不同滴灌帶配置方式對玉米干物質的積累及產量影響

王雪苗，安進強，雒天峰，李 晶，孫克翠，楊曉婷

（1.甘肅農業大學 工學院，蘭州730070；2.甘肅省水利科學研究院，蘭州730000）

膜下滴灌是滴灌和覆膜種植保溫保水相結合的一項新灌溉技術，亦可以說是覆膜栽培技術的延伸和深化［1］。國內外學者關于玉米滴灌技術的研究成果都是在分析田間試驗數據的基礎上，針對灌水量、灌水頻率對玉米耗水量、灌溉水利用系數、作物系數、土壤水熱分布、產量的影響開展研究，這些研究成果對灌溉系統設計、玉米滴灌灌溉制度的制定具有指導性價值［2－9］。 楊 九 剛［10］等 通 過 對 2 種 滴 管 帶 的 布 設 方式的積鹽區位置的研究分析發現：1膜2管4行更有益于棉花生長，灌溉水利用系數1膜2管4行較1膜1管4行高，減少了灌水時間，提高了灌水效率，減少了深層滲漏水量。關于旱區大田膜下滴灌土壤鹽分運移特征的研究表明：1膜1管形成窄深型土壤濕潤區，其土壤水分水平分布均勻性較差，使田間棉花根系分布和植株生長均勻性低；1膜3管形成寬淺型土壤濕潤區，其土壤水分水平分布均勻性較好，使田間棉花根系的分布和植株生長均勻性較高；膜下滴灌條件下，宜采用寬淺型土壤濕潤區［11］。冉立忠等［12］試驗表明，普寬栽培1膜2管模式、超寬栽培1膜3管模式的毛管配置方式即毛管間距80cm左右完全能達到膜下滴灌棉田節水、高產、高效的目的。李高華等［13］試驗研究不同配置方式下生物學產量及其在各器官中的分配，對棉花高產優質具有重要意義。劉敏杰等［14］通過研究不同滴灌毛管鋪設對大棗，葡萄的產量等的影響，表明葡萄在選定1行3管的毛管鋪設方式最為經濟合理，而大棗在選定1行4管的毛管鋪設方式最為經濟合理。楊相昆等［15］通過單因素隨機區組試驗表明離滴管帶越近的冬麥，干物質積累越多，且1管4行總干物質積累高于1管5行處理。盡管不同滴灌帶配置的應用研究較多，但不同灌水處理下不同滴灌帶配置對玉米的生長及產量等的影響研究甚少。本試驗結合民勤當地自然生態條件，分析不同水分不同滴灌帶的配置方式對玉米葉面積、葉片光合勢、干物質、相對生長率、產量及水分利用效率的影響，旨在為荒漠綠洲地區玉米高產優質栽培技術的生產實踐及大面積推廣應用提供技術指導，滴灌帶的合理配置對指導區域玉米高產節水生產有一定意義。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2014年4—10月在甘肅省水利科學研究院民勤節水農業暨生態建設試驗示范基地進行，試驗區地處民勤綠洲和騰格里沙漠交界地帶，屬典型的大陸性荒漠氣候，地理位置東經130°05′10″，北緯38°37′18″。降雨稀少，蒸發量大，風沙多，自然災害頻繁。多年平均氣溫7.8℃，極端最高氣溫39.5℃，極端最低氣溫－27.3℃，多年平均降雨量110mm，蒸發量2 644mm，日照時效3 028h，≥10℃積溫3 145℃，＞0℃積溫3 550℃，無霜期150d，最大凍土深115cm，試驗區土質為均質粘壤土，平均田間持水量和容重分別為22.9%和1.59g/cm3。土壤氨態氮含量15mg/kg，速效鉀173mg/kg，土壤有機質含量13%，在第2～3次灌水時在首部加肥料罐隨水追施尿素。

1.2 試驗設計

試驗采用膜下滴灌灌水方式，滴頭形式為長流道式，滴頭流量0.2L/s，滴頭間距30cm，用水表測量水量，利用人工測試坑進行試驗，測試坑面積為1.2m×1.8m，深度為2m，株行距30cm×40cm。測試坑四周用水泥防水層來防止土壤水分側向交換，試驗共設置六個處理，一個對照（表1），每個處理設置3個重復，灌水周期為25d，全生育期內共灌水5次。各處理均于4月29日播種，分別在玉米拔節期和灌漿期追施尿素。其他管理措施同一般大田，9月23日收獲。

