夏玉米不同生育期虧缺-復(fù)水對蒸發(fā)蒸騰和產(chǎn)量的影響

段偉娜，徐家屯，曹玉鑫，彭雄標(biāo)，蔡煥杰*

（1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西楊凌712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西楊凌712100；3.西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西楊凌712100）

0 引 言

【研究意義】干旱是限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展的主要因素[1-2]。隨著我國人口的持續(xù)增長和對糧食需求的逐年增加，水資源短缺情況日益加劇[3]。到2050年全球?qū)任锏男枨箢A(yù)計增加60%～70%[4]，這種需求可能會進(jìn)一步加劇水資源短缺和農(nóng)田生產(chǎn)之間的矛盾[5]，因此，實(shí)現(xiàn)減少農(nóng)業(yè)用水和保持作物產(chǎn)量的雙重目標(biāo)對于促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。虧缺灌溉被認(rèn)為是一種對灌溉制度進(jìn)行合理調(diào)整，在保證作物生長的前提下，最大限度地提高水分利用效率的方法，近年來已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)的充分灌溉[6-8]。

【研究進(jìn)展】虧缺灌溉是指將有限的水資源合理分配到對產(chǎn)量影響最大的作物需水關(guān)鍵期，而減少非關(guān)鍵期供水[6]。由于作物本身具有對水分虧缺的適應(yīng)性和虧缺-復(fù)水后的補(bǔ)償效應(yīng)，適當(dāng)虧水可能對作物產(chǎn)量和品質(zhì)產(chǎn)生積極影響[9]。多種作物都能從虧缺灌溉策略中獲益，Karam 等[10]指出在向日葵種子形成初期虧缺灌溉增加了籽粒中同化物質(zhì)的分配比例，通過增加籽粒質(zhì)量來補(bǔ)償籽粒數(shù)的減少。李彥彬等[11]研究表明在抽穗期進(jìn)行虧缺灌溉，干旱脅迫7 d 后對小麥的株高、葉面積表現(xiàn)出較強(qiáng)的補(bǔ)償效應(yīng)。張智郡等[12]研究不同生育期虧缺灌溉對玉米產(chǎn)量的影響指出，在抽雄期水分虧缺對產(chǎn)量影響較大，玉米受到水分脅迫的土壤體積含水率下限為15%。Comas 等[13]通過研究營養(yǎng)晚期和成熟期虧缺灌溉對玉米水分利用和產(chǎn)量的影響，認(rèn)為在營養(yǎng)晚期虧缺灌溉比成熟期可以獲得更高的水分利用效率。在水分虧缺條件下，作物的需水規(guī)律也會發(fā)生改變，楊樺等[14]指出水分虧缺顯著降低作物蒸發(fā)蒸騰量。在玉米苗期進(jìn)行虧缺灌溉可以降低葉面積指數(shù)，減少冗余生長，從而縮減拔節(jié)期—成熟期的蒸發(fā)蒸騰量[9]。玉米是中國第二大作物，占2019年中國谷物產(chǎn)量的40%[15-16]，因此，玉米在保障中國糧食安全方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[17]。關(guān)中平原是我國重要的糧食產(chǎn)區(qū)，約占陜西省糧食總產(chǎn)量的2/3，其中夏玉米是關(guān)中平原的主要作物之一[18]。虧缺灌溉對玉米產(chǎn)量的影響難以估算，種植時土壤的有效儲水量、灌水時間和灌水量都會影響最終產(chǎn)量[19]。【切入點(diǎn)】以往對玉米的研究大多集中在全生育期水分虧缺或單個生育階段水分虧缺對作物的影響上，對不同生育階段進(jìn)行虧缺-復(fù)水的研究尚且不足。同時，蒸發(fā)蒸騰量的準(zhǔn)確計算對確定最佳水管理方法和設(shè)計灌溉制度具有重要意義[20]，而基于連續(xù)實(shí)測數(shù)據(jù)分析虧缺-復(fù)水對不同時間尺度蒸發(fā)蒸騰量影響的研究還有待完善?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以關(guān)中平原夏玉米為研究對象，基于生育階段設(shè)置不同虧水水平，探討不同時期虧缺-復(fù)水對夏玉米蒸發(fā)蒸騰量、產(chǎn)量和水分利用效率的影響，分析不同生育階段蒸發(fā)蒸騰量與土壤含水率之間的關(guān)系，以期找到夏玉米關(guān)鍵生育期的土壤含水率閾值，為優(yōu)化灌溉管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2020年6—10月在西北農(nóng)林科技大學(xué)中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院農(nóng)田水分轉(zhuǎn)化試驗(yàn)場（東經(jīng)108°04′，北緯34°18′，海拔521 m）的遮雨棚下測坑中進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)屬于大陸性暖溫帶季風(fēng)氣候，試驗(yàn)站多年平均溫度為12.9 ℃，多年平均降水量為609 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 500 mm，全年無霜期212 d。站內(nèi)地形平整，土壤質(zhì)地為中壤土，1 m 土層田間持水率為23%～25%，凋萎含水率為11%～12%(以上均為質(zhì)量含水率)，土壤體積質(zhì)量為1.40 g/cm3。試驗(yàn)小區(qū)為鋼筋混凝土有底測坑，面積6.67 m2（長3.13 m，寬2.13 m），裝土深度3 m，共27個測坑，其中2 個測坑內(nèi)安裝有大型稱質(zhì)量式蒸滲儀。上方安裝移動式電動遮雨棚，無降水時打開以保證日常光照。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

