不同水肥供应对石羊河流域玉米生长动态及水分利用效率的影响.pdf

年第 期水利技术监督理论研究:/不同水肥供应对石羊河流域玉米生长动态及水分利用效率的影响袁 超 张 芮 张梅花 薛瑞清 赵 霞丁 林 唐小娟 薛子钰 谭紫熠(甘肃农业大学水利水电工程学院 甘肃 兰州 大禹节水集团股份有限公司 甘肃 兰州 甘肃省水利科学研究院 甘肃 兰州)摘要:为探究不同水肥耦合对玉米生长动态及水分利用效率的影响 文章以大田玉米“同康”为试验材料在甘肃省武威市民勤县进行大田试验 设置不同灌溉制度与施肥量为影响因素 对玉米的生长指标、叶绿素含量、干物质总量、产量及水分利用效率进行了分析探究 进行有机肥替代处理较传统肥减量/的处理在玉米株高上提高 茎粗最大提高 、产量提高 、水分利用效率上提高 较传统肥处理上 玉米生长、产量及水分利用效率上并无明显差异 在同一施肥条件下 进行一定的水分胁迫使幼苗期的玉米产生竞争补偿效应 有助于玉米生育前期植株抗倒伏 在玉米生育期后期需水量增大时 水分胁迫处理由于水分无法得到充分补偿导致玉米生长指标下降 产量相对下降 但进行水分胁迫的处理在水分利用效率指标上要高于充分灌水处理 结论对于生长、产量及水分利用效率整体来说 水分胁迫下传统肥减量/机肥替代处理是本研究中提产增效的最佳选择关键词:玉米 水肥耦合 生长动态 产量 水分利用效率中图分类号:文献标识码:文章编号:()收稿日期:基金项目:甘肃省重大专项()甘肃省水利科学试验研究与技术推广计划项目(甘水建管发 号)甘肃省重点研发计划()作者简介:袁 超(年)男 硕士研究生:通讯作者:张 芮(年)男 教授:甘肃省武威市属石羊河流域 是我国典型的旱区 气候干旱、降水少、光照足、蒸发大 风沙多 长期存在着水资源短缺问题 玉米是当地种植面积最广的作物 年玉米种植占当地种植总面积的 但农户灌溉仍以传统的地面灌溉为主 施肥以传统撒施为主 这种灌溉制度与施肥方式严重抑制了当地农业经济可持续发展 因此如何兼顾区域内水资源短缺与作物增效保产问题是当地农业可持续发展中的重中之重不同的水分与养分是影响作物生长状况及产量差异的根本原因 只有适宜的灌水与施肥搭配才是农作物高产优质的前提 蒙强等研究通过适宜的水分调控下限能改善土壤水分环境、为作物生长及产量的形成创造好的条件 提高水分利用效率 魏永霞等通过研究的调亏灌溉下滴灌玉米植株与土壤水分及节水增产效应得出适当的水分胁迫并不会影响作物减产 高盼等发现 一定的水分胁迫有助于作物产生竞争补偿效应 使玉米在苗期根系及茎粗生长更为稳固 不易倒伏 适当的调亏灌溉既能缓解区域内水资源短缺问题 而且能提高作物水分利用效率、作物品质及产量 谢丽华研究得出有机肥替代化肥比较单施化肥可使玉米稳产 改善土壤 值 提高土壤肥力与作物干物质积累量杨青夏等研究表明 与常规施肥相比化肥减星 配施有机肥和菌肥的玉米产量可达到常规化肥水平 且分别比化肥减量 处理增产 和 张君等研究表明有机肥与传统化肥搭配使用有助于协调作物耗水量与产量的关系理论研究水利技术监督 年第 期提高水分利用效率 进行商品有机肥替代部分化肥 使化肥与有机肥合理搭配施用 从而促进有机质分解与矿质养分的溶解 达到改善土壤理化性质、增强土壤的保肥供肥能力、改善作物品质、提高化肥缓释效率等效果不同的灌水或施肥量均对作物的生长及产量有不同程度的影响 但以往研究方向较多偏于对不同灌水或施肥量中的一种进行研究 这对目前我国农业可持续发展具有一定局限性 所以进行不同水肥间精准耦合对玉米产量及水分利用效率影响机制的研究更具有前瞻性本文研究采取了水肥交互耦合方法 探究在不同水肥供应下玉米的生长动态及水分利用效率之间的影响规律 在总结以往研究者成果下 揭示水肥精确耦合对节水灌溉与养分高效利用的最佳机制同时也为石羊河流域制定合理的灌水施肥措施提供科学依据 材料与方法 研究区概括试验地处于民勤绿洲和腾格里沙漠交界地带的民勤县大滩乡内甘肃省水利科学研究院民勤实验站()该地多年平均气温 极端最高气温 