北方旱區(qū)覆膜滴灌對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及水分利用的影響

荊　鑫

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

北方旱區(qū)覆膜滴灌對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育及水分利用的影響

荊鑫

(遼寧西北供水有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000)

摘要：在北方旱區(qū)采用大田對(duì)比試驗(yàn)，研究了傳統(tǒng)種植、覆膜種植、滴灌種植和覆膜滴灌種植技術(shù)對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育以及水分利用的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：覆膜滴灌技術(shù)既能使玉米出苗時(shí)間提前，又能在生長(zhǎng)期增加玉米株高和葉面積。與傳統(tǒng)種植相比，覆膜滴灌技術(shù)對(duì)玉米產(chǎn)量和水分利用效率增幅效果要好于單獨(dú)使用覆膜技術(shù)或單獨(dú)使用滴灌技術(shù)。從增加作物產(chǎn)量和農(nóng)業(yè)節(jié)水角度綜合考慮，覆膜滴灌技術(shù)是比較適合北方旱區(qū)的節(jié)水高產(chǎn)種植措施。

關(guān)鍵詞：覆膜滴灌；節(jié)水灌溉技術(shù)；水分利用效率

近年來(lái)，北方地區(qū)的降水量較往年減少3成，北方多地的農(nóng)田出現(xiàn)輕度以上干旱現(xiàn)象，朝陽(yáng)市和阜新市旱作農(nóng)業(yè)區(qū)出現(xiàn)了重度干旱。降雨少，氣溫高導(dǎo)致旱情持續(xù)不斷。為了應(yīng)對(duì)干旱缺水的自然條件，應(yīng)充分利用節(jié)水灌溉技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最大限度提高水分利用效率，減少經(jīng)濟(jì)損失[1]。覆膜滴灌技術(shù)是將覆膜技術(shù)與滴灌技術(shù)相結(jié)合的一項(xiàng)新型節(jié)水灌溉技術(shù)，該技術(shù)既能夠節(jié)水增產(chǎn)，在作物生長(zhǎng)前期增溫保墑，促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，又能為作物根區(qū)均勻供水供肥，提高作物光合利用效率[2]。本文以傳統(tǒng)種植模式為對(duì)比，分析比較了傳統(tǒng)種植、覆膜種植、滴灌種植及覆膜滴灌種植技術(shù)對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，為北方旱作農(nóng)業(yè)區(qū)采用覆膜滴灌種植技術(shù)節(jié)水增產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1試驗(yàn)設(shè)計(jì)和研究方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于遼寧省朝陽(yáng)市旱作農(nóng)耕區(qū)，該區(qū)屬溫帶干旱大陸性季風(fēng)氣候帶。全年平均降水量300～500 mm。年均10 ℃以上有效積溫為：2800～3300 ℃，作物生長(zhǎng)期日照時(shí)間為：1200～1300 h，無(wú)霜期133～166 d。2015年，作物生育期內(nèi)≥5 mm的有效降雨量合計(jì)393.9 mm。該區(qū)土壤耕層的基本理化性質(zhì)見表1。

表1　供試土壤基本理化性質(zhì)

1.2試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共設(shè)4處理，分別為：CK處理——傳統(tǒng)耕作(自然降雨供水)；T1處理——覆膜種植；T2處理——滴灌種植，T3處理——覆膜滴灌種植。試驗(yàn)采用大壟雙行種植，作物種植行距為50 cm，株距為35 cm，玉米行間覆膜，膜下埋管滴灌。試驗(yàn)每個(gè)處理設(shè)三次重復(fù)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為100 m2。連結(jié)滴灌帶的輸水支管為聚乙烯硬塑管，區(qū)組之間留1.5 m區(qū)間道，每小區(qū)配備一個(gè)施肥罐和一個(gè)水表，從而保證小區(qū)灌水和施肥，灌水量根據(jù)水表計(jì)量。本試驗(yàn)供試作物為玉米，品種為遼單565號(hào)。本試驗(yàn)采用機(jī)械播種、鋪帶、覆膜，玉米播種時(shí)間為4月26日，播種時(shí)施磷酸二銨(含N46%，P2O518%)和三元復(fù)合肥(含N15%，P2O515%，K2O15%)各150 kg/hm2作為種肥，播種后覆膜，拔節(jié)期追施尿素(含N46%)450 kg/hm2。滴灌拔節(jié)期和灌漿初期灌水量分別為75 m3/hm2和150 m3/hm2。

