黑土区膜下滴灌不同灌水处理对玉米产量及水分利用效率的影响

摘要：以黑龙江玉米为试验材料，采用膜下滴灌，设置不同灌水处理方案，研究不同灌水处理对玉米植株形态、产量和灌溉水分生产效率的影响。结果表明，玉米产量受灌溉定额与灌水次数的双重影响，具有耦合效应。在本试验条件下，灌溉定额为795 m3/hm2（80 mm），灌水次数为5次可以获得最高的玉米产量及水分生产效率，5次灌水分别在苗期1次，拔节期2次，抽雄期1次，灌浆期1次。研究结果可为黑龙江地区玉米膜下滴灌合理灌溉及高产栽培提供参考依据。

关键词：膜下滴灌； 玉米；黑土区；产量；灌溉水分生产率；灌溉定额；灌水次数

中图分类号：S513文献标志码：A文章编号：

1672-1683（2015）001-0069-03

Effects of different water treatments on corn yield and water use efficiency with drip irrigation under mulch in black soil region

YUE Guo-feng1，TENG Yun1，2，TAO Yan-huai1，WANG Bai1，ZHENG Wen-sheng1，2

（1.Heilongjiang Water Conservancy Institute，Harbin 150080，China； 2.Collaborative Innovation Center of Grain Production Capacity Improvement in Heilongjiang Province，Harbin 150030，China）

Abstract：Heilongjiang corn were used as experiment materials，using drip irrigation technique under mulch，studied different water treatments on corn plant morphology，yield and irrigation water productivity，The results show that corn yield under irrigation quota and irrigation frequency，as well as the influence of the coupling effect.Under the experimental conditions，irrigation quota of 795 m3/hm2 （80 mm），irrigation frequency for 5 times can get the highest corn yield and water production efficiency，1 times irrigation in seedling stage，jointing stage two，tasseling stage one，filling stage 1 times.The results can provide a reference for the Heilongjiang region drip Irrigation reasonable irrigation and high-yielding maize cultivation.

Key words：drip irrigation under mulch；corn；black soil region；yield；irrigation water productivity；irrigation quota；irrigation times

黑龙江省水资源总量810.33亿m3，人均占有量和耕地亩均占有量显著低于全国平均水平，水资源时空分布不均，季节性干旱频发。黑龙江省玉米种植带位于东北春玉米区的北部，是国家重要商品粮基地，承担着保障国家粮食安全的重要使命。国家实施“节水粮行动”项目黑龙江建设任务100万hm2高效节水灌溉工程面积，占东北四省区40%。黑龙江实施

750亿kg粮食产能工程，发展333万hm2优质水稻、增加100万hm2玉米灌溉，到“十二五”末期，全省灌溉面积规划达到666万hm2以上，占播种面积的45%以上，农业灌溉用水量的增加，加剧了全省水资源工程性缺水紧张局面，发展高效节水灌溉势不可挡。玉米膜下滴灌种植技术可以在相同的种植条件下，与漫灌相比，实现节水50%～60%，增产45%～50%，这无疑是农业灌溉的一次革命。2008年-2010年玉米膜下滴灌在黑龙江省，尤其大庆地区迅速推广，出现了相应农艺、农机措施不配套、滴灌工程系统与玉米生产经营管理模式不适应、灌水管理不科学及运行管理模式不健全等一系列问题，制约了玉米膜下滴灌技术健康发展。

目前从已有研究结果看，对玉米膜下滴灌的灌溉管理模式研究还很少，刘占东[1]研究了膜下滴灌不同灌水处理对玉米形态、耗水量及产量的影响，周磊[2]研究了抽雄期水分胁迫对膜下滴灌玉米的影响研究，张振华[3]研究了沙漠绿洲灌区膜下滴灌作物需水量及作物系数研究，张芮[4]研究了水分亏缺对膜下滴灌制种玉米生长及产量的影响。对东北黑土区春玉米膜下滴灌灌水效果的研究就更少，陈丽君[5]研究了玉米膜下滴灌不同补水处理对其产量的影响，魏永华[6]研究了膜下滴灌条件下不同灌溉制度对玉米生长状况的影响，刘一龙[7]研究了膜下滴灌条件下不同灌溉制度的玉米产量与水分利用效应。此外，关于玉米膜下滴灌的施肥管理，刘洋[8]研究了东北黑土区膜下滴灌施氮管理对玉米生长和产量的影响，韩永超[9]研究了不同施肥处理对膜下滴灌玉米光合特性和产量的影响，李楠楠[10]研究了黑龙江半干旱区玉米膜下滴灌水肥耦合效应。其他在春玉米主产区灌溉存在的问题[11]，膜下滴灌生物学效应[12]、增温效应[13]，推广应用效果[14]及坡耕地[15]上与其他技术的集成模式上也有部分研究。本文针对膜下滴灌灌水方式研究了不同灌水次数和灌溉定额对东北黑土区春玉米的生长及产量的影响，初步探索出一定密度下最佳的灌水组合，以期为寒冷黑土区春玉米膜下滴灌灌水管理提供依据。

