膜下滴灌不同灌水量和鹽基對玉米冠層生長和產(chǎn)量的影響

李 濤 ，潘菊梅 ，齊廣平

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，甘肅蘭州730070；2.隴南市水利水電勘測設(shè)計(jì)院，甘肅隴南746000）

水分是制約干旱、半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因素，水資源短缺、土地荒漠和鹽堿化加劇是西北地區(qū)的顯著特征。水分和鹽分相互依賴，相互聯(lián)系，水分是鹽分運(yùn)移的載體，“鹽隨水來，鹽隨水去”，前人應(yīng)用多種方法進(jìn)行了水鹽運(yùn)移規(guī)律研究[1-8]，但水鹽運(yùn)移對作物生長和產(chǎn)量的影響研究較少。

本試驗(yàn)于2010年在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程研究所試驗(yàn)站進(jìn)行了膜下滴灌不同灌水量和鹽基對玉米冠層生長和產(chǎn)量影響的研究，探討了玉米生長對土壤水鹽環(huán)境條件變化的響應(yīng)和對產(chǎn)量的影響，旨在為西北荒漠鹽堿區(qū)作物生產(chǎn)利用膜下滴灌技術(shù)研究和示范提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試材料為玉米中單2號。

1.2 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2010年3—9月在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)生態(tài)工程試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬典型的西北半干旱區(qū)氣候特征，緯度 36°05′23″N，經(jīng)度 103°41′52″E，海拔為1 551 m，年平均氣溫為9.3℃，3—9月均溫分別為 5.5，13，17，22.6，22.9，23.4，19.4 ℃。試驗(yàn)地土壤為堿性灌淤土，pH值為8.6（水土比為5∶1），土壤全鹽量為0.958%，有機(jī)質(zhì)含量為5.08 g/kg，全磷1.41 g/kg，有效磷 103.72 mg/kg，速效鉀 79.5 mg/kg，全氮8.72 mg/kg。試驗(yàn)區(qū)土壤的理化性狀采用常規(guī)方法測定。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在測試土壤樣品的基礎(chǔ)上，設(shè)3個(gè)鹽分梯度：Y1.供試土壤全鹽量為0.958%；Y2.氯化鈉與土按2%比例混合0～20 cm土壤，0～20 cm土層土壤全鹽含量為0.978%，其余土層土壤全鹽含量為0.958%；Y3.氯化鈉與土按4%比例混合0～20 cm土壤，0～20 cm土層土壤全鹽含量為0.998%，其余土層土壤全鹽含量為0.958%。3個(gè)灌溉梯度為Q1，Q2，Q3（表 1）。

表1 膜下滴灌不同灌水量和鹽基對玉米冠層生長和產(chǎn)量的影響試驗(yàn)設(shè)計(jì)

將直徑32 cm、長100 cm黑色PVC管分10，10，20，20，40 cm 截?cái)啵来谓M裝，并在最底部用塑料袋包裹，塑料袋與PVC管的接合部位及以上PVC管之間的接合部位均用鋁鉑防水膠帶密封。之后取過1 mm篩的風(fēng)干土混拌磷酸二銨，分層夯實(shí)濕潤裝填，在20 cm的耕作層按設(shè)計(jì)要求混拌氯化鈉，每管裝土75 kg。將裝好土的PVC管按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)緊靠擺放在15 m×2.0 m×1.2 m的砼試驗(yàn)坑中，周邊用土填滿。管上覆農(nóng)用地膜，膜下鋪設(shè)滴灌系統(tǒng)。輸水干管、支管均采用直徑為32 mm的PE管，支管上安裝國產(chǎn)水表（精度0.001），毛管接EMM10型雨鳥滴頭，每管布設(shè)2個(gè)滴頭，滴頭的流量為4 L/h，工作壓力為0.05～0.25 kg/cm3。每組分別設(shè)3個(gè)重復(fù)。

于4月22日播種，每桶2穴，27日出苗，5月4日放風(fēng)通氣，5月5日放苗，5月12日間苗定植，每穴留1株，每管2株。試驗(yàn)田管理與普通大田作物管理相同。

1.4 取樣方法及測定項(xiàng)目

6月4日開始，在玉米的不同生育時(shí)期（苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、收獲期）取樣，共取5次，分別測定玉米地上部分（葉、莖、鞘）干物質(zhì)積累和葉面積、株高、產(chǎn)量。玉米樣品按試驗(yàn)設(shè)計(jì)PVC管的順序挖取，收獲玉米地上部分之后，每管2株捆綁貼標(biāo)簽，在實(shí)驗(yàn)室人工分解，分類采摘葉、莖、鞘，成熟進(jìn)行測產(chǎn)。

玉米地上部分生物量積累的測定：對收獲樣品在實(shí)驗(yàn)室分別稱鮮質(zhì)量后裝入紙袋，貼標(biāo)簽，先在干燥箱中105℃殺青1 h，再在60～80℃恒溫下烘24 h至恒質(zhì)量，稱其干質(zhì)量。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2003和SPSS 15.0數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜下滴灌不同灌水量和鹽基對玉米冠層生長的影響

