不同滴灌带配置方式对玉米干物质的积累及产量影响

王雪苗，安进强，雒天峰，李 晶，孙克翠，杨晓婷

（1.甘肃农业大学 工学院，兰州730070；2.甘肃省水利科学研究院，兰州730000）

膜下滴灌是滴灌和覆膜种植保温保水相结合的一项新灌溉技术，亦可以说是覆膜栽培技术的延伸和深化［1］。国内外学者关于玉米滴灌技术的研究成果都是在分析田间试验数据的基础上，针对灌水量、灌水频率对玉米耗水量、灌溉水利用系数、作物系数、土壤水热分布、产量的影响开展研究，这些研究成果对灌溉系统设计、玉米滴灌灌溉制度的制定具有指导性价值［2－9］。 杨 九 刚［10］等 通 过 对 2 种 滴 管 带 的 布 设 方式的积盐区位置的研究分析发现：1膜2管4行更有益于棉花生长，灌溉水利用系数1膜2管4行较1膜1管4行高，减少了灌水时间，提高了灌水效率，减少了深层渗漏水量。关于旱区大田膜下滴灌土壤盐分运移特征的研究表明：1膜1管形成窄深型土壤湿润区，其土壤水分水平分布均匀性较差，使田间棉花根系分布和植株生长均匀性低；1膜3管形成宽浅型土壤湿润区，其土壤水分水平分布均匀性较好，使田间棉花根系的分布和植株生长均匀性较高；膜下滴灌条件下，宜采用宽浅型土壤湿润区［11］。冉立忠等［12］试验表明，普宽栽培1膜2管模式、超宽栽培1膜3管模式的毛管配置方式即毛管间距80cm左右完全能达到膜下滴灌棉田节水、高产、高效的目的。李高华等［13］试验研究不同配置方式下生物学产量及其在各器官中的分配，对棉花高产优质具有重要意义。刘敏杰等［14］通过研究不同滴灌毛管铺设对大枣，葡萄的产量等的影响，表明葡萄在选定1行3管的毛管铺设方式最为经济合理，而大枣在选定1行4管的毛管铺设方式最为经济合理。杨相昆等［15］通过单因素随机区组试验表明离滴管带越近的冬麦，干物质积累越多，且1管4行总干物质积累高于1管5行处理。尽管不同滴灌带配置的应用研究较多，但不同灌水处理下不同滴灌带配置对玉米的生长及产量等的影响研究甚少。本试验结合民勤当地自然生态条件，分析不同水分不同滴灌带的配置方式对玉米叶面积、叶片光合势、干物质、相对生长率、产量及水分利用效率的影响，旨在为荒漠绿洲地区玉米高产优质栽培技术的生产实践及大面积推广应用提供技术指导，滴灌带的合理配置对指导区域玉米高产节水生产有一定意义。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2014年4—10月在甘肃省水利科学研究院民勤节水农业暨生态建设试验示范基地进行，试验区地处民勤绿洲和腾格里沙漠交界地带，属典型的大陆性荒漠气候，地理位置东经130°05′10″，北纬38°37′18″。降雨稀少，蒸发量大，风沙多，自然灾害频繁。多年平均气温7.8℃，极端最高气温39.5℃，极端最低气温－27.3℃，多年平均降雨量110mm，蒸发量2 644mm，日照时效3 028h，≥10℃积温3 145℃，＞0℃积温3 550℃，无霜期150d，最大冻土深115cm，试验区土质为均质粘壤土，平均田间持水量和容重分别为22.9%和1.59g/cm3。土壤氨态氮含量15mg/kg，速效钾173mg/kg，土壤有机质含量13%，在第2～3次灌水时在首部加肥料罐随水追施尿素。

1.2 试验设计

试验采用膜下滴灌灌水方式，滴头形式为长流道式，滴头流量0.2L/s，滴头间距30cm，用水表测量水量，利用人工测试坑进行试验，测试坑面积为1.2m×1.8m，深度为2m，株行距30cm×40cm。测试坑四周用水泥防水层来防止土壤水分侧向交换，试验共设置六个处理，一个对照（表1），每个处理设置3个重复，灌水周期为25d，全生育期内共灌水5次。各处理均于4月29日播种，分别在玉米拔节期和灌浆期追施尿素。其他管理措施同一般大田，9月23日收获。