1材料与方法

1.1试验区概况

试验于2009年-2011年在黑龙江省水利科学研究院综合试验研究基地进行，无防雨措施。该基地位于东经126°46′，北纬45°22′之间。属中温带大陆季风性气候，冬长夏短，四季分明，雨热同季，光照充足，全年平均气温在3 ℃～4 ℃之间，无霜期在100～160 d，年平均降水量多介于400～650 mm。每年春季（3月-5月）回暖快、干燥、多大风、蒸发和日照均为全年最多的季节，降水少，易发生春旱，素有“十年九春旱”。

1.2供试材料

供试土壤为黑土，肥力中等，土壤基本性状见表1。所用氮肥为尿素，含氮量为46%，磷肥为二铵，含P2O5为46%，二铵作为底肥，尿素全部作为追肥施用。供试作物为玉米久龙12号。

表1试验地土壤基本性状

项目速效氮（N）/（mg・kg-1）速效磷（P2O5）/（mg・kg-1）速效钾（K2O）/（mg・kg-1）pH

测定值154.840.2376.47.26

1.3试验设计

灌水选择灌溉定额、灌水次数两因素正交组合试验设计，各试验处理编号见表2。

表2试验处理

序号处理编号

水分控制：采用膜下滴灌，播种后滴灌水量一致为240 m3/hm2（24 mm），保证出苗。

每个试验小区为4.65 hm2（5.2 m×40 m=208 m2），9个处理，每个处理3次重复，共27个试验小区。

主要农业措施为采用宽窄行并垄模式（垄内50 cm，垄间80 cm），每垄种植两行玉米，垄上覆膜，中间铺设一条滴灌带。播种密度为61 500株/hm2，其它农业措施同当地。

1.4指标测定

玉米各生育期观测，以及各生育期株高、茎粗，以及玉米考种，包括穗粒数、穗粒重、穗长、秃尖长、籽实水分、产量（折合到玉米标准水分14%的产量），每个试验小区固定3株玉米，在每个生育期测定一次株高、茎粗，玉米成熟后籽粒取样点在小区内按10 m间距均匀布置，即每个小区在距离首部10 m、20 m和30 m处布置3个取样点，每点取选6株长势平均的植株，位置在中间两膜靠近中线的两行，每行3株，进行玉米考种，均采用人工进行测定。

1.5数据处理

采用Excel 2007和SPSS13进行图形处理和数据分析。

2结果与分析

2.1膜下滴灌对玉米产量的影响

2.1.1不同灌水处理的增产效果

不同灌水处理的产量见图1，由图1可知，不同灌水处理对玉米产量影响显著，且各灌水处理玉米产量较对照均有较大程度提高，最低提高20.22%，最高可提高47.75%，平均提高30.74%，说明在地力条件、施肥水平及其它耕作措施等一致的条件下，采用玉米膜下滴灌能够大幅度提高玉米产量。

注：不同字母代表显著性差异（p

图1玉米产量

2.1.2不同灌水次数及灌水定额的耦合效应

灌水次数与灌水定额对玉米产量的耦合影响见图2，由图2可知，单指标作用时，灌水次数与灌溉定额并非完全的正相关。当灌溉定额为480 m3/hm2（48 mm）时，随着灌水次数的增加玉米产量略有降低，但无显著差异；当灌溉定额为675 m3/hm2（68 mm）和795 m3/hm2（80 mm）时，随着灌水次数的增加，玉米产量有逐渐增加的趋势，并且灌溉定额越高玉米产量增加的幅度越大。当灌水次数为3次时，随着灌溉