從表2可以看出，在膜下滴灌玉米生產(chǎn)試驗(yàn)中，當(dāng)鹽基Y1＜Y2＜Y3，灌溉定額Q1＞Q2＞Q3時(shí)，在苗期、灌漿期，玉米地上部分葉、莖、鞘生物量和株高、莖粗、葉面積等指標(biāo)，隨著灌溉量的減小而減??；當(dāng)土壤鹽基相同時(shí)，在玉米拔節(jié)期、收獲期，灌溉量Q2對應(yīng)的各處理玉米的葉、莖、鞘生物量均大于灌溉量Q1，Q3對應(yīng)的各處理，但株高、莖粗、葉面積等指標(biāo)卻隨著灌溉量的減小而減小；抽雄吐絲期，玉米的葉、莖、鞘生物量隨著灌溉量的減小而減小，但Q2處理對應(yīng)的各處理玉米的株高大于Q1，Q3對應(yīng)的各處理。

不同生育期玉米冠層的生長對水分的響應(yīng)首先表現(xiàn)在根系上，玉米不同生育期對水分的需求不同，但是根系的吸水作用，加速了土壤水分流向根部，從而導(dǎo)致鹽分在根區(qū)匯集，含鹽量增高，而灌溉又可以降低根區(qū)含鹽量，因此，根據(jù)土壤水鹽運(yùn)移特征，調(diào)節(jié)灌溉水量，從而減少根系與鹽分匯集區(qū)的接觸范圍，提高根水的協(xié)同性，達(dá)到豐產(chǎn)增收的目的。

2.2 膜下滴灌不同灌水量和鹽基對玉米產(chǎn)量的影響

從表2還可以看出，收獲測產(chǎn)，當(dāng)灌溉量Q1＞Q2＞Q3，土壤鹽基為Y1時(shí)，處理Q2Y1比處理Q1Y1，Q3Y1分別增產(chǎn)9.05%和10.42%；當(dāng)鹽基為Y2時(shí)，處理Q2Y2比處理Q1Y2，Q3Y2分別增產(chǎn)22.17%和80.13%；當(dāng)鹽基為Y3時(shí)，處理Q2Y3比處理Q1Y3，Q3Y3分別增產(chǎn)8.82%和63.24%。由產(chǎn)量方差分析可知，當(dāng)土壤鹽基為Y1時(shí)，玉米減產(chǎn)不顯著；當(dāng)土壤鹽基為Y2，Y3時(shí)，與其他處理比較，處理Q3Y2和Q3Y3減產(chǎn)嚴(yán)重，說明減產(chǎn)的主要原因是土壤水、鹽互相作用影響的結(jié)果。

2.3 膜下滴灌不同灌水量和鹽基條件下玉米冠層生長和產(chǎn)量的相關(guān)性分析

對膜下滴灌玉米產(chǎn)量和地上部分生長指標(biāo)進(jìn)行了相關(guān)分析，結(jié)果表明，膜下滴灌條件下玉米產(chǎn)量與株高、莖粗、穗干質(zhì)量間呈極顯著相關(guān)，與葉干質(zhì)量、莖干質(zhì)量間呈顯著相關(guān)，而與地上鞘干質(zhì)量、葉面積相關(guān)性不顯著。對玉米產(chǎn)量相關(guān)顯著的指標(biāo)進(jìn)行了逐步回歸分析，結(jié)果表明，株高和葉干質(zhì)量的偏回歸系數(shù)顯著（P＜0.05），最優(yōu)回歸模型為Y＝0.012X1－0.049X2－0.355（Y 為產(chǎn)量，X1為株高，X2為葉片質(zhì)量），R＝0.659，且方程達(dá)到了顯著水平。

表2 膜下滴灌不同灌溉量和鹽基對玉米地上部分生物量和產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

當(dāng)灌溉梯度Q1＞Q2＞Q3，土壤含鹽量Y1＜Y2＜Y3時(shí)，膜下滴灌玉米生產(chǎn)，Q2Y2處理的玉米冠層生物量積累和產(chǎn)量明顯優(yōu)于其他處理，因此，土壤含鹽量在Y1～Y2之間時(shí)，灌溉量Q2是膜下滴灌玉米生產(chǎn)的適宜灌溉量。

在玉米不同生育時(shí)期，膜下滴灌條件下玉米生長指標(biāo)呈S型曲線，這與賈志紅等[9-12]對玉米冠層生物量的研究結(jié)果一致。對不同灌溉定額不同生育時(shí)期冠層生物量進(jìn)行了模擬，結(jié)果表明，3次曲線方程模擬最好。地下生物量的動(dòng)態(tài)變化過程與產(chǎn)量一致，這滿足了膜下滴灌條件下玉米對水分和營養(yǎng)物質(zhì)的需求。

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