胡興棠
(山西省汾河灌溉管理局中心試驗站,山西 文水 032100)
山西省汾河灌區(qū)地處汾河中游的太原盆地底部,是20世紀50年代初建成的大(二)型自流灌區(qū),擔負著太原、晉中、呂梁11個市(縣、區(qū))10萬hm2農田的灌溉任務。
旱地作物實踐表明,植物的水分具有高度的可塑性,合理的灌溉制度既能滿足植物代謝需水,提高植物的抗逆性,又由于誘導了作物補償吸水的特性,使水分利用率明顯提高。近年來,汾河灌區(qū)農業(yè)種植由原來的小麥、棉花為主轉變?yōu)橐杂衩诪橹?。如何運用適宜的灌溉制度提高玉米單位面積產出成為灌區(qū)發(fā)展的重要課題。
根據灌區(qū)種植結構調整以及當前節(jié)水灌溉發(fā)展的需求,開展春玉米節(jié)水高效灌溉制度試驗,主要研究春玉米在節(jié)水灌溉條件下的需水量與需水規(guī)律;灌水次數(shù)、灌溉時間與春玉米產量形成的關系;耗水量與產量關系;節(jié)水灌溉條件下適合當?shù)厣a和氣候條件下春玉米灌溉的適宜控制指標以及節(jié)水高效灌溉制度等。
試驗在文水縣劉胡蘭鎮(zhèn)省汾河灌溉局中心灌溉試驗站田間試驗小區(qū)內進行,該站海拔高程749.579m,引用灌溉水源為井水,灌溉條件良好。土壤0~30 cm為中壤土,30~90 cm為重黏土,90~150 cm為細砂土。0~100 cm土壤平均容重1.38 t/m3,田間持水量26.9%,地下水礦化度787 mg/L,pH值8.12,全鹽量0~80 cm平均0.62%,0~50 cm有機質含量0.9%,速效磷含量0.31%,全年地下水埋深平均4~5m。
該地所屬氣候為溫帶大陸性半干旱類型,多年平均氣溫9.5℃,降雨量450mm,年平均蒸發(fā)量1563.3mm(20 cm口徑蒸發(fā)皿),年累積日照值2303.1 h,無霜期180 d。
玉米試驗田設計6個灌水水平處理,每個處理設3個重復,共設置18個小區(qū),每個小區(qū)面積200m2。處理一灌水定額900m3/hm2,灌水次數(shù)2次;處理二灌水定額900m3/hm2,灌水次數(shù)3次;處理三灌水定額900m3/hm2,灌水1次;處理四灌水定額1200m3/hm2,灌水2次;處理五灌水定額600m3/hm2,灌水2次;處理六不灌水。
試驗區(qū)年平均地下水埋深5.5m,各處理于5月7日下種,9月30日收獲,全生育期146 d。試驗田在播前4月20日施底肥圈糞22500 kg/hm2,玉米復合專用底肥750 kg/hm2。生長中期(6月15日)追尿素750 kg/hm2。為抑制病蟲害發(fā)生,播種時拌種1500 g/hm2,中期(5月 25日)噴除草劑 3750 g/hm2。全生育期內中耕除草2次。試驗田各處理除灌水量不同外,其他管理措施均相同。
土壤水分測定采用烘干稱重法,觀測深度100 cm,分5層取土,每20 cm一層。觀測周期每10 d觀測一次,灌水前后和降雨后增加觀測次數(shù)。
通過試驗可知,玉米全生育期需水量,灌溉定額較大的,耗水量較大;灌溉定額較低的,耗水量較小。隨著灌水時間與灌水次數(shù)的不同,耗水量也不同。試驗結果見表1。
表1 玉米各處理不同生育階段日均耗水量 單位:m3/hm2
從表1可以看出,玉米從5月播種到收獲,全生育期日均耗水量由低至高再降低,整個生長期內日平均需水過程呈單峰狀。分析其原因是在播種出苗期,由于此時氣溫低,玉米植株幼小,日均耗水量小,隨著玉米的逐漸生長,氣溫逐漸升高,玉米日均耗水量隨之增大,至抽雄吐絲期,玉米的植株群體達到最大,營養(yǎng)生長和生殖生長達到高峰,形成了耗水量峰值,后隨著氣溫的降低和玉米植株群體的衰落,日均耗水量逐漸減小。此過程也可反映出玉米的需水關鍵期是抽雄吐絲期。
