鮮食甜玉米需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度研究

張 雷，王 杰，王樹鵬，黃 英，曹 言，段琪彩，崔遠(yuǎn)來

鮮食甜玉米需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度研究

張 雷1，王 杰1，王樹鵬1，黃 英1，曹 言1，段琪彩1，崔遠(yuǎn)來2

（1.云南省水利水電科學(xué)研究院，昆明 650228； 2.武漢大學(xué) 水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430072）

【目的】研究鮮食甜玉米需水量、需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度，指導(dǎo)其科學(xué)合理灌溉。【方法】連續(xù)開展2 a鮮食甜玉米田間灌溉試驗(yàn)，以群眾高產(chǎn)種植經(jīng)驗(yàn)為試驗(yàn)處理，在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)安裝智墑和云智能氣象站采集土壤墑情、氣象數(shù)據(jù)。分析了甜玉米全生育期土壤水分動(dòng)態(tài)變化規(guī)律；計(jì)算了甜玉米逐日需水量和作物系數(shù)，分析了其需水量規(guī)律；針對(duì)實(shí)際灌溉中存在的問題，對(duì)甜玉米灌溉過程中土壤含水率上下限進(jìn)行了優(yōu)化。【結(jié)果】甜玉米土壤水分變化主要集中在10~30 cm之間，根系最大吸水深度為50 cm；2016—2017年甜玉米全生育期需水量分別為197.7 mm和212.9 mm，平均需水強(qiáng)度分別為3.0 mm/d和3.1 mm/d；需水強(qiáng)度呈現(xiàn)抽雄吐絲期＞灌漿乳熟期＞拔節(jié)期＞苗期的規(guī)律；甜玉米作物系數(shù)（Kc）苗期最小，抽雄吐絲期最大，2 a全生育期Kc平均值分別為0.63和0.67；經(jīng)過灌溉制度優(yōu)化，甜玉米全生育期灌水4次，凈灌溉用水量較實(shí)際分別減少31.87%和33.97%。【結(jié)論】甜玉米需水量較小，需水規(guī)律和普通玉米相似，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)降雨情況適時(shí)補(bǔ)充灌溉。

甜玉米；需水量；需水規(guī)律；作物系數(shù)；灌溉制度

0 引 言

【研究意義】玉米作為我國(guó)重要糧食作物，長(zhǎng)期以來針對(duì)其需水量[1]、灌溉制度[2]、灌水方式[3]、水肥耦合[4]等方面開展了大量研究，取得了大批階段性研究成果，對(duì)我國(guó)灌溉用水管理及農(nóng)業(yè)發(fā)展起到了重要的促進(jìn)作用。然而眾多研究成果中，研究對(duì)象多為普通玉米（糧食），關(guān)于鮮食甜玉米需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度的研究還鮮有報(bào)道。與普通玉米相比，甜玉米是玉米胚乳中基因Su1隱性突變而來[5]，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值高、分蘗能力強(qiáng)（需及時(shí)除去無(wú)效分蘗）、生長(zhǎng)速度快（抽雄吐絲期后20 d左右即可收獲），生育期內(nèi)需要多次施肥和灌溉[6]等特點(diǎn)。因此，針對(duì)普通玉米的灌溉試驗(yàn)研究成果很難用于指導(dǎo)甜玉米生產(chǎn)實(shí)際，隨著甜玉米種植規(guī)模的不斷擴(kuò)大，亟須摸清其生育期需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度?！狙芯窟M(jìn)展】在諸多需水量研究方法中，烘干法與蒸滲儀測(cè)定法被認(rèn)為是2種精度較高的方法[7]。烘干法需要不斷取土樣烘干獲取土壤含水率數(shù)據(jù)，一方面會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)，也很難做到長(zhǎng)期連續(xù)的原位監(jiān)測(cè)；另一方面取樣點(diǎn)過于靠近玉米根系，則會(huì)破壞玉米根系影響其正常生長(zhǎng)，遠(yuǎn)離根系，則不能真實(shí)反映玉米根系吸水情況。蒸滲儀測(cè)定法需要在試驗(yàn)場(chǎng)地安裝大型稱重式蒸滲儀，價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)僅有幾個(gè)大型灌溉試驗(yàn)中心站具備相應(yīng)條件?！厩腥朦c(diǎn)】Insentek土壤水分監(jiān)測(cè)儀（智墑）是一種新型土壤水分監(jiān)測(cè)設(shè)備，設(shè)備通過簡(jiǎn)單鉆孔安裝之后便可持續(xù)、穩(wěn)定、精確的測(cè)量土壤含水率[8]。與烘干法和蒸滲儀法相比，智墑獲取數(shù)據(jù)更便捷、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到植物根系層土壤水分的動(dòng)態(tài)變化，性價(jià)比也較高。【擬解決的關(guān)鍵問題】鑒于此，本文在云南高原特色蔬菜產(chǎn)業(yè)種植重點(diǎn)縣建水縣，以當(dāng)?shù)厝罕姼弋a(chǎn)種植經(jīng)驗(yàn)為試驗(yàn)處理，選擇智墑測(cè)定甜玉米生育期土壤含水率，連續(xù)開展2 a（2016—2017年）覆膜微噴灌條件下鮮食甜玉米需水規(guī)律試驗(yàn)研究，旨在摸清滇中高原地區(qū)鮮食甜玉米生育期需水量與需水規(guī)律，確立甜玉米節(jié)水灌溉制度，為高原特色農(nóng)業(yè)灌溉用水管理提供科學(xué)依據(jù)。

