民勤綠洲畦膜上灌對玉米灌水量及產量的影響

張云亮，鄭文燕，王 強，胡想全，李 莉

(1.甘肅省水利科學研究院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省水利水電勘察設計研究院，甘肅 蘭州 730000)

民勤綠洲畦膜上灌對玉米灌水量及產量的影響

張云亮1，鄭文燕1，王 強2，胡想全1，李 莉1

(1.甘肅省水利科學研究院，甘肅 蘭州 730000； 2.甘肅省水利水電勘察設計研究院，甘肅 蘭州 730000)

為了探討畦膜上灌對玉米灌水量及產量的影響，在甘肅省水利科學研究院民勤試驗站進行了畦膜上灌與畦灌的對比試驗。結果表明，畦膜上灌與畦灌相比，全生育期灌水次數均為5次，全生育期灌水定額畦膜上灌較之畦灌減少10.3%；畦膜上灌與畦灌相比，其玉米籽粒性狀的各項指標均具有優勢；畦膜上灌的玉米產量顯著高于畦灌，增加了30.0%；穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數和百粒重與玉米產量之間存在線性相關關系，其中穗長、穗粗、禿尖長為負相關，穗行數、行粒數和百粒重為正相關；畦膜上灌相比畦灌凈效益和水分生產率都顯著提高。

畦膜上灌； 玉米； 灌水量； 產量

隨著農業生產規模不斷擴大和氣候的變化，干旱缺水嚴重地影響到我國農業的持續發展，畦膜上灌技術是解決干旱缺水問題的重要技術之一[1-2]。在農業科技戰線上，膜上灌是一項具有應用作物種類多、適用范圍廣、增產幅度大等特點的重大研究成果，近年來在新疆，甘肅等地得到廣泛推廣應用，取得了良好的節水增產效果。就形式而言，由1987年的扶埂膜上灌，發展到現在的膜孔溝灌、膜孔畦灌、膜縫灌[3-4]等多種形式；就覆蓋率而言，田間地膜覆蓋率由60%上升到90%；就適應作物而言，已從棉花發展到玉米[5]、花生[6]、小麥[7]和大豆[8]等十多種作物；就應用地域而言，也由新疆發展到甘肅、寧夏、河南、河北等地[9-10]。相對于噴灌、滴灌、微潤灌等高效節水灌溉技術具有應用面積廣，種植作物多等特點。因此，開展畦膜上灌相關研究具有重大而長久的現實意義。

畦膜上灌與傳統畦灌相比，具有施水面積小、深層滲漏小、棵間蒸發少、水費成本小等特點[11]，但水在膜上停留時間延長，使得田面蒸發量加大。畦膜上灌這些特點必然對作物全生育期灌水量及產量產生影響。本文旨在研究畦膜上灌對玉米全生育期灌水量及產量的影響，以期為當地畦膜上灌技術的推廣應用提供試驗和理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

本試驗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，試驗基地位于民勤縣城以北約13.5 km處的大灘鄉東大村(103°36′E，39°04′N)，海拔1 250 m左右，處于綠洲和騰格里沙漠交界地帶，屬典型的大陸性荒漠氣候，氣候干燥，降水稀少，蒸發量大，風沙多，自然災害頻繁。太陽輻射強，多年平均氣溫7.8 ℃，極端最高氣溫39.5 ℃，極端最低氣溫-27.3 ℃，平均濕度45%，年降水110 mm，年蒸發量2 644 mm，年日照時數3 028 h，光熱資源豐富，地下水埋深，無霜期150 d，最大凍土深115 cm[12]。試驗區土質0～60 cm為黏壤土，60 cm以下逐漸由黏壤土變為砂壤土，土壤平均容重為1.53 g·cm-3。田間持水量22%，速效鉀181 mg·kg-1，速效磷71 mg·kg-1，有機質14%，液態氮含量10 mg·kg-1。

1.2 處理設計

試驗設畦膜上灌灌水方式處理，以畦灌灌水方式為對照(CK)。玉米在拔節期、抽雄散粉期和灌漿期灌水的土壤含水量下限分別控制在55%(占田間持水量的百分比，下同)、65%和60%，除出苗外，其余各次灌水上限統一設定為85%。3次重復，畦寬3 m，畦長30 m，小區面積90 m2，小區布置采取隨機排列，盡量消除土地差異對試驗結果的影響。

試驗玉米于2016年4月21日播種，9月22日收獲，苗期和成熟期不設水分處理，播種后出苗水各小區統一按灌水定額900 m3·hm-2灌溉，通過土壤水分監測，確定灌水時間、灌水次數、灌水定額和灌溉定額，收獲期測產。

1.3 測定項目與方法

每個小畦單獨灌水，灌水量用水表進行監測。土壤含水量(0～100 cm)采用烘干法測定，監測區間為2016年4月20日至9月21日，每旬測定一次，降雨和灌水前后加測。各個小區單獨測定產量，并隨機抽取5株玉米樣品，測定果穗重、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、百粒重等。

