焦炳忠，孙兆军,，韩 磊，王 旭， 王 力，胡 优

(1.宁夏大学土木与水利工程学院，银川 750021；2.宁夏大学环境工程研究院，银川 750021)

0 引 言

玉米不仅是宁夏引黄灌区的主栽农作物，也是扬黄灌区的主栽农作物。由于扬黄灌区畦灌和连作障碍影响玉米的产量，对土壤养分平衡影响较大，使地力质量日趋下降，造成作物产量低且不稳；在一定土壤水分范围内，土壤水分越丰富，根系生长越好[1]；通过浅埋式滴灌的灌溉方式使其让水直接与作物根系接触，美国加利福尼亚大学灌溉技术中心的主任Davi F. Zoldoske曾预言地下滴灌技术将是未来的灌溉方式[2]。许多学者[3-7]提出局部灌溉方式下玉米的生长、根系分布等的研究，表明局部灌溉对玉米各种处理的产量均有明显提高，对深层根系生长有利。有学者对喷灌进行研究，表明喷灌可使得作物的蒸腾速率降低，作物的耗水量减少[8,9]。何玉琴等人[10]研究了微润管灌溉处理对玉米生长和产量的影响，表明微润管的间距、埋设深度和压力对玉米的产量和水分利用效率都有显著的影响。本文通过采取不同的灌水方式和膜下双行靠种植模式试验结果来改变多年来大水漫灌和等间距种植，为宁夏扬黄灌区节水灌溉方式和种植玉米提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2014年在宁夏南部山区中温带半干旱大陆性气候同心县王团镇科技园区进行。该地区干旱少雨，年平均降水量272.6 mm，蒸发量大，无霜期120～218 d，年平均气温8.6 ℃，多年平均日照3 024 h。试验区土壤为砂壤土，田间持水率23.11%，土壤容重1.43 g/cm3，全盐0.25 g/kg，全氮0.65 g/kg，全磷0.77 g/kg，速效磷21.65 mg/kg ，速效钾170.00 mg/kg，有机质8.10 g/kg，pH为7.83。

1.2 试验设计

试验设灌溉方式和种植模式2因素2水平的随机区组试验，共4个处理，见表1。

表1 试验设计

在灌溉定额为3 600 m3/hm2的条件下，对不同灌溉方式和种植模式处理下各个生长指标、产量进行对比。试验设置4个处理，每个处理3次重复。灌水时间根据田间土壤含水率占田间持水率的50%～60%以及作物各个时期需水量来控制。遇到降雨时，降雨量大于5 mm时，灌水时间延后。

供试作物为当地常年种植品种先玉335，采用宽窄行种植，宽行75 cm，窄行25 cm，株距30 cm，膜宽90 cm，种植密度为59 160株/hm2。小区种植为南北走向，每个小区长5 m，宽5.75 m，面积28.75 m2，小区之间设1 m宽隔离带，12个小区随机完全组合排列，每个小区10行玉米、5条内镶贴片式滴灌带，管外径16 mm，滴头间距30 cm，滴头流量2 L/h。小区四周种植两行同品种玉米，防治周边玉米串粉。试验种植前，在试验小区均匀施入磷酸二氢铵(150 kg/hm2)、磷酸钾复合肥(225 kg/hm2)作为基肥，追肥分别在苗期-拔节期和抽雄期-灌浆期之间滴灌施磷酸二氢钾(525 kg/hm2)/次。4月20日旋耕并平整土地，进行小区划分，人工铺设管带，浅埋式滴灌深度平均为7 cm； 4月23日进行人工种植(采用小铲点播，防止土壤结块)；5月8日出苗(处理1)；5月15日定苗；6月8日拔节期；7月25日大喇叭口期；8月7日抽雄期；9月5日灌浆期，10月6日收获，全生育期为166 d。

1.3 观测项目

生长状况及产量：观测各小区玉米出苗时间、出苗率；苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期生长状况以及各小区产量和产量构成因素。

土壤含水率：在整地前采用土钻取土，0～100 cm范围，每20 cm取土1次，用105 ℃烘干法测其土壤含水率。各处理重复小区分别在苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期、成熟期采用TTR观测仪进行水分含量测定。土壤含水率测定区间为：0～20、20～40、40～60、60～80 cm。

