風沙土微灌灌溉方式和水量對玉米生長的影響

邵明星

（沈陽市鐵西區水利局，遼寧 沈陽 110027）

遼寧省土地沙漠化問題十分嚴重，其中分布在與內蒙古科爾沁沙地接壤的遼西北地區最為突出，土壤以粉細沙為主，含水率較低，保水保肥性差，地區主要作物玉米產量僅有 4.5～6.0t/hm2，土地生產效率低，制約了農業和經濟發展。

近年來，隨著國家“東北四省區節水增糧行動”和遼寧省“千萬畝滴灌灌溉工程”等工程的實施，節水灌溉技術在這一地區得到快速發展，為風沙土地資源的高效利用提供了途徑。

節水微灌技術實現了作物按需供水，其高頻率、低流量的灌水方式使作物根區土壤經常保持較高的含水量，創造了有利于作物生長發育的水、肥、氣、熱環境[1,2]。因此，將節水微灌技術應用于風沙土玉米種植，可實現對水分運動的調控，為作物生產提供良好的土壤環境，但目前在風沙土地區相關研究還鮮有報道，因此，文章介紹了通過田間試驗，在遼西北風沙區以玉米為試驗材料，研究不同灌溉技術條件下適宜灌溉水量的試驗研究，為風沙區微灌灌溉制度的制定提供理論依據。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗區位于遼寧省彰武縣北甸子村，多年平均降雨量412mm；多年平均蒸發量1781mm；年平均氣溫6.1℃，平均風速3.7～4.2m/s。試驗區土壤主要為流動風沙土，干容重1.69g/cm3，田間持水率為6.3%，凋萎含水率為1.7%，飽和持水率為16.9%。土壤機械組成以細沙為主，占70%；有機質含量為0.66g/kg。

1.2 供試材料與試驗設計

試驗區內共計 30個試驗對比小區，小區長2.8m，寬2.4m，面積6.67m2。種植作物為玉米“遼單31”，采用滴灌（DI）和微潤（WR）灌溉，灌溉水量根據布置在冠層頂部20cm蒸發皿7天累積水面蒸發量（ET）為參考，分別設定 25%ET（DI1 和WR1）、50%ET（DI2 和 WR2）、75%ET（DI3 和 WR3）、100%ET（DI4和WR4）和125%ET（DI5和WR5）5個水平，當灌水周期內發生降雨時，從計算灌水量中減去降雨量。玉米壟距 1.2m，玉米寬行距 0.8m，窄行距0.4m，株距0.27m，每個處理設3個重復。

1.3 測定指標

降雨利用試驗區附近的小型氣象站監測，在試驗區從南到北在冠層上方20cm分別放置3套20cm蒸發皿測量冠層水面蒸發，每天 8∶00測量一次。灌溉水量通過水表觀測。在玉米生成熟期前，每 7天測量一次玉米株高、莖粗和單株全部展開葉的葉面積，按長×寬×系數法調查葉面積，葉面積指數（LAI）通過葉面積與單位土地面積折算求得[4]；在乳熟期隨機取3株玉米截取地上部分物質，稱鮮重后殺青，在105℃下殺青30 min，再于80℃烘干至恒重，稱干重；收獲時在各小區隨機取樣 10株，收獲后室內考種，考查項目：穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、穗粒數和百粒重等主要農藝性狀，并計算產量。水分利用效率（WUE）根據文獻 3的算法計算[3]。

2 試驗結果與分析

2.1 不同處理對玉米生長的影響

2.1.1 株高

不同處理玉米株高在生育期內總體變化趨勢相同，隨著生育期的進行，株高持續增大，拔節期和抽雄期株高增加最為迅速，灌漿期后，株高相對穩定（圖1）。滴灌不同處理之間，苗期～拔節期各處理株高相近，變幅一般在 10%～15%之間；拔節～抽穗期，DI2處理株高高于其他處理，DI5處理株高最矮；抽穗期后，各處理株高差距逐漸縮小，變幅小于 10%。微潤灌溉不同處理之間，苗期和拔節期WR1和WR2處理株高高于其他處理，一般高出20%～30%，拔節期變幅減小，在10%～20%之間；灌漿期后各處理株高相近，變幅在5%內（圖1）。

2.1.2 莖粗

玉米生育期內莖粗的變化如圖2所示，拔節～抽雄期，隨著玉米生長的進行，玉米莖粗逐漸增大，抽雄期后，莖粗相對穩定。滴灌不同處理之間莖粗差異根據玉米生育期可以分為兩個階段，苗期～拔節期，灌水量相對較多的DI3，DI4和DI5處理莖粗大于灌水量相對較少的DI1和DI2處理，拔節期后，處理之間變化規律相反，其中DI2處理莖粗最粗；灌漿期各處理莖粗相近，變幅僅在3%～8%之間。微潤灌溉處理之間變化與滴灌相近。

圖1 灌溉處理對玉米株高的影響（A：滴灌；B：微潤灌溉）

圖2 灌溉處理對玉米莖粗的影響（A：滴灌；B：微潤灌溉）

2.1.3 葉面積指數（LAI）

從圖3可以看出，各處理LAI隨著生育期的進行先增大后減小，苗期LAI增長緩慢；拔節～灌漿期，LAI增長明顯；灌漿期后，LAI逐漸下降。滴灌灌溉處理中，玉米苗期～拔節期，各處理LAI值都較小，隨著灌溉水量的增加，LAI有減小的趨勢，DI1處理高出DI5處理10%～25%；隨著玉米的生長，各處理之間差異逐漸減小，到灌漿期時，各處理LAI均接近于 4，變幅低于 10%。微潤灌溉處理中，玉米～抽雄期，隨著微潤灌溉灌水量的增加，LAI也呈減小趨勢，隨著玉米的生長，各處理之間差異逐漸減小，其中WR3和WR4處理高于其他處理，到灌漿期時，各處理LAI均達到4左右，變幅在5%～15%之間。

