秸稈覆蓋夏玉米不同生育期耗水特性及水分利用效率研究

沈加印

摘 要：采用3種秸稈覆蓋量（0、0.6、1.2 kg/m2），研究其對(duì)雨養(yǎng)條件下夏玉米田不同深度土壤體積含水量和玉米不同生育期耗水量、水分利用效率（WUE）的影響。結(jié)果表明，秸稈覆蓋可顯著提高玉米抽雄吐絲期0～60 cm土層的土壤體積含水量，但灌漿成熟期，0～60 cm土層，各覆蓋處理的土壤體積含水量與對(duì)照差異不大，60～120 cm土層，C1.2處理的土壤含水量最大，C0.6次之，對(duì)照最低。秸稈覆蓋可減少玉米苗期耗水量，增加抽雄吐絲期耗水量，拔節(jié)和灌漿成熟期耗水量差異不明顯，覆蓋后玉米的總耗水量無(wú)差異。在耗水量相同情況下，覆蓋處理提高了夏玉米的水分利用效率，表現(xiàn)增產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：夏玉米;秸稈覆蓋;生育期;耗水特性;水分利用效率

中圖分類號(hào)：S513.01 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A ?文章編號(hào)：1001-4942（2015）06-0039-04

Water Consumption Characteristics and Water Use Efficiency of

Straw-Mulched Summer Maize in Different Growth Periods

Shen Jiayin1，2

（1.DaYu Water-Saving（Tianjin） Co.， Ltd. ，Tianjin 301712， China;

2.College of Water Conservancy and Civil Engineering，Shandong Agricultural University，Taian 271018， China）

Abstract Taking the compact type summer maize variety Chaoshi 1 as material， 3 straw mulching quantities（0，0.6，1.2 kg/m2） were set to study their effects on the soil moisture content in different depths and the water consumption content and water use efficiency （WUE） in growth period under the rain-fed condition.The results showed that the soil moisture content in the layer of 0～60 cm could be improved significantly by straw mulching at tasseling-silking stage; but it had little difference with control at filling-maturity stage. The soil moisture content in the layer of 60～120 cm was the maximum with the treatment of C1.2， followed by C0.6 treatment and the minimum in control. Straw mulching could reduce the water consumption at the seedling stages，but increase that at tasseling-silking stage. The water consumption had no obvious difference at jointing and mature stages. The total water consumption had no difference after covering. Under the same water consumption， straw mulching could increase the water use efficiency and yield.

Key words Summer maize;Straw mulching;Growth period; Water consumption characteristics;Water use efficiency

中國(guó)水資源總量世界排名第6位，屬于水資源大國(guó)。但是從人均占有量看，我國(guó)水資源非常短缺，屬于中輕度缺水水平，而且時(shí)間、空間分布極不平衡。隨著我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展、城市化進(jìn)程的推進(jìn)，水的需求量還會(huì)日益擴(kuò)大[1]。與此同時(shí)，水質(zhì)污染導(dǎo)致的功能性缺水使得水資源的供需矛盾日益嚴(yán)重[2]。如何解決好保障農(nóng)業(yè)用水問(wèn)題，已經(jīng)成為目前我國(guó)亟待解決的一項(xiàng)重大課題，可見(jiàn)發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要[3]。秸稈覆蓋作為一種農(nóng)藝節(jié)水措施已經(jīng)在全世界得到普遍的推廣和應(yīng)用[4，5]。