試驗中玉米全生育期總降雨量391.3 mm,屬平水年份。處理二全生育期灌水3次,分別在撥節(jié)期、抽雄期、灌漿期灌水,灌水定額900m3/hm2,灌溉定額2700m3/hm2,生長發(fā)育狀況良好,產量構成因子(畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重)及最終產量較高;處理一、處理四、處理五全生育期灌水2次,分別在撥節(jié)期和灌漿期灌水,灌水定額為 900m3/hm2,1200m3/hm2,600m3/hm2,灌溉定額為1800m3/hm2,2400m3/hm2,1200m3/hm2,最終產量處理二最高,處理四次之,處理五較低;處理三全生長期灌水定額為1次,在撥節(jié)期,灌溉定額為900m3/hm2,其產量低于處理五。全生育期不灌水的處理六產量構成因子均最低。說明在當年氣候和生產條件以及現(xiàn)有設計處理中,玉米產量隨著灌水次數(shù)和灌溉定額的增加而增加。
經過對玉米按設計方案要求進行不同灌水處理,玉米從5月7日播種到9月23日收獲,生育期140 d,按要求對各小區(qū)進行單打單收,對各處理進行考種分析可知:處理一至處理六全生育期耗水量分別為:6258m3/hm2,6573m3/hm2,4893m3/hm2,6153m3/hm2,5418m3/hm2,4158m3/hm2。 處 理 二 產 量 最 高 ,為17100 kg/hm2;處理六最小,為 8880 kg/hm2;其余為:處理四16305 kg/hm2、處理一14595 kg/hm2、處理五13605 kg/hm2、處理三 10935 kg/hm2;均收入處理二最高,為 41040元/hm2;處理六最低,為 21312元/hm2,其余為:處理四16305元/hm2、處理一35028元/hm2、處理五32662元/hm2、處理三26244元/hm2。從單方水產量看,處理四單方水產量最大,為2.61 kg/m3;處理六最小,為 2.14 kg/m3;其余為:處理二 2.60 kg/m3、處理五 2.51 kg/m3、處理一 2.37 kg/m3、處理三 2.23 kg/m3。綜合比較,處理二的處理設計條件下,玉米產量、產值、單方耗水產量和單方耗水產值為最佳的灌溉處理設計。
當年玉米試驗各處理耗水量從低到高依次為處理六、處理二、處理五、處理一、處理四和處理三,玉米單位面積產量結果從低到高排列順序同樣如此。說明在當年玉米種植條件和現(xiàn)有設計處理情況下,玉米產量隨著耗水量的增加而增高,耗水量和產量成正比例關系。經過對試驗玉米耗水量和產量試驗結果進行回歸分析,得出二者之間相關關系式為:y=2.562 5x-42.982(R2=0.級標題),其中 y為玉米產量,x 為玉米耗水量。
第一,在當年生產條件和處理水平下,灌水量大的處理玉米產量大,經濟效益高,產量大小排序與設計灌水量排序相同。第二,玉米耗水規(guī)律呈單峰狀,抽雄吐絲期是玉米全生育前耗水最高峰,也是玉米需水關鍵期。第三,從經濟效益、單反水產出等方面綜合比較,處理三設計最優(yōu),即玉米全生育期灌水3次,灌水定額900m3/hm2,灌水時間分別在拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期。第四,在當年玉米種植條件和現(xiàn)有設計處理情況下,玉米產量隨耗水量的增加而增高,二者成正比例關系,且相關關系式為:y=2.562 5x-42.982(R2=0.理水平,)。