圖3 灌溉處理對玉米莖粗的影響（A：滴灌；B：微潤灌溉）

2.2 不同處理對玉米考種和產量的影響

各處理考種結果如表1所示。滴灌條件下各處理穗長和穗粗分別在 172.3～195.2mm和 46.3～49.0mm之間變化，隨著灌水量的增加先增大后減小，DI3處理達到最大；禿尖長隨灌水量的增加先減小后增大，DI3處理禿尖長最短，較DI4處理減少 62.2%；行粒數變化趨勢與穗長一致，DI3處理行粒數最多，高出DI5處理10.7%；各處理行數接近，一般均為14行或16行；百粒重、穗粒重和穗重分別在24.0～28.3g、137.9～ 178.9g和178.8～242.6g之間變化，均隨著灌水量的增加先增大后減小，DI3處理最大，DI5處理最小。

微潤灌溉條件下，穗長和穗粗分別在 182.3～191.6mm和47.5～50.7mm之間變化，隨著灌水量的增加先增大后減小，WR3處理達到最大；禿尖長隨著灌水量的增加先減小后增大，WR4處理禿尖長最短，較WR1處理減少40%；行粒數和禿尖長的變化趨勢相反，與穗長變化一致，WR3處理行粒數最多，高出WR1處理12.9%；各處理行數接近，一般均為14行或16行；百粒重、穗粒重和穗重分別在30.7～34.8mm、168.2～200.0mm和 212.8～ 257.0mm之間變化，隨著灌水量的增加先增大后減小，WR1處理最小，WR3處理最大。

由此可見，在試驗設計的灌水量范圍內，灌水量過多或過少時對玉米生長發育有一定的抑制作用，但產量構成性狀的顯著變化可能還決定于作物品種和遺傳 特性等因素[4～6]。

表1 不同灌溉處理對玉米產量及產量構成性狀的影響

滴灌條件下產量從大到小依次為DI3＞DI2＞DI1＞DI4＞DI5，DI3處理產量達到7.67t/hm2，分別高出DI2、DI1、DI4、DI5處理 7.4%、9.5%、14.3%和 29.8%。WUE從大到小順序為 DI1＞DI2＞DI3＞DI4＞DI5，即 WUE 隨著灌水量的增加而減小。微潤灌溉設置的5個處理中，產量從大到小依次為 WR3＞WR2＞WR4＞WR5＞WR1；WR3處理產量最高，為 7.8t/hm2。WUE從大到小順序為 WR1＞WR2＞ WR3＞WR4＞WR5，即 WUE 也隨著灌水量的增加而減小。DI1和WR1處理耗水量最小，產量最低，WUE最大；DI3和WR3處理雖然WUE不高，但經濟性較高；因此，在風沙區土壤保水性能較差的條件下，以追求糧食產量為目標時，滴灌和微潤灌溉灌水量以接近75%ET為宜；但產量提高的同時也增加了灌溉水的無效消耗，在以提高水分利用效率為目標時，該地區微潤灌溉灌水量以接近 25%ET為宜。

3 結 論

（1）風沙土在微灌灌溉條件下，滴灌和微潤灌溉水量對玉米營養生長的影響較小，當灌水量在0.25ET～1.25ET之間變化時，株高、莖粗、LAI和單株地上干物質重變幅均在 10%內；地上部分干物質重隨著灌溉水量的增加先增大后減小。

（2）兩種灌溉方式下，玉米穗長、穗粗、行粒數、百粒重、穗粒重和穗重均隨著灌水量的增加先增大后減小，75%ET時達到最高；行數受灌溉影響較小；禿尖長隨著灌水量的增加先減小后增大的趨勢。

（3）玉米產量隨著灌溉水量的增加先增加后減小，灌水量近 75%ET時可以獲得最高產量；WUE隨著灌溉水量的增加線性下降。

因此，在風沙土地區，利用膜下滴灌技術增加糧食產量和提高土地資源利用率時，灌溉水量以75%ET為宜；在以減小地下水資源開采利用，提高灌溉水利用效率為目標時，灌溉水量可控制在25%ET以內。

[1]竇超銀,李春龍,李光永,等.吸力式微潤灌水器水力特性試驗研究[J].灌溉排水學報,2012,31(4)∶83-86.

[2]李援農,孫志武,何林望,等.膜下滴灌技術研究[J].西北農林科技大學學報(自然科學版),2001,29(4)∶90-92.

[3]張芮,成自勇,李有先.水分虧缺對膜下滴灌制種玉米生長及產量的影響[J].干旱地區農業研究,2009.27(2)∶125-128.

[4]姚啟倫,陳秘.干旱脅迫對玉米地方品種苗期植株形態的影響[J].河南農業科學,2010(2)∶20-23,27.

[5]鄭盛華,嚴昌榮.水分脅迫對玉米苗期生理和形態特性的影響[J].生態學報,2006(4)∶1138-1143.

[6]劉偉,呂鵬,蘇凱,等.種植密度對夏玉米產量和源庫特性的影響[J].應用生態學報,2010,21(7)∶1737-1743.