表1 試驗設計

1.3 觀測項目與方法

葉面積：在每個小區選取長勢均勻有代表性的3株玉米對作物葉片進行測量，單株葉面積［12］：LA＝∑（L×W×0.75）式中，L為葉片長度，W為葉片寬度。光合勢［16］：LAD＝［（第一次測定葉面積＋第二次測定葉面積）/2］×間隔天數。干物質：在玉米各個生育時期，選取與葉齡標記基本一致的植株，取其地上部分，在105°C烘干箱內殺青1h，再在85°C恒溫下烘6～8h至恒重，測定其干重。

土壤含水量：用取土烘干法測定土壤含水量，每10d測定1次并在灌水前后加測，每隔5d用時域反射儀（TDR）測計劃濕潤層（0—120cm）土壤含水量，以確定灌水時間。

玉米耗水量：采用水量平衡法計算。

式中：ETa——計算時段的耗水量（mm）；P——計算時段的降 雨量 （mm）；I——計算時段的灌水 量（mm）；G——計算時段地下水對根區吸水層的補給量（mm）；D——計算時段的深層滲漏（mm）；R——計算時段灌溉、降雨量的地面徑流損失量（mm）；Hi——第i層玉米根區吸水層厚度（m）；γ——試驗區土壤干容重（t/m3）；θ始i，θ末i——試驗區第i層計算時段始、末的土壤含水率，以質量含水率表示；n——玉米根區吸水層取土層數，在本試驗中取12。

穗部性狀及產量構成因子：成熟后按小區測定各處理產量。每小區取樣5株，即每個處理取15株玉米進行測產，當玉米籽粒水分低于20%時，進行室內考種，測定穗長、穗粗、禿頂長、穗行數、行粒數等穗部性狀以及單株成穗數、穗粒數、百粒重等產量構成因子。

2 結果與分析

2.1 不同水分不同鋪設方式對玉米葉面積的影響

從表2可以看出不同水分不同鋪設方式處理下玉米在整個生育期內葉面積動態變化均呈現“慢—快—慢”的特征，且在全生育期內不同水分對玉米葉面積的影響存在明顯差異。在苗期，各個處理初始條件相同，且苗期植株對水分的需求和依賴性不大，各處理間葉面積未表現出顯著差異；在拔節期，T1和T2的葉面積值均低于CK，且T2與CK存在顯著差異（p＜0.05），其他處理與CK差異不顯著，說明在拔節期灌水定額為375 m3/hm2時，3行2管對玉米葉面積影響顯著；進入抽雄期灌水定額為375m3/hm2的處理與CK差異性顯著，灌水定額為450m3/hm2和525m3/hm2的處理與CK無顯著性差異（p＜0.05），且隨著灌水定額的增加葉面積依次增大；成熟期各個處理間無顯著差異。

表2 不同水分不同鋪設方式對玉米葉面積變化對比 cm2/株

2.2 不同水分不同鋪設方式對玉米光合勢的影響

由表3可知，玉米葉片光合勢在生育期內呈現先增大后減小的變化趨勢，與葉面積變化趨勢基本一致，且喇叭期—抽雄期達到最大值。

在玉米全生育期內，只有在喇叭期—抽雄期，T1和T2葉片光合勢的值與CK的值差異顯著（p＜0.05），說明該時期是玉米葉片光合勢受水分影響最敏感的時期。灌水定額為450m3/hm2的總光合勢T4的值，在整個生育期內分別比CK高出20.48%，21.64%，14.18%，21.16%，15.89%。且灌水定額為450m3/hm2的T4總光合勢最高，為干物質積累和高產奠定了基礎。