1.4 數據處理

用Microsoft Excel 2010對數據進行處理并繪制相關插圖，用SPSS 17.0統計分析軟件對數據進行差異顯著性分析和回歸分析。

2 結果與分析

2.1 灌水量

本試驗中畦膜上灌和畦灌玉米全生育期灌水次數都為5次，根據土壤含水量下限控制灌水時間和灌水量，根據大田實測結果，畦膜上灌較之畦灌玉米灌水時間都有延后，每次灌水量也各有不同，其中：第1次灌水為播種前灌水，所以整個試驗區各個小區灌水量相同，均為9.4 m3；第2次灌水在拔節期，畦膜上灌較之畦灌減少了15.2%；第3次灌水在抽雄期，畦膜上灌較之畦灌減少了20.5%；第4次灌水在灌漿期，畦膜上灌較之畦灌減少了8.8%；第5次灌水在成熟期，畦膜上灌較之畦灌減少了6.8%；全生育期內畦膜上灌灌溉定額4 931.41 m3·hm-2，畦灌5 495.19 m3·hm-2，畦膜上灌較之畦灌減少了10.3%(表1)。

表1 畦膜上灌與畦灌灌水量的比較

注：標注不同字母者表示差異極顯著，(P<0.01)。

2.2 產量

2.2.1 籽粒性狀

對比分析2個處理籽粒性狀的相關指標除了穗重以外，其余各項指標均是畦膜上灌較之畦灌有所優勢。畦膜上灌較之畦灌穗重減少了1.6%，百粒重增加了3.4%，穗行數增加了5.9%，行粒數增加了3.2%，穗長增加了3.8%，穗粗增加了2.0%，禿尖長增加了39.3%(圖1)。

圖1 畦膜上灌與畦灌玉米籽粒相關性狀的比較

2.2.2 產量

對比分析發現，畦膜上灌的玉米產量為13 735.90 kg·hm-2，較之畦灌產量的10 565.15 kg·hm-2增加了30.0%，差異極顯著。

2.2.3 產量與籽粒性狀的相關性

為了分析玉米各籽粒性狀指標與產量之間的相關關系，借助SPSS 17.0軟件，采用逐步回歸法對上述性狀指標與產量之間的相關關系進行多元回歸，得到多元線性回歸的模型：

y=b0+b1x1+b2x2+b3x3+…+bnxn。

式中：y為產量；bn為回歸變量；xn為回歸系數；n=1,2,3,…，6，分別對應玉米的穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數和百粒重。

經計算，得到回歸模型：

y=-64.577-60.447x1-227.37x2-226.64x3+33.476x4+9.105x5+121.24x6。

復相關系數r=0.835，經檢驗，回歸方程表示x1、x2、x3、x4、x5、x6與y的關系極顯著，故回歸方程可用。

由回歸方程可見，穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數和百粒重與玉米產量之間存在線性相關關系，其中穗長、穗粗、禿尖長為負相關，穗行數、行粒數和百粒重為正相關。

2.3 水分生產率及經濟效益

對比分析畦膜上灌與畦灌水分生產率及經濟效益的相關指標，畦膜上灌較之畦灌水分生產率明顯提高，產量效益提高了30.0%，凈效益提高了19.9%(表2)，2種處理下其他各項支出保持一致。綜合分析，畦膜上灌相比畦灌在維持凈效益略有提高的情況下，其水分利用效率明顯提高，符合我國節水灌溉的現狀和需求。

表2 畦膜上灌與畦灌經濟效益的比較

3 小結與討論

3.1 小結

畦膜上灌與畦灌相比，全生育期灌水次數均為5次，全生育期灌溉定額畦膜上灌較之畦灌減少10.3%，抽雄初期灌水定額畦膜上灌減少幅度最大，這主要是由于此時正值研究區高溫天氣，畦膜上灌大大減小了地表水分的無效蒸發。畦膜上灌較之畦灌，其穗重、百粒重、穗行數、行粒數等玉米籽粒性狀指標均表現出優勢。畦膜上灌產量顯著高于畦灌產量，畦膜上灌較之畦灌產量增加了30.0%。穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數和百粒重與玉米產量之間存在線性相關關系，其中穗長、穗粗、禿尖長為負相關，穗行數、行粒數和百粒重為正相關。畦膜上灌相比畦灌凈效益略有提高，水分利用效率明顯提高。

3.2 討論

水資源匱乏是制約我國干旱半干旱地區農業發展的主要限制因素，畦膜上灌作為改進之后地面灌溉方式的一種，得到了廣泛的推廣和普及。畦膜上灌與畦灌相結合，有效地影響了土壤水分運動，可減少灌水量，延遲灌水時間，增加作物產量，提高水分生產率。民勤當地還是以地面灌溉為主，噴灌、滴管、微潤灌等先進的灌水方法由于其對水質的要求高，運行成本高等特點目前還未成為當地的主流灌水方式。畦膜上灌是一種改進之后地面灌溉方式，膜上灌與畦灌相結合，有效地影響了土壤水分運動，可減少灌水量，延遲灌水時間，增加作物產量，提高水分生產率，具備與當地農業種植現狀相適應的特點，其推廣簡單易行，具有重大的推廣和普及價值。

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(責任編輯：張 韻)

2017-08-27

國家自然科學基金(51369004；51369003)

張云亮(1986—)，女，甘肅敦煌人，工程師，碩士，從事節水灌溉方面的工作，E-mail: zhangylgsdh@163.com。

文獻著錄格式：張云亮，鄭文燕，王強，等. 民勤綠洲畦膜上灌對玉米灌水量及產量的影響[J].浙江農業科學，2017，58(11)：1883-1885.

10.16178/j.issn.0528-9017.20171105

S513

A

0528-9017(2017)11-1883-03