1.4 试验数据处理

用Microsoft Excel进行整理分析试验数据并作图，对同一处理试验的各重复获取数据取平均值。

2 结果与分析

2.1 玉米出苗率、株高、茎粗分析

2.1.1玉米出苗率的比较

各处理的出苗率见表2，出苗率从高到低依次为处理4>处理3>处理2>处理1，处理3和处理4出苗时间比处理1、处理2分别早3 d和2 d。

表2 出苗率

2.1.2玉米株高比较

由图1可知，不同处理株高在出苗到抽雄期都增长迅速，抽雄期到成熟期增长幅度不大，株高整体高度从高到低依次是处理4>处理3>处理2>处理1；苗期不同处理玉米株高无明显变化，苗期到抽雄期是生长最旺盛时期，株高变化幅度较大，苗期处理1、处理2、处理3、处理4株高分别为47、46、52和58cm，抽雄期处理1、处理2、处理3、处理4株高分别为213、217、232和249 cm，处理4比处理1、处理2、处理3分别增加了13.1%、10.5%和5.8%；各处理在6月30日到7月15日株高变化缓慢，连续阴天，降雨量增加，不利于作物生长；抽雄期(8月8日)后，各处理作物株高基本趋于稳定，作物光合产生的有机质大部分转移到灌浆；拔节期-抽雄期降雨频繁，降雨量多，作物长势减缓，抽雄期-灌浆期，各处理株高有明显增长趋势，水分充足，光照强，导致作物灌浆时期，株高有明显加快趋势；成熟期不同处理之间株高存在明显差异，株高从高到低依次为处理4(274 cm)>处理3(263 cm)>处理2(253 cm)>处理1(237 cm)。

图1 玉米株高变化

2.1.3玉米茎粗比较

由图2知，不同处理茎粗在出苗到抽雄期都增长迅速，抽雄期到成熟期增长幅度不大，茎粗从高到低依次是处理4>处理3>处理2>处理1。苗期不同处理玉米茎粗高无明显变化，苗期到抽雄期是玉米茎粗膨粗最旺盛时期，茎粗变化幅度大，苗期处理1、处理2、处理3、处理4株茎粗分别为14.44、14.21、15.77和16.13 mm，抽雄期处理1、处理2、处理3、处理4茎粗分别为30.77、31.62、34.01和34.66 mm，处理4比处理1、处理2、处理3分别增加了11.9%、6.1%和1.6%。

图2 玉米茎粗变化

2.2 玉米叶片数和叶面积指数分析

叶片数和叶面积也影响玉米生长性状、灌浆速度和产量的增加，叶片主要是作物进行光合作用的场所，也是产量形成的最活跃的因素，是玉米全株有机质提供的唯一组织。表3是各处理下玉米叶片数量，处理3和处理4比处理1和处理2叶片数具有明显差别，不同灌水方式和种植模式下叶片数量都存在差别，处理4、处理3、处理2和处理1灌浆期-成熟期叶片数分别为17、16、15和14片。

表3 叶片累计数变化

从表4可以看出，各处理的叶面积指数随着生育期的进程逐渐增大。同一种植模式下不同的灌溉方式各生育时期叶面积指数存在明显差异，同一灌溉方式下覆膜比不覆膜叶面积指数大，出苗期叶面积指数从高到低依次是处理4(0.55)、处理3(0.52)、处理2(0.49)和处理1(0.36)，成熟期叶面积指数从高到低依次是处理4(5.93)、处理3(5.81)、处理2(5.29)和处理1(4.99)，处理4比处理1、处理2、处理3叶面积指数分别增加了13.9%、10.8%和3.5%。

表4 叶面积指数变化

2.3 玉米干物质积累量分析

由图3可知，从玉米出苗到拔节期，气温逐渐回升，叶片数和叶面积逐渐增加，各处理干物质积累量缓慢增长，并且处理4>处理3>处理2>处理1；拔节期-抽雄期叶片数量逐渐增多，叶面积逐渐变大，此时干物质积累量比拔节期前增长幅度加快；抽雄期-成熟期玉米下部叶片开始脱落，玉米叶片数和叶面积达到最大并趋于稳定，但作物转为生殖生长，此时玉米的干物质积累速度最快，成熟期干物质积累量处理4、处理3、处理2、处理1分别为18 997、18 933、18 382、18 129 kg/hm2。

