高旭　陳劍　孔繁濤　楊國

摘要?[目的]研究膜下滴灌對玉米產(chǎn)量和土壤含水量變化的影響，為大田生產(chǎn)實(shí)踐提供理論依據(jù)。[方法]以玉米品種興農(nóng)168為例，根據(jù)膜下滴灌灌水定額共設(shè)置5個處理，對應(yīng)的灌水定額分別為104.0、138.0、172.0、206.0和240.0?mm。通過2016、2017年連續(xù)2年田間試驗(yàn)，分析研究膜下滴灌不同灌水定額對玉米產(chǎn)量和土壤含水量的影響。[結(jié)果]?各處理?xiàng)l件下玉米產(chǎn)量、耗水量均與灌水定額呈正相關(guān)，但是水分利用效率與灌水定額呈負(fù)相關(guān)。通過對比分析2016和2017年2年的玉米產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率等相關(guān)數(shù)據(jù)，認(rèn)為試驗(yàn)地區(qū)玉米膜下滴灌的最適宜灌水量為172～206?mm?。[結(jié)論]合理的灌水定額可以有效提高玉米產(chǎn)量，是提高玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵?因素。

關(guān)鍵詞?玉米;膜下滴灌;產(chǎn)量;土壤含水量;影響

中圖分類號?S513文獻(xiàn)標(biāo)識碼?A

文章編號?0517-6611（2019）16-0228-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.16.065

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effect?of?Drip?Irrigation?under?Plastic?Mulch?on?Maize?Yield?and?Soil?Water?Content

GAO?Xu1，CHEN?Jian2，KONG?Fan?tao3?et?al?（1.Pingyuan?County?Agricultural?and?Rural?Bureau，Pingyuan，Shandong?253100;?2.Qingyun?County?Luwang?Modern?Agriculture?Development?Co.，?Ltd.，Qingyun，Shandong?253700;3.Pingyuan?County?Luwang?Ecological?Agriculture?Development?Co.，?Ltd.，Pingyuan，Shandong?253100）

Abstract?[Objective]To?study?the?effects?of?drip?irrigation?under?film?on?corn?yield?and?soil?water?content，and?to?provide?theoretical?basis?for?field?production?practice.[Method]Taking?the?corn?variety?Xingnong?168?as?an?example?and?according?to?the?drip?irrigation?irrigation?quota?under?the?membrane，?a?total?of?5?treatments?was?setted，and?the?corresponding?irrigation?quotas?were?104.0，?138.0，?172.0，?206.0?and?240.0?mm?respectively.Through?the?two?year?field?experiment?in?2016?and?2017，?the?effects?of?different?irrigation?quotas?under?drip?irrigation?on?maize?yield?and?soil?water?content?were?analyzed.[Result]Maize?yield?and?water?consumption?were?positively?correlated?with?irrigation?quota?under?various?treatment?conditions，but?water?use?efficiency?was?negatively?correlated?with?irrigation?quota.By?comparing?and?analyzing?the?corn?yield，?water?consumption?and?water?use?efficiency?in?2016?and?2017，?it?was?considered?that?the?optimum?irrigation?amount?of?corn?membrane?drip?irrigation?in?the?test?area?was?172-206?mm.[Conclusion]Reasonable?irrigation?quota?can?effectively?increase?corn?yield?and?is?an?important?factor?of?corn?yield.

Key?words?Maize;Drip?irrigation?under?plastic?mulch;Yield;Soil?water?content;Effect

滴灌是在低流量條件下向土壤滴水形成土壤表面濕潤的一種灌溉模式，是通過毛細(xì)管和重力作用進(jìn)入土壤，不會出現(xiàn)噴水和溝渠流水現(xiàn)象[1]。田間作物采用膜下滴灌是將地膜與滴灌技術(shù)結(jié)合起來，充分將地膜增溫保墑、減少蒸發(fā)量的優(yōu)勢和滴灌定量定時(shí)供水、減少滲漏的作用結(jié)合起來，達(dá)到節(jié)水和保墑的同步效果，為作物提供優(yōu)良的生長?環(huán)境[2-3]。

國外在滴灌技術(shù)方面的應(yīng)用非常廣泛，Ayars等[4]對棉花、番茄等作物進(jìn)行了15年的地下滴灌試驗(yàn)研究，結(jié)果表明滴灌技術(shù)可以明顯提高水分利用效率，同時(shí)也提高了作物的產(chǎn)量。Yohannes等[5]比較分析了滴灌和溝灌對番茄產(chǎn)量和水分利用效率的應(yīng)用效果，結(jié)果表明應(yīng)用滴灌技術(shù)番茄的產(chǎn)量和水分利用效率均明顯高于溝灌。與傳統(tǒng)的滴灌技術(shù)相比較，膜下滴灌技術(shù)在提高作物產(chǎn)量和水分利用效率方面具有更加顯著的效果，因此在生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。張偉等[6]在棉田連續(xù)采用膜下滴灌技術(shù)的研究表明，隨著膜下滴灌技術(shù)使用年限的不斷增加，棉花產(chǎn)量顯現(xiàn)出逐年降低的趨勢，且降低幅度越來越大。因此，因地制宜的制度和合理的灌溉定額是提高作物產(chǎn)量和水分利用效率的保證[7]。鑒于此，筆者通過田間實(shí)踐，研究了膜下滴灌對玉米產(chǎn)量和土壤水分含量變化的影響，為研究有利于作物生長及合理的膜下滴灌灌溉制度提供參考。

