滴水量和滴水頻率對(duì)膜下滴灌制種玉米產(chǎn)量及種子活力的影響

連彩云 馬忠明

摘要：2018 — 2019年在田間試驗(yàn)研究了滴水量和滴水頻率對(duì)膜下滴灌制種玉米產(chǎn)量及活力的影響。結(jié)果表明，滴水量和滴水頻率對(duì)制種玉米產(chǎn)量及其種子活力有不同程度的影響。滴水頻率對(duì)制種玉米產(chǎn)量影響顯著，滴水量為3 600 m3/hm2、10 d 1次滴水頻率的玉米產(chǎn)量最高，2018 — 2019年2 a平均為10.55 t/hm2。在同一滴水量下，產(chǎn)量隨滴水頻率的增加呈先增加后減少的趨勢(shì);在同一滴水頻率下，產(chǎn)量隨滴水量的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)（2018年15 d/次滴水頻率外），10 d 1次產(chǎn)量明顯高于15 d 1次與5 d 1次滴灌，差異達(dá)顯著水平（P < 0.05）。在滴水量為2 700、3 600 m3/hm2下，不同滴水頻率的種子發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)均有所提高。說明適宜的滴水量及滴水頻率對(duì)種子活力有積極的作用。滴水量和滴灌頻率對(duì)種子的電導(dǎo)率的影響與其對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響基本表現(xiàn)一致。因此，在當(dāng)?shù)貤l件下，用中滴灌量（3 600 m3/hm2）和中頻（10 d 1次）的滴灌模式較為合理。

關(guān)鍵詞：膜下滴灌;滴水量;滴水頻率;制種玉米;產(chǎn)量;種子活力

中圖分類號(hào)：S513? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2021）11-0028-07

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.11.007

Effects of Irrigation Amount and Frequency on Yield and Seed Vigor of Seed Corn Under Mulched Drip Irrigation

LIAN Caiyun 1， MA Zhongming 2

（1. Institute of Soil， Fertilizer and Water-saving Agriculture， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China; 2. Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：A field experiment was carried out from 2018 to 2019 to investigate the effects of irrigation amount and irrigation frequency on the yield and seed vigor of seed corn under mulched drip irrigation. The results showed that the irrigation amount and irrigation frequency of water drop had different effects on corn yield and seed vigor. The drip frequency had a significant effect on the yield of seed corn， and the highest yield was? ? 3 600 m3/hm2 and drip frequency once every 10 days， with an average of 10.55 t/hm2 in two years from 2018 to 2019. Under the same drop of water， the yield increased first and then decreased with the increase of dripping frequency. At the same drip frequency， the yield increased first and then decreased with the increase of drip water （in addition to the frequency of 1 drip every 15 days in 2018）， and the yield of medium-frequency drip irrigation was significantly higher than that of low-frequency drip irrigation and high-frequency drip irrigation， with a significant difference（P < 0.05）. The germination rate， germination index， germination potential and vigor index of seeds under medium frequency drip irrigation（drip irrigation once every 10 days） and high frequency drip irrigation（drip irrigation once every 5 days and drip irrigation once every 15 days） were increased. The results indicated that the irrigation amount and irrigation frequency had positive effects on seed vigor. The effect of irrigation amount and irrigation frequency on the electrical conductivity of seeds was basically the same as that on the germination rate， germination index and vigor index. Therefore， it was suggested that the optimal irrigation amount was 3 600 m3/hm2 and irrigation frequency was once every 10 days for the local condition.