2.4 试验地2014年降雨特性及玉米各阶段需水量分析

玉米生育期内降雨量如图4，降雨量主要集中在6月下旬、7月上旬和8月下旬，正好是玉米生长关键时期，但7月中旬降雨量仅为2.8 mm，连续旱情时间较长，需增加灌水次数和灌水量，8月下旬以后降雨量少，正值玉米灌浆时期，需水量少。

由表5可知，玉米各生育时期实际需水量从高到低依次是拔节-抽雄>抽雄-灌浆>出苗-拔节>灌浆-成熟>播种-出苗，拔节-抽雄是作物干物质积累量最旺盛时期也是作物需水量最大时期；各处理之间在不同生育时期需水量差别不明显，各生育期之间增长幅度变化明显，处理1比处理2增幅大，总需水量处理无明显变化。

图3 玉米干物质积累量变化图4 玉米生育时期内降雨量变化

2.5 玉米产量及水分利用效率分析

不同种植模式和灌水方式对玉米产量的影响见表6，产量从高到低依次是处理4>处理3>处理2>处理1，且处理4产量比处理1、处理2和处理3分别提高15.8%、12.9%、0.96%；浅埋式滴灌比露地滴灌产量明显高，覆膜比不覆膜产量高，膜下种植和浅埋式滴灌组合比其他处理组合产量明显高。

表6 不同种植模式和灌水方式对玉米水分利用效率的影响

各处理灌水定额相同(3 600 m3/hm2)，实际需水量存在差异，处理1实际需水量最多，产量最低，处理4需水量从高到低依次为处理1>处理2>处理4>处理3，处理1比处理3需水量高0.65%，同一种植模式下；群体WUE灌溉方式之间差异明显，灌水方式无明显差异，处理4比处理3、处理2和处理1分别高1.6%、5.2%和9.3%；灌溉水分生产效率从高到低依次是处理4>处理3>处理2>处理1。

3 结 语

(1)各处理玉米的全生育期在166 d，覆膜处理比不覆膜处理的出苗时间和出苗率均有所提前，浅埋式滴灌比露地滴灌出苗时间和出苗率也均有所提前，说明了地膜具有保温性和保水性，距根部灌水越近，出苗时间和出苗率有所增加。

(2)玉米全生育期内各处理需水量从高到低依次是拔节-抽雄>抽雄-灌浆>出苗-拔节>灌浆-成熟>播种-出苗。从拔节期至抽雄期，株高、叶片数、叶面积指数增长加快，植株生长旺盛，光合作用增强，光合产物增多，干物质积累量加快；从抽雄期到成熟期，株高、叶片数、叶面积指数达到最大保持稳定并伴有下降趋势，叶片的光合产物主要向籽粒运输，玉米此时的干物质积累速度最快；在种植模式相同下，浅埋式滴灌比露地滴灌不同株高、茎粗、叶片数、叶面积指数和干物质积累量都显高。在灌溉方式相同下，膜下种植比露地种植玉米株高、茎粗、叶片数、叶面积指数和干物质积累量都明显高。说明地膜覆盖种植具有增温、节水、早熟、增产等作用[11]。

(3)在种植模式相同下，玉米产量随着灌水方式的不同有明显差别，浅埋式灌溉比表面灌溉产量高；在灌水方式相同下，覆膜玉米的产量均比露地玉米高，其中膜下浅埋式滴灌玉米的产量最大，其次是覆膜滴灌和露地浅埋式灌溉，露地滴灌的产量最小，处理4比处理1、处理2、处理3的产量分别提高了15.8%、8.87%、1.81%。

(4)群体WUE从高到低依次是处理4>处理3>处理2>处理1，浅埋式灌溉方式比露地灌溉WUE大， 明显提高了水分利用效率，节水模式明显，为适宜的灌溉方式，覆膜比露地WUE大，处理4比处理1、处理2、处理3的WUE分别增加16.1%、9.3%、1.6%；灌溉水分生产效率从高到低依次是处理4>处理3>处理2>处理1。

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