前人研究表明秸稈覆蓋可以減少土壤表層的蒸發(fā)，提高土壤水分含量、作物產(chǎn)量和水分利用效率[6～12]。本試驗(yàn)以緊湊型夏玉米超試1號(hào)為試材，研究山東泰安地區(qū)秸稈覆蓋對(duì)夏玉米不同生育期耗水特性的影響，以期為同類地區(qū)夏玉米節(jié)水種植提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2010～2011年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)試驗(yàn)站的水分池內(nèi)進(jìn)行。該地屬溫帶大陸性半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，常年平均降水量為697 mm，但年內(nèi)降水分布很不均勻，70%集中在夏玉米生長(zhǎng)期間，故一般年份夏玉米生育期間不需要進(jìn)行補(bǔ)充灌溉。水分池的面積為9 m2，深1.5 m，四周水泥抹面，不封底，0～20 cm土層堿解氮、速效鉀和速效磷含量分別為108.1、92.4、16.1 mg/kg。endprint

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試緊湊型夏玉米為超試1號(hào)。小麥秸稈設(shè)3個(gè)覆蓋量：0、0.6、1.2 kg/m2，分別用C0、C0.6、C1.2表示，種植密度為7.5萬(wàn)株/hm2。播種時(shí)間分別為2010年6月6日和2011年6月18日，收獲時(shí)間分別為2010年10月3日和2011年10月2日。試驗(yàn)期間不進(jìn)行補(bǔ)充灌溉，其它管理同高產(chǎn)田。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定和方法

1.3.1 土壤體積含水量 采用CNC503B型智能中子水分儀和TDR相結(jié)合的方法，在夏玉米整個(gè)生育期間，每7～10 d測(cè)定1次，每10 cm為1個(gè)土層，測(cè)深為1.2 m，降水后加測(cè)1次。0～20 cm土層含水量用TDR加以矯正。

1.3.2 農(nóng)田耗水量 由于試驗(yàn)地點(diǎn)的地下水位大于5 m，故地下水對(duì)夏玉米耗水量的影響可忽略不計(jì)。水分池的四周高出地面15 cm，可防止形成地表徑流，故地表徑流可忽略不計(jì)。根據(jù)水量平衡方程計(jì)算農(nóng)田耗水量：

ET=P-Q-ΔW ? （1）

式中：ET為夏玉米農(nóng)田耗水量（mm）;ΔW為玉米生育期土壤水分含量變化（mm）;P為有效降雨量（mm），由距試驗(yàn)地點(diǎn)200 m的氣象站提供;Q為下邊界土壤水分通量（mm），參照Li 等[13]的方法計(jì)算。

數(shù)據(jù)分析是把整個(gè)生育期分為4個(gè)時(shí)期即苗期、拔節(jié)期、抽雄吐絲期和灌漿成熟期。在泰安地區(qū)降雨基本能滿足作物需求，不需要灌溉，根據(jù)上述公式可以推算玉米各個(gè)生育期的耗水量。

1.3.3 水分利用效率 采用下式計(jì)算：

WUE=Y/ET ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中：WUE為夏玉米水分利用效率;Y為夏玉米籽粒產(chǎn)量（kg/hm2），于夏玉米成熟后，取水分池中間部分長(zhǎng)勢(shì)均勻的夏玉米考種并測(cè)產(chǎn);ET為夏玉米農(nóng)田耗水量（mm），由（1）式得出。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，LSD法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 降雨量

在夏玉米整個(gè)生育期，2010年降雨量為488.7 mm，主要集中在8、9月份，即降雨主要集中在夏玉米生長(zhǎng)后期，共348.6 mm，占夏玉米整個(gè)生育期間降雨量的71.3%。2011年降雨較2010年同期偏多24%，屬于豐水年，8、9月份的降雨量占總降雨量的61.9%。

