節(jié)水灌溉技術(shù)在制種玉米上的應(yīng)用效果研究

節(jié)水灌溉技術(shù)在制種玉米上的應(yīng)用效果研究

河西走廊地勢(shì)平坦，白天采光充足，晝夜溫差大。玉米場(chǎng)的生產(chǎn)面積增加到1.0.105hm2，產(chǎn)種量為5.5.108kg，占中國(guó)玉米場(chǎng)種植面積的近60%。近30a來(lái),由于河西地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,對(duì)水資源的需求日益增長(zhǎng),各流域中下游地下水資源的大量開(kāi)發(fā)利用,出現(xiàn)了嚴(yán)重的水資源供需矛盾和生態(tài)環(huán)境惡化等一系列問(wèn)題。合理有效地利用有限水資源,提高水資源利用率,發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)不僅迫在眉睫,而且潛力很大。對(duì)于在制種玉米上開(kāi)展節(jié)水技術(shù)研究,國(guó)內(nèi)外已有專家、學(xué)者做了大量工作[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14],但這些研究均集中在單項(xiàng)節(jié)水灌溉技術(shù)應(yīng)用方面,對(duì)不同節(jié)水灌溉技術(shù)間應(yīng)用效果比較及適宜一定區(qū)域的制種玉米節(jié)水技術(shù)研究較少。因此,在河西地區(qū)開(kāi)展不同節(jié)水灌溉技術(shù)在制種玉米上的應(yīng)用研究,對(duì)于科學(xué)利用當(dāng)?shù)赜邢匏Y源、發(fā)展高效灌溉具有一定的指導(dǎo)意義。1材料和方法1.1自然災(zāi)害、土壤條件試驗(yàn)區(qū)位于甘肅省水利科學(xué)研究院民勤試驗(yàn)站,地處民勤綠洲和騰格里沙漠交界地帶的民勤縣大灘鄉(xiāng),地理坐標(biāo)東經(jīng)130°05′,北緯38°37′,屬典型的大陸性荒漠氣候,氣候干燥,降水稀少,蒸發(fā)量大,風(fēng)沙多,自然災(zāi)害頻繁。多年平均氣溫7.8℃,極端最高氣溫39.5℃,極端最低氣溫-27.3℃,平均濕度45%,多年平均降水110mm,多年平均蒸發(fā)量2644mm,年日照時(shí)數(shù)3028h,≥0℃積溫3550℃,≥10℃積溫3145℃,無(wú)霜期150d,最大凍土深115cm。試驗(yàn)區(qū)土質(zhì)0—60cm為黏壤土,60cm以下逐漸由黏壤土變?yōu)樯橙劳?土壤平均容重為1.54g/cm3。試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分、鹽分含量為有機(jī)質(zhì)0.527%,全氮0.045%,全磷0.115%,全鉀1.667%,pH值7.96,全鹽1.872g/kg。1.2節(jié)水灌溉技術(shù)試驗(yàn)選擇壟作溝灌(LZGG)、隔溝交替灌(GGJT)、調(diào)虧灌溉(TKGG)、膜下滴灌(MXDG)、全膜覆蓋膜孔灌溉(QMKG)、波涌灌溉(BYGG)、免冬灌(MDG)和常規(guī)覆膜灌溉灌溉(CKDM)8種節(jié)水灌溉技術(shù),共設(shè)置8個(gè)處理(表1),小區(qū)面積3m×12m,各處理均設(shè)3個(gè)重復(fù),小區(qū)周邊設(shè)置保護(hù)行,每個(gè)處理隨機(jī)布置3個(gè)測(cè)定土壤含水量的TDR測(cè)管;壟作處理壟面寬50cm,溝寬40cm,溝深20cm,溝底比降1/2000,覆膜后制種玉米母本按行距40cm,株距20cm播種,父本按插花式播于壟面上;平作處理畦田地面坡度1/2000,按一膜5行播種,膜寬1.45m,其中4行母本,一行父本,按行距25cm,株距20cm播種;所有處理父本的2/3遲于母本5d播種,其余遲于母本7d播種。