Key words：Mulched drip irrigation;Irrigation amount;Irrigation frequency;Seed corn;Yield;Seed vigor

種子活力是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，主要受遺傳因素、環(huán)境條件和貯藏條件三個(gè)方面的影響[1 ]，遺傳因素是影響種子活力的主要因素，而種子在生產(chǎn)過程中受田間復(fù)雜的環(huán)境條件的制約，環(huán)境條件優(yōu)越，種子活力高，高活力種子發(fā)芽整齊、產(chǎn)量高。近年來國內(nèi)外許多種子工作者對(duì)種子活力問題開展了一些研究 [2 - 8 ]，這些研究以充分灌溉條件下獲得的種子為對(duì)象，不能真實(shí)地反映目前日益緊缺的水資源條件下的實(shí)際狀況，因此，需要對(duì)節(jié)水技術(shù)下獲得的種子進(jìn)行進(jìn)一步的研究。膜下滴灌技術(shù)具有高效節(jié)水、增產(chǎn)增效的優(yōu)勢(shì)，可節(jié)水40%～50%，增產(chǎn)20%左右，是水資源匱乏地區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的節(jié)水灌溉技術(shù)之一[9 - 10 ]。膜下滴灌的主要目標(biāo)是節(jié)水高產(chǎn)，滴水量和滴水頻率的控制是膜下滴灌的關(guān)鍵因素。滴水量過多或過少均不利于高產(chǎn)，滴水頻率是膜下滴灌技術(shù)的重要參數(shù)，高頻滴灌有利于形成易于植物根系吸收的土壤水分條件[11 - 13 ]。我們以制種玉米為研究對(duì)象，對(duì)膜下滴灌條件下滴水量和滴水頻率對(duì)制種玉米產(chǎn)量和種子活力的影響進(jìn)行研究，以期探索膜下滴灌條件下提高種子活力的適宜滴水量和滴水頻率，為高活力制種玉米生產(chǎn)制定生態(tài)環(huán)境友好型灌溉制度提供依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018 — 2019年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院張掖節(jié)水試驗(yàn)站（100° 26′ E，38° 56′ N）進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)海拔1 570 m，地下水位100 m以下，多年平均降水量129 mm，蒸發(fā)量2 048 mm，年平均日照時(shí)數(shù)3 085 h，干旱指數(shù)達(dá)10.3，年均氣溫7 ℃，≥0 ℃活動(dòng)積溫3 388 ℃，≥10 ℃有效積溫1 963.4～4 032.3 ℃，光熱資源豐富。試驗(yàn)區(qū)土壤質(zhì)地為中壤灌溉土，0～160 cm土層平均容重為1.43 g/cm3。試驗(yàn)周期內(nèi)2018年降水量為108.4 mm，2019年降水量為84.3 mm。

1.2? ?供試材料

指示玉米品種為先玉335。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，主區(qū)為3個(gè)滴水定額處理，即低滴水量（S）2 700 m3/hm2、中滴水量（M）3 600 m3/hm2和高滴水量（G）? ? 4 500 m3/hm2。副區(qū)為3個(gè)滴水頻率處理，高頻（H）5 d 1次，中頻（M）10 d 1次和低頻（L）15 d 1次。共9個(gè)處理， 3次重復(fù)，小區(qū)面積150 m2（6 m×25 m）。每個(gè)小區(qū)均有水表控制水量，并配備施肥罐，追肥隨水滴施。每2行母本之間鋪設(shè)1條滴灌帶，滴灌帶設(shè)于膜下正中，各處理施肥方式和時(shí)間以及氮、磷肥施用量相同，均為施氮（N）225 kg/hm2、磷（P2O5）120 kg/hm2。采用等行覆膜種植，帶幅100 cm，膜上種植2行母本1行父本，母本行距50 cm、株距20 cm;父本采用滿天星種植方式，種在2行母本中間，株距50 cm。其他田間管理措施與當(dāng)?shù)卮筇锵嗤?。收獲時(shí)每小區(qū)連續(xù)取樣10株常規(guī)考種，分小區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)。

1.4? ?取樣及測(cè)定方法

1.4.1? ?土壤水分測(cè)定? ?用打土鉆法測(cè)定，分別在膜外（寬行）、膜上（窄行）和滴頭下位置，每隔15 d采集土樣，3次重復(fù)，測(cè)定土層為0～10、10～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm。

