汪明霞

摘 要 對(duì)三個(gè)不同梯度灌溉水平的試驗(yàn)田開(kāi)展玉米水肥耦合效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，在測(cè)定土壤含水量、硝態(tài)氮含量、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率以及光合速率之后，探討了水肥耦合效應(yīng)對(duì)玉米耗水量與耗水規(guī)律、土壤養(yǎng)分、玉米生長(zhǎng)與產(chǎn)量等方面的影響。發(fā)現(xiàn)在溝灌條件下，灌溉量、施肥量都是影響玉米產(chǎn)量的主要因素，為以后的相關(guān)研究提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 溝灌;玉米;水肥耦合效應(yīng);耗水量;凈光合速率

中圖分類(lèi)號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.06.097

有效控制灌溉量，科學(xué)調(diào)整氮肥用量，是玉米高產(chǎn)的基本要求?；诖?，在河南省豫東水利工程管理局惠北灌溉試驗(yàn)站進(jìn)行了溝灌條件下的玉米水肥耦合效應(yīng)相關(guān)試驗(yàn)。該基地位于開(kāi)封市興隆鄉(xiāng)34°78′N(xiāo)，114°51′E，海拔68.05 m，年平均氣溫14.1 ℃，無(wú)霜期210 d，年均日照時(shí)間2 398.8 h，屬黃河沖積物發(fā)育的輕沙壤土，土壤容重為1.44 g·cm-3，田持水量為24%（質(zhì)量含水量），是河南省玉米高產(chǎn)區(qū)域之一。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)選擇相對(duì)平整，地力分布較為均衡，茬口相對(duì)統(tǒng)一的試驗(yàn)田作為玉米水肥耦合效應(yīng)的試驗(yàn)區(qū)域。試驗(yàn)區(qū)長(zhǎng)度為7 m，寬度為6 m，并設(shè)置寬度為1 m的保護(hù)區(qū)。試驗(yàn)人員共設(shè)置3個(gè)不同梯度的灌溉水平，其中高水每公頃灌溉6 000 m3水量，中水每公頃灌溉4 800 m3水量，低水每公頃灌溉2 400 m3水量。氮肥用量也設(shè)置為3個(gè)不同水平，其中高氮水平為每公頃施用氮肥360 kg，中氮水平為每公頃施用氮肥240 kg，低氮水平為每公頃施用氮肥120 kg。本試驗(yàn)共進(jìn)行9個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)進(jìn)行3次，一共有27個(gè)小試驗(yàn)區(qū)。同時(shí)鉀肥與磷肥都根據(jù)本地傳統(tǒng)用量一次性施用，作為試驗(yàn)田基肥。

試驗(yàn)玉米品種從興隆鄉(xiāng)種子公司購(gòu)得，所采用品種應(yīng)具有較強(qiáng)的抗病蟲(chóng)害能力以及耐旱性能，并且種植密度相對(duì)較高。本試驗(yàn)采用大小行方式種植玉米母本，大行行距為60 cm，小行行距為40 cm，株距為25 cm。然后通過(guò)插花的形式將父本玉米點(diǎn)種到母本玉米的大行之間，父本株距控制在30 cm左右，播種深度控制在6.5 cm左右，種植密度控制在每667 m2種植5 800株左右。

2 試驗(yàn)項(xiàng)目測(cè)定方法

通過(guò)烘干稱重法來(lái)測(cè)定土壤含水量，在各小區(qū)取樣2個(gè)，每20 cm進(jìn)行一次土壤含水量測(cè)定，測(cè)定范圍為玉米田0～100 cm的土壤含水量。并利用水平平衡方法將玉米耗水量計(jì)算出來(lái)，一般按照鄰近兩次土壤水分的測(cè)定結(jié)果，對(duì)這個(gè)時(shí)段中的玉米耗水量進(jìn)行計(jì)算。