图2灌水次数与灌水定额的耦合效应

定额的增加，玉米产量无明显的增减趋势，产量间差异不显著；当灌水4次和5次时，随着灌水定额的增加，玉米产量呈逐渐增加的趋势，且灌水次数越多产量增加的幅度越大。说明在玉米播种密度一定的条件下，达到一定的灌水次数和灌水定额才能获得较高的玉米产量。从产量角度讲，灌溉定额为795 m3/hm2（80 mm），灌水次数为5次可获得较佳的玉米产量，5次灌水分别在苗期1次，拔节期2次，抽雄期1次，灌浆期1次。

2.2膜下滴灌对玉米水分生产率的影响

不同灌水处理玉米灌溉水分生产率见表3，由表3可知，各处理灌溉水分生产率均较高。各处理灌溉水分生产率平均为3.86 kg/m3，当灌水量较低时，即灌溉定额为480 m3/hm2（48 mm）时，随着灌水次数的增加，灌溉水分生产率逐渐降低，当灌水量较高时，即灌溉定额为675 m3/hm2（68 mm）和795 m3/hm2（80 mm）时，随着灌水次数的增加，灌溉水分生产率也呈增加趋势。本试验灌溉水分生产率最低的处理为8003，灌溉水分生产率为2.61 kg/m3，灌溉水分生产率最高的为灌水处理8005，达到5.15 kg/m3，同时也是产量最佳的处理，说明当灌溉定额一定时，灌水次数的分配对灌溉水分生产率影响较大，灌溉定额少应减少灌水次数，灌溉定额大应增加灌水次数。

表3不同灌水的玉米灌溉水分生产率

2.3膜下滴灌对玉米株高、茎粗的影响

2.3.1不同灌水条件玉米株高变化

从相同灌水次数不同灌溉定额和相同灌溉定额不同灌水次数两个方面进行玉米株高的变化动态分析，数据采用各灌水处理玉米最终株高的平均值。

由图3可见，无论在哪种灌水条件下，其玉米株高都明显高于对照。当灌水次数一定时，玉米出苗后无论灌水几次，株高变化趋势均一致，都是随着灌溉定额的增加株高也随之增加，只是增加的幅度有所不同，当灌水3次时，随着灌水定额的增加，株高增加幅度最大，当灌水达到5次时，随着灌水定额的增加，株高增加幅度最小。当灌溉定额一定时，

图3不同灌水处理下玉米株高

在灌溉定额为480 m3/hm2和675 m3/hm2时，随着灌水次数的增加，株高逐渐增加；在灌溉定额为795 m3/hm2时，随着灌水次数的增加株高先增后减。说明灌溉定额过小、灌水次数过少对玉米株高的生长没有明显的促进作用，但是灌水过大对玉米株高生长的促进作用既不明显又浪费水，因此灌溉定额和灌水次数均要合理配合，适量灌溉，才能对玉米生长产生促进作用。

2.3.2不同灌水条件玉米茎粗变化

从相同灌水次数不同灌溉定额和相同灌溉定额不同灌水次数两个方面进行玉米茎粗的变化动态分析，数据采用各灌水处理玉米最终茎粗的平均值。

由图4可见，无论在哪种灌水条件下，其玉米茎粗都明显高于对照。当灌水次数一定时，在玉米出苗后灌水3次，随着灌溉定额的增加，玉米茎粗呈下降趋势，在玉米出苗后灌水4次和5次时，随着灌溉定额的增加，玉米茎粗呈逐渐上升趋势。当灌溉定额一定时，在玉米灌溉定额为480 m3/hm2时，随着灌水次数的增加，玉米茎粗呈下降趋势，在玉米灌溉定额为675 m3/hm2和795 m3/hm2时，随着灌水次数的增加，玉米茎粗呈先增后降趋势。说明灌水少，即适

3结论

在秋冬茬口的日光温室内，垄作覆膜滴灌条件下，黄瓜的株高、叶面积以及经济产量都随着灌水量的增加而提高，但灌溉水利用效率随之降低。综合考虑黄瓜产量和灌溉水利用效率，日光温室覆膜滴灌条件下秋冬茬口黄瓜生产时，当灌水周期为2 d时，蒸发皿系数取为08～10，产量和灌溉水利用效率都较高，推荐作为该茬口的灌溉制度技术指标。

参考文献：

[1]Antony E.，Singandhupe R.B.Impact of drip irrigation on growth yield and WUE of capsicum[J].Agricultural Water Management，2004，65：121-132.

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[5]李毅杰，王维赞，何红，等.基于蒸发皿水面蒸发量的甘蔗滴灌栽培灌溉量研究[J].南方农业学报，2013（7）：1130-1134.