供試作物為夏玉米，品種為“鄭單958”，于2020年6月16日播種，9月30日收獲，全生育期107 d，株距30 cm，行距50 cm。夏玉米全生育期劃分為出苗—拔節(jié)期（6月20日—7月20日）、拔節(jié)—抽雄期（7月21日—8月14日）、抽雄—灌漿期（8月15日—9月11日）和灌漿—成熟期（9月12日—9月30日）4 個生育階段。夏玉米全生育期各處理施肥一致，混施尿素和磷酸二銨（N：246 kg/hm2、P2O5：270 kg/hm2），分2 次施入，基施60%，第2 次灌水追施40%。

本試驗(yàn)分別在出苗—拔節(jié)期、拔節(jié)—抽雄期和抽雄—灌漿期這3 個重要生育階段進(jìn)行灌水處理。灌水量以蒸滲儀實(shí)測的充分灌溉處理CK 的ETa（2次灌水之間的蒸發(fā)蒸騰量）為標(biāo)準(zhǔn)，按3 個水平100%ETa（充分灌溉）、80%ETa（中度水分虧缺）和60%ETa（重度水分虧缺）實(shí)施灌水，試驗(yàn)設(shè)計采用4 因素3 水平的部分正交試驗(yàn)設(shè)計L9（34），共設(shè)計9 個處理，每個處理3 次重復(fù)，小區(qū)按照隨機(jī)區(qū)組排列。試驗(yàn)處理如表1 所示。夏玉米整個生育期分別于7月8日、30日和8月27日進(jìn)行3 次灌溉，CK 的灌水量分別為61.44、92.17 mm 和92.17 mm，灌溉方法為地面灌溉。為保證夏玉米順利出苗，試驗(yàn)各小區(qū)均在播種前（6月10日）灌水61.44 mm。

表1 夏玉米各生育階段水分處理Table 1 Water treatment in different growth stages of summer maize

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 氣象數(shù)據(jù)

采用遮雨棚內(nèi)自動氣象站（GMX501，Gill，UA）進(jìn)行氣溫、空氣相對濕度、2 m 處的風(fēng)速、太陽輻射強(qiáng)度等觀測；常規(guī)氣象資料利用設(shè)于站內(nèi)的國家一般氣象站數(shù)據(jù)。夏玉米生育期內(nèi)氣象數(shù)據(jù)如圖1 所示。

圖1 玉米生育期內(nèi)平均氣溫、風(fēng)速、太陽凈輻射和飽和水氣壓差Fig.1 Mean temperature，wind speed，net solar radiation and vapor pressure deficit during maize growth period

1.3.2 土壤含水率

土壤含水率采用預(yù)先校準(zhǔn)好的土壤水分傳感器（TDR310S，Acclima，USA）測定，土壤水分傳感器的埋設(shè)深度為10、20、30、40、50、60、80 cm和100 cm。土壤含水率數(shù)據(jù)每30 min 自動記錄并儲存在數(shù)據(jù)采集器中。

