风沙土微灌灌溉方式和水量对玉米生长的影响

邵明星

（沈阳市铁西区水利局，辽宁 沈阳 110027）

辽宁省土地沙漠化问题十分严重，其中分布在与内蒙古科尔沁沙地接壤的辽西北地区最为突出，土壤以粉细沙为主，含水率较低，保水保肥性差，地区主要作物玉米产量仅有 4.5～6.0t/hm2，土地生产效率低，制约了农业和经济发展。

近年来，随着国家“东北四省区节水增粮行动”和辽宁省“千万亩滴灌灌溉工程”等工程的实施，节水灌溉技术在这一地区得到快速发展，为风沙土地资源的高效利用提供了途径。

节水微灌技术实现了作物按需供水，其高频率、低流量的灌水方式使作物根区土壤经常保持较高的含水量，创造了有利于作物生长发育的水、肥、气、热环境[1,2]。因此，将节水微灌技术应用于风沙土玉米种植，可实现对水分运动的调控，为作物生产提供良好的土壤环境，但目前在风沙土地区相关研究还鲜有报道，因此，文章介绍了通过田间试验，在辽西北风沙区以玉米为试验材料，研究不同灌溉技术条件下适宜灌溉水量的试验研究，为风沙区微灌灌溉制度的制定提供理论依据。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验区位于辽宁省彰武县北甸子村，多年平均降雨量412mm；多年平均蒸发量1781mm；年平均气温6.1℃，平均风速3.7～4.2m/s。试验区土壤主要为流动风沙土，干容重1.69g/cm3，田间持水率为6.3%，凋萎含水率为1.7%，饱和持水率为16.9%。土壤机械组成以细沙为主，占70%；有机质含量为0.66g/kg。

1.2 供试材料与试验设计

试验区内共计 30个试验对比小区，小区长2.8m，宽2.4m，面积6.67m2。种植作物为玉米“辽单31”，采用滴灌（DI）和微润（WR）灌溉，灌溉水量根据布置在冠层顶部20cm蒸发皿7天累积水面蒸发量（ET）为参考，分别设定 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个水平，当灌水周期内发生降雨时，从计算灌水量中减去降雨量。玉米垄距 1.2m，玉米宽行距 0.8m，窄行距0.4m，株距0.27m，每个处理设3个重复。

1.3 测定指标

降雨利用试验区附近的小型气象站监测，在试验区从南到北在冠层上方20cm分别放置3套20cm蒸发皿测量冠层水面蒸发，每天 8∶00测量一次。灌溉水量通过水表观测。在玉米生成熟期前，每 7天测量一次玉米株高、茎粗和单株全部展开叶的叶面积，按长×宽×系数法调查叶面积，叶面积指数（LAI）通过叶面积与单位土地面积折算求得[4]；在乳熟期随机取3株玉米截取地上部分物质，称鲜重后杀青，在105℃下杀青30 min，再于80℃烘干至恒重，称干重；收获时在各小区随机取样 10株，收获后室内考种，考查项目：穗长、穗粗、秃尖长、穗行数、行粒数、穗粒数和百粒重等主要农艺性状，并计算产量。水分利用效率（WUE）根据文献 3的算法计算[3]。

2 试验结果与分析

2.1 不同处理对玉米生长的影响

2.1.1 株高

不同处理玉米株高在生育期内总体变化趋势相同，随着生育期的进行，株高持续增大，拔节期和抽雄期株高增加最为迅速，灌浆期后，株高相对稳定（图1）。滴灌不同处理之间，苗期～拔节期各处理株高相近，变幅一般在 10%～15%之间；拔节～抽穗期，DI2处理株高高于其他处理，DI5处理株高最矮；抽穗期后，各处理株高差距逐渐缩小，变幅小于 10%。微润灌溉不同处理之间，苗期和拔节期WR1和WR2处理株高高于其他处理，一般高出20%～30%，拔节期变幅减小，在10%～20%之间；灌浆期后各处理株高相近，变幅在5%内（图1）。

2.1.2 茎粗

玉米生育期内茎粗的变化如图2所示，拔节～抽雄期，随着玉米生长的进行，玉米茎粗逐渐增大，抽雄期后，茎粗相对稳定。滴灌不同处理之间茎粗差异根据玉米生育期可以分为两个阶段，苗期～拔节期，灌水量相对较多的DI3，DI4和DI5处理茎粗大于灌水量相对较少的DI1和DI2处理，拔节期后，处理之间变化规律相反，其中DI2处理茎粗最粗；灌浆期各处理茎粗相近，变幅仅在3%～8%之间。微润灌溉处理之间变化与滴灌相近。

图1 灌溉处理对玉米株高的影响（A：滴灌；B：微润灌溉）

图2 灌溉处理对玉米茎粗的影响（A：滴灌；B：微润灌溉）

2.1.3 叶面积指数（LAI）

从图3可以看出，各处理LAI随着生育期的进行先增大后减小，苗期LAI增长缓慢；拔节～灌浆期，LAI增长明显；灌浆期后，LAI逐渐下降。滴灌灌溉处理中，玉米苗期～拔节期，各处理LAI值都较小，随着灌溉水量的增加，LAI有减小的趋势，DI1处理高出DI5处理10%～25%；随着玉米的生长，各处理之间差异逐渐减小，到灌浆期时，各处理LAI均接近于 4，变幅低于 10%。微润灌溉处理中，玉米～抽雄期，随着微润灌溉灌水量的增加，LAI也呈减小趋势，随着玉米的生长，各处理之间差异逐渐减小，其中WR3和WR4处理高于其他处理，到灌浆期时，各处理LAI均达到4左右，变幅在5%～15%之间。

