调亏灌溉下滴灌玉米根冠生长与水分动态响应特征

魏永霞 马瑛瑛 冯鼎瑞 熊 建 张雨凤 张翼鹏

(1．东北农业大学水利与土木工程学院，哈尔滨150030;2．农业部农业水资源高效利用重点实验室，哈尔滨150030)

调亏灌溉下滴灌玉米根冠生长与水分动态响应特征

魏永霞1，2马瑛瑛1冯鼎瑞1熊 建1张雨凤1张翼鹏1

(1．东北农业大学水利与土木工程学院，哈尔滨150030;2．农业部农业水资源高效利用重点实验室，哈尔滨150030)

以玉米为试验材料，在自动感应式遮雨棚下，采用测坑微区试验方法，研究黑龙江西部滴灌条件下调亏灌溉对作物根冠生长、干物质分配特征、根冠比、耗水特征及植株伤流量的影响。以土壤相对含水率(占田间持水率的百分数)为控制上下限，设置5个水分调亏处理，分别为苗期轻度(60%～70%FC)处理，苗期中度(50%～60%FC)处理，拔节期轻度(60%～70%FC)处理，拔节期中度(50%～60%FC)处理，苗期中度、拔节期轻度处理，另设全生育期保持适宜土壤水分(70%～80%FC)作为对照。试验结果表明，调亏灌溉不改变玉米根部和冠部生长的原有总趋势，也不改变冠部各器官生长的基本趋势，但是显著地增大了作物根冠比(R/S)，复水后根、冠补偿生长效应明显，促进光合同化产物向生殖器官的运转与分配，增大了生育后期干物质向果穗的分配率。苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米，在调亏期间使根系维持较高的根质量，水分胁迫复水后根系活力明显提高，其伤流量表现出超补偿效应，在灌浆期仍保持较高的伤流量并且在生育后期仍保持有较高的根冠比(R/S)，是协调玉米根冠生长关系的适宜水分调亏处理。

玉米;调亏灌溉;干物质分配率;根冠比;伤流量;耗水量

引言

玉米是黑龙江省四大主要粮食作物之一，干旱缺水和水土流失严重制约着该区玉米产业的发展。该区水资源已无法满足农业和生态系统可持续发展的需求，因此，发展高效的节水灌溉技术与制定合理的灌溉制度已成为黑龙江省农业生产应对水资源短缺、优化农业用水配置的必然选择。

地面滴灌作为一种重要的节水灌溉技术，由于其仅局部湿润作物根区附近土壤，具有不破坏土壤结构、不致使土壤表层板结、减少土壤无效蒸发和杂草对土壤水分的消耗等优点，对促进作物生长、增加产量、提高水分利用效率具有重要意义。相对地面灌溉方式而言，滴灌方式土壤水分入渗更加均匀且规律明显［1］。韦彦等［2］的研究结果表明，滴灌比畦灌节水25.9%，增产11.6%，水分利用效率提高49.9%。王建东等［3］研究了灌水模式对冬小麦根系空间分布及多年产量的影响，结果表明滴灌模式下作物产量多年连续稳定的几率大于地面精细灌溉，且在非充分灌溉条件下，滴灌模式对提高作物产量较精细地面灌优势明显。国外也进行了较多的相关研究［4－6］。

作物调亏灌溉(Regulated deficit irrigation，RDI)理论自20世纪70年代中后期提出以来，已成功应用于果园、玉米、小麦、棉花、烟草等大田作物［7－12］，其基本思想是依据作物的遗传和生理特性，在特定生长阶段人为主动施加一定程度的水分胁迫，通过调节根冠比控制营养器官的生长，改变干物质在营养器官和生殖器官间的分配比例［13］，增加产量，提高水分利用效率［14］。根与冠构成了作物的整体功能系统，二者结构和功能的最优匹配对提高作物水分利用效率具有重要意义。前期根冠比较大后期根冠比较小有利于促进冬小麦生长遗传特性的发挥，增加生育后期冠层生物量的累积［13］。通过对土壤水分状况的人为调节，使根系吸水与作物蒸腾量达到最优匹配，根、冠处于最佳功能平衡状态，干物质更多的向产量部分转化和分配，对增加产量具有重要意义。孟兆江等［12］研究表明，适宜阶段适当的水分亏缺对根系生长具有明显的促进效应，可维持较高的根干质量，复水后有不同程度的根系补偿生长效应或有延缓根系衰亡的作用。迄今，国内外学者对调亏灌溉已做了不少研究，其中关于调亏灌溉对作物根冠生长影响的研究也较多，但是在地面滴灌这种特殊灌溉方式下有关调亏灌溉对玉米全生育期内根冠动态响应特征的研究甚少，且有关玉米调亏复水后的补偿效应研究主要在农艺性状、光合作用、蒸腾速率方面，较少涉及调亏复水前后伤流量等的研究。