1.3.3 蒸發(fā)蒸騰量

用大型稱質(zhì)量式蒸滲儀（新匯澤測控技術(shù)有限公司，西安，中國）測定夏玉米生長期間的蒸發(fā)蒸騰量。其他測坑的蒸發(fā)蒸騰量利用水量平衡法間接獲得。其中，逐小時的蒸發(fā)蒸騰量表達(dá)式為：

式中：ETr，i為第ih 的蒸發(fā)蒸騰量（mm/h）；n為土壤層數(shù)；Hj為第j層的土壤厚度（cm）；θj，i、θj，i+1為第j層土壤在第ih 和第i+1 h 的初始土壤體積含水率（%）。

逐日的蒸發(fā)蒸騰量表達(dá)式為：

式中：ETc，k為第kd 的蒸發(fā)蒸騰量（mm/d）；m為小時數(shù)（h）。

累積蒸發(fā)蒸騰量表達(dá)為：

式中：ETcum，q為第qd 的累積蒸發(fā)蒸騰量（mm）；q為生育期天數(shù)（d），當(dāng)q=107 d 時，ETcum，107為總蒸發(fā)蒸騰量ET。

參考作物蒸發(fā)蒸騰量采用Penman-Montieth 公式：

式中：ET0為參考作物蒸發(fā)蒸騰量（mm/d）；Rn為作物表面的凈輻射量（MJ/(m2·d)）；G為土壤熱通量（MJ/(m2·d)）；T為2 m 處的平均氣溫；u2為2 m 處的風(fēng)速；es為飽和水氣壓（kPa）；ea為實(shí)際水氣壓（kPa）；Δ為飽和水氣壓與溫度曲線的斜率（kPa/℃）；γ為干濕表常數(shù)。

1.3.4 產(chǎn)量及水分利用效率

夏玉米收獲時，在每個地塊選取具有代表性的10 株玉米，自然風(fēng)干后，將玉米棒脫粒并測定百粒質(zhì)量及總質(zhì)量，最后換算至作物產(chǎn)量（kg/hm2）。

水分利用效率計算式為：

式中：WUE為水分利用效率（kg/m3）；Y為產(chǎn)量（kg/hm2）；ET為總蒸發(fā)蒸騰量（mm）。

1.3.5 數(shù)據(jù)分析

本研究采用Excel 2016 對數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理與繪圖；應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)分析軟件SPSS 26 進(jìn)行相關(guān)分析和方差分析（ANOVA），采用最小顯著性差異（LSD）在α=0.05 的水平上進(jìn)行顯著性比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 水分脅迫及復(fù)水前后蒸發(fā)蒸騰量日變化規(guī)律

蒸發(fā)蒸騰量日變化在各生育階段上大致呈拋物線型趨勢（圖2）。從07:00—08:00 開始，隨著大氣輻射的增加，ETr逐漸增大，在12:00—16:00 達(dá)到峰值，16:00 之后大氣輻射降低，ETr開始下降，并在20:00 之后減小到穩(wěn)定狀態(tài)。夏玉米ETr的峰值隨生育階段不同呈先增大后減小的變化趨勢，最大值出現(xiàn)在拔節(jié)—灌漿期。ETr峰值受水分脅迫的影響，以CK、T7 處理和T4 處理為例，ETr峰值在出苗—拔節(jié)期為0.34、0.3 mm/h 和0.27 mm/h；拔節(jié)—抽雄期為0.78、0.5 mm/h 和0.45 mm/h；抽雄—灌漿期為0.89、0.65 mm/h 和0.55 mm/h；灌漿—成熟期為0.36、0.27 mm/h 和0.13 mm/h。此外，T4 處理ETr在12:00—14:00 達(dá)到峰值，早于CK 和T7 處理，且出苗—拔節(jié)期和灌漿—成熟期達(dá)到峰值的時間要早于其他生育階段，這表明ETr達(dá)到峰值的時間受水分脅迫和生育階段的影響。

圖2 不同水分處理不同生育期蒸發(fā)蒸騰量日變化規(guī)律Fig.2 Diurnal variation of evapotranspiration under different water treatments at different growth stages

