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        淮河流域玉米受淹脅迫試驗(yàn)研究

        2014-02-27 04:44:42葉陽(yáng)王礦
        治淮 2014年11期
        關(guān)鍵詞:產(chǎn)量模型

        葉陽(yáng) 王礦

        (淮河水利委員會(huì) 蚌埠 233001 安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000)

        淮河流域玉米受淹脅迫試驗(yàn)研究

        葉陽(yáng) 王礦

        (淮河水利委員會(huì) 蚌埠 233001 安徽省·水利部淮河水利委員會(huì)水利科學(xué)研究院 蚌埠 233000)

        通過測(cè)坑試驗(yàn)研究玉米不同生育期在淹水條件下產(chǎn)量要素的變化,玉米各個(gè)生育期對(duì)澇漬脅迫的敏感順序,淹水天數(shù)對(duì)減產(chǎn)幅度的影響,對(duì)玉米受淹減產(chǎn)規(guī)律進(jìn)行分析。

        玉米 受淹脅迫試驗(yàn) 澇漬相隨 排水指標(biāo) 水分生產(chǎn)函數(shù)

        1 引言

        淮河流域氣候、土地、水資源等條件優(yōu)越,適宜于發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn),是我國(guó)重要的糧、棉、油主要產(chǎn)區(qū),玉米是流域內(nèi)重要的夏季作物。受氣候和地理環(huán)境等自然因素及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類活動(dòng)的影響,水旱災(zāi)害仍較頻繁,易造成流域糧食產(chǎn)量波動(dòng)?;春恿饔?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)季風(fēng)氣候區(qū),多年平均降水量為895mm,多年平均徑流深221mm。降雨量比較適中,但存在較為嚴(yán)重的時(shí)空分布不均問題,造成水旱災(zāi)害頻繁發(fā)生。本文通過試驗(yàn)研究澇漬脅迫下玉米減產(chǎn)規(guī)律,確定排水指標(biāo),對(duì)于流域糧食安全有重要意義。

        2 材料與方法

        2.1試驗(yàn)材料

        試驗(yàn)在安徽省新馬橋試驗(yàn)站實(shí)施,進(jìn)行了不同淹水處理?xiàng)l件下玉米生理特性、株高、產(chǎn)量的測(cè)定。該站位于淮北平原中部固鎮(zhèn)縣境內(nèi),淺層地下水屬典型的入滲~蒸發(fā)~開采型。供試土壤是淮河平原區(qū)代表性土壤砂姜黑土,有明顯的淋溶淀積過程,即土壤上層的碳酸鈣被淋溶而淀積于底層,形成不同形態(tài)的砂姜。供試土壤的田間最大持水量θr為27.5%,容重為1.36g/cm3。基本理化性質(zhì)為pH值7.79,速效鉀93.91mg·kg-1,有效磷16.10mg·kg-1,有機(jī)質(zhì)8.59g·kg-1,全氮632mg·kg-1,堿解氮92.11mg·kg-1,測(cè)桶中施肥參照大田生產(chǎn)進(jìn)行配方施肥。

        2.2試驗(yàn)方法

        采用測(cè)坑原位受淹法。供試品種為廣種品種蠡玉16,測(cè)坑小區(qū)面積6.67m2,深1.8m,底部設(shè)有0.3m厚的供排水層。小區(qū)內(nèi)栽玉米4行,每行8株,試驗(yàn)處理分CK(對(duì)照)、和淹水歷時(shí)2d、4d三個(gè)處理,通過人工灌水與天然降雨同步使測(cè)坑中的地下水上升至地面以上5cm左右,淹水結(jié)束后,地下水漸次排降,實(shí)施情況見表1。非受淹期間,土壤水分控制范圍為占田間持水量的65%~80%。

        2.3澇漬相隨控制排水指標(biāo)

        為確定澇漬綜合指標(biāo)與作物減產(chǎn)的定量關(guān)系,以澇漬綜合水深SFEWxi作為選定澇漬脅迫的度量指標(biāo)。

        SFW為地表水累計(jì)值,ht為第t天地表淹水深度,n為淹水天數(shù)。根據(jù)前期試驗(yàn)資料,x取50cm較為合適。

        以澇漬綜合水深SFEWxi作為排水度量工具,將其改進(jìn)為澇漬相隨條件下的作物水分生產(chǎn)函數(shù),則澇漬脅迫水分生產(chǎn)模型如下所示:

        2.4數(shù)據(jù)分析

        表1 玉米受淹試驗(yàn)地下水排水過程

        采用SPSS19.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。用一元方差分析(One-wayANOVA)揭示淹水天數(shù)對(duì)玉米不同生育期處理的影響,檢驗(yàn)玉米產(chǎn)量及其要素在處理間差異的顯著性。

        表2 澇漬脅迫對(duì)玉米產(chǎn)量的影響

        表3 玉米淹水各處理產(chǎn)量要素

        表4 澇漬水分生產(chǎn)函數(shù)模型的各項(xiàng)參數(shù)