康绍忠等［7］和王密侠等［15］研究表明，苗期中度亏水(50%～60%的田间持水量)、拔节期轻度亏水(60%～70%的田间持水量)的灌溉方案增加了产量同时显著提高了水分利用效率，抽雄期以后不宜进行调亏灌溉。孙继鹏等［16］对黑龙江西部玉米进行了调亏灌溉试验，结果表明苗期中度水分亏缺为最佳的灌水处理模式。本文在以上试验的基础上，从根、冠整体功能出发，对黑龙江西部玉米苗期和拔节期进行测坑微区调亏灌溉试验，研究水分亏缺条件下玉米生长的自适应调节能力，调亏灌溉的正效应及调亏灌溉结束复水后根、冠功能的补偿生长效应。分析根、冠关系对水分条件变化的响应特征与规律，以期为合理制定和评价黑龙江西部大田玉米节水高产用水方案提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年5—10月份在黑龙江省水利科学研究院综合试验基地(126°36'35″E、45°43'09″N，海拔高度137m，总面积55 hm2)进行。试验地位于东北典型黑土带上，年平均气温3.1℃，无霜期130～140 d，年降水量多介于400～650 mm之间;降水多集中在7—9月份，约占全年的70%，多年平均水面蒸发量796mm，属中热带大陆性季风气候。供试土壤主要为壤土，速效氮(N)154.4 mg/kg，速效磷(P2O5)40.1mg/kg，速效钾(K2O)376.8 mg/kg，pH值为7.27。0～1m土层内的平均田间持水率(质量分数)为28.4%，土壤干容重为1.22 g/cm3。

1.2 试验设计

试验在自动感应式遮雨棚测坑(长250 cm、宽200 cm、深170 cm)内进行，测坑矩形有底，隔绝了与外部的水分交换。供试作物为春玉米(强盛31号)，5月9日播种，播前进行灌水、施肥、拌土、回填等处理，使各小区水分和养分状况相近。采用开沟起垄点种的方式，每坑4垄，每垄7穴，株行距为28.5 cm×62.5 cm;灌水方式采用地面滴灌，一条毛管控制一垄作物，毛管长度与小区垄长相同。底肥514 kg/hm2，追肥330 kg/hm2，其中尿素与二胺的比例为2∶1。调亏处理主要在苗期和拔节期进行，灌水量按计划湿润层(苗期0～45 cm、拔节期0～60 cm)内平均土壤含水率占田间持水率的百分比计算，当土壤含水率低于水分处理下限时灌水至上限。共设6个处理，每个处理3次重复，其中第6个处理全生育期内进行适宜灌水，作为对照处理。具体试验设计方案见表1。

表1 试验设计方案Tab．1 Experimental design schem e %

1.3 观测指标与方法

(1)土壤含水率:处理开始后每隔5 d采用烘干法逐层测定计划湿润层(0～10 cm、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm)土壤含水率，取样点位于2条滴灌带中间位置处和滴头正下方，取其平均值，以确定灌水量和灌水时间，灌水前后加测。

(2)地上部分干质量:分别于苗期(播后33 d)、拔节期(播后57 d)、抽雄期(播后73 d)、灌浆期(播后91 d)、成熟期(播后121 d)、收获时(播后136 d)将取样的玉米植株从茎基部剪下，获得完整的冠部，然后将植株地上各部分分开，擦拭表面尘污后分别装入档案袋内立即称其鲜质量，105℃干燥2～3 h杀青，并在80℃下干燥至质量恒定，用精度为0.01 g电子天平称取干质量。

(3)根部干质量:地上部分取样同时进行根系取样，根系取样面积为植株周围60 cm×60 cm，取样深度根据根系深度而定，尽量取到以肉眼看不见细毛根为止，然后将其浸泡在盆中，到土柱变得松散时冲洗根系，洗净后用无氮吸水纸吸干装入档案袋，80℃下干燥至质量恒定，用精度为0.01 g电子天平称取干质量。