表1 试验设计

1.3 观测项目与方法

叶面积：在每个小区选取长势均匀有代表性的3株玉米对作物叶片进行测量，单株叶面积［12］：LA＝∑（L×W×0.75）式中，L为叶片长度，W为叶片宽度。光合势［16］：LAD＝［（第一次测定叶面积＋第二次测定叶面积）/2］×间隔天数。干物质：在玉米各个生育时期，选取与叶龄标记基本一致的植株，取其地上部分，在105°C烘干箱内杀青1h，再在85°C恒温下烘6～8h至恒重，测定其干重。

土壤含水量：用取土烘干法测定土壤含水量，每10d测定1次并在灌水前后加测，每隔5d用时域反射仪（TDR）测计划湿润层（0—120cm）土壤含水量，以确定灌水时间。

玉米耗水量：采用水量平衡法计算。

式中：ETa——计算时段的耗水量（mm）；P——计算时段的降 雨量 （mm）；I——计算时段的灌水 量（mm）；G——计算时段地下水对根区吸水层的补给量（mm）；D——计算时段的深层渗漏（mm）；R——计算时段灌溉、降雨量的地面径流损失量（mm）；Hi——第i层玉米根区吸水层厚度（m）；γ——试验区土壤干容重（t/m3）；θ始i，θ末i——试验区第i层计算时段始、末的土壤含水率，以质量含水率表示；n——玉米根区吸水层取土层数，在本试验中取12。

穗部性状及产量构成因子：成熟后按小区测定各处理产量。每小区取样5株，即每个处理取15株玉米进行测产，当玉米籽粒水分低于20%时，进行室内考种，测定穗长、穗粗、秃顶长、穗行数、行粒数等穗部性状以及单株成穗数、穗粒数、百粒重等产量构成因子。

2 结果与分析

2.1 不同水分不同铺设方式对玉米叶面积的影响

从表2可以看出不同水分不同铺设方式处理下玉米在整个生育期内叶面积动态变化均呈现“慢—快—慢”的特征，且在全生育期内不同水分对玉米叶面积的影响存在明显差异。在苗期，各个处理初始条件相同，且苗期植株对水分的需求和依赖性不大，各处理间叶面积未表现出显著差异；在拔节期，T1和T2的叶面积值均低于CK，且T2与CK存在显著差异（p＜0.05），其他处理与CK差异不显著，说明在拔节期灌水定额为375 m3/hm2时，3行2管对玉米叶面积影响显著；进入抽雄期灌水定额为375m3/hm2的处理与CK差异性显著，灌水定额为450m3/hm2和525m3/hm2的处理与CK无显著性差异（p＜0.05），且随着灌水定额的增加叶面积依次增大；成熟期各个处理间无显著差异。

表2 不同水分不同铺设方式对玉米叶面积变化对比 cm2/株

2.2 不同水分不同铺设方式对玉米光合势的影响

由表3可知，玉米叶片光合势在生育期内呈现先增大后减小的变化趋势，与叶面积变化趋势基本一致，且喇叭期—抽雄期达到最大值。

在玉米全生育期内，只有在喇叭期—抽雄期，T1和T2叶片光合势的值与CK的值差异显著（p＜0.05），说明该时期是玉米叶片光合势受水分影响最敏感的时期。灌水定额为450m3/hm2的总光合势T4的值，在整个生育期内分别比CK高出20.48%，21.64%，14.18%，21.16%，15.89%。且灌水定额为450m3/hm2的T4总光合势最高，为干物质积累和高产奠定了基础。

表3 不同水分不同铺设方式对玉米光合势变化对比 104 m2·d/hm2

图1 不同水分不同铺设方式对玉米干物质的影响

2.2 不同水分不同铺设方式对玉米干物质的影响

由图1可以看出，各处理的干物质积累量随着生育期的推进呈上升趋势。幼苗期T1—T6处理的单株干物质量分别为1.51，1.26，1.48，1.37，1.52和1.54 g，较CK 1.50g无显著性差异。在全生育期内，T5，T6和CK的干物质量高于T1和T2，即灌水定额较高的处理更利于玉米干物质的积累，这与王立敏［17］等研究的在全生育期内，供水量越多，干物质的积累越好，即对形成籽粒产量越有利相一致。再对相同水分不同铺设方式处理之间进行比较得出，T2，T4和T6处理的植株干物质的增长分别高于T1，T3和T5处理的植株，由此说明不同的铺设方式对干物质的积累产生了不同程度的影响，且3行2管优于3行3管。