        3 結(jié)果與分析

        3.1試驗(yàn)結(jié)果

        試驗(yàn)表明淹水抑制苗期的株高的增長(zhǎng)和生長(zhǎng)發(fā)育。持續(xù)觀測(cè)發(fā)現(xiàn),隨著淹水歷時(shí)的增加,株高生長(zhǎng)發(fā)育受到抑制越明顯,苗期受淹表現(xiàn)最為顯著。苗期淹水延遲了玉米的拔節(jié)、抽雄吐絲時(shí)間和收獲日期,表明苗期淹水處理后,植株在后期很難恢復(fù)正常生長(zhǎng)狀態(tài),淹水對(duì)植株造成不可修復(fù)的危害。苗期淹水4d的處理株高低于對(duì)照53.7cm,拔節(jié)期淹水4d植株株高低于對(duì)照27.0cm;苗期淹水4d的處理,玉米拔節(jié)日期滯后對(duì)照2d,抽雄和吐絲日期滯后對(duì)照2~6d,收獲日期滯后對(duì)照5d。抽雄吐絲期和成熟期淹水對(duì)玉米株高和生育期的影響則不明顯,由此可見,玉米苗期是澇漬敏感時(shí)期。澇漬脅迫時(shí)間越長(zhǎng),干物質(zhì)降幅越大。苗期、拔節(jié)期、抽雄吐絲期分別淹水2d的處理,測(cè)坑玉米秸稈干物質(zhì)重較對(duì)照減少幅度為36.8%、31.6%、26.3%。

        從產(chǎn)量和產(chǎn)量要素可以看出玉米苗期受澇漬其反應(yīng)最為敏感,苗期持續(xù)淹水2d、4d處理相較于對(duì)照組減產(chǎn)25.8%、67.1%;為拔節(jié)期淹水2d、4d處理減產(chǎn)幅度達(dá)到26.1%和34.7%;抽吐期淹水2d、4d處理減產(chǎn)為10.8%和25.0%;成熟期淹水4d減產(chǎn)4.9%,受澇漬脅迫減產(chǎn)幅度最小。即不同生育期對(duì)于澇漬脅迫反應(yīng)的敏感程度和耐淹天數(shù)不盡相同,苗期耐淹天數(shù)最短,隨著受淹天數(shù)的延長(zhǎng)其減產(chǎn)速率也最大,其后各階段同樣的淹水歷時(shí)減產(chǎn)幅度隨著苗齡的增加而逐漸收窄。從各個(gè)處理的產(chǎn)量及產(chǎn)量要素看,在同一個(gè)生育期內(nèi)淹水歷時(shí)4d的處理,植株所受的危害程度明顯嚴(yán)重于淹水2d的處理,苗期是玉米排水管理的關(guān)鍵時(shí)期。

        3.2玉米受淹條件下作物水分生產(chǎn)函數(shù)確定

        對(duì)玉米苗期、拔節(jié)期、抽吐期和成熟期各個(gè)生育階段進(jìn)行淹水處理,將所得地下水和地表水觀測(cè)數(shù)據(jù)代入算式(1)~(2)中得SFEW50,將SFEW50和各淹水處理減產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)其(3)~(6)式進(jìn)行4因子的回歸分析,其結(jié)果見表4。根據(jù)試驗(yàn)資料分別統(tǒng)計(jì)出式(3)~(6)各項(xiàng)參數(shù)。式(3)~(6)各項(xiàng)輸入資料分別為:y、ym、SFEWx(x取50cm)、Ai根據(jù)試驗(yàn)觀測(cè)資料分別取苗期35d,抽拔節(jié)期12d,抽吐期20d,成熟期30d。

        通過回歸計(jì)算,Jensen、Blank、Stewart和Singh模型中的相關(guān)系數(shù)較高,R2均大于0.9,Jensen、Blank、Singh模型的F值>F0.01和Stewart模型的F值>F0.05。其中Jensen和Blank模型的模擬結(jié)果偏好,相關(guān)系數(shù)R2和F檢驗(yàn)值都很好表明澇漬條件下的水分生產(chǎn)函數(shù)總體上有顯著的預(yù)測(cè)效果。

        4 結(jié)語(yǔ)

        采用測(cè)坑原位受淹法,研究淹水脅迫條件下玉米全生育期生育性狀、產(chǎn)量要素的響應(yīng)規(guī)律。為生產(chǎn)實(shí)際提供了三個(gè)方面的依據(jù):

        (1)從整體的敏感性分析可以得出,各生育階段對(duì)澇漬的敏感性的排序?yàn)槊缙谧蠲舾?,其次是拔?jié)期,然后是抽吐期和成熟期。苗期是玉米排水的關(guān)鍵控制階段。

        (2)根據(jù)試驗(yàn)處理,統(tǒng)計(jì)分析了玉米實(shí)測(cè)產(chǎn)量和產(chǎn)量要素之間的差異顯著性,并根據(jù)實(shí)測(cè)資料計(jì)算了玉米澇漬水分生產(chǎn)函數(shù)的各項(xiàng)參數(shù)。

        (3)受淹條件下的Jensen模型、Blank模型、Stewart模型和Singh模型是玉米受淹條件下作物水分生產(chǎn)函數(shù)的新形式,為排水方案的優(yōu)選和災(zāi)情損失評(píng)估提供了計(jì)算依據(jù)。

        水分生產(chǎn)函數(shù)中的參數(shù)具有時(shí)域和地域的變異性,且玉米作為高桿作物要求試驗(yàn)區(qū)域面積大。因試驗(yàn)小區(qū)數(shù)量有限,其變異性如何,還有待于多地區(qū)和多年試驗(yàn)資料的進(jìn)一步證實(shí)■

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