(4)伤流量:分别于拔节期(播后57 d)、抽雄期(播后73 d)、灌浆期(播后91 d)每小区选取长势一致的植株3株，当天18:00在距地面10 cm处将玉米割断，套上已称量(W1)的装有脱脂棉的自封袋密封，并用皮筋将其扎紧，12 h后取下称量(W2)，伤流量(g/株)为W2与W1之差。另外，在抽雄期采用同样方法于当天06:00开始，每隔12 h收集一次伤流量，直至收集不到为止。

1.4 计算方法

1.4.1 灌水量

式中 W——灌水量，m3

γ——土壤干容重，g/cm3

H——计划湿润层深度，cm

A——测坑面积，cm2

Ws——设计含水率上限，%

W0——灌前土壤实测含水率，%

1.4.2 干物质分配率

干物质分配率为各器官干物质质量与植株冠部干物质总量的百分比。

1.4.3 阶段耗水量

试验小区内的作物耗水量采用水量平衡法计算。由于试验在自动感应式遮雨棚测坑内进行，且测坑矩形有底，因此生长季内降水量、地表径流量、地下水补给量可忽略不计。另外，由于灌水前后0～60 cm土层未达到田间持水量，所以深层耗水量可忽略不计。因此，耗水量计算公式可简化为

阶段耗水强度计算式为

阶段耗水模系数计算式为

式中 ETi——阶段耗水量，mm

ΔW——计算时段0～60 cm土层储水量变化量

I——计算时段内灌水量，mm

Ci——阶段耗水强度，mm/d

di——阶段生长天数，d

Ri——阶段耗水模系数，%

ET——全生育期总耗水量，mm

1.5 数据处理

试验数据采用Excel进行初步整理，用 Origin 7.5制图，用SPSS 22.0进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 玉米冠部、根部干物质积累动态特征

土壤水分状况对作物生长有着显著影响，图1为不同生育阶段不同水分亏缺条件下玉米冠部、根部干物质累积生长动态曲线。地上干物质积累是反映作物生产能力的一个重要指标，是构成作物经济产量的基础［14］，由图1a可以看出，不论土壤水分如何变化，随着玉米生育时期的推进，冠部干物质累积均呈现出明显的“S”型曲线递增趋势，这与周新国等［17］的研究结果一致，表明调亏灌溉并没有改变玉米冠部生长的总体趋势。但具体分析各生育阶段显示，各处理干物质量在苗期结束快进入拔节期时表现为:CK≈C3≈C4＞C1＞C2≈C5，处理C1、C2分别比对照降低22.99%、46.31%，表明苗期玉米干物质量增长与干旱的抑制程度表现出相应的负相关关系，这是由于苗期为玉米营养生长期，而水分胁迫抑制了此阶段的营养生长。拔节期各处理干物质量呈现出与苗期相同的变化趋势，处理C1、C2、C3、C4、C5比对照CK分别降低了17.88%、13.10%、26.70%、44.18%、48.26%，但是各处理间的这种差异相对于苗期有所降低，到抽雄期处理C2、C3基本已达对照水平，这是由于水分亏缺复水后玉米生长存在超补偿效应，且这种补偿生长一直延续到抽雄期。至成熟期，C5处理的干物质量比对照降低37.67%，差异达极显著水平(P＜0.01)，说明生育期连续水分胁迫不利于玉米冠部干物质积累;C1、C4比对照有所降低，C3处理接近对照，C2处理超过对照水平，说明适时适度的水分亏缺可延缓后期叶片衰老，有利于光合产物向生殖器官分配，进而提高玉米籽粒产量。

图1b显示，各处理根部干物质累积生长动态变化特征与冠部呈现出相似的规律，且呈倒“V”型曲线，表明水分调亏期间也没有改变玉米根系生长的总体趋势。

图1 不同处理的玉米冠部和根部干物质积累动态曲线Fig．1 Dynamic curves of accumulation of drymatters in root and crown ofmaize under different treatments