1.3播前、收獲時(shí)間及密度用TRIME-PICO-IPH土壤水分測(cè)量?jī)x測(cè)定土壤含水量,深度為120cm,每20cm為1層測(cè)定,生育期內(nèi)每隔10d測(cè)1次,降雨及灌水前后進(jìn)行加測(cè),所得數(shù)據(jù)換算成質(zhì)量含水量后用于制圖及計(jì)算耗水量;在播前、抽穗期、收獲后分0—20cm,20—40cm,40—60cm用環(huán)刀法測(cè)定土壤干容重,播前測(cè)定田間持水量;生育期每隔10d取固定10株測(cè)定1次株高,每隔15d取3株測(cè)定葉面積及干物質(zhì);成熟期在每個(gè)小區(qū)中隨機(jī)選取兩點(diǎn),每點(diǎn)取樣5株進(jìn)行考種,按各小區(qū)單打單收,分別計(jì)算各小區(qū)籽粒產(chǎn)量;采用管道輸水灌溉,灌水量由水表量測(cè),記錄每次灌水時(shí)間、灌水量,并在生育期內(nèi)利用PC-2S全自動(dòng)氣象站觀測(cè)記載溫度,降水,蒸發(fā),風(fēng)速等氣象因素。試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理和制圖,由DPS6.05軟件進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。2結(jié)果與討論2.1節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)玉米生長(zhǎng)指標(biāo)的影響2.1.1灌溉對(duì)生長(zhǎng)的影響從制種玉米不同處理株高在各生育期的變化曲線可以看出,各處理的株高均表現(xiàn)為前期緩慢增長(zhǎng),拔節(jié)后快速增長(zhǎng),抽穗后期基本穩(wěn)定。在制種玉米生長(zhǎng)過(guò)程中,各處理株高無(wú)明顯差別,只有波涌灌溉和膜下滴灌處理略低于對(duì)照及其他處理。各處理生長(zhǎng)速率在整個(gè)生育期呈現(xiàn)小—大—小的變化規(guī)律,苗期由于氣溫和有效積溫均較低,生長(zhǎng)緩慢,各處理的生長(zhǎng)速率在1.2~1.5cm/d,其中GGJT最小,MDG最大;拔節(jié)期—大喇叭口期是生長(zhǎng)最快的時(shí)段,各處理生長(zhǎng)速率平均達(dá)到2.1~2.4cm/d,由于處理GGJT在苗期生長(zhǎng)速率較小,經(jīng)灌溉后,此階段生長(zhǎng)速率明顯增大。2.1.2玉米葉面積指數(shù)ld制種玉米葉面積指數(shù)隨生育期的推進(jìn),呈現(xiàn)先增加、后穩(wěn)定、最后又減小的趨勢(shì)(圖1),在拔節(jié)—大喇叭期增長(zhǎng)速度最快,平均日增長(zhǎng)0.05~0.06,大喇叭—灌漿期增長(zhǎng)速度次之,平均日增長(zhǎng)0.01~0.02,灌漿—成熟期玉米葉面積指數(shù)出現(xiàn)明顯的下降趨勢(shì)。2.1.3拔節(jié)期各時(shí)間積累速度的變化在出苗—拔節(jié)期,由于氣溫較低,制種玉米生長(zhǎng)緩慢,干物質(zhì)積累緩慢。從拔節(jié)—灌漿期間,干物質(zhì)迅速積累,之后積累速率減緩甚至不再增加。從出苗—收獲期干物質(zhì)日增長(zhǎng)量均呈現(xiàn)減少—增加—減少的變化規(guī)律,在拔節(jié)前干物質(zhì)積累量很小,進(jìn)入拔節(jié)期后積累速度很快,積累量也迅速增加,至成熟后期積累速度有所減緩。GGJT,MXDG和BYGG處理在部分生育期單株干物質(zhì)日增長(zhǎng)量較對(duì)照有較大差異,導(dǎo)致整個(gè)生育期總干物質(zhì)積累量下降。拔節(jié)期和抽穗期是葉干重變化過(guò)程的重要時(shí)期,拔節(jié)期前葉干重很小,進(jìn)入拔節(jié)期后葉干重迅速增加,到抽穗期后葉干重基本不再增加;莖稈在抽穗期以前所有處理莖稈的干物質(zhì)積累量占總生物量均為最大,在抽穗后持續(xù)減少,向營(yíng)養(yǎng)器官轉(zhuǎn)運(yùn),各處理在孕穗—灌漿期莖比重下降較慢,在灌漿—乳熟期莖比重迅速下降,主要是由于在此階段玉米干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn),而到乳熟—成熟期莖比重下降到最低(表2—3)。2.2節(jié)水灌溉技術(shù)對(duì)玉米土壤水分的影響2.2.1不同處理對(duì)表層土壤含水量的影響在播種前除免冬灌處理含水量較小外,其他處理間含水量無(wú)明顯差異。播后由于灌水補(bǔ)充,0—20cm土層土壤含水量均有所增加,且大小無(wú)差異。各處理含水量均呈現(xiàn)表層高于深層,即隨著土層深度的增加,土壤含水量表現(xiàn)為降低,隨著每次灌水,各處理表層含水量均出現(xiàn)峰值,由于表層土壤蒸發(fā)量大,上層土壤含水量較深層降低較快。