗在內蒙古錫林浩特市牧區(qū)節(jié)水灌溉試驗站進行，該試驗站位于錫林浩特市以西7 km的達布希勒特蘇木境內，試驗地土壤為沙壤土，氣候類型屬于溫帶半干旱大陸性氣候，干燥少雨，全年降水量300～360 mm;蒸發(fā)強烈，蒸發(fā)量1 750～2 100 mm;全年平均氣溫0～1℃，全年≥10℃的積溫1 750℃;無霜期 90～115 d，日照時數(shù)2 750 h;地下水埋深12 m左右。

根據(jù)當?shù)氐淖匀粭l件及土壤環(huán)境特性，選擇中科6號青貯玉米作為試驗材料，其特點是高產、優(yōu)質、抗病、耐旱，生育期90～95 d;青貯玉米是奶牛必備的黃金飼料，在北方牧區(qū)需求量較大。

對青貯玉米設7種不同的試驗處理，每種處理3個重復，共計21個試驗小區(qū)。分別為高水(充分灌溉):灌溉定額為充分灌溉的100%。充分灌溉的灌水定額和灌水日期根據(jù)土壤含水率控制，含水率下限為田間持水量的70%。中水(輕度缺水):灌溉定額為充分灌溉的60%。低水(中度缺水):灌溉定額為充分灌溉的40%。大田漫灌為對照處理(CK)。另外3種不同的處理為采用不同的農藝措施，分別為覆膜、保水劑浸種和溝施保水劑，灌水水平為高水。青貯玉米各試驗處理見表1。

表1 青貯玉米試驗處理

各試驗處理的土壤含水率采用土壤水分速測儀測定，并結合土鉆取土樣，采用烘干稱重法測定，每10 d觀測1次，雨后及灌水前后加測;土壤含水率按0-20，20-40，40-60，60-80 ，80-100 cm 分層進行測定。采用HOBO小型自動氣象站進行農田小氣候監(jiān)測，同時測定各試驗處理的地溫，分4層測定，分別為0-10，10-20，20-30，30-40 cm。詳細記錄每個試驗處理的灌水時間和灌水定額;測定青貯玉米每個生育期的生長指標:株高、莖粗和產量。

2 不同處理對青貯玉米生長指標的影響

2.1 不同處理對青貯玉米株高的影響

對青貯玉米每個生育期的株高進行測定，每個處理選擇代表性植株定位觀測，采用其平均值繪制青貯玉米株高隨日期的生長過程見圖1。從圖中可以看出，不同灌溉水平對青貯玉米株高影響總體趨勢是一致的，是由快到慢的生長趨勢，各處理的最高平均增長速率不同，在整個生育期內，其中抽穗期株高增長率最大，其增長速率最大可達3.02 cm/d，高水處理生長速率比中水處理、低水處理分別高13.17%和35.12%，到了開花期則生長趨于緩慢，此時由營養(yǎng)生長開始轉向生殖生長，用于株高和葉片的同化物減少，使其生長速率下降。從圖1中可以看出，同一灌溉水平使用不同的技術處理株高的變化對比，使用覆膜技術最好，這是由于青貯玉米是喜熱、喜水性植物，覆膜能同時提高地溫和保持土壤水分，其次是使用保水劑浸種比使用溝施保水劑效果好，這是由于保水劑浸種更有效地保持有效土壤水分，這三種技術處理均比CK處理要好。不同灌溉水平和使用不同的技術處理株高的變化對比，從高到低依次為覆膜、高水、保水劑浸種、溝施保水劑、CK、中水和低水。

圖1 各處理株高的變化曲線

2.2 不同處理對青貯玉米莖粗的影響

在田間試驗中對青貯玉米的每個生育期的莖粗進行測定，每個處理選擇代表性植株定位觀測，采用其平均值繪制青貯玉米莖粗隨時間的生長過程見圖2。從圖中可以看出，不同灌溉水平對青貯玉米莖粗影響總體趨勢都是由快到慢，各處理的最高平均增長速率不同，在整個生育期內，其中抽穗期莖粗增長率最大，其增長速率最大可達0.37 mm/d，高水處理生長速率比中水處理、低水處理分別高 11.35%和32.32%，到開花期生長趨于緩慢。從圖中可以看出同一灌溉水平使用不同的技術處理莖粗的變化對比，使用保水劑浸種最好，其次是使用溝施保水劑和覆膜，這是由于保水劑浸種更有效地保持有效土壤水分，這三種技術處理總體均比CK處理好。可以得出不同灌溉水平和使用不同的技術處理莖粗的變化，從高到低依次為保水劑浸種、高水、覆膜、溝施保水劑、中水、CK和低水。