极端最低气温 多年平均降水 多年平均蒸发量 年日照时数 积温 积温 无霜期 最大冻土深 试验区土质 为黏壤土 以下逐渐由黏壤土变为沙壤土 土壤平均容重为/田间持水率为 (体积比)实验地气候表见表 气象数据由气象生态环境监测系统气象站获得表 实验地气候表 月 月 月 月 月 月总计平均平均气温/降雨量/日照时间/实验设计大田实验于 年 月采用双因素随机区组试验设计 以“同康”为试验材料 试验小区以 宽 厚度的白膜进行一膜两行模式铺设 植株行距 株距 小区面积 ()试验设置 种肥料梯度以当地农户传统施肥量/亩为基准设置传统肥()、传统肥减量/()、传统肥减量/商品有机肥替代减量()后期追肥为尿素()有机肥为含腐殖酸水溶肥(/腐殖酸/)设置 种灌溉制度:充分灌溉(土壤含水量范围为田间持水率的 )非充分灌溉()共组合形成 个玉米处理 每个处理 次重复 共 个小区 详细处理见表 灌水定额幼苗期为/拔节期、灌浆期、成熟期均按照/当小区实测土壤含水率达到试验设计值下限时灌水 灌水后充分、非充分处理土壤含水量依次达到、田间持水率)各处理灌水日期见表 表 试验处理处理灌水量肥料模式灌水水平充分灌溉 传统肥 充分灌溉 传统减量/充分灌溉 传统减量/有机肥 非充分灌溉 传统肥 非充分灌溉 传统减量/非充分灌溉 传统减量/有机肥 由于玉米进行了基肥的施用 所以追肥时间定在幼苗期后期一次、拔节期一次、灌浆期一次 使用标准以当地传统施肥量作为参考 使用标准为/亩 其处理施肥量见表 项目数据测定与方法 土壤含水率的测定取土方法采用土钻人工分层取土 测定土层深度为 每隔 为一层进行取样 各处理重复 次 取样时期为每次灌水前、降雨后进行局部取土 在幼苗期、拔节期、灌浆期、成熟期进行全小区取土测定含水率 土壤水分保持表见表 土壤含水率采用烘干称重法测定 叶片叶绿素()的测定用叶绿素仪(型)于苗期、拔节期选择最上部展开叶 灌浆期选择穗位叶 分别测定穗 年第 期水利技术监督理论研究表 各处理灌水日期处理灌水日期 表 详细施肥表单位:施肥类型幼苗期拔节期灌浆期传统肥(尿素)传统肥减量/(尿素)传统肥减量/有机肥 表 田间土壤水分保持表处理类型土壤含水率控水范围实控土壤含水率充分灌溉 非充分灌溉 位叶基部、中部、顶部 测定 次取平均值 玉米生育期生长指标测定各生育期中 分别选取 株具有代表性 且长势一致的植株 测定其株高茎粗、叶面积、单叶重、总叶重、茎重 将烘干箱温度调定为 进行杀青 分钟 后调制 烘至恒重 测定其干物质积累量 产量及产量性状测定()产量测定玉米成熟后分小区单独进行测实产 每个小区收获全部果穗 使用精度为 电子天平(型号:/)的对果穗进行湿重测量并进行自然晾干后脱粒称质量 单打单收计算小区产量 实测产量(/亩)一个小区干重质量(收获一个小区实际面积)()()()式中 每个小区的产量 袋子质量 袋子数量 个、每个小区的袋子质量 然后测量其每个处理的产量 换算为标准产量/()产量性状测定穗长:使用精度 的自动读数式游标卡尺测定果穗全长(包括结实和没有结实的部分)每个小区采 个样本果穗测量取平均值 即为该小区的穗长平均值()穗粗:使用精度 的自动读数式游标卡尺测定果穗中间部位横截面宽度 每个小区采 个样品果穗测量取平均值 即为该小区的穗粗平均值()秃尖长:使用精度 的自动读数式游标卡尺测定果穗未结实的部分长度 每个小区采 个样本果穗测量取平均值 即为该小区的秃尖长()穗行数:每个小区采 个样本果穗分别进行穗行数的查测 并取平均值 即为该小区的穗行数行粒数:每个小区采 个样本果穗分别进行行粒数的查测 并取平均值 即为该小区的行粒数百粒重:每个小区随机挑选 个样本进行脱粒 并随机取出 粒进行称重 该数据即为小区的百粒重()水分利用效率水分利用效率()计算公式为:/()式 中 玉 米 产 量/耗 水 量/根据 灌溉试验规范规定 利用土壤含水率来测定作物腾发量时 腾发量可按以下公式计算:()()式中 阶段实际需水量 土层编号 土层总数目 