1?材料與方法

1.1?試驗(yàn)地概況?試驗(yàn)在山東省慶云縣境內(nèi)進(jìn)行?（117°22′E，37°22′N），屬于北暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候，氣候溫潤，日照充足，無霜期年均207?d，年均氣溫12.4?℃。試驗(yàn)地地力均勻，地勢平坦，前茬為玉米，供試土壤為沙壤土，土壤有機(jī)質(zhì)含量14.3?g/kg、速效磷含量16.4?mg/kg、速效鉀含量?79.86?mg/kg、堿解氮53.3?mg/kg。

1.2?試驗(yàn)材料?供試品種為興農(nóng)168。

1.3?試驗(yàn)設(shè)計(jì)?試驗(yàn)于2016和2017年連續(xù)2年進(jìn)行定位試驗(yàn)。均于6月20日播種，10月1日收獲，全生育期102?d。玉米種植采用玉米穴播機(jī)播種，膜下滴灌設(shè)置為“一膜兩管四行”的滴灌方式，寬80?cm、窄行40?cm，各小區(qū)按照130?cm的間距設(shè)1條滴灌帶，小區(qū)面積46?m2。試驗(yàn)根據(jù)玉米生育期不同灌水定額，設(shè)置5個處理（表1），3次重復(fù)。各處理按照試驗(yàn)方案同時(shí)進(jìn)行定額灌水，試驗(yàn)期間若有降雨則要適時(shí)滴灌，但滴灌的次數(shù)和灌水量相同。

1.4?測定項(xiàng)目與方法

1.4.1?土壤含水量的測定。采用烘干法進(jìn)行測定，分別在玉米播種前、苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、散粉期和收獲前，各處理均采用5點(diǎn)取樣法，分3層進(jìn)行取樣，分別為0～20、20～40、40～60?cm。

1.4.2?玉米耗水量的測定。采用農(nóng)田土壤水量平衡公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：

ET=?P+I+ΔW-R-D（1）

式中，ET為玉米生育期耗水量（mm）;P為玉米生育期降雨量（mm）;I為生育期內(nèi)灌溉量（mm）;ΔW為玉米播種時(shí)土壤的貯水量與收獲時(shí)土壤貯水量的差值（mm）;R為地表徑流量;D為耕層土壤滲漏水量。由于試驗(yàn)田的實(shí)際情況，可將地表徑流量和土壤滲漏量視為0，因此可將公式簡化為：

ET=P+I+ΔW（2）

土壤儲水量按照以下公式計(jì)算：

WUE=H×D×B?（3）

式中，WUE表示土壤儲水量（mm）;H表示土層的厚度;D表示土壤的容重（g/cm3）;B表示土壤含水量（%）。

玉米水分利用效率按照以下公式計(jì)算：

W=Y/ET（4）

式中，W為水分利用效率，Y為玉米產(chǎn)量，ET為玉米全生育期的耗水量

1.4.3?玉米產(chǎn)量及特征值測定。玉米成熟后，各校區(qū)取20株考種?？挤N指標(biāo)主要是穗長、穗粗、禿尖長和百粒質(zhì)量。產(chǎn)量測定采用小區(qū)單打單收的方式。

1.5?數(shù)據(jù)處理?應(yīng)用Excel和SPSS?20.0軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2?結(jié)果與分析

2.1?不同處理?xiàng)l件下玉米全生育期土壤含水量動態(tài)變?化?由圖1可知，不同處理?xiàng)l件下玉米各生育期土壤含水量變化趨勢與土層深度的變化趨勢一致。各處理?xiàng)l件下土壤含水量發(fā)生不同程度的波動，其中變化最為明顯的是0～?20?cm土層，變化次之的是20～40?cm土層，而40～60?cm土層的含水量變化較?平穩(wěn)，這可以說明在膜下滴灌的條件下，土壤水分多在?60?cm土層以上發(fā)生運(yùn)移變化，該土層也是玉米根系最主要的吸水層。各處理土壤含水量從大到小的排序?yàn)樘幚恝荨⑻幚恝?、處理③、處理②、處理①?/p>

