塔里木盆地東北緣區(qū)玉米需水規(guī)律與灌溉制度研究

王軍政，任衛(wèi)東，劉超峰，郭 毅

（1.塔里木河流域巴音郭楞管理局，新疆 庫爾勒841000；2.塔里木河流域巴音郭楞管理局水利科研所，新疆 庫爾勒841000）

0 前言

玉米是新疆主要農(nóng)作物之一，常年種植面積約43.33 萬hm2僅次于棉花和小麥，是第二大糧食作物，其單產(chǎn)是糧食作物中最高的，在新疆國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有重要地位[1]。新疆氣候干旱,降水稀少,蒸發(fā)量大,新疆灌溉農(nóng)業(yè)受到水資源問題的嚴(yán)重制約。在水資源短缺的同時，由于技術(shù)及管理水平等原因，我國的農(nóng)業(yè)用水又存在著嚴(yán)重的浪費現(xiàn)象，如我國灌溉水利用率和灌溉水的生產(chǎn)效率比較低，分別為45%和1.0 kg/m3，而發(fā)達(dá)國家分別可達(dá)到80%和2.0 kg/m3，這表明，在我國實行農(nóng)業(yè)節(jié)水有很大的潛力[2]。研究滴灌模式下玉米需水規(guī)律與灌溉制度研究，掌握玉米在滴灌模式下生育期需水規(guī)律，從而掌握玉米精準(zhǔn)的灌溉制度，以達(dá)到節(jié)水、增產(chǎn)、增效、農(nóng)民增收的目的。

1 試驗材料與方法

供試品種新玉62。2015 年～2017 年，玉米均在5 月7 日播種，5 月20 日左右出苗；6 月12 日左右開始生育期第一次灌水，8 月16 日左右灌水結(jié)束，整個生育期各處理灌水定額和時間安排見表1。

表1 玉米生育期內(nèi)灌水定額與時間

2 研究結(jié)果與分析

2.1 玉米株高和莖粗

2015 年玉米株高和莖粗見圖1、圖2。

圖1 2015 年玉米不同生育時期株高

圖2 2015 年玉米不同生育時期莖粗

2015 年玉米株高和莖粗見圖3、圖4。

圖3 2016 玉米不同生育時期株高

圖4 2016 年不同生育時期莖粗

2015 年玉米株高和莖粗見圖5、圖6。

圖5 2017 玉米不同生育時期株高

圖6 2017 玉米不同生育時期株高

由圖1～圖6 可知，玉米生長的各個階段不同的灌水定額會對玉米生長造成不同程度的影響。苗期作物生長靠土壤儲備水分生長，各灌溉處理生長一致。到拔節(jié)期，由于各處理灌水定額不同，作物生長差異明顯。處理1～5 中，隨著灌溉定額增加，株高也隨之增高；莖粗隨著灌水定額增大也曾增粗的趨勢，但灌水定額到了40 m3/畝后，莖粗曾減少趨勢。對照處理是灌水定額最大的處理，灌溉方式是漫灌，相對滴灌的其它處理，株高不是最高，莖粗也不是最粗，想必是灌水不合理造成的。由此可得出處理4（40 m3/畝）的灌水處理，株高相對處理1、處理2、處理3 最高，莖粗為最粗，說明其作物相對其它處理作物在茁壯生長，為高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 玉米耗水量、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率

表2 2015 年各處理耗水量、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率

表3 2016 年各處理耗水量、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率

表4 2017 年不同灌水處理下玉米耗水量、產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率

由表2～表4 可知，處理4 灌溉定額控制了其處理含水量，使得玉米產(chǎn)量達(dá)到了最高1085 kg/畝的同時，其水分生產(chǎn)效率也達(dá)到最大3.09 kg/m3。對照處理6，不僅水分生產(chǎn)效率較低，產(chǎn)量也不盡人意，這點也進(jìn)一步說明合理的節(jié)水滴灌優(yōu)于費水的漫灌。

