王 伟 聂卫波 周 蓓

（西安理工大学，陕西 西安712100）

0 引言

水分条件无疑是影响我国关中地区夏玉米生产力水平的重要环境因素之一，因此，研究夏玉米在水分亏缺条件下的生长规律已成为当前节水型农业研究的重要课题之一。探索有效的节水灌溉方案，必须以试验为依据，考量作物的具体生理生态指标。大量研究表明，作物个别生育时期的水分亏缺并不总是降低产量，特定生育阶段的亏水处理还可以提高产量和水分利用效率[1]。根据作物不同生育期对水分的敏感程度不同，在水分影响不敏感的时期对作物进行水分亏缺处理，不仅可以大大减少作物的无效耗水量，还能达到节水高产或改善品质的目的[2-4]。本试验以关中地区主要农作物——夏玉米为试验研究对象，研究其不同生育时期不同程度亏水处理条件下的生理生态变化及对产量的影响，旨在为该地区夏玉米节水高效灌溉制度的建立提供参考。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

本试验选址在陕西省杨凌农业高新技术产业示范区的灌溉试验站内进行。该试验站位于位于东经108°24′，北纬34°20′，属于亚热带陆地季风气候区，海拔高度521m，深居我国内陆，位于渭河流域关中平原腹地。试验站内地形平整，土壤质地为中壤土，平均干容重为1.44g·cm-3，凋萎系数为8.5%，1m土层的平均田间持水量为23%～25%（重量含水量）。该站属于渭河北岸三级阶地的台塬地区，土层深厚，地下水埋深较大，可不考虑地下水补给的影响。试验分矩形小区进行，每个试验小区长4.5m，宽1.6m。为排除小区间侧渗干扰，小区之间纵向开挖1m深，用塑料薄膜防渗隔水。试验区上方建有活动遮雨棚，平时开启，降雨时关闭，防止降水对试验的影响。

夏玉米供试品种为郑单958，播量、基肥施用量同当地常规大田。

1.2 试验设计

为简化试验，本试验将夏玉米生育期划分为：三叶-拔节期、拔节-抽雄期、抽雄-灌浆期和灌浆-成熟期共计4个生育阶段。针对夏玉米4个生育阶段，参照当地灌水水平，对每个生育阶段进行不同水平的水分处理。水分处理设置三个水平：正常供水（生育期内灌水量75mm）、中度缺水（生育期内灌水量60mm）、重度缺水（生育期内灌水量45mm）。本试验设计CK1（对照处理）、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9共计9个处理，每个处理重复两次。用水表控制灌水量，灌溉方式为畦灌。详见表1。

表1 夏玉米各生育期水分处理表Table 1 Treatments in every grow th stage of summer maize

1.3 测定项目与方法

1.3.1 水分动态变化测定

水分动态变化的测定用中子土壤水分测定仪进行，型号为CS830型。自播种之日起，每七天为一个周期测定一次土壤含水量，灌水前后加测。

1.3.2 株高、径粗动态变化测定

采用钢卷尺和游标卡尺分别测定玉米株高和径粗，每七天测定一次，灌水前后各加测一次。

1.3.3 叶绿素含量动态变化测定

用叶绿素仪测定叶绿素含量动态，叶绿素仪型号为SPAD502型，测量时间与土壤含水量同步。

1.3.4 冠部鲜、干重动态变化测定

采用电子天平和电烘箱每七天测定一次玉米冠部鲜、干重动态。

1.3.5 产量的测定

玉米成熟后，每个试验小区人工收割、脱粒、测产。

2 结果与分析

2.1 土壤含水量动态变化规律

根据中国农科院研究成果，夏玉米根系在自地表向下0～70cm的图层中占总根量的75%～90%，70cm以下深层相对较少[5]。因此，0～70cm土层的含水量变化与夏玉米的生长发育关系更为密切。由图1可以看出，夏玉米0～70cm根系土层含水量变化与灌水密切相关，生育期内含水量变化的四个峰值对应四次灌水。灌水后整体土壤含水量逐日下降，直至下一次灌水。夏玉米生育期两头即三叶-拔节期、灌浆-成熟期根系土壤水分减少速度较快，其原因是夏玉米在这两个生育期叶面覆盖较少，地表蒸发作用较强。这也从一个侧面反映出，夏玉米田间水分的消耗主要取决于地面的蒸散发作用，作物本身的蒸腾作用消耗的水分较少。