book=23,ebook=2

1.材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)位于云南省建水縣曲江鎮(zhèn)甜玉米集中連片種植區(qū)的大田內(nèi)（經(jīng)緯度23°56'34"N，102°50'07"E，海拔1 344 m）。曲江鎮(zhèn)[9]屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，多年平均降水量815.8 mm，多年平均氣溫18 ℃，年日照時(shí)間2 300 h左右，無(wú)霜期300 d左右。氣候溫和，光熱適度，春暖干燥，夏濕冬干，雨熱同期，冬無(wú)嚴(yán)寒，夏無(wú)酷暑，有“天然溫室”之稱，是云南省有名的蔬菜種植基地。對(duì)試驗(yàn)點(diǎn)土樣進(jìn)行物理性質(zhì)測(cè)定結(jié)果顯示，試驗(yàn)點(diǎn)土壤類型為粉砂質(zhì)黏土，耕作層土壤平均體積質(zhì)量為1.32 g/cm3，耕作層土壤田間體積持水率在42%~44%。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

2 a試驗(yàn)在同一地塊進(jìn)行，前茬作物均為冬馬鈴薯。2016年試驗(yàn)時(shí)間為4月23日—6月27日，2017年為4月8日—6月15日。供試甜玉米采用穴播，每穴保留2株，品種均為“庫(kù)普拉902”。采用溝壟種植，溝寬0.4 m，壟寬0.7 m，壟長(zhǎng)10 m。每壟種植甜玉米2行，行距0.4 m，株距0.3 m。灌溉方式為覆膜（地膜僅覆蓋地壟表面）微噴灌。覆膜后在每壟中間布置一根微噴帶，微噴帶內(nèi)徑28 mm，有5排縱向斜孔，縱向孔距100 mm，橫向孔距10 mm，孔徑1 mm。灌溉時(shí)采用額定流量10 m3/h，揚(yáng)程16 m，功率0.75 kw的單相潛水泵加壓澆灌2行玉米，并適時(shí)調(diào)整微噴帶開啟組數(shù)，保證單向噴灑幅度在30 cm左右。2 a試驗(yàn)水肥管理均按當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)種植經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。2016年甜玉米產(chǎn)量（鮮果穗總質(zhì)量）24 375 kg/hm2，2017年甜玉米產(chǎn)量（鮮果穗總質(zhì)量）26 250 kg/hm2。

1.3 觀測(cè)要素與方法

1.3.1 土壤含水率與氣象要素

甜玉米播種前，在地塊中部隨機(jī)選擇3行地壟，在地壟上安裝智墑（ET60；北京東方潤(rùn)澤生態(tài)科技股份有限公司生產(chǎn)）各1臺(tái)，智墑位于2株玉米中間，距離玉米主干約15 cm。智墑埋深60 cm（試驗(yàn)點(diǎn)60 cm以下土壤為堅(jiān)硬的黏土層，作物根系很難到達(dá)，所以選擇智墑埋深60 cm，以下土層的土壤水分消耗忽略不計(jì)）。垂直于地面方向每隔10 cm設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)探頭，每個(gè)探頭可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)半徑15 cm，高10 cm圓柱土體區(qū)域內(nèi)的平均體積含水率。種植前在試驗(yàn)小區(qū)內(nèi)取根區(qū)各層土壤進(jìn)行烘干試驗(yàn)與智墑監(jiān)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，2組數(shù)據(jù)誤差在±3%以內(nèi)[10]。試驗(yàn)點(diǎn)安裝云智能氣象觀測(cè)站1套，主要觀測(cè)項(xiàng)目為降水量、風(fēng)速（2 m）、風(fēng)向、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓、太陽(yáng)輻射等。氣象站與智墑均為整點(diǎn)同步發(fā)送監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

