師學(xué)珍，王增麗，溫廣貴

(1.河南師范大學(xué)生命科學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453007； 2.武威市中心灌溉試驗(yàn)站，甘肅 武威 733000；3. 武威職業(yè)學(xué)院機(jī)械系，甘肅 武威 733000)

0 引 言

西北地區(qū)因其獨(dú)特的地理氣候優(yōu)勢(shì)及豐富的光熱資源成為農(nóng)業(yè)部首批認(rèn)定的26個(gè)國家級(jí)雜交玉米種子生產(chǎn)基地。該區(qū)屬于典型的無灌溉就沒有農(nóng)業(yè)的干旱內(nèi)陸區(qū)。如何實(shí)現(xiàn)制種玉米產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，有效節(jié)約灌溉用水已顯得尤為緊迫。壟溝耕作方式是一種旱區(qū)廣泛應(yīng)用的節(jié)水節(jié)肥栽培模式。它通過改變地形，攔蓄部分徑流，可促進(jìn)溝中水分向壟上位置側(cè)向運(yùn)動(dòng)[1-3]，減小溝內(nèi)水分垂直運(yùn)動(dòng)，因而具有較高的增產(chǎn)、節(jié)水和增溫效益[4,5]。壟溝耕作方式提高水分利用效率。研究表明[6]，在干旱區(qū)全膜壟作溝灌模式下制種玉米產(chǎn)量和水分利用效率分別為7 633.4 kg/hm2和1.25 kg/m3，較全膜平作種植，寬行覆膜平作種植模式節(jié)水增產(chǎn)效果顯著。目前，有關(guān)西北干旱地區(qū)壟作溝灌條件下不同灌溉制度對(duì)土壤水分及制種玉米產(chǎn)量的影響的研究少有報(bào)道。本文通過田間試驗(yàn)，研究壟作溝灌條件下不同灌溉制度對(duì)土壤水分及制種玉米產(chǎn)量的影響，分析制種玉米生育期土壤水分動(dòng)態(tài)變化及制種玉米耗水規(guī)律，為當(dāng)?shù)刂品N玉米生產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

該研究在武威市中心灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行，試驗(yàn)站位于東經(jīng)102°50′，北緯37°52′，海拔1 581 m，屬典型內(nèi)陸干旱荒漠區(qū)。多年平均降水量163.2 mm，多年平均蒸發(fā)量2 019.9 mm。土壤全氮含量0.44 g/kg，有機(jī)質(zhì)含量6.74 g/kg。土壤質(zhì)地為粉質(zhì)壤土，平均土壤密度1.45 g/cm3，田間持水量23.5%。

1.2 試驗(yàn)材料及測(cè)定方法

供試品種為富農(nóng)340，于2013年4月24日種植，9月10日收獲，全生育期140 d。父母本種植比例1:5。采用玉米穴播機(jī)進(jìn)行播種，播種量30 kg/hm2，株距20 cm，行距50 cm。

試驗(yàn)采用L9(34)正交設(shè)計(jì)，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列，各處理重復(fù)3次。試驗(yàn)因素及水平設(shè)置見表1。播前15 d左右起壟覆膜，并在壟兩側(cè)每隔30 cm均勻打孔，促進(jìn)水分入滲。壟溝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：壟高20 cm，壟寬50 cm，溝底20 cm。每壟頂兩側(cè)種植兩行玉米?；适┯昧磕蛩?62.5 kg/hm2、磷酸二氫銨525 kg/hm2。各種農(nóng)藝措施參照當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)進(jìn)行。

表1 試驗(yàn)處理設(shè)置表Tab.1 Distribution of treatments in field

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

土壤含水量測(cè)定：采用取土烘干法測(cè)定土壤含水量，0～100 cm土層分[0,20]，(20,40]，(40,60]，(60,80]，(80,100]cm，5層每隔15 d測(cè)定1次。

耗水量測(cè)定：采用農(nóng)田土壤水量平衡公式進(jìn)行計(jì)算。灌水量采用水表進(jìn)行計(jì)量。該試驗(yàn)田地下水埋深在40 m以下，可視地下水補(bǔ)給量為0，降水入滲深度不超過1 m，可視深層滲漏為0。水量平衡方程可簡(jiǎn)化為：

WT=P+I-ΔW

(1)

式中：ET為作物生育期耗水量，mm；P為生育期降水量，mm；I為生育期內(nèi)灌溉量，mm； ΔW為作物生育期土壤蓄水變化量，mm。

產(chǎn)量及構(gòu)成要素測(cè)定：收獲后進(jìn)行考種，每小區(qū)連續(xù)取10株測(cè)定穗長、禿尖長、穗粗、百粒質(zhì)量。小區(qū)實(shí)行單打單收進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并計(jì)算水分利用效率(WUE)及收獲指數(shù)HI。

WUE=Ye/WT

(2)

HI=Ye/Yt

(3)

式中：WUE為水分利用效率，kg/m3；HI為收獲指數(shù)，%；Ye為制種玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，kg/hm2；Yt為制種玉米生物產(chǎn)量，kg/hm2。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用SPSS15.0對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分分布規(guī)律

不同處理制種玉米生育期0～100 cm土壤水分動(dòng)態(tài)變化如圖1所示。由圖1可知，各處理淺層(0～40 cm)土壤含水量變化規(guī)律基本一致，均隨制種玉米播后天數(shù)的增加呈降低趨勢(shì)。灌水定額對(duì)深層土壤(>60 cm)水分含量的影響顯著。隨灌水定額增加深層土壤水分含量呈增加趨勢(shì)，深土壤水分峰值主要出現(xiàn)在生育前期(苗期、拔節(jié)期)。隨生育周期的增加，制種玉米進(jìn)入耗水高峰期，處理間土壤水分含量差異減弱。