通過(guò)雙波長(zhǎng)分光光度法對(duì)0～100 cm的土壤硝態(tài)氮含量進(jìn)行測(cè)定。

干物質(zhì)測(cè)定方法。在玉米生長(zhǎng)發(fā)育各個(gè)階段，在各試驗(yàn)小區(qū)分別取10株玉米作為樣品，用水洗干凈，將玉米根部剪除，把玉米莖葉分開(kāi)，并分別在105 ℃環(huán)境中持續(xù)進(jìn)行30 min的殺青。之后在80 ℃環(huán)境中進(jìn)行烘干，對(duì)干重進(jìn)行稱量，最后保存在樣品袋內(nèi)。

在玉米不同的生長(zhǎng)發(fā)育階段，分別選擇典型玉米植株，對(duì)其葉片的氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率以及光合速率進(jìn)行測(cè)定。每株玉米取用葉子5片，并對(duì)每片葉子進(jìn)行3次測(cè)定，然后取用測(cè)定結(jié)果平均值。在每次測(cè)定過(guò)程中，對(duì)5株玉米進(jìn)行處理，并進(jìn)行交叉測(cè)量。每次測(cè)量時(shí)間都控制在8：00—17：00，并且要求在晴天無(wú)風(fēng)無(wú)云條件下進(jìn)行測(cè)定。

在玉米收獲期間，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)選取15株玉米，對(duì)其穗長(zhǎng)、穗粗、禿尖度、單株有效穗數(shù)、穗行數(shù)、行粒數(shù)與千粒質(zhì)量等進(jìn)行詳細(xì)測(cè)定，并進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算[1]。

產(chǎn)量計(jì)算公式為：產(chǎn)量=每公頃穗數(shù)×每穗粒數(shù)×千粒質(zhì)量

3 結(jié)果與分析

3.1 水肥耦合對(duì)玉米耗水量與耗水規(guī)律的影響

3.1.1 玉米耗水量

在不同的灌溉定額條件下，玉米耗水量變化規(guī)律主要表現(xiàn)為：生長(zhǎng)發(fā)育前期耗水量少，中期耗水量相對(duì)較多，后期耗水量略少。其中玉米灌漿階段到成熟階段，耗水量所占比例最高，占據(jù)玉米整個(gè)生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程總量的40%左右。

玉米播種階段到拔節(jié)階段耗水強(qiáng)度與耗水量均相對(duì)較小，日均耗水量在2.3 mm左右。對(duì)玉米采取適度干旱措施，有助于蹲苗促壯，使其后期抗倒伏性能有效增強(qiáng)。

玉米拔節(jié)階段到抽穗階段日均耗水量會(huì)上升到5.5 mm左右，這表明玉米在進(jìn)入營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)與生殖生長(zhǎng)階段后，需要及時(shí)進(jìn)行灌水作業(yè)，以促使其生長(zhǎng)階段的轉(zhuǎn)變。

玉米抽穗階段到灌漿階段達(dá)到需水高峰期，日均耗水量可達(dá)到6.08 mm左右，若在此期間出現(xiàn)干旱缺水現(xiàn)象，將會(huì)嚴(yán)重影響到玉米的生長(zhǎng)，極易導(dǎo)致玉米出現(xiàn)卡脖旱現(xiàn)象，從而造成其抽雄吐絲難度大，進(jìn)而影響到玉米產(chǎn)量[2]。因此，需要在該階段進(jìn)行二次灌溉，并合理增加灌溉量。

玉米灌漿階段到成熟階段日均耗水量會(huì)有所降低，但該階段持續(xù)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，氣溫相對(duì)較高。如果出現(xiàn)干旱現(xiàn)象，將會(huì)導(dǎo)致玉米籽粒出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)不良問(wèn)題，千粒質(zhì)量會(huì)下降，最終對(duì)玉米產(chǎn)量及種子品質(zhì)產(chǎn)生不良影響[3]。

所以，從玉米耗水規(guī)律特點(diǎn)可以看出，玉米生長(zhǎng)發(fā)育期間的灌溉次數(shù)以4次為最佳。

3.1.2 水分利用效率

如表1所示，為玉米不同水肥耦合條件下的水分利用率。試驗(yàn)結(jié)果表明，在灌水過(guò)程中，隨著灌水量的增加玉米土壤的水分利用效率呈逐步降低趨勢(shì)。在同一灌水水平，玉米水分利用效率與氮肥施用量呈正相關(guān)。而在灌水量超過(guò)每公頃4 800 m3的情況下，水分利用效率會(huì)隨氮肥施用量的增加而相應(yīng)降低。