1.3.2 作物蒸發(fā)蒸騰量

1）參考作物蒸發(fā)蒸騰量

采用FAO-56[11]推薦的Penman-Monteith公式計(jì)算參考作物蒸發(fā)蒸騰量（ET0）。

2）作物需水量

作物需水量采用水量平衡法計(jì)算：

式中：ETci為第i天作物實(shí)際需水量（mm）；ΔWi為第i天作物計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)土壤儲(chǔ)水量的變化值，通過體積含水率變化和計(jì)劃濕潤(rùn)層深度的乘積求得（mm）；Pi為第i天作物計(jì)劃濕潤(rùn)內(nèi)儲(chǔ)存的有效降水總量，為降雨前和降雨后土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)儲(chǔ)存的可用于蒸發(fā)蒸騰的那部分降水量（mm）；Mi為第i天凈灌溉水量，是灌溉前和灌溉后土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層內(nèi)儲(chǔ)水量增加值（mm）計(jì)算方法見式（4）；Ki第i天地下水補(bǔ)給量，在有底測(cè)坑或地下水埋深＞2.5 m（砂土、沙壤土）、3.5 m（壤土、黏壤土、黏土）條件下，Ki=0（本試驗(yàn)涉及田塊地下水埋深＞3.5 m）。

次降雨有效降水量計(jì)算式為:

式中：Pi為有效降水量（mm）；H為甜玉米根系吸水深度，根據(jù)甜玉米根系層土壤含水率動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定（mm）；θ1和θ2為降雨前和降雨后根系層土壤體積含水率（%）。

凈灌溉用水量計(jì)算式為：

式中：Mi為某次灌水凈灌溉用水量（mm）；H意義同式（2）；θv1為某次灌水前1 h，H土層內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)體積含水率（%）；θv2為某次灌水后，H土層內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)測(cè)值相對(duì)穩(wěn)定時(shí)的體積含水率（%），每次灌后時(shí)間節(jié)點(diǎn)選擇，根據(jù)試驗(yàn)小區(qū)智墑逐時(shí)觀測(cè)值靈活判斷（一般取灌后4～6 h），觀測(cè)值穩(wěn)定以后，灌溉水以毛管水的形式存在于土壤中，不再下滲。

1.3.3 作物系數(shù)

鮮食甜玉米作物系數(shù)kc計(jì)算式為：

式中：kc為作物系數(shù)；ETc為實(shí)際作物需水量（mm/d）；ET0為參考作物需水量（mm/d）。

1.3.4 基礎(chǔ)作物系數(shù)修正

FAO-56給出的作物系數(shù)是特定標(biāo)準(zhǔn)條件下的作物系數(shù)，實(shí)際應(yīng)用過程中需要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w條件進(jìn)行修正，修正公式為：

book=0,ebook=3

式中：Kcbmind（修正）和Kcbend（修正）分別為修正后生長(zhǎng)中期和生長(zhǎng)后期kc值；Kcbmind和Kcbend分別為FAO-56推薦的甜玉米生長(zhǎng)中期和生長(zhǎng)后期kc值；u2為生長(zhǎng)中期和后期2 m高度處日平均風(fēng)速的平均值（m/s）；RHmin為生長(zhǎng)中期和后期日最小相對(duì)濕度的平均值（%）；h為生長(zhǎng)中期和后期平均植物高度（m）。