復(fù)水可顯著增加夏玉米蒸發(fā)蒸騰量（圖3）。在拔節(jié)—抽雄期，T3 處理和T6 處理復(fù)水后的ETr比復(fù)水前分別增加了0.44 mm/h 和0.42 mm/h。在抽雄—灌漿期，T7 處理和T5 處理復(fù)水后的ETr比復(fù)水前分別增加0.47 mm/h 和0.39 mm/h。說明和復(fù)水前相比，在不同的生育階段進(jìn)行復(fù)水都可以提高夏玉米的日蒸發(fā)蒸騰量。同時，不同生育階段復(fù)水對夏玉米日蒸發(fā)蒸騰量的影響不同（圖4）。在拔節(jié)—抽雄期復(fù)水后T3 處理ETr峰值與CK 相比僅相差0.06 mm/h，較T4 處理增加34%；T6 處理ETr峰值與CK 相比減少0.16 mm/h，較T8 處理增加19%。在拔節(jié)—抽雄期進(jìn)行水分脅迫，抽雄—灌漿期實(shí)施復(fù)水的情況下，上述情況仍然存在，但有所減弱。T7 處理和T5 處理在抽雄—灌漿期復(fù)水后ETr峰值與CK 相比分別相差0.24 mm/h 和0.29 mm/h，較T1 處理和T2 處理分別增加12%和38%。上述結(jié)果說明，在不同生育階段進(jìn)行水分虧缺，復(fù)水后都一定程度上增加了夏玉米的蒸發(fā)蒸騰量，出苗—拔節(jié)期的水分虧缺對夏玉米影響較小，中度水分虧缺復(fù)水后蒸發(fā)蒸騰量可以恢復(fù)到正常水平，拔節(jié)—抽雄期是夏玉米的快速生長期，復(fù)水后蒸發(fā)蒸騰量難以恢復(fù)。

圖3 不同生育期復(fù)水前后蒸發(fā)蒸騰量日變化規(guī)律Fig.3 Diurnal variation of evapotranspiration before and after rewatering at different growth

圖4 不同生育期復(fù)水后蒸發(fā)蒸騰量日變化規(guī)律Fig.4 Diurnal variation of evapotranspiration after rewatering at different growth stages

2.2 水分脅迫及復(fù)水前后蒸發(fā)蒸騰量季節(jié)變化規(guī)律

夏玉米CK 實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量與參考作物蒸發(fā)蒸騰量變化趨勢基本一致，表現(xiàn)出一定的季節(jié)變化規(guī)律（圖5）。在出苗—拔節(jié)期，土壤蒸發(fā)占據(jù)主導(dǎo)地位，ETc與ET0相差較大，分別為2.06 mm/d 和4.53 mm/d；在拔節(jié)—抽雄期，葉面積指數(shù)迅速增加，ETc與ET0分別為3.02 mm/d 和4.15 mm/d；在抽雄—灌漿期，夏玉米進(jìn)入關(guān)鍵生殖階段，ETc與ET0分別為2.93 mm/d 和3.65 mm/d；在灌漿—成熟期，蒸發(fā)蒸騰量降低，ETc與ET0分別為1.00 mm/d 和2.79 mm/d。除此之外，灌水后1～11 d 內(nèi)，ETc迅速增大，與潛在作物蒸發(fā)蒸騰量ET0基本一致，說明土壤含水率的增加顯著提高了夏玉米蒸發(fā)蒸騰量。

圖5 生育期內(nèi)CK 與參考作物逐日、累積蒸發(fā)蒸騰Fig.5 Variation of daily and accumulated evapotranspiration of CK treatment and reference crops during growth period

夏玉米總蒸發(fā)蒸騰量ET隨灌水量的增加而增加（圖6）。不同虧缺灌溉處理的ET為177.26～248.50 mm，比CK 減少了9.26%～28.67%，日蒸發(fā)蒸騰量ETc的最大值發(fā)生在拔節(jié)—灌漿期，達(dá)到了5.19～7.93 mm/d。由于各生育階段灌水水平不同，累積蒸發(fā)蒸騰量ETcum的變化存在差異，以T4 處理和T7 處理為例，前期T4 處理的ETcum大于T7 處理，但在9月10日T7 處理的ETcum超過了T4 處理，這是由于在抽雄—灌漿期T7 處理的灌水量遠(yuǎn)大于T4處理，復(fù)水產(chǎn)生的補(bǔ)償效應(yīng)使得T7 處理的ETcum超過T4 處理，T6 處理和T8 處理也有相同的結(jié)論。

圖6 生育期內(nèi)不同水分處理逐日、累積蒸發(fā)蒸騰量Fig.6 Daily and accumulated evapotranspiration variation of different water treatments in growth period