結(jié)果表明，當(dāng)灌溉定額大于400 m3/hm2時(shí)能明顯增加深層土壤(60～100 cm)水分含量。蒸發(fā)蒸騰作用顯著影響淺層土壤水分含量，在制種玉米生育期內(nèi)，隨生育進(jìn)程的延長土壤水分呈降低趨勢(shì)。相同灌水定額條件下，增加灌水次數(shù)能明顯提高深層土壤水分含量。在制種玉米生殖生長期，灌水定額對(duì)深層土壤水分含量的影響減弱。處理間土壤水分含量差異不明顯。

2.2 制種玉米產(chǎn)量結(jié)果

按正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析要求，將各處理小區(qū)產(chǎn)量(Y1、Y2、Y3)、平均產(chǎn)量(Ye)列于表2。由表可知，制種玉米產(chǎn)量介于2 704.14～4 877.57 kg/hm2。其中，T1產(chǎn)量最低，T5產(chǎn)量最高。不同試驗(yàn)因素相比，灌水定額效應(yīng)最大，次追肥量效應(yīng)最小，灌水次數(shù)、追肥次數(shù)效應(yīng)居中。Duncan新復(fù)極差檢驗(yàn)結(jié)果表明，灌水定額、灌水次數(shù)對(duì)產(chǎn)量影響差異顯著，次追肥量和追肥次數(shù)對(duì)產(chǎn)量影響差異不顯著。

2.3 制種玉米耗水規(guī)律與水分利用效率分析

不同處理制種玉米耗水量、產(chǎn)量及WUE分析見表3。由表可知，各處理制種玉米耗水量介于368.07～523.85 mm。其中，T9處理耗水量最高，T1處理最低。WUE結(jié)果表明，各處理水分利用效率介于0.737～1.053 kg/m3。其中，T6、T5處理WUE較T1處理分別提高42.34%、37.84%，且差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。收獲指數(shù)(HI)結(jié)果表明，T5、T8、T9處理較T1處理(HI)收獲指數(shù)分別增加55.32%、33.76%和32.51%，差異顯著，表明適當(dāng)增加作物生物學(xué)產(chǎn)量可提高作物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

注：Sd為土壤深度，cm；Ds為制種玉米播種后天數(shù)，d；Wc為土壤含水率，%。圖1 不同處理制種玉米生育期土壤水分動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of soil moisture in seed maize growth period for different treatments

表2 制種玉米產(chǎn)量結(jié)果分析 kg/hm2

注：同列有相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，下同。

2.4 制種玉米產(chǎn)量、耗水量關(guān)系分析

將制種玉米產(chǎn)量、耗水量及產(chǎn)量特征值進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。由表可知，制種玉米產(chǎn)量與耗水量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達(dá)0.84。產(chǎn)量與穗粗、穗長、禿尖長、穗行數(shù)及行粒數(shù)各產(chǎn)量特征值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。耗水量與穗粗、禿尖長及行粒數(shù)各產(chǎn)量特征值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。千粒重與穗行數(shù)產(chǎn)量特征值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

表3 制種玉米耗水量、產(chǎn)量和WUE分析Tab.3 Comparison analysis of water consumption, yield and WUE on the seed maize

表4 不同處理制種玉米產(chǎn)量、耗水量及產(chǎn)量特征值相關(guān)性分析Tab.4 Evaluation indexes of seed maize’s yields for different treatments

注：*，**分別表示P<0.05，P<0.01水平顯著相關(guān)。

3 討 論

李波[7]研究結(jié)果表明，覆膜溝灌措施下，番茄株高比無覆膜處理增加43%，莖粗增加45%，水分生產(chǎn)率提高56%，產(chǎn)量增長2.77～4.15 萬kg/hm2，節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)顯著。由于溝灌可有效降低田棵間土壤蒸發(fā)量，為達(dá)到節(jié)水目的，灌溉實(shí)施中提倡局部濕潤的大定額灌溉[8]。在制種玉米生育期，進(jìn)行適度水分脅迫有利于提高水分利用效率，這與王珍[9]研究結(jié)果相一致。制種玉米生育期耗水量峰值與耗水強(qiáng)度主要出現(xiàn)在拔節(jié)期，且提高灌水定額，能顯著提高60～100 cm土壤水分含量，這與蔣靜[10-12]等研究結(jié)果相一致。龔金龍[13]研究結(jié)果表明，作物具有穩(wěn)定的生物學(xué)產(chǎn)量是提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的重要原因，本研究同樣也證實(shí)了這一結(jié)論。相同灌水和施肥條件下，不同水文年對(duì)土壤水分及制種玉米產(chǎn)量的影響也不盡相同，不同水肥調(diào)控措施對(duì)制種玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響有待進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

4 結(jié) 語

壟作溝灌條件下，合理降低灌溉水量有利于提高制種玉米水分利用效率確定合理的灌水定額和灌水次數(shù)對(duì)提高水分利用效率尤為重要。制種玉米產(chǎn)量與耗水量呈顯著正相關(guān)關(guān)系(R2=0.84)。產(chǎn)量與穗粗、穗長、禿尖長、穗行數(shù)及行粒數(shù)各產(chǎn)量特征值呈顯著正相關(guān)關(guān)系。壟作溝灌條件下，制種玉米全生育期灌水6次(播后灌水定額500 m3/hm2，拔節(jié)期、大喇叭口期、抽穗期、灌漿前期、灌漿后期灌水定額均為400 m3/hm2)，總灌溉定額2 500 m3/hm2，拔節(jié)期、大喇叭口期分別追施N肥1次(追肥量150 kg/hm2)的水肥措施作物產(chǎn)量和節(jié)水效益最優(yōu)。

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