1.3測(cè)定項(xiàng)目

出苗時(shí)間和出苗率：當(dāng)玉米幼苗出現(xiàn)“三葉一心”，說明作物處于出苗期，此時(shí)統(tǒng)計(jì)作物出苗情況，統(tǒng)計(jì)出實(shí)際出苗個(gè)數(shù)，計(jì)算出苗率。計(jì)算公式如下：出苗率=實(shí)際出苗數(shù)/實(shí)際播種數(shù)。

玉米株高：測(cè)定時(shí)間為拔節(jié)期，大喇叭口期，抽雄期，灌漿期，成熟期。每個(gè)小區(qū)選取10株長(zhǎng)勢(shì)一致的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，利用卷尺測(cè)量其自然株高。

玉米功能葉面積：測(cè)定時(shí)期同玉米株高，植株選取與玉米株高的選擇保持一致，利用長(zhǎng)寬系數(shù)法測(cè)定單株葉面積。

玉米產(chǎn)量和玉米穗部性狀：收獲前每個(gè)小區(qū)取有代表性的20穗玉米進(jìn)行考種。測(cè)定穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、行數(shù)、禿尖長(zhǎng)、軸粗，并計(jì)算出玉米產(chǎn)量。

土壤含水量測(cè)定：在每個(gè)小區(qū)內(nèi)埋設(shè)1根TDR時(shí)域反射儀特制的塑料管，用TRIME-FM土壤剖面水分速測(cè)儀定點(diǎn)測(cè)定并讀取土壤含水量數(shù)值，測(cè)定范圍為0～100 cm土層深度，每個(gè)梯度為20 cm，每個(gè)梯度讀數(shù)3次，計(jì)算出土壤總的含水量。

水分利用效率(WUE)：是指農(nóng)田蒸散單位消耗水量能夠生產(chǎn)的作物量，計(jì)算公式如下：

WUE=Y/ETa=0.1×Y/ETa

(1)

式中:Y為玉米單位面積產(chǎn)量，kg/hm2；ETa為作物全年的實(shí)際水分蒸散量，mm。農(nóng)田全年實(shí)際蒸散量采用土壤水分平衡法進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

ETa=I+P-RO-DP+CR±ΔSF±ΔSW

(2)

式中:I和P分別為該時(shí)段內(nèi)的灌水量和降雨量,mm;RO為降雨和灌溉時(shí)土壤的表面徑流量,mm(本試驗(yàn)由于田間設(shè)有田埂，因此忽略);DP為深層土壤滲漏量,mm;CR為地下水由毛管上升到根區(qū)的水量,mm(由于試驗(yàn)田地下水位較低，因此忽略);△SF為土壤水 側(cè)向滲漏量(本試驗(yàn)忽略);ΔSW為收獲期和苗期的土壤儲(chǔ)水量變化值,mm。

2試驗(yàn)結(jié)果

2.1不同處理對(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育的影響

在旱作農(nóng)田地區(qū)，土壤的水溫狀況會(huì)影響到種子的出苗發(fā)芽[3]。段喜明等研究表明，在旱作地區(qū)，對(duì)比傳統(tǒng)的平作種植玉米，采用壟上覆膜溝內(nèi)種植技術(shù)會(huì)使玉米出苗提前2～3 d[4]。表2為不同處理玉米出苗時(shí)間及出苗率，由表2可知，T1和T3出苗時(shí)間最快，只用了13 d，且出苗率也更高。這是由于覆膜條件能夠提高耕地地表溫度，加快種子萌發(fā)，使出苗期提前，相較CK和T2不覆膜處理，出苗時(shí)間提前了3 d。

表2　玉米出苗期及出苗率

表3為不同處理?xiàng)l件下，玉米株高變化情況。從表3中可以看出，在生育中前期，T3玉米植株生長(zhǎng)最快，其次為T1，CK和T2玉米生長(zhǎng)相對(duì)緩慢。生育中后期開始，T2玉米植株生長(zhǎng)加快，到生育后期，各處理株高大小順序?yàn)椋篢3>T2>T1>CK。

表4為不同處理?xiàng)l件下，玉米葉面積變化情況。玉米生育前期，T1和T3葉面積相對(duì)較大，T2和CK葉面積相對(duì)較??；玉米生育中后期，T2葉面積增長(zhǎng)速度加快，到了玉米生育后期，由于高溫等因素，玉米葉片出現(xiàn)了早衰、葉面積下降現(xiàn)象，此時(shí)的玉米葉面積大小順序?yàn)椋篢3>T2>T1>CK。