2.3 不同水分不同铺设方式对玉米相对生长速率的影响

相对生长率（RGR）是指单位生物量在单位时间所生成的净生物量，直接影响各生育阶段干物质累积量。由图2可知，玉米全生育期内RGR在拔节期—喇叭期阶段最高，光合产物积累迅速；进入喇叭期—抽雄期后增长速率迅速减慢，且各个处理间的相对生长率差异不大；到灌浆期—成熟期各处理分别为1.17×103，1.86×103，0，0，0，0.82×103，0.28×103g/（g·d），其中T3，T4和T5首先出现零值，说明在干物质的输出效率上T3，T4和T5高于其他处理；在灌浆期—成熟期，植株开始衰老，生长几乎停滞，相对生长率急剧下降几近于零。

图2 不同水分不同铺设方式对玉米相对生长速率的影响

2.4 不同水分不同铺设方式对玉米产量和水分利用效率的影响

如表4所示，全生育期内T1和T2处理的耗水量最小，产量最低，且T1和T2的耗水量和水分利用效率与CK存在极显著的差异，这是由于T1和T2处理的灌水量小，玉米关键时期的需水量不能得到满足，因此导致产量和水分利用效率偏低。灌水定额为375m3/hm2时，T1的产量为8 592.55kg/hm2，T2的产量为8 684.705kg/hm2，且 T1和 T2与CK 间无显著性差异，说明在灌水定额为375m3/hm2的水分处理下，滴灌带铺设方式对产量的影响较微弱；而灌水定额为450m3/hm2时，T4的产量比T3高出3 742.2kg/hm2，且 T4的水分利用效率最高，分别比 T1，T2，T3，T5，T6，CK 高出46.24%，42.50%，26.20%，26.15%，48.23%，37.89%。由此可知，在灌水定额为450m3/hm2时，3行2管在一定程度上比3管3行更利于玉米的生长发育和产量的增加。在整个生育期内，玉米耗水量随着灌水量的增加而增加，且CK和其他处理之间差异显著，CK的耗水量最高达428.668 2mm，说明膜下滴灌具有保水、储水的作用，优于漫灌。

表4 不同水分不同铺设方式对玉米产量和水分利用效率对比

3 结论与讨论

玉米在不同生育期对水分亏缺均表现为叶面积降低，光合作用下降，导致有机质积累的下降，以及产量降低［18］。张芮等［19］研究不同生育期水分亏缺表明，在拔节—抽雄期或抽雄—灌浆期对株高和叶面积生长的抑制调控会严重影响制种玉米产量和水分利用效率。本研究表明，不同水分不同铺设方式对玉米单株叶面积的影响程度不同，在拔节期，灌水定额为375m3/hm2的处理叶面积值明显低于对照，且灌水定额为375m3/hm2的3行2管铺设方式的处理与对照存在显著差异，由此可知，在拔节期低灌水定额（375m3/hm2）的处理对玉米叶面积产生了不利影响，这与张振化［20］等研究表明拔节期受旱对玉米株高及叶面积影响最大，抽雄后的水分亏缺对玉米生长发育影响不明显的结论相一致；而在灌水定额为375 m3/hm2时，3行2管铺设方式造成边行玉米灌水不均，因此对玉米叶面积产生较大影响。本试验表明，不同的铺设方式对干物值的积累产生了不同程度的影响，在一定程度上，3行2管的铺设方式更利于玉米干物质的积累。本研究通过在混凝土测坑中，不同滴灌带的配置来研究玉米不同生育期的生理指标以及产量，研究表明，在灌水定额为450m3/hm2，3管2行在提高产量和水分利用效率方面优于3管3行，且节省管材和减少材料浪费。

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