河西灌区调亏灌溉对大田作物产量的影响

李海琴

（甘肃省天祝藏族自治县水务局，甘肃 天祝 733299）

调亏灌溉是20 世纪70 年代澳大利亚科学家们提出的一种高效增产节水技术，目前在河西灌区已被广泛应用。调亏灌溉是在作物生育期内人为的施加一定水分胁迫，对作物进行抗旱锻炼，使其光合产物分配倾向于人们所需的器官，进而提高作物产量，并改善品质。国内外对大田作物调亏灌溉已有大量研究表明：适度调亏灌溉有利于作物生长发育和光合产物分配，能促进干物质积累，为高产奠定基础[1]。

玉米、小麦、马铃薯作为河西灌区主要种植作物，同时河西灌区也是甘肃省重要的商品粮食基地之一[2]，保证主要栽培作物产量对于河西走廊地区经济发展与农业可持续发展具有重要意义。玉米、小麦、马铃薯产量对于调亏灌溉的响应也不相同，加之河西灌区常年干旱少雨，农业用水矛盾较为突出，阐明不同调亏水分下玉米、小麦、马铃薯产量变化特征，可缓解河西灌区农业用水矛盾，确保粮食作物种植面积不再减少，为合理灌溉玉米、小麦、马铃薯作物提供必要依据。

1 调亏灌溉对玉米产量的影响

水分是作物产量形成与生长发育的重要影响因素之一。在玉米不同生育阶段进行水分亏缺对其产量构成因素（穗粗、穗长、秃尖长、穗粒数、穗行数、百粒重）的影响不同。张群[3]等以制种玉米为试验对象，在张掖市甘州盈科灌区利用膜下调亏灌溉技术对其产量进行监测，试验结果表明：在抽穗—灌浆期实行轻度水分亏缺可使制种玉米产量提高至6 619.1 kg/hm2，而对照处理（全生育期充分供水）的产量为5 492.1 kg/hm2，产量提高20.52%。同时，在这个生育期实行轻度水分亏缺增加了制种玉米的穗粗、穗长、穗粒重，降低秃尖度。吴婕[4]通过不同灌溉水平对玉米干物质积累过程及产量影响试验表明：在覆膜灌溉定额为2 940 m3/hm2处理下玉米的穗长、穗粗、穗行数、穗粒数、百粒重与产量均有所提高，同时降低秃尖长度。张富仓等[5]在河西地区通过畦灌调亏技术对春玉米产量进行2 年监测，结果表明：抽雄期不灌水处理与对照（全生育期灌水）处理相比产量明显降低，同时玉米产量构成因素穗粗、穗长、穗粒重与干物质积累量与对照相比呈现下降趋势，在拔节期与灌浆期的不灌水处理同样会造成玉米产量下降。玉米不同生育阶段对于水分亏缺的响应表现亦不相同，在产量形成的关键时期进行水分调亏，不利于玉米光合产物的积累与分配，最终导致产量降低。程倩等[6]研究表明：玉米不同生育阶段水分胁迫均会造成产量降低，全生育自然干旱对玉米产量影响最为严重，其次在玉米抽雄期到生育期末持续干旱胁迫对玉米产量影响也较为严重，两者产量与全生育期充分灌水相比分别降低94.41%、69.99%。齐月等[7]在典型干旱区威武进行玉米水分胁迫试验，结果表明：在玉米生育期内实施持续水分亏缺，玉米产量均有所降低。玉米作为高耗水量作物，对水分亏缺较为敏感，在关键生育阶段应尽量避免水分胁迫对产量造成不利影响。张芮等[8]以制种玉米为研究对象，在张掖市国家重点灌溉试验站利用膜下滴灌调亏技术对其产量进行检测，结果表明：与对照相比，在拔节至抽穗期进行中度水分调亏会严重限制制种玉米的生长发育，致使穗长、穗粗、穗粒数均出现降低，最终导致产量下降严重。综上所述，在玉米不同生育时期进行调亏灌溉对产量影响不同，过度水分亏缺不利于作物的正常生长发育，最终导致其产量下降。因此，适时适量的调亏灌溉对玉米生长发育和产量提高十分重要。