2.2 单株玉米各器官干物质量分配特征

对调亏灌溉条件下平均单株玉米各器官的干物质量分配与累积进行分析，结果如图2所示。

图2 玉米各器官的干物质累积动态曲线Fig．2 Accumulation curves of drymatter in each organ ofmaize

不同水分处理单株玉米各器官的干物质累积呈现出相同器官具有相同的变化趋势且各处理之间差异明显，表明调亏灌溉在不改变冠部生长总体趋势的同时也不改变单株玉米各器官生长的基本趋势，水分调亏有利于光合产物向籽粒的运转与分配［18］。在播后73 d，各处理在玉米抽雄期的叶片干质量都已达到最大值，随着叶片的衰老与光合产物向生殖器官的转移［17］，其在干物质累积中所占的比例逐渐减小;茎干质量在拔节期之后进入快速增长阶段，灌浆期达到最大值，之后基本保持不变，比例下降;雄干质量保持稳定至成熟期(播后136 d)略有降低;玉米穗干质量在生物量累积中的比例逐渐增大;播种121 d以后，玉米各器官干物质量都趋于稳定。这与周新国等［17］的研究在时间上稍有出入，可能是由于苗期调亏处理的玉米，若后期充分供水，生育阶段将有所延长所致［19］。

由表2可知，随着玉米生育期的推进，叶片光合作用的产物不断向籽粒运输，且逐步衰败，使得干物质在叶片中的分配率逐渐降低，C2处理在成熟期(播后136 d)叶片的干物质分配率最低。光合作用产物储存在茎中的干物质量随生育期推进不断调运到籽粒库，呈现出先增大后减小的变化趋势，拔节期(播后57 d)C5处理茎分配率显著低于对照水平;抽雄期(播后73 d)玉米开始进入营养生长和生殖生长并进阶段，光合产物开始逐渐向籽粒运输，各水分处理的干物质在茎中的分配率差异不显著。雄的干物质分配率呈下降趋势，至成熟期，各处理之间差异不显著。抽雄期以后籽粒的干物质分配率不断上升，成熟期(播后136 d)C2处理略高于对照、C3处理接近对照，显著高于C4、C5处理，可见滴灌条件下适时适度的水分亏缺在节约灌水量的同时有利于光合产物向籽粒的分配与积累。

表2 各器官的干物质分配率Tab．2 Distribution rate of dry matters in different organs%

2.3 玉米全生育期内根冠比动态变化特征

调亏灌溉可有效调整作物营养生长与生殖生长的关系，调节光合产物在根冠间的分配比例。图3为不同水分胁迫处理在各生育期结束时测定的玉米根和冠的干物质量之比(R/S)。从总体上看，各处理的R/S随生育阶段的推进均呈下降趋势(C5处理除外)，至成熟期趋于稳定。这说明前期根冠比较大后期根冠比较小，有利于玉米生长遗传特性的表现，促进生育后期冠层生物量的累积，以形成最大的经济产量。从不同生育阶段看，水分亏缺基本可提高R/S，且随着调亏度的加剧，R/S呈增大趋势。苗期，轻度处理(C1)、中度处理(C2、C5)R/S分别较对照增加 8.00%(P＞0.05)、26.00%(P＜0.05);R/S最大值出现在拔节期C5处理，比同期CK处理增加98.40%，差异达极显著水平(P＜0.01);抽雄期R/S，C1比对照略高，C2、C3较对照分别增加7.10%、14.29%，差异不显著，C4较对照增加30.95%，差异达显著水平，C5比对照增加97.60%，差异达极显著水平;成熟期R/S，C1、C2、C3分别较对照增加0.20%、14.53%、11.52%，差异不显著，C4较对照增加20.00%，差异达显著水平，C5比同期对照增加98.79%，差异达极显著水平;对比收获时测得的各处理R/S，不难发现，前期适宜的水分亏缺可延缓后期根系衰老，具有较高的根系活力，相比成熟期保持较高的R/S。这说明当玉米在苗期发生水分亏缺时，尽管根系和冠层生长均受到一定限制，但在其对水分调亏的自适应性、水分调亏的后效性及水分调亏结束复水后的根冠补偿生长效应的多重作用下，根系从土壤中获得的水分被优先满足于根系生长发育的需求，使根系受害较地上部分减轻，根冠比增大;同时表明生育早期适宜程度的水分亏缺可促进玉米遗传特性的表达［13］，增进玉米根系在生育前期获得更大干物质分配的优先权，从而控制地上部分旺长，提高植株抗倒伏能力。