由圖1可知，玉米拔節(jié)期在不同灌水定額條件下0～?20?cm土層的土壤含水量最大。滴灌的補(bǔ)給作用以及降雨入滲，加上地膜覆蓋有效地阻止了水分的蒸騰，因此各處理的土壤含水量均比播前的高，其中處理⑤3個土層的土壤含水量均較其他處理高，其含水量分別為15.42%、14.76%、?15.21%。處理①的3個土層的土壤含水量均為最低。玉米大喇叭口期各土層的土壤含水量變化規(guī)律一致，其中處理⑤的最高，處理①的最低，但是2016年處理①在40～60?cm的土層土壤含水量較苗期低，這有可能是由于處理①的灌水量小導(dǎo)致的。玉米在灌漿期的耗水量大，因此各處理在灌漿期的土壤含水量均有不同程度的降低。2016年處理②、③、④、⑤在0～20和20～40?cm土層的土壤含水量均較播前的含水量高;處理①、②、③、④在40～60?cm的土層含水量均較播前的含水量低;2017年處理④、⑤的土壤含水量較播前增加明顯，而處理①、②、③的含水量與播前相比差異較小。

2.2?不同處理?xiàng)l件下玉米產(chǎn)量和水分利用效率的變化?由表2可知，對2016和2017年不同處理?xiàng)l件下的玉米產(chǎn)量采用F值檢驗(yàn)，結(jié)果表明各處理?xiàng)l件下的玉米產(chǎn)量均存在極顯著差異（P<0.01）。同時(shí)表2還表明，2016和2017年不同處理下的玉米產(chǎn)量與灌水定額總體上呈正相關(guān)關(guān)系，玉米產(chǎn)量隨灌水量的增加而增加，但是當(dāng)灌水量達(dá)到一定限值時(shí)玉米產(chǎn)量不會增加或差異不顯著。2016年處理③的玉米產(chǎn)量最高，與處理①、②的差異達(dá)顯著水平，但是與處理④、⑤的差異不顯著。2017年處理④的玉米產(chǎn)量最高，與處理①、②的差異達(dá)顯著水平，但是與處理③、⑤差異不顯著。

由公式（2）計(jì)算出玉米生育期的耗水量。由表2可知，2016和2017年各處理?xiàng)l件下的耗水量與灌水定額總體呈正比關(guān)系，即耗水量隨灌水量的增加而增加，各處理的耗水量由大到小排序?yàn)樘幚恝?、處理④、處理③、處理②、處理①。水分利用效率總體上隨著灌水量的增加而降低，各處理的水分利用效率由高到底排序?yàn)樘幚恝?、處理②、處理③、處理④、處理⑤。對比分?016、2017年2年的玉米產(chǎn)量、耗水量和水分利用效率，并充分考慮到2年的降雨條件，筆者認(rèn)為2016和2017年試驗(yàn)地玉米膜下滴灌的最適宜灌水量為?172～206?mm。

3?結(jié)論與討論

肥料和水分是影響玉米產(chǎn)量的主要因素，在合理的灌溉條件下，玉米產(chǎn)量與施肥量呈正相關(guān)關(guān)系，但是當(dāng)施肥料達(dá)到一定水平時(shí)，產(chǎn)量不會繼續(xù)增加[8];在一定的施肥水平條件下，玉米產(chǎn)量和灌水量也呈正相關(guān)[9]，但是當(dāng)灌水量達(dá)到一定量時(shí)，玉米產(chǎn)量不會繼續(xù)增加，甚至可能降低[10]。因此，合理的灌溉和施肥制度對玉米產(chǎn)量的增加起到了至關(guān)重要的作用[9]。該研究通過2年連續(xù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在不同灌溉定額條件下，玉米產(chǎn)量與灌水定額呈正比關(guān)系，即玉米產(chǎn)量隨灌水量的增加而增加，灌水量為172.0、206.0和240.0?mm時(shí)玉米產(chǎn)量最高;耗水量與灌水定額大體上是呈正比關(guān)系，但是水分利用效率卻與灌水量呈現(xiàn)出負(fù)相關(guān)的特點(diǎn);玉米整個生育期間各土層的土壤含水量變化特征一致，均與灌水定額呈正比，灌水定額為240.0?mm時(shí)土壤含水量最高，灌水定額為104.0?mm時(shí)土壤含水量最低。

玉米在生育期各階段對水分的需求不同，該研究發(fā)現(xiàn)在玉米發(fā)育前期灌水量較高時(shí)會造成玉米徒長，同時(shí)也影響到玉米根系下扎，容易在后期發(fā)生倒伏，最終導(dǎo)致產(chǎn)量降低。因此，今后要重點(diǎn)研究灌水量對玉米各生育期的生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響，以期為膜下滴灌在大田的生產(chǎn)實(shí)踐提供更加豐富的理論依據(jù)。

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