不同生育階段水分脅迫和復(fù)水對蒸發(fā)蒸騰量的影響有所不同（表2）。T3 處理和T6 處理在出苗—拔節(jié)期的蒸發(fā)蒸騰量分別為68.68 mm 和66.82 mm，相較于CK 減少了3.41 mm 和5.27 mm，在拔節(jié)—抽雄期復(fù)水后，T3 處理蒸發(fā)蒸騰量僅比CK 減少1.32 mm，而T6 處理比CK 減少7.73 mm。T7 處理和T5處理在拔節(jié)—抽雄期的蒸發(fā)蒸騰量分別為50.11 mm和43.22 mm，比CK 低25.28 mm 和32.17 mm，在抽雄—灌漿期復(fù)水后比CK 減少10.37 mm 和9.88 mm。上述結(jié)果表明，在不同生育階段進(jìn)行復(fù)水，對夏玉米蒸發(fā)蒸騰量都有一定的補(bǔ)償作用。在出苗—拔節(jié)期進(jìn)行水分虧缺對夏玉米影響較小，而在拔節(jié)—抽雄期進(jìn)行水分虧缺，復(fù)水后蒸發(fā)蒸騰量很難恢復(fù)到正常水平，這與小時尺度的日蒸發(fā)蒸騰量所表現(xiàn)出來的規(guī)律相一致。

表2 不同生育階段內(nèi)各處理的實(shí)際蒸發(fā)蒸騰量Table 2 Actual evapotranspiration in different growth stages

2.3 蒸發(fā)蒸騰量和土壤含水率之間的關(guān)系

圖7 顯示了夏玉米不同生育階段晴天日蒸發(fā)蒸騰量與0～30 cm 土層土壤含水率之間的關(guān)系。在出苗—抽雄期，日蒸發(fā)蒸騰量與土壤含水率呈線性正相關(guān)關(guān)系（R2=0.677）；在抽雄—灌漿期，當(dāng)土壤含水率大于18%（75%田間持水率）時，日蒸發(fā)蒸騰量基本保持不變；當(dāng)土壤含水率小于18%（75%田間持水率）時，日蒸發(fā)蒸騰量隨土壤含水率的降低呈線性減小趨勢（R2=0.837）；當(dāng)土壤含水率降低到12%（50%田間持水率）時，日蒸發(fā)蒸騰量接近0；在灌漿—成熟期，無灌水的情況下，土壤含水率始終低于15%（62.5%田間持水率），此時日蒸發(fā)蒸騰量隨土壤含水率的增加呈線性增加趨勢（R2=0.683）。

圖7 夏玉米日蒸發(fā)蒸騰量與土壤含水率的關(guān)系Fig.7 Relationship between daily evapotranspiration and soil water content of summer maize

2.4 產(chǎn)量和水分利用效率

水分虧缺會對夏玉米產(chǎn)量和水分利用效率產(chǎn)生不同程度的影響（表3）。其中CK 產(chǎn)量為6 723.64 kg/hm2，水分利用效率為2.70 kg/m3。T2、T4、T5、T6、T7 處理和T8 處理的產(chǎn)量分別比CK 顯著減少了29.78%、31.02%、20.39%、29.72%、20.10%和32.25%（P＜0.05），T4、T6 處理和T8 處理的水分利用效率分別比CK 顯著減少了6.67%、7.04%和7.78%（P＜0.05），而T1 處理和T3 處理的水分利用效率相較于CK 分別增加2.22%和4.07%（P＞0.05）。不同水分處理的產(chǎn)量排序?yàn)镃K＞T3 處理＞T1 處理＞T7 處理＞T5 處理＞T6 處理＞T2 處理＞T4 處理＞T8處理，水分利用效率的排序?yàn)門3 處理＞T1 處理＞CK＞T5 處理＞T2 處理＞T7 處理＞T4 處理＞T6 處理＞T8 處理。綜上可知，抽雄—灌漿期進(jìn)行水分虧缺對夏玉米產(chǎn)量的影響最大，其次是拔節(jié)—抽雄期，出苗—拔節(jié)期水分虧缺對夏玉米產(chǎn)量影響最小。

表3 不同水分處理下的夏玉米產(chǎn)量和水分利用效率Table 3 Yield and water use efficiency of summer maize under different water treatments