图3 不同水分条件下的根冠比(R/S)变化Fig．3 Variation of root-shoot ratio under different moisture contents

2.4 玉米各生育期耗水特征

控制阶段耗水量是提高水分利用效率的生理基础。表3为不同水分亏缺处理下玉米各生育期的耗水量(ETi)、耗水强度(Ci)、耗水模系数(Ri)。整体来看，各调亏处理玉米阶段耗水量表现出相似的变化规律，均呈“V”形变化，全生育期内抽雄期—灌浆期各处理的耗水量最低。就不同处理而言，水分亏缺使得阶段耗水量在一定程度上均较对照有所降低，且水分亏缺程度越大，耗水量越低。由于土壤持续干旱缺水形成的叠加效应明显［20］，处理C5在调亏期间的耗水量显著低于其他处理，复水后其阶段耗水量仍显著低于CK。处理C1、C2、CK耗水强度在拔节期—抽雄期达最大值，分别为4.70、4.23、4.84mm/d。抽雄期—灌浆期，处理C3耗水强度达峰值，为4.44mm/d，处理C5各生育阶段耗水强度均低于其他处理。各处理耗水模系数在苗期—拔节期最大，为29.66% ～35.31%，这可能是由于苗期—拔节期阶段历时长，地表冠层覆盖率低，土壤无效蒸发强所致;抽雄期—灌浆期最小，为13.79% ～18.94%;灌浆期—成熟期是籽粒产量形成的关键时期，作物对缺水的敏感程度最大，作物耗水量明显增加，耗水模系数较前期有所提高，为 27.69% ～31.72%。

表3 各生育期耗水特征Tab．3 Characteristics of water consumption at each grow th stage

2.5 土壤含水率动态变化特征

农业生产中，灌溉水只有转化为土壤水才能为作物吸收利用。对生育期内0～60 cm深土壤平均含水率的连续动态变化进行分析，结果如图4所示。总体来看，灌水初期土壤水分消耗较剧烈，后期趋于平缓，且在播后55～73 d土壤水分消耗最剧烈，这可能是因为此段时期当地平均气温高、日照时数多、太阳辐射量大，土壤无效蒸发耗水大，同时玉米生长进入拔节期，生理耗水增加，在二者的综合影响下使得此阶段的土壤水分消耗在全生育期内最大。不同处理间土壤含水率变化差异明显，调亏期间低水分处理玉米植株的蒸腾耗水量和株间土壤蒸发量均小于对照处理，各调亏处理的土壤水分消耗均缓于对照。

2.6 玉米茎伤流量变化特征

图5为不同水分胁迫处理下玉米植株在拔节期、抽雄期、灌浆期测得的伤流量。由图5可知，抽雄期伤流量达到最大值。拔节期复水后，处理C1、C2根系活力有所提高，其伤流量分别比对照高2.57%、3.50%，差异不显著(P＞0.05)，拔节期亏缺处理的玉米植株伤流量均低于对照(CK)，处理C3比对照低17.46%，差异不显著(P＞0.05)，处理C4、C5分别比对照低28.63%、30.04%，差异达显著水平(P＜0.05)。抽雄期复水后，除C5外，其他处理的伤流量均高于对照，说明补偿生长一直延续到抽雄期，处理C5可能是因为一直受到缓慢的水分胁迫，加之根系比地上部有着更有效的渗透调节作用［7］，过量的碳水化合物满足根系生长而抑制地上部生长明显，叶面积减小，蒸腾能力减弱，伤流量降低。灌浆期，处理C1、C2、C3的伤流量相比对照均有所增加，增幅为2.97%～12.54%，处理C4尽管在抽雄期复水后表现出了一定的补偿生长，但是由于拔节期为营养生长旺盛时期，中度的水分亏缺加速了叶片的老化，致使叶片蒸腾能力减弱，伤流量在灌浆期低于对照处理。对比抽雄期—灌浆期伤流量变幅，不难发现处理C1、C2、C3伤流量降低幅度低于对照处理。这说明玉米植株生长前期经受适宜程度的水分亏缺，在复水后其蒸腾存在明显的补偿效应，对根系的生长速率具有促进作用，在籽粒灌浆期仍保持较高的根系活力，以形成最大的经济产量。

图4 生育期内不同处理0～60 cm土层土壤含水率变化特征Fig．4 Variation characteristics of soil water contents in 0～60 cm soil layer under different treatments during growth period