表1 2010、2011年夏玉米生長(zhǎng)期間的降雨量 ? ? ? ? ?（mm）

年份 6月 7月 8月 9月 總降雨量

2010 45.7 94.4 226.9 121.7 488.7

2011 38.7 192.0 165.8 209.7 606.2

2.2 不同處理土壤體積含水量的變化

2011年夏玉米抽雄吐絲期及灌漿成熟期0～120 cm的土壤體積含水量如圖1所示。抽雄吐絲期，覆蓋處理的土壤體積含水量明顯比對(duì)照處理要高，而且秸稈覆蓋量越大含量也越高。0～20 cm土層，C1.2處理的土壤體積含水量要明顯高于C0.6處理，主要是因?yàn)楦采w量越大，地表蒸發(fā)越少，夏玉米棵間蒸發(fā)也越少。30～60 cm土層，C1.2和C0.6處理的土壤含水量幾乎沒(méi)有差異，但均大于對(duì)照。60～120 cm土層，C1.2處理的土壤含水量最大，C0.6次之，對(duì)照最低。至灌漿成熟期，0～60 cm土層，各覆蓋處理的土壤體積含水量與對(duì)照差異不大;60～120 cm土層，C1.2處理的土壤含水量最大，C0.6次之，對(duì)照最低。

圖1 2011年夏玉米抽雄吐絲期及灌漿

成熟期土壤體積含水量

2.3 不同處理對(duì)玉米各生育期耗水量的影響

由表2可以看出，2011年夏玉米不同生育期耗水量，苗期C1.2處理，夏玉米耗水量最小，覆蓋后減少了地面的棵間蒸發(fā)，耗水量為對(duì)照處理的57.5%;C0.6處理，耗水量居中，為不覆蓋耗水量的78.2%。秸稈覆蓋后，苗期節(jié)水效果明顯，且覆蓋量越大，節(jié)水效果越明顯。拔節(jié)期是玉米耗水的關(guān)鍵時(shí)期，地表被葉片完全遮蓋，棵間蒸發(fā)較苗期大幅減少，覆蓋處理與對(duì)照的總耗水量沒(méi)有差別;抽雄吐絲期，覆蓋處理的耗水量明顯高于不覆蓋處理，C1.2處理夏玉米耗水量比對(duì)照高89.3%，C0.6處理比對(duì)照高73.7%，這個(gè)時(shí)期為夏玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)并進(jìn)旺盛生長(zhǎng)階段，是決定玉米產(chǎn)量的關(guān)鍵時(shí)期，覆蓋處理顯著增加該期玉米的耗水量，促進(jìn)增產(chǎn)。夏玉米灌漿成熟期，不同處理的玉米耗水量沒(méi)有明顯差異。

表2 2011年夏玉米不同生育階段的耗水量 ? ? ? ? ? ? ? ?（mm）

處理 苗期 拔節(jié)期 抽雄吐絲期 灌漿成熟期 合計(jì)

C1.2 38.3b 110.9a 70.4a 200.5a 420.1a

C0.6 52.1ab 112.1a 64.6ab 200.3a 429.1a

C0 66.6a 115.6a 37.2c 202.8a 422.3a

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫(xiě)字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平。

2.4 不同處理對(duì)夏玉米水分利用效率的影響

2011年，C1.2處理的WUE最高，隨覆蓋量增大，水分利用效率提高。endprint

圖2 不同處理夏玉米的水分利用效率

3 結(jié)論

夏玉米田秸稈覆蓋方面的研究已經(jīng)比較深入，大部分研究得出，秸稈覆蓋后減少了夏玉米的耗水量，提高了夏玉米水分利用效率。本試驗(yàn)把夏玉米耗水分為4個(gè)階段，生育期分為4個(gè)時(shí)期即苗期、拔節(jié)期、抽雄吐絲期和灌漿成熟期進(jìn)行研究，得出：秸稈覆蓋可顯著提高玉米抽雄吐絲期0～60 cm土層的土壤體積含水量;灌漿成熟期，0～60 cm土層，各覆蓋處理的土壤體積含水量與對(duì)照差異不大，60～120 cm土層，C1.2處理的土壤含水量最大，C0.6次之，對(duì)照最低。秸稈覆蓋可以減少玉米苗期耗水量，增加抽雄吐絲期耗水量，拔節(jié)和灌漿成熟期耗水量差異不明顯，總耗水量不存在差異;秸稈覆蓋可以提高夏玉米的水分利用效率。

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