本试验 第 层土壤干体积质量/第 土壤的厚度、第 土层在时段始、末的含水率(干土重的百分率)该时段内灌水量 该理论研究水利技术监督 年第 期时段内有效降雨量()该时段内深层地下水补给量 该时段内排水量(地表排水与深层排水之和)其中 试验区地下水埋深大于 故 取 试验区属干旱区 且灌水上限最大至土壤田间持水率 取 数据分析采用 和 进行数据整理和统计分析 结果与分析 不同水肥供应下对大田玉米生长形状的影响 不同处理对大田玉米株高的影响最能直观反映作物生长状况的重要指标就是株高 玉米苗期与成熟期处理间无显著差异()见表 拔节期株高开始产生变化处理、间 无 显 著 差 异 但 较、处理相比株高差异显著(其 中 较、差 异 显 著 分 别 降 低 、灌浆期各处理间株高差异性减小、处理较 处理差异著性 分别降低 、不同处理对大田玉米地上部干物质累积的影响不同处理玉米地上干物质总量见表 各处理地上部干物质总量在苗期无显著差异()拔节期干物质积累处理 最大 且与处理、呈现显著性差异 相较高、抽穗期是决定作物结实粒数多少的关键时期 由分析数据可知 处理 积累量最低 分别较处理 与 降低、这说明少肥易造成玉米干物质积累量变少 影响玉米生长 灌浆期玉米地上干物质总量较往期明显增加 各处理间差异较小 干物质积累量依次为 成熟期玉米质量达到顶峰 其中处理、与 差异明显 处理 的 干 物 质 总 量 分 别 较、降低 、不同处理对大田玉米叶面积的影响不同处理下玉米叶面积动态如图 所示 玉米幼苗期、拔节期、成熟期处理间均无显著差异()玉米苗期叶面积最小 最大为抽穗期 此时叶面积大小依次为 灌浆期叶面积处理间差异显著 处理 最大 较于处理 与 表 不同处理玉米株高动态单位/处理幼苗期 拔节期 抽穗 灌浆期 成熟期 注:同列不同小写字母表示在 水平差异显著表 不同处理玉米地上部干物质总量动态单位/处理幼苗期拔节期抽穗灌浆期成熟期 注:同列不同小写字母表示在 水平差异显著 年第 期水利技术监督理论研究分别高于 、不同处理对大田玉米 值的影响 的值在一定程度上是一种植株水分与养分的外在表现 在生长生理阶段植株在幼苗期、拔节期、成熟期叶片的 值均无显著差异()如图 所示 当玉米处于灌浆期时 处理 较 具有显著差异 增加了 达到了玉米种植阶段的最高值 不同处理对大田玉米产量的影响 不同处理大田玉米产量及部分相关性状的影响不同处理在对穗粗、秃尖、行粒数的影响上差异不显著 对穗长、穗行数百粒重、亩产量的影响均存在不同差异 见表 在对 穗 长 的 影 响 上 处 理、之间差异不显著 但处理 与处理 之间差异显 著 较 于 处 理 高 在穗 行 数 的 影 响 上 处 理、之间差异不显著 处理 与处理、虽有差异 但差异不明显 处理、对处理 存在显著差异 分别提高了 、穗行数大小依此为 百粒重是玉米考种中不可或缺的一环 它是充分体现种子大小与充实程度的一项指标从分析中图 不同处理玉米叶面积动态注:同列不同小写字母表示在 水平差异显著图 不同玉米生育期叶片 值图注:同列不同小写字母表示在 水平差异显著理论研究水利技术监督 年第 期表 不同处理玉米考种动态处理穗长/穗粗/秃尖/穗行数行粒数百粒重/亩产量/注:同列不同小写字母表示在 水平差异显著得出 处理、之间差异不明显 处理、之间也呈不明显差异 仅 与处理 之间呈现明显差异 处理 较 增加 亩产是衡量作物是否成功的一个重要指标 从表中可得 处理、处理、处理 和处理 与处理 和处理 的亩产差异显著(百粒重()穗长()均呈极显著正相关 且穗行数、百粒重、穗长在 水平上极显著正相关 见表 穗粗()呈正相关 行粒数()秃尖()呈负相关表 各处理产量相关性状相关性分析表各处理产量相关性状相关性分析穗长穗粗秃尖穗行数 行粒数 百粒重 亩产穗长穗粗 秃尖 穗行数 行粒数 百粒重 亩产 在 级别(双尾)相关性显著 在 级别(双尾)相关性显著 水肥耦合对玉米水分利用效率的影响各处理玉米全生育期水分利用效率见表:施