賈麗炯 王文婷 王多平

摘 要 為探究河西灌區(qū)膜下滴灌玉米的最優(yōu)灌溉定額和施氮水平組合，設(shè)置3個水分處理（T1、T2、T3）及3個氮肥處理（F1、F2、F3），開展不同灌溉量和施氮量對膜下滴灌玉米生長指標的影響試驗。結(jié)果表明，不同水氮處理對玉米株高、莖粗、葉面積指數(shù)、冠層覆蓋度和地上干物質(zhì)量均有影響;從全生育期分析，隨著水分和氮肥量的增加，各指標整體呈增加趨勢，最大值均出現(xiàn)在高水中肥（T3F2）條件下。

關(guān)鍵詞 玉米;滴灌設(shè)計;水肥耦合;生長特性;甘肅省河西灌區(qū)

中圖分類號：S513 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2022.16.075

甘肅省河西地區(qū)水資源有限，降水量偏少，蒸發(fā)量較大。玉米作為當?shù)刂匾拇筇镒魑?，栽培面積大，廣泛應(yīng)用了滴灌等節(jié)水灌溉技術(shù)[1-2]。在河西地區(qū)玉米栽培中，水氮管理方式較為粗放，最優(yōu)水肥策略尚未明確。為研究膜下滴灌水肥耦合設(shè)計對玉米生長指標的影響，在不同水分梯度和氮肥梯度下，探究各生育時期玉米株高、徑粗、葉面積指數(shù)、冠層覆蓋度和地上干物質(zhì)量的變化規(guī)律，分析不同水肥處理對玉米全生育期各生長指標的影響，確定合理的灌水量和施氮量組合，為甘肅省河西干旱灌區(qū)玉米膜下滴灌水肥管理和高產(chǎn)栽培提供一定的理論指導(dǎo)和實踐經(jīng)驗[3-5]。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于甘肅省武威市民勤縣勤鋒保護站，地理位置為東經(jīng)103°01′，北緯38°73′，是典型的荒漠氣候，多年平均氣溫7.8 ℃，多年平均降水量110 mm，蒸發(fā)量2 644 mm，日照時間3 028 h，0 ℃以上積溫為3 550 ℃，無霜期達162 d，最大凍土埋深115 cm，降雨主要集中在7—9月，占全年降水量的90%以上。試驗區(qū)土質(zhì)為均質(zhì)砂壤土，平均田間持水量和土壤容重分別為20.0%和1.58 g·cm-3。

1.2 試驗設(shè)計

試驗玉米品種為先玉335，設(shè)計3個水分處理（T1、T2、T3）及3個氮肥處理（F1、F2、F3），每個處理設(shè)置1個小區(qū)，共9個小區(qū)，每個小區(qū)設(shè)定3膜，每膜種植3行玉米，行距40 cm、株距30 cm。滴灌帶一膜兩行鋪設(shè)在玉米種植帶中間，T1、T2、T3處理每 667 m2灌水量依次為25 m3、30 m3、35 m3，分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、開花期和灌漿期灌水1次，通過水表讀取灌水量;各灌水處理分別設(shè)定3個氮肥梯度，F(xiàn)1、F2、F3處理每667 m2純氮量（尿素含氮量46.6%）為10 kg、20 kg、30 kg，按照3∶5∶2的比例分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、開花期施加，施氮時直接稱量，然后通過文丘里施肥器施入。2021年4月25日播種，10月2日收獲。

1.3 測試項目及方法

1.3.1 玉米生長指標測定

在玉米各生育期用直尺（精度1 mm）測定株高、葉片長度和寬度，用數(shù)顯游標卡尺（精度0.01 mm）測定玉米莖稈地上5 cm處的縱莖（mm）、橫莖（mm），利用公式（1）計算徑粗（mm2）。

徑粗=縱莖×橫莖×0.785 （1）

葉面積根據(jù)式（2）計算。

（2）

式（2）中：S為單株葉面積，cm2;K為校正系數(shù);L為葉長，cm;B為葉寬，cm;N為所測株數(shù)。

葉面積指數(shù)LAI按式（3）計算。

（3）

式（3）中：S為單株葉面積，cm2;n為單位土地面積總株數(shù);s為單位土地面積，cm2。

1.3.2 土壤水分測定

利用烘干法測定土壤水分，每次灌水前一天和后一天通過土鉆取土0～100 cm，降雨后加測一次，測試方法同上。

1.3.3 地上干物質(zhì)量測定及函數(shù)擬合關(guān)系

將采摘后玉米嫩稈105 ℃烘箱殺青1 h后，在

75 ℃條件下烘48 h至恒重，測定地上干物質(zhì)質(zhì)量。

采用Logistic函數(shù)模擬各處理下地上干物質(zhì)量與播種后生長天數(shù)之間的關(guān)系，表達式如（4）所示。

（4）

式（4）中：a、b、k均為擬合參數(shù);y指地上干物質(zhì)量，g;x指干物質(zhì)量對應(yīng)的播種后天數(shù)，d。

1.3.4 冠層覆蓋度計算

冠層覆蓋度（CC）采用Hsiao等推薦的由葉面積指數(shù)轉(zhuǎn)換得到的經(jīng)驗公式進行計算。

CC=1.005×[1-exp（-0.6LAI）]1.2（5）

式（5）中：CC為冠層覆蓋度;LAI為葉面積指數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel 2010進行數(shù)據(jù)處理，采用Microsoft Office Excel 2010和Origin Pro 2018進行繪圖，IBM SPSS Statistics 22.0對各指標進行方差分析及顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 水氮耦合對玉米株高的影響