3.2 水肥耦合對(duì)玉米土壤養(yǎng)分的影響

3.2.1 土壤硝態(tài)氮含量

在同一施肥環(huán)境中，0～100 cm土壤層所含硝態(tài)氮的量會(huì)隨灌水量的增加而出現(xiàn)逐漸降低的趨勢(shì)。而在100～200 cm的土壤層內(nèi)，土壤所含硝態(tài)氮的量則呈現(xiàn)隨灌水量的增加而增加的狀態(tài)。在同一灌水環(huán)境中，土壤所含硝態(tài)氮的量會(huì)隨著氮肥施用量的增加而相應(yīng)增加。

3.2.2 氮肥利用率

在每公頃灌水量小于4 800 m3的情況下，氮肥利用效率會(huì)隨著氮肥施用量的增加而得以提升，在每公頃灌水量為4 800 m3的情況下，氮肥利用效率會(huì)隨著氮肥施用量的增加而呈現(xiàn)出先上升而后稍微降低的狀況。在每公頃灌水量超過(guò)4 800 m3的情況下，氮肥利用效率會(huì)隨氮肥施用量的增加而相應(yīng)降低。在同一氮肥施用量水平下，隨著灌水量的增加，氮肥利用效率會(huì)出現(xiàn)先增加而后下降的狀況。

3.3 水肥耦合對(duì)玉米生長(zhǎng)與產(chǎn)量的影響

3.3.1葉片光合速率

試驗(yàn)結(jié)果顯示，在玉米拔節(jié)期間，其功能葉片的凈光合速率不高，各種處理下玉米功能葉片的凈光合速率的平均值是19.05，其中凈光合速率最大值出現(xiàn)在抽雄期高水高氮處理?xiàng)l件下，具體值是34.99，不同處理之間存在較為顯著的差異。同時(shí)隨著玉米不斷生長(zhǎng)發(fā)育，玉米功能葉片的凈光合速率開(kāi)始逐漸降低，一直到玉米成熟階段后凈光合速率降到最低值。不同處理之間的凈光合速率平均值是7.64，不同處理之間沒(méi)有太大差異[4]。如表2所示，為不同水肥耦合條件下，玉米主要生育期的葉片光合速率。

3.3.2 葉片蒸騰速率

在不同的水肥處理?xiàng)l件下，隨著玉米生長(zhǎng)發(fā)育階段的推移，其功能葉片的蒸騰速率會(huì)呈現(xiàn)出先升后降的趨勢(shì)。在玉米拔節(jié)階段，不同處理之間的玉米功能葉片的蒸騰速率都沒(méi)有因水肥條件的差異而呈現(xiàn)出較大的不同，不同處理下的葉片蒸騰速率大都在4～6。在玉米抽雄階段，玉米功能葉片的蒸騰速率會(huì)隨著玉米的生長(zhǎng)和葉片面積的增大而快速提升，其中在中水中氮處理下的玉米功能葉片的最大蒸騰速率為14.04，在此之后就開(kāi)始快速降低，并在成熟階段達(dá)到最低值，不同處理之間沒(méi)有太大差異，蒸騰速率約為2.0。如表3所示，為不同水肥耦合條件下，玉米主要生育期的葉片蒸騰速率。

3.3.3 葉片氣孔導(dǎo)度

不同水肥處理?xiàng)l件下的玉米葉片的氣孔導(dǎo)度在隨著玉米的生長(zhǎng)發(fā)育不斷變化，具體氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)先增加而后下降的狀況，并在玉米抽雄階段增加到最高值，且不同處理之間存在較為明顯的差異（見(jiàn)表4）。相比之下，在玉米拔節(jié)階段，其不同處理之間的葉片氣孔導(dǎo)度沒(méi)有太大差異，而在玉米抽雄與灌漿階段，不同處理之間的葉片氣孔導(dǎo)度差異明顯加大，到成熟階段后，葉片氣孔導(dǎo)度快速降低，同時(shí)不同處理之間沒(méi)有太大差異。其中玉米抽雄到灌漿階段，玉米葉片的氣孔導(dǎo)度平均下降低于10%，抽雄期高水低氮處理下玉米葉片的氣孔導(dǎo)度比其他各處理要高出很多。