1.4.2? ?種子活力參數(shù)測(cè)定? ?分別于2018、2019年玉米收獲后及時(shí)選取每個(gè)處理無破損風(fēng)干種子200粒，用10 g/kg次氯酸鈉溶液消毒，去離子水沖洗至無味，在培養(yǎng)皿中放入經(jīng)121 ℃下滅菌后的發(fā)芽紙。每個(gè)培養(yǎng)皿中放入50粒經(jīng)處理過的種子，然后放入25 ℃恒溫培養(yǎng)箱中，逐日統(tǒng)計(jì)正常發(fā)芽的種子數(shù)。7 d后將幼苗取出，稱量單株幼苗鮮重，計(jì)算發(fā)芽指數(shù)及活力指數(shù)。3 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽勢(shì)，7 d后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽率。

選取50粒無破損風(fēng)干種子，用去離子水沖洗種子3次，分別裝入500 mL燒杯中，加入250 mL去離子水，用DDS-12A電導(dǎo)儀測(cè)定初始電導(dǎo)率及靜置24 h后浸出液電導(dǎo)率，計(jì)算種子電導(dǎo)率。數(shù)據(jù)均取2 a平均值。

發(fā)芽率=（7 d內(nèi)發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽勢(shì)=（第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù)）×100%

發(fā)芽指數(shù)=7 d內(nèi)每天的發(fā)芽種子數(shù)/發(fā)芽日數(shù)

活力指數(shù)=發(fā)芽指數(shù)（GI）×7 d內(nèi)幼苗鮮重

種子電導(dǎo)率=（蒸餾水浸泡種子24 h后浸出液電導(dǎo)率-種子剛加入蒸餾水后的初始電導(dǎo)率）/樣品重量。

水分利用效率=作物產(chǎn)量/作物耗水量

1.5? ?數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel 2007和SPSS 16.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同滴水量和滴水頻率對(duì)制種玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

試驗(yàn)結(jié)果（表1）表明，中滴水量中頻（MM）處理玉米產(chǎn)量最高，2018 — 2019年2 a平均為10.55 t/hm2（2018年10.77 t/hm2、2019年10.33 t/hm2），低滴水量低頻（GH）處理產(chǎn)量最低，2 a平均為8.33 t/hm2。在同一滴水量下，產(chǎn)量隨滴水頻率的增加呈先增加后減少趨勢(shì)。與高頻和低頻處理相比，中頻處理2018年在低滴水量下，分別增加10.62%、7.02%;在中滴水量下，均增加11.84%;在高滴水量下，分別增加17.01%、8.11%。2019年在低滴水量下，分別增加13.42%、21.23%;在中滴水量下，分別增加28.80%、0.98%;在高滴水量下，分別增加13.00%、4.28%。在同一滴水頻率下，產(chǎn)量隨滴水量的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)（除2018年低頻處理外），中頻處理產(chǎn)量明顯高于低頻與高頻處理，差異達(dá)顯著水平（P < 0.05）。表明高滴水量下制種玉米的產(chǎn)量不增反而有所下降。2018年玉米的穗粒數(shù)在相同滴水頻率下大部分隨滴水量的增加呈先減少后增加的趨勢(shì)，在相同水量下隨滴水頻率的降低呈先增加后減少的趨勢(shì);千粒重隨滴水量的增加和滴水頻率的降低均呈先增加后減少的趨勢(shì)。2019年玉米的穗粒數(shù)隨滴水量的增加呈先增加后減少的趨勢(shì)，隨滴水頻率的降低呈先增加后減少的趨勢(shì)（除低灌水量外）;千粒重隨滴水量的增加大部分呈先減少后增加的趨勢(shì)，隨滴水頻率的降低呈先減少后增加的趨勢(shì)（除低灌水量外）。