3 討論

3.1 虧缺灌溉對夏玉米蒸發(fā)蒸騰量的影響

蒸發(fā)蒸騰是土壤-植物-大氣連續(xù)體中的重要環(huán)節(jié)，對作物生長發(fā)育起著至關(guān)重要的作用。蒸發(fā)蒸騰的研究對進(jìn)一步了解土壤水分運(yùn)移、根系吸水和農(nóng)田能量平衡狀況等都具有重要意義，同時也是合理確定灌溉制度，提高農(nóng)業(yè)水利用效率的關(guān)鍵[21]。影響作物蒸發(fā)蒸騰的因素有很多，包括氣象因素（光合有效輻射、日照時間、氣溫、飽和水氣壓差、風(fēng)速等）、作物因素（株高、葉面積等）、土壤因素（土壤溫度、土壤濕度等）[22-23]。在充分灌溉條件下，影響作物蒸發(fā)蒸騰的因素主要為氣象因素[23]，在虧缺灌溉條件下，土壤含水率和葉面積指數(shù)成為影響蒸發(fā)蒸騰的主要原因[21]。生育期總蒸發(fā)蒸騰量的大小隨灌水量的增加呈線性增加趨勢[15]。虧水條件下，土壤含水率降低，誘導(dǎo)根系產(chǎn)生脫落酸并傳輸?shù)饺~片，調(diào)控葉片的生理功能（如葉片延伸速率和氣孔導(dǎo)度），作為作物抗旱的第一道防線在地上部尚未感知到水分脅迫時減少水分蒸騰，同時保持或增加光合作用[24]。虞連玉[21]通過田間試驗(yàn)得出不同供水條件下夏玉米蒸發(fā)蒸騰量為285.51～334.18 mm。魏永霞等[25]研究表明玉米各虧缺處理耗水量為318.24 ～517.83 mm。本試驗(yàn)得出的夏玉米蒸發(fā)蒸騰量在177.26～248.50 mm，與上述文獻(xiàn)相比結(jié)果較小，可能是由于生育階段中后期陰雨天氣較多，光合有效輻射減少，溫度降低，空氣相對濕度增大，抑制了夏玉米的蒸發(fā)蒸騰，同時，灌漿—成熟期無灌水，使包括CK 在內(nèi)的各處理在生育后期均受到水分脅迫的影響，造成葉片過早枯萎，影響了夏玉米的蒸發(fā)蒸騰。

適時對夏玉米進(jìn)行虧缺灌溉，在復(fù)水后具有一定的補(bǔ)償效應(yīng)[9]。水分虧缺的補(bǔ)償效應(yīng)主要體現(xiàn)在作物為適應(yīng)逆境在虧水期間表現(xiàn)出一定的積極響應(yīng)、復(fù)水后作物的耗水強(qiáng)度和光合能力等均有所提高、應(yīng)對再次水分脅迫的適應(yīng)能力加強(qiáng)和前期脅迫可延緩后期衰老的后效性[26]。在本研究中，不同時間尺度的蒸發(fā)蒸騰量季節(jié)變化都表明在出苗—拔節(jié)期進(jìn)行中度水分脅迫，拔節(jié)—抽雄期復(fù)水蒸發(fā)蒸騰量可以恢復(fù)到正常水平，這與前人[27]的研究結(jié)論一致。當(dāng)夏玉米水分虧缺復(fù)水后，作物蒸發(fā)蒸騰量表現(xiàn)出明顯的上升趨勢，即產(chǎn)生了補(bǔ)償效應(yīng)，這是因?yàn)樽魑锉旧淼恼{(diào)節(jié)機(jī)制對其營養(yǎng)和生殖器官進(jìn)行了優(yōu)化，補(bǔ)償了水分虧缺對夏玉米造成的傷害[9]。而在拔節(jié)—抽雄期虧水，復(fù)水后蒸發(fā)蒸騰量雖然有一定的增加，但無法恢復(fù)到正常水平，可能是因?yàn)榇穗A段為夏玉米快速生長期，水分虧缺會對根系生長和地上部干物質(zhì)分配等關(guān)鍵過程造成不可恢復(fù)的損害。

