干旱對夏玉米生育期生長及耗水的影響

馬郁荻,王闖，宋韶帥，宋楠，李松平

(1.河南省農(nóng)田水利水土保持技術(shù)推廣站，鄭州 450003；2.河南省鄭州水文水資源勘測局，鄭州 450006；3.澠池縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，河南 澠池 472400;4.河南科光工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，鄭州 450003;5.河南省水利科學(xué)研究院，鄭州 450003)

1 引言

干旱是影響植物生長發(fā)育的重要逆境因子，在一定程度上決定了作物的產(chǎn)量。夏玉米是中國三大主糧之一，屬于需水較多的作物，其生長發(fā)育與土壤水分狀況密切相關(guān)。近些年來，隨著全球氣候條件變化加劇，極端天氣頻發(fā)，短時干旱現(xiàn)象時有發(fā)生，給黃淮海地區(qū)的夏玉米穩(wěn)產(chǎn)和高產(chǎn)創(chuàng)建帶來不小的挑戰(zhàn)。因此，研究不同生育階段不同程度的干旱脅迫對夏玉米生長及耗水的影響，對制定科學(xué)合理的灌溉制度，降低干旱對夏玉米生長及產(chǎn)量的影響，實現(xiàn)夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017年6—10月在許昌市灌溉試驗基地內(nèi)進行。供試品種為豫單9953。土壤為中壤土，1 m土層的平均田間持水量為25.40%，容重為1.53 g/cm3，播種密度為6萬株/hm2，播種后各處理的施肥、鋤草及植保措施均保持一致。

2.2 試驗處理設(shè)計

試驗屬控制性試驗，在帶有遮雨棚并控制地下水及土壤水側(cè)滲影響的測坑內(nèi)進行。試驗處理見表1。

表1 夏玉米不同生育期干旱及灌水次數(shù)組合試驗處理設(shè)計表

2.3 觀測項目

2.3.1 土壤含水量及耗水量測定

采用Trime-IPH土壤水分測量系統(tǒng)每7 d觀測一次，分別測試0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、60～80 cm、80～100 cm土層的含水量。當(dāng)計劃濕潤層相對含水量降至試驗處理灌水下限時進行灌水，并記錄灌水時間及灌水量。

2.3.2 考種

夏玉米成熟后，分別測量果穗長、果穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重、籽粒產(chǎn)量等。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 干旱對夏玉米產(chǎn)量性狀的影響

由表2中的產(chǎn)量數(shù)據(jù)可以看出，對照處理的產(chǎn)量最高，其他各處理也呈現(xiàn)輕旱處理的產(chǎn)量高于重旱處理，說明水分過高或水分過低均不利于作物產(chǎn)量的提高。由減產(chǎn)率可以看出，抽雄期的干旱對夏玉米的產(chǎn)量影響最大，灌漿期和拔節(jié)期的干旱也明顯地降低了夏玉米的產(chǎn)量，苗期的干旱對產(chǎn)量影響相對較小，再次說明抽雄灌漿期是夏玉米形成產(chǎn)量的需水關(guān)鍵期。由百粒重可以看出，對照處理的最大，其他各階段干旱處理的百粒重呈現(xiàn)重旱處理大于輕旱處理，說明適當(dāng)?shù)母珊涤欣谙挠衩椎陌倭Ｖ靥岣?。其他各果穗性狀的差異?guī)律不明顯。

表2 不同生育期干旱對夏玉米產(chǎn)量性狀的影響表

3.2 干旱對夏玉米耗水量及耗水規(guī)律的影響

由表3可以看出，整個生育期內(nèi)，各個生育階段輕旱處理的耗水總量大于重旱處理的耗水總量。從各個階段的日耗水量看，夏玉米的日耗水量變化呈拋物線趨勢，初期較小，中后期較大，后期又慢慢減小。除了抽雄期輕旱和重旱兩處理，其他處理日耗水量均在抽雄-灌漿期最大，拔節(jié)-抽雄期次之，灌漿-成熟期和播種-拔節(jié)期較小。結(jié)合各處理灌水情況，灌水量大的處理耗水量大，灌水量小的處理耗水量小，說明灌水對作物的耗水影響較大。

表3 不同生育期干旱處理下夏玉米的耗水量表

3.3 夏玉米產(chǎn)量與耗水量間的關(guān)系

夏玉米的產(chǎn)量與耗水量呈二次函數(shù)關(guān)系，其關(guān)系式為：

Y=-0.116ET2+78.875ET-791 9.2，R2=0.836 5

(1)

式(1)中 ：Y為夏玉米產(chǎn)量，kg·hm-2；ET為夏玉米全生育期耗水量，mm。

二次函數(shù)關(guān)系式均存在一個極值，該關(guān)系式存在最大值，對該二次函數(shù)兩邊求導(dǎo)，得到：

dY/dET=-0.232ET+78.875

(2)

令dY/dET=0，得ET=340 mm，即當(dāng)夏玉米的耗水量為340 mm時，夏玉米產(chǎn)量達到最大值。

由此可以看出，當(dāng)耗水量小于340 mm時，夏玉米的產(chǎn)量隨耗水量的增加而增加；當(dāng)耗水量等于340 mm時，夏玉米產(chǎn)量達到最大，約8 488.70 kg/hm2；當(dāng)耗水量大于340 mm時，夏玉米的產(chǎn)量隨耗水量的增大而減小。

3.4 干旱對夏玉米水分利用效率的影響

由表4可以看出，夏玉米的水分利用效率在1.57～2.01 kg/m3之間，各受旱處理的水分利用效率均低于對照處理，這與各受旱處理的籽粒產(chǎn)量降幅較大有關(guān)。此外，試驗過程中病蟲害防治及農(nóng)事管理不到位也對結(jié)果產(chǎn)生了影響。

表4 不同生育期干旱處理下夏玉米的水分利用效率表

4 主要結(jié)論

通過對夏玉米不同生育階段進行干旱處理的試驗研究，得出以下結(jié)論：抽雄期-灌漿期是形成夏玉米產(chǎn)量的需水關(guān)鍵期，該階段發(fā)生干旱將引起產(chǎn)量的大幅度降低；整個生育期內(nèi)同一階段的輕旱處理產(chǎn)量高于重旱處理，百粒重低于重旱處理，說明干旱會使夏玉米減產(chǎn)，但增加百粒重。

全生育期內(nèi)日耗水量變化呈拋物線趨勢，苗期較小，拔節(jié)-抽雄期較大，抽雄-灌漿期最大，灌漿-成熟期又較??；各生育階段輕旱處理的耗水總量大于重旱處理的。

夏玉米的產(chǎn)量與耗水量呈二次拋物線關(guān)系，產(chǎn)量最大時的耗水量為340 mm；當(dāng)耗水量低于340 mm，夏玉米的產(chǎn)量隨耗水量的增加而增加；當(dāng)耗水量大于340 mm時，夏玉米的產(chǎn)量隨耗水量的增大而減小。