多因素方差分析（表2）表明，2018年由于受玉米生育期降水的影響，滴水量對(duì)產(chǎn)量沒有影響;滴水頻率對(duì)千粒重和產(chǎn)量影響顯著。2019年滴水量與滴水頻率互作效應(yīng)顯著。

2.2? ?不同滴水量和滴水頻率下的制種玉米產(chǎn)量及水分利用效率

水分利用效率（WUE）反映了單位土壤耗水所生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。從表3可以看出，在同一滴水量下，WUE隨滴水頻率的增加呈先增加而后降低趨勢(shì);在同一滴水頻率下，2018年WUE均隨滴水量的增加而降低，2019年中頻灌溉處理WUE隨滴水量的增加而降低;低、高頻處理卻隨滴水量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)，其中SM處理水分利用效率最大，明顯高于高滴水量處理。總之，低滴水量處理可以獲得較高的WUE，但產(chǎn)量略有降低，不能達(dá)到高產(chǎn)的目的;而高滴水量處理的WUE顯著降低。在整個(gè)玉米生育期內(nèi)，各處理的耗水量隨滴灌量的增加顯著增大?？梢姷嗡吭酱?，耗水量越大，不同滴水頻率處理的耗水量基本相同。

2.3? ?不同處理對(duì)制種玉米種子萌發(fā)的影響

從表4可知，低滴水量和中滴水量下，發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)和活力指數(shù)均以中頻處理最高。在低滴水量下，較高頻處理和低頻處理發(fā)芽率分別提高0.65%、6.41%，發(fā)芽指數(shù)分別提高0.65%、6.39%，發(fā)芽勢(shì)分別增加0.66%、6.41%，活力指數(shù)分別增加8.84%、9.86%。在中滴水量下，較高頻處理和低頻處理發(fā)芽率分別提高3.53%、5.70%，發(fā)芽指數(shù)分別提高3.52%、5.69%，發(fā)芽勢(shì)分別增加3.53%、5.69%，活力指數(shù)分別增加24.07%、9.84%。當(dāng)?shù)嗡吭黾訒r(shí)，制種玉米種子的萌發(fā)受到影響，說明適宜的滴水量及滴水頻率對(duì)種子活力有積極的作用。

2.4? ?不同處理對(duì)制種玉米種子浸出液電導(dǎo)率的影響

電導(dǎo)率反映了種子活力的大小，種子外滲液電導(dǎo)率反映了種子細(xì)胞膜修復(fù)能力，在一定程度上可以說明細(xì)胞膜的完整性，電導(dǎo)率增大則細(xì)胞膜完整性差，種子活力下降。由圖1可知，在同一滴水量下，電導(dǎo)率均以中頻處理最低。中頻處理比高頻和低頻處理在低滴水量下，分別降低15.86%、10.05%;在中滴水量下，分別降低16.99%、8.15%;在高滴水量下，分別降低1.56%、7.50%。表明適宜的滴水頻率可以增強(qiáng)細(xì)胞膜的完整性，使電導(dǎo)率降低，種子活力提高，而高滴水量可使種子活力下降。這與其對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響基本表現(xiàn)一致。

