塔里木盆地东北缘区玉米需水规律与灌溉制度研究

王军政，任卫东，刘超峰，郭 毅

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

0 前言

玉米是新疆主要农作物之一，常年种植面积约43.33 万hm2仅次于棉花和小麦，是第二大粮食作物，其单产是粮食作物中最高的，在新疆国民经济发展中占有重要地位[1]。新疆气候干旱,降水稀少,蒸发量大,新疆灌溉农业受到水资源问题的严重制约。在水资源短缺的同时，由于技术及管理水平等原因，我国的农业用水又存在着严重的浪费现象，如我国灌溉水利用率和灌溉水的生产效率比较低，分别为45%和1.0 kg/m3，而发达国家分别可达到80%和2.0 kg/m3，这表明，在我国实行农业节水有很大的潜力[2]。研究滴灌模式下玉米需水规律与灌溉制度研究，掌握玉米在滴灌模式下生育期需水规律，从而掌握玉米精准的灌溉制度，以达到节水、增产、增效、农民增收的目的。

1 试验材料与方法

供试品种新玉62。2015 年～2017 年，玉米均在5 月7 日播种，5 月20 日左右出苗；6 月12 日左右开始生育期第一次灌水，8 月16 日左右灌水结束，整个生育期各处理灌水定额和时间安排见表1。

表1 玉米生育期内灌水定额与时间

2 研究结果与分析

2.1 玉米株高和茎粗

2015 年玉米株高和茎粗见图1、图2。

图1 2015 年玉米不同生育时期株高

图2 2015 年玉米不同生育时期茎粗

2015 年玉米株高和茎粗见图3、图4。

图3 2016 玉米不同生育时期株高

图4 2016 年不同生育时期茎粗

2015 年玉米株高和茎粗见图5、图6。

图5 2017 玉米不同生育时期株高

图6 2017 玉米不同生育时期株高

由图1～图6 可知，玉米生长的各个阶段不同的灌水定额会对玉米生长造成不同程度的影响。苗期作物生长靠土壤储备水分生长，各灌溉处理生长一致。到拔节期，由于各处理灌水定额不同，作物生长差异明显。处理1～5 中，随着灌溉定额增加，株高也随之增高；茎粗随着灌水定额增大也曾增粗的趋势，但灌水定额到了40 m3/亩后，茎粗曾减少趋势。对照处理是灌水定额最大的处理，灌溉方式是漫灌，相对滴灌的其它处理，株高不是最高，茎粗也不是最粗，想必是灌水不合理造成的。由此可得出处理4（40 m3/亩）的灌水处理，株高相对处理1、处理2、处理3 最高，茎粗为最粗，说明其作物相对其它处理作物在茁壮生长，为高产奠定了基础。

2.2 玉米耗水量、产量和水分生产效率

表2 2015 年各处理耗水量、产量和水分生产效率

表3 2016 年各处理耗水量、产量和水分生产效率

表4 2017 年不同灌水处理下玉米耗水量、产量和水分生产效率

由表2～表4 可知，处理4 灌溉定额控制了其处理含水量，使得玉米产量达到了最高1085 kg/亩的同时，其水分生产效率也达到最大3.09 kg/m3。对照处理6，不仅水分生产效率较低，产量也不尽人意，这点也进一步说明合理的节水滴灌优于费水的漫灌。

图7 2015 年耗水量与产量曲线

图8 2016 年耗水量与产量曲线

图9 2017 年耗水量与产量关系

2015 年～2017 年本试验研究了不同水分处理下产量与耗水量之间的关系通过回归分析可知二者之间呈抛物线关系（见图7～图9），其回归方程：

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 为玉米的总产量，kg/亩；x 为玉米整个生育期耗水量，m3/ 亩；三年的回归相关系数分别R2=0.9981、R2=0.9509、R2=0.9396，相关性高。

由图7～图9 可知，三年中，玉米整个生育期最佳耗水量320 m3/亩，当耗水量小于320 m3/亩时，随耗水量增加，产量也随之呈抛物线形式增加；当耗水量超过320 m3/亩时，随耗水量增大，产量随之递减的趋势。因此耗水320 m3/亩的灌溉定额处理在生产实践中，可以指导节水与高产的统一。

2.3 玉米需水规律

由2015 年～2017 年连续三年的产量处理对比分析，再由产量及耗水水分生产效率，可以肯定处理四为最佳产量处理，对最佳产量处理4 进行生育期需水规律分析。

图10 2015 年玉米生育时段耗水量积累

图11 2016 年玉米生育时段耗水量积累

图12 2017 年玉米生育时段耗水量积累

图13 2015 年玉米日耗水量变化

图14 2016 年玉米日耗水量变化

图15 2016 年玉米日耗水量变化

由图10～图15 可知，玉米整个生育期积累耗水呈现较好的规律。前期苗较小，耗水也相对较少，从拔节开始，作物迅猛生长，再由开始滴水，土壤水分得到补充，所以到中期耗水积累较大；随着抽穗吐丝灌浆，耗水积累仍处于较高水平；但到了灌浆末期，玉米进入蜡黄趋于成熟，需水量随之减少。

由此我得出最优处理苗期需水量为74 m3/亩左右，拔节至灌浆末期239 m3/亩左右，成熟期36.8 m3/亩左右。苗期植株较小，生长缓慢，日耗水量最低仅为1.1～1.6，从拔节至灌浆末期，日耗水量一直维持在4.5 以上水平。整个生育期，苗期耗水占21%，拔节到吐丝占35%，吐丝到灌浆33%，成熟期占11%。

研究进一步表明，玉米是一种对水较为敏感的作物，其生育期日耗水分析遵循“前期少，中期多，后期偏少”的变化规律。苗期耗水量较小，可以控水蹲苗，但到了拔节期，必须保证水分充足，尤其是抽雄吐丝期为玉米需水临界期，更要有充足水分供应；灌浆期仍为玉米需水关键期，仍需较高的水分供应，蜡熟期水分需求较小，建议及时停水。

对获得的不同水分处理条件下玉米实际耗水量与经济产量资料进行系统分析，确定玉米耗水量与产量之间定量关系：抛物线关系。

3 结语

玉米整个生育期最佳灌水量为320 m3/亩。当耗水量小于320 m3/亩时，随耗水量增加，产量也随之呈抛物线形式增加；当耗水量超过320 m3/亩时，随耗水量增大，产量随之递减的趋势。因此耗水320 m3/亩的灌溉定额处理在生产实践中，可以指导节水与高产的统一。