2 結(jié)果與分析

2.1 甜玉米生育期土壤水分動(dòng)態(tài)變化

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)果（圖1）顯示，甜玉米根系層不同深度土壤含水率變化程度不一。在播種后的40 d內(nèi)，10~20 cm表層土壤含水率變化較大，40 d以后30 cm以下土壤含水率變化開始變大，但整個(gè)生育期土壤含水率變化主要集中在10~30 cm間，到生長(zhǎng)后期40 cm處才有輕微波動(dòng)，50 cm處土壤含水率較穩(wěn)定。不同深度的土壤水分變化表明，試驗(yàn)點(diǎn)甜玉米根系最大吸水深度為50 cm。根據(jù)圖1甜玉米根系層吸水情況，確定甜玉米不同生育期計(jì)劃濕潤(rùn)層深度，苗期為20 cm、拔節(jié)期為30 cm、抽雄吐絲期為40 cm、灌漿乳熟期為50 cm。從圖1還可以看出，降水和灌溉適時(shí)補(bǔ)充根系層土壤水量的動(dòng)態(tài)變化過程，降水量較多則灌溉量相對(duì)少，降水量少則灌溉量相對(duì)多，2016和2017年甜玉米全生育期凈灌溉用水量分別為164.7 mm和182.8mm，有效降水量分別為60.2mm和66.7 mm?？傮w上甜玉米生育期10~30 cm根層內(nèi)體積含水率基本維持在30%以上，相當(dāng)于田持的70%以上，水分供給充足，有利于甜玉米生長(zhǎng)發(fā)育。

圖1 甜玉米生育期土壤含水率動(dòng)態(tài)變化 Fig.1 The dynamic change of soil content in growth stages of sweet maize

2.2 甜玉米生育期需水量及需水規(guī)律

根據(jù)式（1）計(jì)算甜玉米生育期內(nèi)逐日需水量，如表1所示。試驗(yàn)點(diǎn)2016年和2017年甜玉米全生育期分別為66 d和69 d，需水量分別為197.7 mm和book=8,ebook=4212.9 mm，全生育期平均需水強(qiáng)度分別為3.0 mm/d和3.1 mm/d。從不同生育階段看，苗期持續(xù)時(shí)間約占全生育期的1/3，相比其他生育階段，苗期需水量、需水強(qiáng)度和模比系數(shù)都較小，階段需水量占總需水量的14%左右，2 a平均需水強(qiáng)度為1.4 mm/d；拔節(jié)期甜玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)不斷加快，這一時(shí)期階段需水量和平均需水強(qiáng)度均較苗期有所增強(qiáng)；抽雄吐絲期是甜玉米營(yíng)養(yǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)鍵期，此階段田間覆蓋度基本達(dá)到頂峰，階段需水量、模比系數(shù)和平均需水強(qiáng)度達(dá)到各生育階段中最大值；灌漿乳熟期甜玉米以生殖生長(zhǎng)為主，此階段干物質(zhì)快速形成并向穗部轉(zhuǎn)移，是產(chǎn)量最終形成的關(guān)鍵階段，此階段持續(xù)時(shí)間較短，且階段需水量、模比系數(shù)和平均需水強(qiáng)度均開始下降。

根據(jù)甜玉米日需水量值繪制其全生育期需水過程線（圖2）。甜玉米全生育期需水過程線并不是一條光滑穩(wěn)定的曲線，而是一條不斷波動(dòng)變化的鋸齒狀曲線，波動(dòng)幅度和作物的生長(zhǎng)及氣象要素息息相關(guān)[12]。2個(gè)年度甜玉米需水強(qiáng)度雖然存在差異，但變化趨勢(shì)基本一致，呈現(xiàn)出中間高、兩頭低的現(xiàn)象，即抽雄吐絲期>灌漿乳熟期>拔節(jié)期>苗期，趨勢(shì)線表現(xiàn)為開口向下的拋物線。

表1 鮮食甜玉米各生育階段需水量及需水規(guī)律 Table 1 The water requirement and water requirement regulation in different growth stages of sweet maize

圖2 甜玉米生育期內(nèi)逐日需水量變化過程 Fig.2 The hydrograph of diurnal water consumption on sweet maize

2.3 甜玉米作物系數(shù)

