汾河灌區(qū)玉米節(jié)水高效灌溉制度試驗(yàn)研究

胡興棠

（山西省汾河灌溉管理局中心試驗(yàn)站，山西 文水 032100）

山西省汾河灌區(qū)地處汾河中游的太原盆地底部，是20世紀(jì)50年代初建成的大（二）型自流灌區(qū)，擔(dān)負(fù)著太原、晉中、呂梁11個(gè)市（縣、區(qū)）10萬hm2農(nóng)田的灌溉任務(wù)。

旱地作物實(shí)踐表明，植物的水分具有高度的可塑性，合理的灌溉制度既能滿足植物代謝需水，提高植物的抗逆性，又由于誘導(dǎo)了作物補(bǔ)償吸水的特性，使水分利用率明顯提高。近年來，汾河灌區(qū)農(nóng)業(yè)種植由原來的小麥、棉花為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐杂衩诪橹?。如何運(yùn)用適宜的灌溉制度提高玉米單位面積產(chǎn)出成為灌區(qū)發(fā)展的重要課題。

1 試驗(yàn)?zāi)康呐c內(nèi)容

根據(jù)灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整以及當(dāng)前節(jié)水灌溉發(fā)展的需求，開展春玉米節(jié)水高效灌溉制度試驗(yàn)，主要研究春玉米在節(jié)水灌溉條件下的需水量與需水規(guī)律；灌水次數(shù)、灌溉時(shí)間與春玉米產(chǎn)量形成的關(guān)系；耗水量與產(chǎn)量關(guān)系；節(jié)水灌溉條件下適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和氣候條件下春玉米灌溉的適宜控制指標(biāo)以及節(jié)水高效灌溉制度等。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)區(qū)基本情況

試驗(yàn)在文水縣劉胡蘭鎮(zhèn)省汾河灌溉局中心灌溉試驗(yàn)站田間試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)進(jìn)行，該站海拔高程749.579m，引用灌溉水源為井水，灌溉條件良好。土壤0~30 cm為中壤土，30~90 cm為重黏土，90~150 cm為細(xì)砂土。0~100 cm土壤平均容重1.38 t/m3，田間持水量26.9%，地下水礦化度787 mg/L，pH值8.12，全鹽量0~80 cm平均0.62%，0~50 cm有機(jī)質(zhì)含量0.9%，速效磷含量0.31%，全年地下水埋深平均4～5m。

該地所屬氣候?yàn)闇貛Т箨懶园敫珊殿愋停嗄昶骄鶜鉁?.5℃，降雨量450mm，年平均蒸發(fā)量1563.3mm（20 cm口徑蒸發(fā)皿），年累積日照值2303.1 h，無霜期180 d。

2.2 處理設(shè)計(jì)

玉米試驗(yàn)田設(shè)計(jì)6個(gè)灌水水平處理，每個(gè)處理設(shè)3個(gè)重復(fù)，共設(shè)置18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積200m2。處理一灌水定額900m3/hm2，灌水次數(shù)2次；處理二灌水定額900m3/hm2，灌水次數(shù)3次；處理三灌水定額900m3/hm2，灌水1次；處理四灌水定額1200m3/hm2，灌水2次；處理五灌水定額600m3/hm2，灌水2次；處理六不灌水。

2.3 試驗(yàn)田管理措施

試驗(yàn)區(qū)年平均地下水埋深5.5m，各處理于5月7日下種，9月30日收獲，全生育期146 d。試驗(yàn)田在播前4月20日施底肥圈糞22500 kg/hm2，玉米復(fù)合專用底肥750 kg/hm2。生長中期（6月15日）追尿素750 kg/hm2。為抑制病蟲害發(fā)生，播種時(shí)拌種1500 g/hm2，中期（5月 25日）噴除草劑 3750 g/hm2。全生育期內(nèi)中耕除草2次。試驗(yàn)田各處理除灌水量不同外，其他管理措施均相同。

2.4 土壤水分觀測

土壤水分測定采用烘干稱重法，觀測深度100 cm，分5層取土，每20 cm一層。觀測周期每10 d觀測一次，灌水前后和降雨后增加觀測次數(shù)。

3 結(jié)果分析

3.1 需水量與需水規(guī)律

通過試驗(yàn)可知，玉米全生育期需水量，灌溉定額較大的，耗水量較大；灌溉定額較低的，耗水量較小。隨著灌水時(shí)間與灌水次數(shù)的不同，耗水量也不同。試驗(yàn)結(jié)果見表1。

表1 玉米各處理不同生育階段日均耗水量 單位：m3/hm2

從表1可以看出，玉米從5月播種到收獲，全生育期日均耗水量由低至高再降低，整個(gè)生長期內(nèi)日平均需水過程呈單峰狀。分析其原因是在播種出苗期，由于此時(shí)氣溫低，玉米植株幼小，日均耗水量小，隨著玉米的逐漸生長，氣溫逐漸升高，玉米日均耗水量隨之增大，至抽雄吐絲期，玉米的植株群體達(dá)到最大，營養(yǎng)生長和生殖生長達(dá)到高峰，形成了耗水量峰值，后隨著氣溫的降低和玉米植株群體的衰落，日均耗水量逐漸減小。此過程也可反映出玉米的需水關(guān)鍵期是抽雄吐絲期。