表3　玉米株高變化情況 　cm

表4　玉米單株葉面積變化情況 　cm2

2.2不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

陳麗君等研究表明：覆膜滴灌技術(shù)能夠有效提高灌溉水利用率，能夠減少土壤水分蒸發(fā)和深層滲漏，對(duì)作物產(chǎn)量影響較大，還能達(dá)到節(jié)水高產(chǎn)的綜合效果[5]。劉戰(zhàn)東等研究表明：覆膜滴灌水分主要作用在土壤0～60 cm深度，在一定的灌水范圍內(nèi)，作物的生長(zhǎng)發(fā)育和作物產(chǎn)量與灌溉水量成正比，灌溉量越大，玉米的株高和莖節(jié)數(shù)越大，產(chǎn)量也越大[6]。不同處理?xiàng)l件下，玉米穗部性狀參數(shù)結(jié)果見表5。由表5可知，T1、T2和T3的玉米穗部各性狀參數(shù)大于CK處理。采用滴灌技術(shù)T2、T3處理玉米穗部各性狀參數(shù)要好于T1覆膜處理。

表5　玉米穗部性狀的影響

表6為不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響。與傳統(tǒng)種植相比，各處理的玉米產(chǎn)量都不同程度的得到了增加，玉米產(chǎn)量極顯著高于CK，尤其是T3處理，覆膜加上滴灌處理的玉米產(chǎn)量最高。其次為T2，再次為T1。相比CK處理，玉米產(chǎn)量增幅分別為32.57%、24.32%、22.30%。T1、T2、T3耗水量分別為431.6 mm、432.9 mm、426.8 mm，少于CK(443.8 mm)；T1、T2、T3水分利用效率分別為2.84 kg/m3、2.87 kg/m3、3.11 kg/m3，相比CK，各處理水分利用效率增幅為25.75%、30.46%、37.87%。

表6　玉米產(chǎn)量和水分利用效率

3結(jié)論

本研究表明：在北方旱區(qū)采用覆膜滴灌技術(shù)種植玉米，既有覆膜增溫效果，能夠加快玉米生育進(jìn)程，使玉米出苗期提前，又有滴灌供水優(yōu)勢(shì)，能夠增加玉米株高、葉面積和作物產(chǎn)量。相比單獨(dú)使用覆膜技術(shù)和單獨(dú)使用滴灌技術(shù)，覆膜滴灌技術(shù)對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育的影響更加明顯。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：覆膜滴灌技術(shù)的實(shí)際耗水量最小，而作物產(chǎn)量又最高，所以覆膜滴灌技術(shù)的水分利用效率要好于單獨(dú)使用覆膜技術(shù)和單獨(dú)使用滴灌技術(shù)，相比傳統(tǒng)種植，覆膜滴灌技術(shù)水分利用效率增幅最明顯。

參考文獻(xiàn)：

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[6]劉戰(zhàn)東,肖俊夫,劉祖貴,等.膜下滴灌不同灌水處理對(duì)玉米形態(tài)、耗水量及產(chǎn)量的影響[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2011(3):62-66.

Effect of drip irrigation under plastic film mulch on growth and development of maize and water use efficiency in northern arid region

JING Xin

(LiaoningNorthwestWaterCo.,Shenyang110000,China)

Abstract：This paper study the effects of traditional planting, planting film, drip irrigation and drip irrigation under plastic film mulch on growth of corn and water use efficiency comparing field experiment in north China. The results show that drip irrigation under plastic film mulch not only advance corn emergence time, but also increase plant height and leaf area in the corn growing season. Compared with the traditional planting, the corn yield and water use efficiency increase of drip irrigation under plastic film mulch is better than plastic film mulch technology or drip irrigation techniques. Comprehensive consideration the increase of crop yield and agricultural water-saving, drip irrigation under plastic film mulch technology is more suitable for high-yield cultivation in north China's water-saving measures.

Key words：drip irrigation under plastic film mulch；water saving irrigation；water use efficiency

作者簡(jiǎn)介：荊鑫(1988-),男，助理統(tǒng)計(jì)師，從事供水施工管理等工作。

中圖分類號(hào)：S274

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2096-0506(2016)05-0044-04