3? ?結(jié)論與討論

滴水量和滴灌頻率是影響作物產(chǎn)量的主要因素之一，適宜的水分供應(yīng)是提高種子產(chǎn)量的前提。有研究表明，當(dāng)灌溉量較低時(shí)，由于植株纖維素發(fā)達(dá)、組織硬化，導(dǎo)致作物產(chǎn)量下降;隨著灌溉量增加，作物產(chǎn)量提高;灌溉量較大時(shí)，水分利用效率下降[14 - 16 ]。也有研究表明，滴灌頻率的增加有利于作物產(chǎn)量增加和水分利用效率提高[17 - 19 ]。隋娟等[20 ]研究發(fā)現(xiàn)，中頻灌溉適合玉米生長，其產(chǎn)量和水分利用效率均提高。本研究結(jié)果也表現(xiàn)出相同的趨勢(shì)。2018 — 2019年2 a的試驗(yàn)結(jié)果表明，滴水頻率對(duì)制種玉米產(chǎn)量的影響達(dá)顯著水平（P < 0.05），在同一滴水量下產(chǎn)量隨滴水頻率的增加先增加而后減小，10 d 1次滴水頻率分別比5 d 1次和15 d 1次滴水頻率增加了10.62%～28.80%和7.02%～21.23%。在同一滴水頻率下，產(chǎn)量隨滴水量的增加呈先增加后降低的趨勢(shì)（除低頻滴灌外），10 d 1次滴水頻率產(chǎn)量明顯高于5 d 1次和15 d 1次滴水頻率滴灌，差異達(dá)顯著水平。表明過量灌溉使制種玉米的產(chǎn)量不增反而有所下降。而年際間由于每年的溫度、光照時(shí)數(shù)、降水等氣象條件不同，從而造成年際間產(chǎn)量及其穗粒數(shù)、千粒重之間存在一定的差異。水分利用效率反映了單位土壤耗水所生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。在同一滴水量下，WUE隨滴水頻率的增加呈先增加而后降低趨勢(shì);在同一滴水頻率下，2018年WUE均隨滴水量的增加而下降，2019年10 d 1次滴水頻率WUE隨滴水量的增加而下降;5 d 1次和15 d 1次滴水頻率卻隨滴水量的增加呈先增加后下降的趨勢(shì)。總之，低滴水量處理可以獲得較高的水分利用效率，但產(chǎn)量略有降低，不能達(dá)到高產(chǎn)的目的，而高滴水量處理水分利用效率顯著降低。因此，要想獲得高產(chǎn)就需要把滴水量和滴水頻率控制在適宜范圍內(nèi)。

優(yōu)化的水分供應(yīng)是提高作物產(chǎn)量的前提，并使種子保持較高的活力水平。劉嘯 笑等[21 ]研究了不同的土壤含水率對(duì)玉米種子活力的影響，表明當(dāng)含水率為25%時(shí)種子活力達(dá)最大值，高土壤含水量不利于玉米種子的正常萌發(fā)和生長。本試驗(yàn)表明，不同處理對(duì)制種玉米發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)有不同程度的影響。在滴水量2 700、3 600 m3/hm2條件下，10 d 1次滴水頻率比5 d 1次、15 d 1次滴水頻率發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、發(fā)芽勢(shì)、活力指數(shù)均有所增加。說明適宜的滴水量及滴水頻率對(duì)種子活力有積極的作用。滴水量和滴水頻率對(duì)種子的電導(dǎo)率的影響與其對(duì)發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)、活力指數(shù)的影響基本表現(xiàn)一致。表明適宜的滴水頻率可以增強(qiáng)細(xì)胞膜的完整性，使電導(dǎo)率降低，種子活力提高，而高滴水量使種子活力下降。因此，在當(dāng)?shù)貤l件下，用中滴水量（3 600 m3/hm2）和中滴水頻率（10 d 1次）的滴灌模式較為合理。

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（本文責(zé)編：楊? ?杰）

收稿日期：2021 - 06 - 24

基金項(xiàng)目：國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0400207）;甘肅省區(qū)域創(chuàng)新中心項(xiàng)目（2019GAAS48-1）。

作者簡(jiǎn)介：連彩云（1977 — ），女，甘肅民勤人，副研究員，主要從事作物節(jié)水高產(chǎn)栽培理論與技術(shù)的研究工作。Email：liancy1998@sina.com。

通信作者：馬忠明（1964 — ），男，甘肅民勤人，研究員，主要從事農(nóng)業(yè)節(jié)水高產(chǎn)栽培理論與技術(shù)的研究工作。Email：mazhming@163.com。