不同水分和氮肥處理對株高的影響較大。從整體株高變化分析，隨著灌水量的增加，株高也隨之增加，如圖1所示。拔節(jié)期高水中肥處理有利于玉米更好生長;大喇叭口期相同氮肥條件下，隨著水分的增加，株高也隨著增加;開花期灌水量增大有利于玉米生長，但氮肥量影響不大;灌漿期隨灌水量的增加株高整體呈增加趨勢。同一水分條件下，氮肥梯度變化對灌漿期玉米株高影響不顯著。

2.2 水氮耦合對玉米徑粗的影響

同一水分處理條件下，隨著玉米生育期的推進，玉米徑粗生長呈現(xiàn)先快速增長再逐漸平緩的趨勢，在拔節(jié)期和大喇叭口期增長最明顯。如圖2所示，在T3水分條件下，F(xiàn)2處理玉米的徑粗增長量較其他氮肥處理增長量多。拔節(jié)期保持良好的土壤水分條件有利于玉米徑粗的增長，但增施氮肥對促進玉米徑粗增長不明顯;大喇叭口期氮肥量為F3時不利于玉米徑粗的增長，為F2時玉米徑粗最大;開花期T3F2處理條件下作物生長良好，徑粗最大;玉米灌漿期T3F2處理時徑粗最大。灌水量和施氮量增加有利于玉米徑粗的增長，但施氮量偏大，不利于玉米徑粗的增長。

2.3 水氮耦合對玉米葉面積指數(shù)的影響

如圖3所示，在各處理條件下，玉米從拔節(jié)期到灌漿期葉面積指數(shù)變化呈先快速增長，隨后逐漸平緩的趨勢;大喇叭口期隨灌水量和施氮量的增加，葉面積指數(shù)整體呈增加趨勢;開花期T3F2處理較其他各處理有顯著性差異;灌漿期葉面積指數(shù)最大值為T3F2處理。在玉米灌溉不足的情況下，加大氮肥施用量不僅造成肥料的浪費，也不利于玉米正常生長。

2.4 水氮耦合對玉米冠層覆蓋度的影響

冠層覆蓋度表征了玉米葉片生長和地表覆蓋的狀況。如表1所示，在拔節(jié)期冠層覆蓋度均低于0.150，屬于低覆蓋度;大喇叭口期之后，冠層覆蓋度均在0.650以上，具有較高的冠層覆蓋度。不同水氮處理對玉米冠層覆蓋度影響較大，隨著灌水量的增加，冠層覆蓋度呈增加趨勢，最大值均出現(xiàn)在高水中肥（T3F2）處理下。

2.5 水氮耦合對玉米地上干物質(zhì)量的影響

從表2數(shù)據(jù)可知，拔節(jié)期（播種后30～60 d）灌水量和施氮量對玉米地上干物質(zhì)量變化影響不大;大喇叭口期影響較大（播種50～80 d），該生育期是玉米的關(guān)鍵需水期，充足的水分和氮肥供應(yīng)有利于玉米的快速生長;開花期（播種60～90 d）地上干物質(zhì)量隨灌水量和施氮量整體呈增加的趨勢;T3F2處理在玉米灌漿期獲得了最大的地上干物質(zhì)量，是一種較優(yōu)的灌水施氮量組合;Logistic函數(shù)可以較好地模擬各處理下地上干物質(zhì)量與播種后生長天數(shù)之間的關(guān)系，R2均在0.95以上。

3 結(jié)論與討論

基于滴灌節(jié)水灌溉技術(shù)，在甘肅省河西干旱區(qū)開展了不同灌溉定額和施氮水平對膜下滴灌玉米生長指標等方面的影響研究。從整體株高變化看，株高隨著灌水量的增加而增加。從全生育期各個水肥處理對徑粗的影響分析，隨著水分和氮肥量的增加，徑粗整體呈增加趨勢，T3F2處理最大。玉米全生育期，葉面積指數(shù)呈先快速增長，隨后逐漸平緩的變化趨勢。隨著灌水量和施氮量的增加，冠層覆蓋度呈增加趨勢，冠層覆蓋度最大值出現(xiàn)在高水中肥（T3F2）處理，從拔節(jié)期到灌漿期，T3F2處理較其他處理差異顯著。各處理玉米地上干物質(zhì)量隨播種后天數(shù)均呈“慢—快—慢”的S型生長曲線，R2均在0.95以上。從整個生育期和處理綜合分析，水分不足將影響玉米地下和地上生物量，在水分供給良好的條件下，中度施氮量更有利于玉米地上和地下生物量的生長。

參考文獻：

[1] 李菊，張富倉，王艷麗，等.灌水量和滴灌頻率對甘肅省河西地區(qū)春玉米生長和水分利用的影響[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2021，26（10）：8-20.

[2] 王增麗，董平國，樊曉康，等.膜下滴灌不同灌溉定額對土壤水鹽分布和春玉米產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（12）：2345-2354.

[3] 李波，張凌一，魏新光，等.滴灌施肥條件下不同施氮模式對玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].中國農(nóng)村水利水電，2017（2）：14-18.

[4] 陳東峰，羅朋，張富倉，等.膜下滴灌水肥調(diào)控對玉米生長和水肥利用的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2018，36（5）：161-168.

[5] 馮亞陽，史海濱，李瑞平，等.膜下滴灌水氮耦合效應(yīng)對玉米干物質(zhì)與產(chǎn)量的影響[J].排灌機械工程學(xué)報，2018，36（8）：750-755.

（責任編輯：張春雨）