图3 灌溉处理对玉米茎粗的影响（A：滴灌；B：微润灌溉）

2.2 不同处理对玉米考种和产量的影响

各处理考种结果如表1所示。滴灌条件下各处理穗长和穗粗分别在 172.3～195.2mm和 46.3～49.0mm之间变化，随着灌水量的增加先增大后减小，DI3处理达到最大；秃尖长随灌水量的增加先减小后增大，DI3处理秃尖长最短，较DI4处理减少 62.2%；行粒数变化趋势与穗长一致，DI3处理行粒数最多，高出DI5处理10.7%；各处理行数接近，一般均为14行或16行；百粒重、穗粒重和穗重分别在24.0～28.3g、137.9～ 178.9g和178.8～242.6g之间变化，均随着灌水量的增加先增大后减小，DI3处理最大，DI5处理最小。

微润灌溉条件下，穗长和穗粗分别在 182.3～191.6mm和47.5～50.7mm之间变化，随着灌水量的增加先增大后减小，WR3处理达到最大；秃尖长随着灌水量的增加先减小后增大，WR4处理秃尖长最短，较WR1处理减少40%；行粒数和秃尖长的变化趋势相反，与穗长变化一致，WR3处理行粒数最多，高出WR1处理12.9%；各处理行数接近，一般均为14行或16行；百粒重、穗粒重和穗重分别在30.7～34.8mm、168.2～200.0mm和 212.8～ 257.0mm之间变化，随着灌水量的增加先增大后减小，WR1处理最小，WR3处理最大。

由此可见，在试验设计的灌水量范围内，灌水量过多或过少时对玉米生长发育有一定的抑制作用，但产量构成性状的显著变化可能还决定于作物品种和遗传 特性等因素[4～6]。

表1 不同灌溉处理对玉米产量及产量构成性状的影响

滴灌条件下产量从大到小依次为DI3＞DI2＞DI1＞DI4＞DI5，DI3处理产量达到7.67t/hm2，分别高出DI2、DI1、DI4、DI5处理 7.4%、9.5%、14.3%和 29.8%。WUE从大到小顺序为 DI1＞DI2＞DI3＞DI4＞DI5，即 WUE 随着灌水量的增加而减小。微润灌溉设置的5个处理中，产量从大到小依次为 WR3＞WR2＞WR4＞WR5＞WR1；WR3处理产量最高，为 7.8t/hm2。WUE从大到小顺序为 WR1＞WR2＞ WR3＞WR4＞WR5，即 WUE 也随着灌水量的增加而减小。DI1和WR1处理耗水量最小，产量最低，WUE最大；DI3和WR3处理虽然WUE不高，但经济性较高；因此，在风沙区土壤保水性能较差的条件下，以追求粮食产量为目标时，滴灌和微润灌溉灌水量以接近75%ET为宜；但产量提高的同时也增加了灌溉水的无效消耗，在以提高水分利用效率为目标时，该地区微润灌溉灌水量以接近 25%ET为宜。

3 结 论

（1）风沙土在微灌灌溉条件下，滴灌和微润灌溉水量对玉米营养生长的影响较小，当灌水量在0.25ET～1.25ET之间变化时，株高、茎粗、LAI和单株地上干物质重变幅均在 10%内；地上部分干物质重随着灌溉水量的增加先增大后减小。

（2）两种灌溉方式下，玉米穗长、穗粗、行粒数、百粒重、穗粒重和穗重均随着灌水量的增加先增大后减小，75%ET时达到最高；行数受灌溉影响较小；秃尖长随着灌水量的增加先减小后增大的趋势。

（3）玉米产量随着灌溉水量的增加先增加后减小，灌水量近 75%ET时可以获得最高产量；WUE随着灌溉水量的增加线性下降。

因此，在风沙土地区，利用膜下滴灌技术增加粮食产量和提高土地资源利用率时，灌溉水量以75%ET为宜；在以减小地下水资源开采利用，提高灌溉水利用效率为目标时，灌溉水量可控制在25%ET以内。

[1]窦超银,李春龙,李光永,等.吸力式微润灌水器水力特性试验研究[J].灌溉排水学报,2012,31(4)∶83-86.

[2]李援农,孙志武,何林望,等.膜下滴灌技术研究[J].西北农林科技大学学报(自然科学版),2001,29(4)∶90-92.

[3]张芮,成自勇,李有先.水分亏缺对膜下滴灌制种玉米生长及产量的影响[J].干旱地区农业研究,2009.27(2)∶125-128.

[4]姚启伦,陈秘.干旱胁迫对玉米地方品种苗期植株形态的影响[J].河南农业科学,2010(2)∶20-23,27.

[5]郑盛华,严昌荣.水分胁迫对玉米苗期生理和形态特性的影响[J].生态学报,2006(4)∶1138-1143.

[6]刘伟,吕鹏,苏凯,等.种植密度对夏玉米产量和源库特性的影响[J].应用生态学报,2010,21(7)∶1737-1743.