從整個(gè)生育期來(lái)看,MXDG,GGJT和LZGG等處理由于灌溉定額較小,其0—20cm土層土壤含水量均小于其他處理,到成熟時(shí)各處理的表層土壤含水量均有所增加,這主要是因?yàn)橹品N玉米生育后期降水量較多,土壤水分有所增加(圖2)。20—80cm土層的土壤含水量在整個(gè)生育期內(nèi)變化趨勢(shì)與0—20cm土層的相同,但其變化幅度較小(圖略)。各處理土壤含水量變化幅度為24.3%~42.2%,與0—20cm的31.9%~46.9%差別較大,總體來(lái)說(shuō)MXDG和LZGG處理的土壤含水量低于其他處理,且差異明顯,以播種后60d所測(cè)數(shù)據(jù)為例,MXDG和CKDM的土壤平均含水量分別為11.9%和19.7%。在80—120cm,各處理在灌水后含水量有所上升,但上升幅度不大(圖略)。2.2.2不同生育期耗水量比較通過(guò)田間土壤含水量的測(cè)定利用水量平衡方程計(jì)算各個(gè)階段和全生育期玉米的耗水量。各處理在全生育期以常規(guī)灌溉處理CKDM耗水量最大,為607.4mm,和其他處理達(dá)到極顯著差異(p<0.01),耗水量最小的是MXDG,其耗水量為387.3mm。在各個(gè)生育期,第1階段MDG處理耗水量最小,與其余處理有極顯著差異,且最小與最大相差67.5mm;第2階段以CKDM最大為118.0mm,GGJT最小84.3mm;第3階段以CKDM和MDG較大,耗水量分別為146.8和144.0mm,與其他處理存在極顯著差異;第4階段以CKDM和LZGG較大,耗水量分別為155.4和151.1mm,與其他處理存在極顯著差異;第5階段GGJT和MXDG處理較小,與其他處理存在顯著差異(表4)。2.3在節(jié)水灌溉條件下，玉米的產(chǎn)量2.3.1雙組分纖維在樣品處理前后和對(duì)樣品產(chǎn)量的影響由表5可知,常規(guī)灌溉處理的產(chǎn)量并不是最高,而TKGG和LZGG處理的產(chǎn)量較高,其產(chǎn)量分別為16439.6和15713.1kg/hm2;處理GGJT的產(chǎn)量最低,為13868.1kg/hm2;同樣TKGG和LZGG的增產(chǎn)率也較明顯,其增產(chǎn)率分別為9.0%和4.2%,而GGJT,MXDG和BYGG較對(duì)照表現(xiàn)為減產(chǎn),其減產(chǎn)率分別為8.0%,2.3%和3.2%。MXDG處理的節(jié)水率最高,其節(jié)水率達(dá)到36.2%,TKGG的節(jié)水率最低(5.6%)。由上所述采用節(jié)水灌溉措施較常規(guī)灌溉均有節(jié)水效應(yīng),其節(jié)水率均在5%以上,說(shuō)明采用節(jié)水灌溉技術(shù)均可提高作物水分利用效率。2.3.2節(jié)水灌溉技術(shù)制種玉米在河西內(nèi)陸區(qū)生長(zhǎng)時(shí)間約為160d,通過(guò)本試驗(yàn)并根據(jù)灌區(qū)現(xiàn)狀結(jié)合當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)調(diào)查,對(duì)制種玉米的生產(chǎn)成本進(jìn)行了估算詳見(jiàn)表6。從表6可以看出,制種玉米各處理投入為8250~12000元/hm2,凈增產(chǎn)值21487.7~26722.9元/hm2,投產(chǎn)比為1∶2.57~1∶4.18。雖然部分節(jié)水灌溉條件下投入較大,但由于產(chǎn)量的提高,使得投產(chǎn)比較高;對(duì)照處理的投入最小,但產(chǎn)量和凈產(chǎn)值低,投產(chǎn)比小,實(shí)用但不經(jīng)濟(jì),膜下滴灌處理由于一次性投入較高,雖然節(jié)水量最高,但不能增收,對(duì)大面積推廣不利。處理TKGG,MDG,LZGG較CKDM在節(jié)水5.6%,18.3%和14.7%的情況下分別增收了13.6%,7.3%和6.2%,是制種玉米較為適宜的節(jié)水灌溉技術(shù)。因此,采用適當(dāng)?shù)墓?jié)水灌溉技術(shù)不但節(jié)水,而且產(chǎn)量和凈產(chǎn)值高,既經(jīng)濟(jì)效益也高,說(shuō)明其具有明顯的節(jié)水增產(chǎn)效果。3節(jié)水灌溉技術(shù)制種玉米采用節(jié)水灌溉技術(shù)可減少生育期的土壤蒸發(fā)量,有效減少生育期耗水量,