采用式（4）計(jì)算試驗(yàn)點(diǎn)甜玉米全生育期逐日kc，如圖3所示。甜玉米逐日kc日間變幅較大，變化趨勢(shì)與需水強(qiáng)度變化趨勢(shì)基本一致，呈苗期kc較小，進(jìn)入拔節(jié)期以后kc逐漸增大，至抽雄吐絲期達(dá)到峰值，灌漿乳熟期以后kc值有所下降的趨勢(shì)。2016年和2017年甜玉米全生育期kc平均值分別為0.63和0.67，不同生育階段kc值見表2。地膜覆蓋條件下，土壤表面蒸發(fā)較小，甜玉米耗水主要由植株蒸騰產(chǎn)生，在此條件下得到的作物系數(shù)（kc）非常類似于基礎(chǔ)作物系數(shù)（kcb）。因此，擬將實(shí)測(cè)kc值與FAO-56推薦值進(jìn)行比較。采用式（5）和式（6）對(duì)推薦值進(jìn)行修正，經(jīng)修正2016年甜玉米不同生育階段作物系數(shù)為kcbini=0.15、kcbmind修正=1.04、kcbend修正=0.91，2017年為kcbini=0.15、kcbmind修正=1.07、kcbend修正=0.96。實(shí)測(cè)均值與推薦值（修正）相比，生育初期（苗期）和生育中期（抽雄吐絲期），2 a的實(shí)測(cè)kc值均較推薦值大，而生育后期（灌漿乳熟期）則相反。

2.4 甜玉米生育期節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)

試驗(yàn)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)事活動(dòng)記錄及土壤水分監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，2016年和2017年甜玉米全生育期均灌水9次，凈灌溉用水量分別為164.7 mm和182.8 mm（表3）。從不同生育階段來看，苗期凈灌水定額較小，抽雄吐絲期和灌漿乳熟期凈灌水定額較大，凈灌溉定額也較book=0,ebook=5大。雖然2個(gè)年度均灌水9次，但2016年甜玉米生育前期降水較少，所以灌水主要分布在這段時(shí)間；2017年則相反，甜玉米生育前期降水多，后期降水少，所以灌水主要分布在生育后期。從灌溉前和灌溉后計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤含水率情況來看，2016年和2017年試驗(yàn)點(diǎn)甜玉米全生育期內(nèi)實(shí)測(cè)灌溉前和灌溉后土壤計(jì)劃濕潤(rùn)層儲(chǔ)水量占田間持水率的65%~99%。參照文獻(xiàn)[13]的研究成果，玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄吐絲期和灌漿乳熟期的最優(yōu)土壤相對(duì)含水率分別為60%、70%、75%、70%，上限均為90%。將最優(yōu)土壤含水率控制灌溉上下限與實(shí)際灌溉制度對(duì)比發(fā)現(xiàn)，2個(gè)年度共18次灌水中有14次灌前土壤含水率偏高，2次灌前土壤含水率偏低；有11次灌后土壤含水率偏高，4次灌后土壤含水率偏低?？梢?，試驗(yàn)點(diǎn)甜玉米全生育期灌前和灌后土壤含水率偏高的情況較多，易造成灌水成本增加和灌溉用水浪費(fèi)，灌溉水分利用率較低。

圖3 甜玉米生育期作物系數(shù) Fig.3 The crop coefficient of sweet maize

表2 甜玉米不同生育期作物系數(shù) Table 2 The crop coefficient of sweet maize in different growth stages

根據(jù)上文分析，試驗(yàn)點(diǎn)甜玉米常規(guī)灌水過程中還有較大的節(jié)水潛力。本研究根據(jù)水量平衡原理，以播種時(shí)計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤儲(chǔ)水量作為初始值，以表1中甜玉米不同生育階段需水量平均值作為日需水量，以文獻(xiàn)[13]推薦的玉米最優(yōu)控制上下限為灌水依據(jù)，當(dāng)計(jì)劃濕潤(rùn)層土壤儲(chǔ)水量逐日被消耗（考慮有效降雨量補(bǔ)充），接近控制下限時(shí)開始灌水，使之達(dá)到控制上限，依此類推，直至甜玉米收獲，得到甜玉米節(jié)水灌溉制度設(shè)計(jì)圖及灌溉制度表（圖4和表4）。如圖4所示，與甜玉米常規(guī)灌溉條件下實(shí)際儲(chǔ)水量變化過程相比，經(jīng)過節(jié)水灌溉優(yōu)化設(shè)計(jì)的甜玉米全生育期計(jì)劃濕潤(rùn)層儲(chǔ)水量始終在控制灌溉上下限內(nèi)波動(dòng)，既節(jié)約了灌溉用水又可保證甜玉米始終在最優(yōu)土壤含水率條件下生長(zhǎng)。如表4所示，經(jīng)過節(jié)水灌溉優(yōu)化設(shè)計(jì)，2016年甜玉米只需灌溉4次，凈灌溉定額112.2 mm，比實(shí)際灌溉制度灌水次數(shù)減少5次，凈灌溉用水量減少52.5 mm（31.87%）。2017年甜玉米同樣只需灌溉4次，凈灌溉定額為120.7 mm，比實(shí)際灌溉制度灌水次數(shù)減少5次，凈灌溉用水量減少62.1 mm（33.97%）。綜上所述，通過節(jié)水灌溉優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證甜玉米最優(yōu)水分供給條件下，甜玉米全生育期灌溉次數(shù)較常規(guī)灌溉可減少1/2以上，凈灌溉用水量分別減少了31.87%和33.97%。