图1 各灌水处理条件下夏玉米0～70cm土壤含水量动态变化Fig.1 Summer m aize 0～70cm soilmoisture dynam ic changes under the conditions of the irrigation

2.2 株高动态变化规律

株高是夏玉米生长速度快慢的最直观表现。图2为不同灌水处理条件下夏玉米株高变化动态。无论缺水与否，夏玉米株高在抽雄完成前，株高呈逐日增加的趋势；抽雄完成后直到夏玉米成熟，夏玉米株高无变化。试验表明，夏玉米株高增速最快的时期为拔节-抽雄期，此段时期夏玉米株高的增速平均为每天4.5cm。

从各处理条件下夏玉米株高变化可以看出，由于在三叶-拔节期分别对T2和T3进行了中度亏水和重度亏水处理，T2和T3的植株高度低于其他处理。自夏玉米抽雄开始，一直到成熟（8月中旬-9月下旬），有三个处理的植株高度较其他处理为低，分别为T3、T4和T5，其中又有T3>T4>T5。T3和T5的亏水水平相同，亏水时期不同。T3为三叶-拔节期重度亏水，T5为拔节－抽雄期重度亏水。试验结果表现为T3的植株高度大于T5，这说明夏玉米在拔节-抽雄期对水分亏缺的反应更加敏感。在三叶-拔节期对处理T2进行了亏水处理，至下一次灌水前后，其株高较其它处理为低。拔节－抽雄期对处理T2进行复水处理后，其株高增加明显，至8月上旬株高达到最高，超过了未进行亏水处理的小区植株，应是夏玉米株高对水分的补偿效应。

图2 各灌水处理条件下夏玉米株高动态变化Fig.2 Summer maize height dynam ic changes under the conditions of the irrigation

2.3 茎粗动态变化规律

茎粗也是反映夏玉米生长发育的重要指标之一，其前期的形态数值和其产量成正比例关系[6]。图3所示为不同灌水处理条件下夏玉米茎粗动态变化。从图中可以看出，夏玉米的茎粗主要形成于灌浆期，灌浆期后期的水分亏缺对其茎粗不再构成影响。

从图3还可以看出，夏玉米茎粗增速最快的时期与株高增速最快的时期同步，均为拔节期前后。同时，这一时期也是夏玉米茎粗形成的关键时期，此时期的水分亏缺会严重影响夏玉米茎粗的形成。试验对处理T2和T3在夏玉米生育阶段初期即三叶-拔节期分别进行了中度缺水和重度缺水处理，但从这一生育期来看，T2和T3的茎粗较未进行水分亏缺处理的小区植株无明显差异。在拔节期后，处理T2和T3的茎粗才逐渐表现出较其它处理为低的趋势，这说明夏玉米茎粗对水分亏缺的反应存在一定的滞后效应。

图3 各灌水处理条件下夏玉米茎粗动态变化Fig.3 Summer m aize diam eter dynam ic changes under the conditions of the irrigation

2.4 冠部物质量变化规律

作物的生理生化过程受土壤水分作用的影响，最终以植物各部分生物量的累计以及最终产量的形式加以体现。夏玉米的生长发育和土壤水分状况关系比较密切，其生育期内需水较多，水分条件直接影响其地上部分的生长发育情况和最终产量的情况[7-10]。

图4 各灌水处理条件下夏玉米冠部干重积累动态Fig.4 Summer maize crownlike dry mater dynam ic accumulates under the conditions of the irrigation