图5 不同水分条件下伤流量变化Fig．5 Variation of wound flow under different moisture contents

2.7 抽雄期复水后各调亏处理玉米的伤流量昼夜变化特征

图6为抽雄期不同水分调亏处理单株玉米伤流量昼夜动态变化特征。通过连续收集4 d(7月22日—7月25日)内伤流量变化可以看出，玉米植株在割掉地上部后第1天，白天(06:00—18:00)收集伤流量较少，夜间(18:00—06:00)收集伤流量达到4 d内最大值，此后收集到的伤流量持续减少，这是因为白天随着大气温度的升高，水分不断被蒸发，土壤中可利用的水分逐渐减少，夜间随着土壤温度降低，土壤含水率略有回升［21］，使得根系对土壤水分的汲取在白天维持在较低水平，夜间十分活跃，从而玉米伤流量在夜间大于白天。就不同处理而言，处理C1、C2、C3、C4在24 h内收集的伤流量均大于对照水平，占总伤流量的60%左右，且胁迫程度越重，复水后伤流量越大，补偿效应越明显，处理C5收集的伤流量低于其他处理，可能是因为苗期、拔节期连旱，对冠层生长的抑制作用明显，叶面积减小，蒸腾拉力减弱，伤流量降低。72 h后各处理伤流基本停止，但处理C2、C3、C5可延续较长时间，84 h后仍可采集到较少的伤流量。

图6 抽雄期伤流量昼夜变化动态曲线Fig．6 Diurnal variation curves of wound flow at anthesis stage

3 讨论

玉米不同生育期根与冠的生长、干物质积累与分配、耗水量及伤流量因其自身的遗传特性和不同生育阶段灌水量的不同而表现出一定的差异。研究发现，生育期内灌水量对生产一季作物后田块土壤含水率的影响不明显，这说明土壤水分的无效消耗随着灌水量的增多不断增加，而调亏灌溉不但能够减少株间土壤蒸发量，且在水分亏缺时段内显著抑制蒸腾强度，复水后表现出显著的补偿效应，以弥补水分亏缺期间造成的生物产量的不足，有效减少了土壤水分的无效消耗。

作物根冠生长受遗传因素控制，且环境变化影响遗传特性的表达。本研究表明，水分亏缺期间作物根冠生长均受到抑制，复水后干物质超补偿积累，且有利于向生殖器官的运转与分配，这与孟兆江等［18］对夏玉米的研究结果一致。各处理玉米的根冠比变化趋势一致，均随生育期的推进不断降低，这与杨贵羽等［13］对冬小麦的研究结果一致。调亏处理均可不同程度增大玉米的根冠比，这与孟兆江等［12］对棉花的研究结果一致。

玉米植株伤流量与其根系活力呈现正相关关系，缩小抽雄期—灌浆期伤流量减幅对延缓根系衰老以形成最大的经济产量具有重要作用［22］。本研究表明，水分胁迫复水后根系活力明显提高，其伤流量表现出超补偿效应，这与赵伟杰等［23］的研究结果一致。有研究表明水分胁迫加速了作物的衰老［24］，但也有学者得出了相反的结论［24］，本试验中苗期调亏处理的玉米在灌浆期仍保持较高的伤流量，这与郭相平等［19］认为苗期调亏处理能在生长后期保持较高的根系活力相吻合。以往对于玉米伤流量的研究集中在对其日变化和一昼夜内个体间伤流量差异的研究，但对其连续昼夜变化特征的研究还未见报道，本试验通过对抽雄期连续4 d内昼夜伤流量的收集发现，24 h内玉米植株伤流量夜间大于白天，24 h后呈持续下降趋势，这种现象是因为阴雨天气昼夜温差小，夜间土壤含水率回升不明显导致伤流量夜间仍低于白天，还是因为夜间土壤含水率回升增加的伤流量本身不足以抵消因植株自愈和根压消失减少的伤流量还有待进一步探讨。

研究作物阶段耗水特征，并结合高效的灌溉技术措施对减少农业生产用水、提高水分利用效率具有重要的现实意义。本研究表明，不同处理玉米在各生育阶段的耗水强度变化趋势表现出一定的差异，这可能与不同的灌水处理影响玉米的生育进程有关［20］。