book=90,ebook=6

表3 甜玉米實(shí)際灌溉情況 Table 3 The real irrigation water use of sweet maize

圖4 甜玉米節(jié)水灌溉制度 Fig.4 The water saving irrigation system on sweet maize

表4 甜玉米優(yōu)化節(jié)水灌溉制度 Table 4 The water saving irrigation system of fresh sweet maize

3 討 論

白樹明等[14]在20世紀(jì)90年代通過田間試驗(yàn)得到云南玉米需水量在369.7~417.9 mm之間；Qin等[8]采用智墑監(jiān)測(cè)得到夏玉米需水量為309.0~311.0 mm之間；Wendt等[15]曾于20世紀(jì)70年代在美國(guó)得克薩斯州開展過不同灌水方式下鮮食甜玉米需水量試驗(yàn)，作者通過監(jiān)測(cè)土壤水勢(shì)換算土壤含水率，結(jié)果顯示，不同灌溉模式下甜玉米全生育期需水量在310~361 mm之間，日均需水強(qiáng)度在4.3~5.0 mm/d之間。試驗(yàn)得到的甜玉米需水量和需水強(qiáng)度值與上述文獻(xiàn)相比均較小，可能原因?yàn)椋孩俚啬じ采w抑制了甜玉米棵間蒸發(fā)，王健等[16]研究表明夏玉米生育期棵間蒸發(fā)量占蒸發(fā)蒸騰量的比例可達(dá)43.57%~52.52%；②甜玉米品種與試驗(yàn)環(huán)境差異，本試驗(yàn)甜玉米品種為“庫(kù)普拉902”，植株平均高度為1.6 m左右，僅為普通玉米（株高2.0~2.5 m）高度的2/3，植株矮小意味著地上生物量的減小，通過光合作用消耗的水分也會(huì)減?。煌瑫r(shí)作物需水量還與氣象條件[12]、土壤類型、種植密度及栽培模式等因素緊密相關(guān)，一個(gè)或多個(gè)因素的改變都會(huì)直接影響作物需水量。雖然試驗(yàn)得到的鮮食甜玉米需水量和需水強(qiáng)度值偏小，但需水過程線變化特征與肖俊夫等[17]和范曉慧[18]研究結(jié)果基本一致。2 a甜玉米需水量數(shù)據(jù)環(huán)比，2017年較2016年多15.2 mm?？赡苁且?yàn)?017年生育期長(zhǎng)3 d，且凈灌溉用水量多18.1 mm；生育期延長(zhǎng)會(huì)增加需水總量，需水總量也會(huì)隨凈灌溉用水量的增加而增大[19]。

作物系數(shù)可以綜合反映作物種類、生物學(xué)特性、土壤水肥狀況和田間管理[20]，是計(jì)算作物需水量必不可少的參數(shù)。試驗(yàn)得到的2個(gè)年度甜玉米不同生育階段kc值與FAO推薦的kcb值相比，生長(zhǎng)初期和生長(zhǎng)中期實(shí)測(cè)值均偏大，可能是因?yàn)殡m有地膜覆蓋，但不能完全避免土壤表面蒸發(fā)，使得實(shí)測(cè)kc值較kcb值大。而生長(zhǎng)后期實(shí)測(cè)kc值卻較kcb值小，這可能與甜玉米采收時(shí)間控制有關(guān)，甜玉米灌漿結(jié)束后，有7 d左右最佳采收時(shí)間，農(nóng)民可根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格等因素控制采收時(shí)間，此階段需水量和作物系數(shù)均逐漸下降（圖2和圖3），若遇采收時(shí)間延后，生長(zhǎng)后期平均kc值將減小。