2 调亏灌溉对小麦产量的影响

河西灌区常年气候干燥，水资源短缺。小麦作为河西灌区主要种植作物之一，高产量对农业经济发展和提高农民收入十分有利。因此，阐明河西灌区调亏灌溉对小麦产量的影响具有重要意义。张雨新等[9]利用滴灌调亏技术在河西地区对春小麦产量进行试验，结果表明：与对照（充分灌溉）相比，在苗期至分蘖期土壤含水量为70%田间持水量，拔节期至孕穗期土壤含水量为75%田间持水量，抽穗期至开花期土壤含水量为70%田间持水量，灌浆期至成熟期土壤含水量为65%田间持水量时，春小麦产量可达7 140.6 kg/hm2，且水分利用效率较高，但其他调亏处理与对照相比产量均表现为下降趋势，说明在春小麦生育期内适度调亏灌溉能达到节水增产的目标。张步翀等[10]在河西绿洲灌区利用春小麦进行2 年调亏灌溉试验，结果表明：适度水分调亏能增加小麦的穗长、穗粒数与穗粒重，进而利于小麦增产，但过度水分调亏却使小麦产量构成要素出现降低现象，说明合适的水分亏缺可为小麦高产奠定一定的物质基础。王小军等[11]在甘肃张掖市通过膜上灌调亏技术对春小麦产量进行试验，结果表明：膜上灌中度调亏处理春小麦产量达6 393.48 kg/hm2，较对照（大水漫灌）产量5 024.04 kg/hm2提高27.26%，同时该处理的水分利用效率达18.19 kg/（mm·hm2），而在重度调亏处理下小麦产量表现出下降趋势，表明适度调亏灌溉能达到节水增产的目的。不同水分亏缺程度对小麦产量影响不同，过度水分胁迫会制约小麦的生长发育，并影响光合产物分配与干物质积累量，进而降低小麦产量构成要素，最终导致产量下降。因此，进行适度调亏灌溉对小麦产量构成要素增加起到积极作用，在提高水分利用效率的同时为增加作物产量奠定基础。

3 调亏灌溉对马铃薯产量的影响

马铃薯对水分亏缺十分敏感且需水量较大，水分胁迫或水分补充较少时，植株正常生长发育则会受到制约，最终致使马铃薯产量下降[12]。马铃薯是河西灌区主要栽培作物之一，但近年来气候变化对粮食安全已经产生影响，致使河西灌区马铃薯适宜种植面积减少0.7%[13]。气候变化对降水产生了一定的影响，加之河西灌区水资源匮乏，探明调亏灌溉对马铃薯产量影响对稳定河西地区粮食产量具有重要意义。潘小番等[14]在河西绿洲灌区利用马铃薯进行膜下滴灌调亏试验，结果表明：在幼苗期进行水分亏缺对马铃薯产量降低影响不显著，产量达33 027.22 kg/hm2，但在块茎形成期、块茎膨大期与淀粉积累期实行水分调亏对其产量降低影响显著。李晶等[15]利用膜下调亏技术在河西绿洲灌区对马铃薯产量进行试验，结果表明：在块茎形成期进行中度水分调亏使产量降低至24 085 kg/hm2，与对照产量31 250 kg/hm2降低22.9%，但水分利用效率较对照提高10.6%。张万恒等[16]研究表明：不同生育时期对马铃薯进行水分胁迫均会造成产量降低，淀粉积累期进行中度水分亏缺对产量形成影响较小，而在茎块膨大期实行中度水分胁迫对产量影响较大，产量仅有28 633.33 kg/hm2，与对照全生育期充分供水相比，产量降低了18.93%；但在同一生育期内不同水分胁迫下产量对水分响应不同，产量有提高也有降低。水分亏缺对马铃薯最终产量形成有不利影响，在保证减产较小的情况下对马铃薯进行水分胁迫，可达到节水、改善品质与提高水分利用效率的目标，也有利于农业的持续发展。李福强等[17]利用膜下滴灌技术在河西绿洲灌区对马铃薯产量水分胁迫响应进行研究，结果表明：不同生育期水分亏缺与常规灌溉相比产量均有所下降，苗期轻度水分亏缺对产量影响较小，而淀粉积累期实行中度水分亏缺对产量影响较为显著。薛道信等[18]在河西绿洲灌区以马铃薯为研究对象，利用膜下滴灌调亏技术长期对马铃薯产量在不同水分胁迫下响应变化特征进行监测，结果表明：在亏缺灌溉下马铃薯薯块产量均呈现出下降趋势，块茎膨大期进行中度水分亏缺下薯块产量仅有20 066.11 kg/hm2，较对照36 037.23 kg/hm2降低44.32%，减产非常严重；而在苗期进行中度水分亏缺下薯块产量为35 834.08 kg/hm2，减产不明显。马铃薯作为一种喜水作物，其产量对水分胁迫的响应较敏感，过度调亏会严重制约马铃薯生长发育，进而降低产量。综上所述，马铃薯产量对适量适时的水分亏缺响应并不显著，但水分利用效率有所提高。

4 结语

农作物栽培过程中水资源短缺与高效利用和农业灌溉关系一直备受世界各国学者的关注[19]，我国农业用水矛盾也十分突出，而调亏灌溉作为科学高效节水的灌溉技术之一，应用在降水量稀少且蒸发较大的区域可缓解农业用水矛盾。

河西灌区位于干旱地区，气候干燥且降雨量小，水资源的高效利用与作物高产有利于农业发展。玉米、小麦、马铃薯作为河西地区主要栽培作物，其高产稳产对保证该地区粮食安全与提高农民收入具有重要意义。从作物生理特性角度考虑调亏灌溉，水分亏缺并不一定表现出负面效应，适时适量的水分胁迫对作物生长发育和后期产量形成能起到积极作用。