圖2 各處理莖粗的變化曲線

2.3 不同處理對青貯玉米鮮重的影響

通過對青貯玉米的每個生育期的鮮重進行測定，每個處理選擇代表性植株定位觀測，采用其平均值繪制青貯玉米鮮重隨時間的生長過程見圖3。不同灌溉水平對青貯玉米鮮重影響總體趨勢都是一致的，是由快到慢的生長趨勢，各處理的最高平均增長速率不同，在整個生育期內，抽穗期鮮重增長率最大，其增長速率最大可達2 308.5 kg/hm2，高水處理生長速率比中水處理、低水處理分別高17.23%和66.98%，開花期生長趨于緩慢，這是由于株高和葉片的同化物減少，使其生長速率下降。同一灌溉水平使用不同的技術處理鮮重的變化，使用覆膜技術最好，這是由于青貯玉米是喜熱、喜水性植物，覆膜能同時提高地溫和保持土壤水分，其次是使用保水劑浸種比使用溝施保水劑效果好，這是由于保水劑浸種更有效地保持有效土壤水分，這三種技術處理均比CK處理要好，這種產量的關系與上面株高的變化情況是一致的。不同灌溉水平和使用不同的技術處理鮮種的變化對比，從高到低依次為覆膜、高水、保水劑浸種、中水、溝施保水劑、CK和低水。

圖3 各處理鮮種的變化曲線

3 作物生長狀況與地溫的關系

對青貯玉米高水、中水和低水各處理進行地溫觀測，在青貯玉米全生育期內測定表層土地溫、0-10，10-20，30-40 cm土層的地溫，繪制出全生育期各處理條件下的地溫變化曲線如圖4。

從圖中可以看出，每一種處理各層的變化趨勢是一致的，都是表層土的地溫最高，往下依次為0-10，10-20，30-40 cm土層，當土壤灌水時，地溫會顯著下降，這不利于喜熱的青貯玉米生長，當土壤含水率很低時，地溫明顯較高，表層地溫最高達40℃，比2 m處大氣溫度高大約8℃，這也不利于喜水的青貯玉米生長，因此，要合理控制土壤含水率，使地溫和土壤含水率達到最佳耦合，以促進作物生長。

青貯玉米10 cm和40 cm土層地溫變化曲線總的趨勢是每一土層高水處理條件下的地溫最低，中水處理次之，低水處理條件下的地溫最高，青貯玉米在高水、中水和低水3種處理條件下地溫總的變化趨勢的主要影響因素是大氣溫度和土壤含水率。

圖4 青貯玉米不同水分處理各土層地溫變化曲線

上述的分析結果表明:高水(充分灌溉)雖然能提供作物生長所需的足夠水分，但同時會降低地溫，在北方地區(qū)由于作物生育前期和后期的地溫均較低，而不利于作物生長，因此對于水資源相對緊缺的北方寒冷地區(qū)，可適當采用非充分灌溉。

4 結論

(1)在不同灌溉水平和使用不同的農藝措施，株高的變化從高到低依次為覆膜、高水、保水劑浸種、溝施保水劑、CK、中水和低水;莖粗的變化規(guī)律為從高到低依次為保水劑浸種、高水、覆膜、溝施保水劑、中水、CK和低水;莖粗的變化關系為從高到低依次為覆膜、高水、保水劑浸種、中水、溝施保水劑、CK和低水。

(2)影響地溫變化的主要因素是大氣溫度和土壤水分，充分灌溉能提供作物生長所需足夠水分的同時會降低地溫，而不利于作物生長，因此對于水資源相對緊缺的北方寒冷地區(qū)，可適當采用非充分灌溉。

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