滇中高原地區(qū)地形地貌錯(cuò)綜復(fù)雜、立體氣候、水資源時(shí)空分布不均、土壤類型多樣、物種資源豐富，本文試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅為2 a的成果，有一定局限性。不同水文年型或非充分灌溉條件下甜玉米需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度的擬定，仍須做長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)觀測(cè)。此外，甜玉米經(jīng)濟(jì)價(jià)值高，種植前景廣闊，在我國(guó)已得到大面積推廣和種植，因此有必要對(duì)其需水量時(shí)空變化特征開展深入研究。

4 結(jié) 論

1）確定了甜玉米不同生育階段計(jì)劃濕潤(rùn)層深度：苗期為20 cm、拔節(jié)期為30 cm、抽雄吐絲期為40 cm、灌漿乳熟期為50 cm，試驗(yàn)點(diǎn)甜玉米根系吸水深度為50 cm。

2）2016年和2017年甜玉米生育期需水量別為197.7 mm和212.9 mm，全生育期平均需水強(qiáng)度分別為3.0 mm/d和3.1 mm/d。各生育期需水強(qiáng)度表現(xiàn)為抽雄吐絲期＞灌漿乳熟期＞拔節(jié)期＞苗期。甜玉米全生育期日需水量過程線為一條不斷波動(dòng)變化的鋸齒狀曲線，趨勢(shì)線表現(xiàn)為開口向下的拋物線。

3）甜玉米苗期kc較小，進(jìn)入拔節(jié)期以后kc逐漸增大，至抽雄吐絲期達(dá)到峰值（2016年和2017年分別為1.13和1.31），灌漿乳熟期以后kc值有所下降，2個(gè)年度甜玉米全生育期kc平均值分別為0.63和0.67。

4）實(shí)際灌溉過程中往往存在灌前和灌后土壤含水率偏高的情況，通過節(jié)水灌溉優(yōu)化設(shè)計(jì)，2 a甜玉米全生育期灌溉次數(shù)減少為4次，凈灌溉用水量減少為112.2 mm和120.7 mm，較實(shí)際分別減少31.87%和33.97%。

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Water Consumption of Sweet Corn and Its Water-saving Irrigation Strategies

ZHANG Lei1, WANG Jie1, WANG Shupeng1, HUANG Ying1, CAO Yan1, DUAN Qicai1, CUI yuanlai2

(1.Yunnan Institute of Water Resource and Hydropower Research, Kunming 650228, China；2.State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

【】Cultivation of sweet corn has increased over the past decades in some areas of China, but its demand for water and the associated irrigation strategies are poorly documented. The objective of this paper is to plug this knowledge gap.【】A two-year field experiment designed based on the principle of achieving high yield was conducted. During the experiment we measured the change in soil moisture and meteorological factors, and used them to calculate water requirement, water consumption and crop coefficient (c) of the crops. These help us to optimize the irrigation strategy for sweet corn production.【】The water requirement, daily water consumption during the growth season of the sweet corn in 2016 and 2017 were 197.7 and 212.9 mm, 3.0 mm/d and 3.1 mm/d respectively. The daily water consumption varied with growth stage, being highest in the tasseling stage and least in the seedling stage. The average crop coefficient in 2016 and 2017 was 0.63 and 0.67, respectively, and the optimal calculation showed that changing irrigations times to four could reduce irrigation water by 31.84% to 33.97% compared to the currently used irrigation strategy.【】Water requirement of the sweet maize was low and its water consumption was similar to normal corn. Appropriate irrigation is essential to safeguarding its production.

sweet corn; water requirement; water consumption; crop coefficient; irrigation system

S274.1

A

10.13522/j.cnki.ggps.2019368

1672 - 3317（2021）01 - 0022 - 08

2019-11-11

云南省重點(diǎn)新產(chǎn)品開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2015BB019）；2019年云南省水利廳水資源費(fèi)項(xiàng)目；2017年云南省科技廳“三區(qū)”科技服務(wù)項(xiàng)目

張雷（1986-），男，工程師，碩士，主要從事高原特色農(nóng)作物節(jié)水灌溉研究。E-mail: 554117864@qq.com

張雷, 王杰, 王樹鵬, 等. 鮮食甜玉米需水規(guī)律及節(jié)水灌溉制度研究[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2021, 40(1): 22-29, 37.

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責(zé)任編輯：趙宇龍