3.2 灌水次數(shù)、灌水時(shí)間及灌溉定額與作物產(chǎn)量關(guān)系

試驗(yàn)中玉米全生育期總降雨量391.3 mm，屬平水年份。處理二全生育期灌水3次，分別在撥節(jié)期、抽雄期、灌漿期灌水，灌水定額900m3/hm2，灌溉定額2700m3/hm2，生長發(fā)育狀況良好，產(chǎn)量構(gòu)成因子（畝穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重）及最終產(chǎn)量較高；處理一、處理四、處理五全生育期灌水2次，分別在撥節(jié)期和灌漿期灌水，灌水定額為 900m3/hm2，1200m3/hm2，600m3/hm2，灌溉定額為1800m3/hm2，2400m3/hm2，1200m3/hm2，最終產(chǎn)量處理二最高，處理四次之，處理五較低；處理三全生長期灌水定額為1次，在撥節(jié)期，灌溉定額為900m3/hm2，其產(chǎn)量低于處理五。全生育期不灌水的處理六產(chǎn)量構(gòu)成因子均最低。說明在當(dāng)年氣候和生產(chǎn)條件以及現(xiàn)有設(shè)計(jì)處理中，玉米產(chǎn)量隨著灌水次數(shù)和灌溉定額的增加而增加。

3.3 作物耗水量及產(chǎn)量結(jié)構(gòu)測定

經(jīng)過對玉米按設(shè)計(jì)方案要求進(jìn)行不同灌水處理，玉米從5月7日播種到9月23日收獲，生育期140 d，按要求對各小區(qū)進(jìn)行單打單收，對各處理進(jìn)行考種分析可知：處理一至處理六全生育期耗水量分別為：6258m3/hm2，6573m3/hm2，4893m3/hm2，6153m3/hm2，5418m3/hm2，4158m3/hm2。 處 理 二 產(chǎn) 量 最 高 ，為17100 kg/hm2；處理六最小，為 8880 kg/hm2；其余為：處理四16305 kg/hm2、處理一14595 kg/hm2、處理五13605 kg/hm2、處理三 10935 kg/hm2；均收入處理二最高，為 41040元/hm2；處理六最低，為 21312元/hm2，其余為：處理四16305元/hm2、處理一35028元/hm2、處理五32662元/hm2、處理三26244元/hm2。從單方水產(chǎn)量看，處理四單方水產(chǎn)量最大，為2.61 kg/m3；處理六最小，為 2.14 kg/m3；其余為：處理二 2.60 kg/m3、處理五 2.51 kg/m3、處理一 2.37 kg/m3、處理三 2.23 kg/m3。綜合比較，處理二的處理設(shè)計(jì)條件下，玉米產(chǎn)量、產(chǎn)值、單方耗水產(chǎn)量和單方耗水產(chǎn)值為最佳的灌溉處理設(shè)計(jì)。

3.4 玉米耗水量和產(chǎn)量關(guān)系分析

當(dāng)年玉米試驗(yàn)各處理耗水量從低到高依次為處理六、處理二、處理五、處理一、處理四和處理三，玉米單位面積產(chǎn)量結(jié)果從低到高排列順序同樣如此。說明在當(dāng)年玉米種植條件和現(xiàn)有設(shè)計(jì)處理情況下，玉米產(chǎn)量隨著耗水量的增加而增高，耗水量和產(chǎn)量成正比例關(guān)系。經(jīng)過對試驗(yàn)玉米耗水量和產(chǎn)量試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行回歸分析，得出二者之間相關(guān)關(guān)系式為：y=2.562 5x-42.982（R2=0.級標(biāo)題），其中 y為玉米產(chǎn)量，x 為玉米耗水量。

4 結(jié)論

第一，在當(dāng)年生產(chǎn)條件和處理水平下，灌水量大的處理玉米產(chǎn)量大，經(jīng)濟(jì)效益高，產(chǎn)量大小排序與設(shè)計(jì)灌水量排序相同。第二，玉米耗水規(guī)律呈單峰狀，抽雄吐絲期是玉米全生育前耗水最高峰，也是玉米需水關(guān)鍵期。第三，從經(jīng)濟(jì)效益、單反水產(chǎn)出等方面綜合比較，處理三設(shè)計(jì)最優(yōu)，即玉米全生育期灌水3次，灌水定額900m3/hm2，灌水時(shí)間分別在拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期。第四，在當(dāng)年玉米種植條件和現(xiàn)有設(shè)計(jì)處理情況下，玉米產(chǎn)量隨耗水量的增加而增高，二者成正比例關(guān)系，且相關(guān)關(guān)系式為：y=2.562 5x-42.982（R2=0.理水平，）。