由夏玉米冠部干重积累动态图（图4）我们可以看出，直至最终收获，夏玉米冠部干重在整个生育期内逐日增加。在夏玉米生育初期和生育末期，其冠部干重增加缓慢，拔节-抽雄期和抽雄-灌浆期其冠部干重增加较快。经过三叶-拔节期亏水处理的T2和T3在三叶-拔节期其冠部干重低于其它未经亏水处理的小区；后期复水后，T2和T3冠部干重增长较其它处理为快，直至后期基本与未经亏水处理的小区持平。在拔节-抽雄期对T4和T5分别进行中度亏水和重度亏水处理，其冠部干重增长显著低于其它未在此生育阶段亏水处理的小区；即使后期复水后，其冠部干重始终较其它处理明显偏低。在抽雄-灌浆期对T6和T7进行亏水处理后，其冠部干重增长变缓，但直至生育期末，其冠部干重积累始终大于T4和T5。在灌浆-成熟期对T9进行重度亏水处理后，其冠部干重积累速率迅速下降；此阶段对T8进行中度缺水处理后效果并不明显。由此我们可以得到，拔节-抽雄期夏玉米根部水分状况对其物质量的积累影响最大，抽雄-灌浆期次之。生育初期即三叶-拔节期的中度水分亏缺对夏玉米冠部物质量的最终形成无明显影响。

2.5 不同亏水处理条件下的夏玉米产量和水分利用效率

夏玉米收获后进行测产，其结果如表2所示。除了穗粒数外，处理T2较其它处理表现出明显的优势。T2的穗长、穗粒重、百粒重、产量超过了整个生育期未经过亏水处理的CK1，水分利用效率最高。这说明在在三叶－拔节期对夏玉米进行中度亏水处理，在拔节－抽雄期对其复水，后期正常供水，夏玉米产量不仅不会减少，还会增加，同时还达到了节水的目的。经过抽雄-灌浆期亏水处理的T6和T7，整体产量指标都要低于其它处理，尤其是此生育阶段中度亏水的处理T7，其整体产量指标较其它处理明显偏低，最终产量仅为T2的45%。这说明抽雄-灌浆期是夏玉米产量形成的最关键时期，此生育阶段内夏玉米不宜缺水，否则严重影响最终产量。虽然夏玉米整个生育期内有些处理的总灌水量相同，由于水分亏缺的生育阶段不同，其最终的产量和水分利用效率差别却较大。对比各个处理，我们不难看出抽雄-灌浆期和灌浆-成熟期缺水对会使夏玉米严重减产，尤其是抽雄-灌浆期更要保证夏玉米根系土壤水分充足方能高产。由本试验得出夏玉米生育初期即三叶-拔节期中度缺水，后期正常灌水能起到节水高产的目的，是最理想的灌溉方式。

表2 夏玉米测产结果及水分利用率Table.2 Result of yield survey and water use efficiency of summ er m aize

3 结论与讨论

1）夏玉米生育期内其根部土壤含水量在三叶-拔节期和灌浆-成熟期变化剧烈，水分损失较快，其余两个生育阶段夏玉米根系土壤含水量变化缓慢。地面蒸散发作用造成的土壤水分损失大于夏玉米蒸腾损耗。

2）夏玉米株高定型于抽雄期末期，后期的土壤水分含量对其株高无明显影响。拔节-抽雄期为夏玉米整个生育期内株高增速最快的时期，日平均增速可达4.5cm左右。拔节-抽雄期的水分亏缺会显著降低夏玉米的株高。三叶-拔节期缺水，后期复水对夏玉米株高无明显影响。

3）至灌浆期前期，夏玉米茎粗逐日增加。灌浆期后的缺水处理对夏玉米茎粗不再构成影响。拔节期是夏玉米茎粗增长最迅速的时期，此时期灌水后一周茎粗增长速度最快可达4mm～5mm。这一时期的水分亏缺会显著降低夏玉米茎粗。

4）整个生育期内夏玉米冠部干重一直处于逐渐增加的状态。拔节-抽雄期和抽雄-灌浆期夏玉米冠部干重对根部土壤水分比较敏感，也是夏玉米增长较快的两个生育阶段，其它两个生育阶段增长缓慢。

5）本试验表明抽雄-灌浆期是夏玉米需水关键期，此生育阶段缺水会严重降低夏玉米的产量。对夏玉米在三叶-拔节期亏水处理，后期复水能起到节水高产的目的，是最优的灌溉方式。

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