3.3.4 玉米生物量

根據(jù)相關(guān)性分析得知，玉米拔節(jié)階段增加氮肥量，對(duì)干物質(zhì)的積累會(huì)產(chǎn)生一定阻礙;而在抽雄階段，玉米干物質(zhì)含量會(huì)隨著氮肥施用量的增加而增加;在灌漿階段玉米對(duì)氮肥的需求量大幅度增加，玉米干物質(zhì)積累量會(huì)明顯隨著氮肥施用量的增加而快速增加[5]。同時(shí)，玉米植株的地上部分會(huì)隨著氮肥施用量的增加而快速生長(zhǎng)，并且其水分需求量也大幅度增加，一直到成熟階段，玉米干物質(zhì)積累量都會(huì)隨著灌水量的增加而增加。

3.3.5 玉米產(chǎn)量

如表5所示，為不同水肥耦合條件下所對(duì)應(yīng)的玉米產(chǎn)量。由此可知，在氮肥施用量相同的條件下，灌水量增加時(shí)玉米產(chǎn)量也會(huì)隨之提升，兩者呈正相關(guān)關(guān)系。在氮肥施用量為240 kg·hm-2的情況下，玉米產(chǎn)量隨灌水量增加的增幅最大。在灌水量為6 000 m3·hm-2的情況下，玉米產(chǎn)量最高可達(dá)到17 000 kg·hm-2。在每公頃氮肥施用量增加到360 kg的情況下，玉米產(chǎn)量隨灌水量的增加量不大。在灌水條件相同的情況下，玉米產(chǎn)量會(huì)隨氮肥施用量的增加而增加，在灌水量為6 000 m3·hm-2的情況下，高氮條件下的玉米產(chǎn)量卻低于中氮條件下的玉米。這表明如果水分充足，氮肥施用量的增加對(duì)玉米產(chǎn)量增加的作用不定，同時(shí)也表明必須在特定的水分條件下增加氮肥施用量才能實(shí)現(xiàn)大幅度增產(chǎn)。

4 結(jié)論

通過(guò)玉米水肥耦合試驗(yàn)可知，溝灌條件下，土壤水分對(duì)氮肥效應(yīng)的發(fā)揮有非常大的影響。在水分條件相對(duì)合適的情況下，玉米產(chǎn)量增幅最大。而在中氮條件下玉米產(chǎn)量最高。也就是說(shuō)在中氮與適宜水分條件下，玉米能夠獲得最大的增產(chǎn)幅度，其水肥耦合效應(yīng)達(dá)到最佳。從玉米產(chǎn)量的水肥耦合效應(yīng)來(lái)看，土壤水分在很大程度上決定了玉米產(chǎn)量，而氮肥效應(yīng)也對(duì)玉米最終產(chǎn)量有非常大的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王亮，黃初女，朱浩哲，等.滴灌施肥條件下玉米水肥耦合效應(yīng)的研究[J].農(nóng)業(yè)與技術(shù)，2017，37（7）：100-101.

[2] 劉婕，宋碧，張軍，等.穗期水肥耦合對(duì)玉米生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，46（12）：44-48.

[3] 溫利利，李淑文，李秀芳，等.水肥耦合效應(yīng)對(duì)平原區(qū)夏玉米產(chǎn)量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，51（3）：481-484.

[4] 楊蕊菊，馬忠明.水肥耦合對(duì)小麥/玉米帶田產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響[J].西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，24（1）：54-59.

[5] 馮鵬，王曉娜，王清酈，等.水肥耦合效應(yīng)對(duì)玉米產(chǎn)量及青貯品質(zhì)的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，45（2）：376-384.

（責(zé)任編輯：趙中正）