表3 不同水分不同鋪設方式對玉米光合勢變化對比 104 m2·d/hm2

圖1 不同水分不同鋪設方式對玉米干物質的影響

2.2 不同水分不同鋪設方式對玉米干物質的影響

由圖1可以看出，各處理的干物質積累量隨著生育期的推進呈上升趨勢。幼苗期T1—T6處理的單株干物質量分別為1.51，1.26，1.48，1.37，1.52和1.54 g，較CK 1.50g無顯著性差異。在全生育期內，T5，T6和CK的干物質量高于T1和T2，即灌水定額較高的處理更利于玉米干物質的積累，這與王立敏［17］等研究的在全生育期內，供水量越多，干物質的積累越好，即對形成籽粒產量越有利相一致。再對相同水分不同鋪設方式處理之間進行比較得出，T2，T4和T6處理的植株干物質的增長分別高于T1，T3和T5處理的植株，由此說明不同的鋪設方式對干物質的積累產生了不同程度的影響，且3行2管優于3行3管。

2.3 不同水分不同鋪設方式對玉米相對生長速率的影響

相對生長率（RGR）是指單位生物量在單位時間所生成的凈生物量，直接影響各生育階段干物質累積量。由圖2可知，玉米全生育期內RGR在拔節期—喇叭期階段最高，光合產物積累迅速；進入喇叭期—抽雄期后增長速率迅速減慢，且各個處理間的相對生長率差異不大；到灌漿期—成熟期各處理分別為1.17×103，1.86×103，0，0，0，0.82×103，0.28×103g/（g·d），其中T3，T4和T5首先出現零值，說明在干物質的輸出效率上T3，T4和T5高于其他處理；在灌漿期—成熟期，植株開始衰老，生長幾乎停滯，相對生長率急劇下降幾近于零。

圖2 不同水分不同鋪設方式對玉米相對生長速率的影響

2.4 不同水分不同鋪設方式對玉米產量和水分利用效率的影響

如表4所示，全生育期內T1和T2處理的耗水量最小，產量最低，且T1和T2的耗水量和水分利用效率與CK存在極顯著的差異，這是由于T1和T2處理的灌水量小，玉米關鍵時期的需水量不能得到滿足，因此導致產量和水分利用效率偏低。灌水定額為375m3/hm2時，T1的產量為8 592.55kg/hm2，T2的產量為8 684.705kg/hm2，且 T1和 T2與CK 間無顯著性差異，說明在灌水定額為375m3/hm2的水分處理下，滴灌帶鋪設方式對產量的影響較微弱；而灌水定額為450m3/hm2時，T4的產量比T3高出3 742.2kg/hm2，且 T4的水分利用效率最高，分別比 T1，T2，T3，T5，T6，CK 高出46.24%，42.50%，26.20%，26.15%，48.23%，37.89%。由此可知，在灌水定額為450m3/hm2時，3行2管在一定程度上比3管3行更利于玉米的生長發育和產量的增加。在整個生育期內，玉米耗水量隨著灌水量的增加而增加，且CK和其他處理之間差異顯著，CK的耗水量最高達428.668 2mm，說明膜下滴灌具有保水、儲水的作用，優于漫灌。

表4 不同水分不同鋪設方式對玉米產量和水分利用效率對比

3 結論與討論

玉米在不同生育期對水分虧缺均表現為葉面積降低，光合作用下降，導致有機質積累的下降，以及產量降低［18］。張芮等［19］研究不同生育期水分虧缺表明，在拔節—抽雄期或抽雄—灌漿期對株高和葉面積生長的抑制調控會嚴重影響制種玉米產量和水分利用效率。本研究表明，不同水分不同鋪設方式對玉米單株葉面積的影響程度不同，在拔節期，灌水定額為375m3/hm2的處理葉面積值明顯低于對照，且灌水定額為375m3/hm2的3行2管鋪設方式的處理與對照存在顯著差異，由此可知，在拔節期低灌水定額（375m3/hm2）的處理對玉米葉面積產生了不利影響，這與張振化［20］等研究表明拔節期受旱對玉米株高及葉面積影響最大，抽雄后的水分虧缺對玉米生長發育影響不明顯的結論相一致；而在灌水定額為375 m3/hm2時，3行2管鋪設方式造成邊行玉米灌水不均，因此對玉米葉面積產生較大影響。本試驗表明，不同的鋪設方式對干物值的積累產生了不同程度的影響，在一定程度上，3行2管的鋪設方式更利于玉米干物質的積累。本研究通過在混凝土測坑中，不同滴灌帶的配置來研究玉米不同生育期的生理指標以及產量，研究表明，在灌水定額為450m3/hm2，3管2行在提高產量和水分利用效率方面優于3管3行，且節省管材和減少材料浪費。

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