圖7 2015 年耗水量與產(chǎn)量曲線

圖8 2016 年耗水量與產(chǎn)量曲線

圖9 2017 年耗水量與產(chǎn)量關(guān)系

2015 年～2017 年本試驗研究了不同水分處理下產(chǎn)量與耗水量之間的關(guān)系通過回歸分析可知二者之間呈拋物線關(guān)系（見圖7～圖9），其回歸方程：

①y=-0.0144x2+9.4886x-783.09，R2=0.9981

②y=-0.0299x2+19.956x-2310，R2=0.9509

③y=-0.0451x2+32.69x-4878.9，R2=0.9396

式中：y 為玉米的總產(chǎn)量，kg/畝；x 為玉米整個生育期耗水量，m3/ 畝；三年的回歸相關(guān)系數(shù)分別R2=0.9981、R2=0.9509、R2=0.9396，相關(guān)性高。

由圖7～圖9 可知，三年中，玉米整個生育期最佳耗水量320 m3/畝，當(dāng)耗水量小于320 m3/畝時，隨耗水量增加，產(chǎn)量也隨之呈拋物線形式增加；當(dāng)耗水量超過320 m3/畝時，隨耗水量增大，產(chǎn)量隨之遞減的趨勢。因此耗水320 m3/畝的灌溉定額處理在生產(chǎn)實踐中，可以指導(dǎo)節(jié)水與高產(chǎn)的統(tǒng)一。

2.3 玉米需水規(guī)律

由2015 年～2017 年連續(xù)三年的產(chǎn)量處理對比分析，再由產(chǎn)量及耗水水分生產(chǎn)效率，可以肯定處理四為最佳產(chǎn)量處理，對最佳產(chǎn)量處理4 進(jìn)行生育期需水規(guī)律分析。

圖10 2015 年玉米生育時段耗水量積累

圖11 2016 年玉米生育時段耗水量積累

圖12 2017 年玉米生育時段耗水量積累

圖13 2015 年玉米日耗水量變化

圖14 2016 年玉米日耗水量變化

圖15 2016 年玉米日耗水量變化

由圖10～圖15 可知，玉米整個生育期積累耗水呈現(xiàn)較好的規(guī)律。前期苗較小，耗水也相對較少，從拔節(jié)開始，作物迅猛生長，再由開始滴水，土壤水分得到補充，所以到中期耗水積累較大；隨著抽穗吐絲灌漿，耗水積累仍處于較高水平；但到了灌漿末期，玉米進(jìn)入蠟黃趨于成熟，需水量隨之減少。

由此我得出最優(yōu)處理苗期需水量為74 m3/畝左右，拔節(jié)至灌漿末期239 m3/畝左右，成熟期36.8 m3/畝左右。苗期植株較小，生長緩慢，日耗水量最低僅為1.1～1.6，從拔節(jié)至灌漿末期，日耗水量一直維持在4.5 以上水平。整個生育期，苗期耗水占21%，拔節(jié)到吐絲占35%，吐絲到灌漿33%，成熟期占11%。

研究進(jìn)一步表明，玉米是一種對水較為敏感的作物，其生育期日耗水分析遵循“前期少，中期多，后期偏少”的變化規(guī)律。苗期耗水量較小，可以控水蹲苗，但到了拔節(jié)期，必須保證水分充足，尤其是抽雄吐絲期為玉米需水臨界期，更要有充足水分供應(yīng)；灌漿期仍為玉米需水關(guān)鍵期，仍需較高的水分供應(yīng)，蠟熟期水分需求較小，建議及時停水。

對獲得的不同水分處理條件下玉米實際耗水量與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量資料進(jìn)行系統(tǒng)分析，確定玉米耗水量與產(chǎn)量之間定量關(guān)系：拋物線關(guān)系。

3 結(jié)語

玉米整個生育期最佳灌水量為320 m3/畝。當(dāng)耗水量小于320 m3/畝時，隨耗水量增加，產(chǎn)量也隨之呈拋物線形式增加；當(dāng)耗水量超過320 m3/畝時，隨耗水量增大，產(chǎn)量隨之遞減的趨勢。因此耗水320 m3/畝的灌溉定額處理在生產(chǎn)實踐中，可以指導(dǎo)節(jié)水與高產(chǎn)的統(tǒng)一。