3.2 虧缺灌溉對夏玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

充分灌溉條件下的產(chǎn)量不一定是最高的，產(chǎn)量隨灌水量的增加呈拋物線變化規(guī)律[15]，也有研究表明產(chǎn)量和灌水量之間為線性關(guān)系[28-29]，同時，虧缺灌溉可以在不影響作物產(chǎn)量的情況下顯著提高水分利用效率。在輕度和中度水分脅迫下，水分利用效率的提高是根系生長、根冠信號、氣孔調(diào)控、冗余生長控制與補(bǔ)償效應(yīng)綜合作用的結(jié)果[24]。相對于充分灌溉，水分脅迫下更多的碳被輸送到根部或地上部，提高了單位葉面積的水分吸收和運(yùn)輸能力，從而增強(qiáng)了調(diào)節(jié)水-碳交換的能力，隨著土壤水分有效性的降低，蒸騰速率降低快于光合速率，從而提高了水分利用效率[24]。不同水分虧缺處理下，王曉云[28]得出夏玉米產(chǎn)量的范圍為3 932.92～7 670.06 kg/hm2，水分利用效率的范圍為1.78～2.63 kg/m3，均為充分灌溉處理最高。Zou 等[29]研究表明產(chǎn)量與總灌水量之間呈線性關(guān)系，產(chǎn)量最小為6 926.50 kg/hm2，最大為8 672.00 kg/hm2，虧缺灌溉提高了夏玉米的水分利用效率，其中拔節(jié)—灌漿期中度虧缺最高。這與本研究T3 處理的水分利用效率最高不一致，可能是因?yàn)椴煌奶鞖鉅顩r和水文年型所致，相較于往年，本試驗(yàn)生育期內(nèi)降水量較多，生育后期長期的陰雨天氣抑制了夏玉米蒸發(fā)蒸騰，從而影響了最終的水分利用效率。

不同生育期水分虧缺對產(chǎn)量的影響不同，抽雄期前后1 個月為玉米的需水臨界期，應(yīng)保證充分的灌水量以保證玉米產(chǎn)量[30]。光合產(chǎn)物在不同組織器官中的分布取決于每個生育階段的水分狀況，適當(dāng)?shù)奶澣惫喔瓤梢钥刂谱魑锏倪^量營養(yǎng)生長，刺激補(bǔ)償效應(yīng)，同時保持或增加產(chǎn)量[31-32]。本文得出了同樣的結(jié)論，T3 處理在沒有顯著降低產(chǎn)量的同時提高了夏玉米的水分利用效率。營養(yǎng)生長期虧水主要限制玉米的潛在產(chǎn)量（籽粒數(shù)），而生殖期虧水主要影響籽粒質(zhì)量[33]。吐絲期后，玉米葉片和莖稈的干質(zhì)量隨蛋白質(zhì)和可溶性碳水化合物減少而減少，養(yǎng)分主要運(yùn)輸?shù)缴称鞴賉34]。在水分脅迫下，玉米灌漿期縮短，同時葉片和莖稈中的同化物向生殖器官中轉(zhuǎn)移，減緩了虧缺灌溉對最終產(chǎn)量的影響。

4 結(jié)論

1）在出苗—拔節(jié)期進(jìn)行中度水分虧缺（80%ETa），復(fù)水后產(chǎn)生補(bǔ)償效應(yīng)，蒸發(fā)蒸騰顯著增加，基本可以恢復(fù)到正常水平；而拔節(jié)—抽雄期虧水蒸發(fā)蒸騰恢復(fù)的能力降低。

2）在抽雄—灌漿期，當(dāng)土壤含水率大于18%（75%田間持水率）時，夏玉米蒸發(fā)蒸騰量基本保持不變；當(dāng)土壤含水率小于18%（75%田間持水率）時，夏玉米生長受到抑制，蒸發(fā)蒸騰隨土壤含水率的降低而降低；當(dāng)土壤含水率降低到12%（50%田間持水率）時，夏玉米基本停止生長。因此，為保證夏玉米生殖階段的籽粒發(fā)育，應(yīng)保持抽雄—灌漿期土壤含水率在田間持水率的75%以上。

3 ） T3 處理在出苗— 拔節(jié)期中度虧水（80%ETa），拔節(jié)—抽雄期不虧水（100%ETa），抽雄—灌漿期中度虧水（80%ETa），相比于CK，產(chǎn)量減少了5.85%，水分利用效率增加了4.07%，更有利實(shí)現(xiàn)關(guān)中平原保產(chǎn)減水的雙重目標(biāo)。