4 结论

(1)各调亏处理玉米冠部生长均遵从“S”型曲线增长，根系生长均呈倒“V”型曲线变化，但各处理间差异显著。与对照相比，调亏处理的玉米冠部最终干物质量增加了－25.07%～1.07%、根部最终干物质量增加了－5.74%～24.36%，表明调亏灌溉不改变玉米冠部和根部生长的总体趋势，但能影响其数量。

(2)各调亏处理单株玉米冠部相同器官生长均表现出相同的变化趋势，处理间存在差异性。苗期中度处理的玉米在播种后73、91、121、136 d，其干物质量向果穗的分配率较对照分别增加11.62%、5.83%、4.01%、2.00%，拔节期轻度处理的玉米其干物质量向果穗的分配率接近对照处理，表明调亏灌溉不改变单株玉米各器官生长的基本趋势，但适宜的水分调亏处理有利于干物质向果穗的转移与分配。

(3)调亏灌溉基本可提高根冠比，且随水分调亏度的加重，根冠比明显增大。成熟期，苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米仍保持有较高的根冠比，与同期对照相比，根冠比分别增加14.55%、11.52%，苗期、拔节期连旱处理可显著抑制玉米的营养生长，与同期对照相比，根冠比增加72.12%，差异达极显著水平(P＜0.01)。

(4)各调亏处理均能减缓土壤水分消耗速率，降低作物耗水量。苗期轻度、苗期中度、拔节期轻度、拔节期中度、苗期和拔节期连旱处理的玉米其耗水量依次比对照组降低8.26%、16.71%、14.07%、28.35%和38.54%。

(5)复水对调亏处理玉米植株伤流量的补偿作用显著。苗期中度、拔节期轻度处理的玉米植株复水后根系活力明显提高，其伤流量表现出超补偿效应，在灌浆期仍保持较高的伤流量，与同期对照组相比，分别增加12.54%、12.28%，是协调滴灌玉米根冠生长关系的适宜水分调亏处理。

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Characteristics of Water Dynam ic Response and Grow th of Root and Crown of Maize under Drip Irrigation of Regulated Deficit Irrigation

WEIYongxia1，2MA Yingying1FENG Dingrui1XIONG Jian1ZHANG Yufeng1ZHANG Yipeng1
(1．School ofWater Conservancy and Civil Engineering，Northeast Agricultural University，Harbin 150030，China 2．Key Laboratory of High Efficiency Utilization of AgriculturalWater Resources，Ministry of Agriculture，Harbin 150030，China)

The experimentwithmicro plots under automatically inductive type of rain preventing condition was carried out to analyze the influence of regulated deficit irrigation on root and crown growth，characteristics of drymatter distribution，water consumption，root-shoot ratio and thewound flow ofmaize plant．Choosing the relative water content(the percent of field water-holding rate)of soil as the upper and lower controlling limits，five treatments of water deficit were set，which were respectively the mild treatment(60% ～70%FC)and the moderate treatment(50% ～60%FC)at seedling stage，the mild treatment(60% ～70%FC)and the moderate treatment(50% ～60%FC)at jointing stage，moderate treatment at seedling stage and mild treatment at jointing stage，and the appropriate water content (70% ～80%FC)was set as control in the whole growth period．The result showed that the regulated deficit irrigation did not change the total tendency of growth of root and crown ofmaize and the basic tendency of the growth of different organs in crown，but it increased the root-shoot ratio of plant and the distribution ratio of drymatters to ear in later stage of growth obviously，accelerated the transportation and distribution of photoassimilate to reproductive organs and enhanced the compensatory growth of root and crown after rehydration．Themild andmoderate treatments at seedling stage ofmaize sustained higher root quality during deficit period，remarkably increased the root activity after rehydration，showed super compensatory effect ofwound flow，kept higherwound flow at filling stage and sustained higher root-shoot ratio in later growth period，which was the appropriate water deficit treatment for coordinating the relationship of the growth of root and crown ofmaize．

maize;regulated deficit irrigation;distribution rate of dry matter;root-shoot ratio;wound flow;water consumption

S513

A

1000-1298(2017)07-0180-09

2016-11-24

2016-12-14

“十二五”国家科技支撑计划项目(2014BAD12B01)

魏永霞(1964—)，女，教授，博士生导师，主要从事农业水土资源高效利用与保护研究，E-mail:wyx0915@163．com

10．6041/j．issn．1000-1298．2017．07．023