交替隔沟灌溉对玉米耗水规律及其产量的影响

何富博，孙爱丽

(1. 黑龙江农垦现代农业工程设计有限公司，哈尔滨150090;2. 哈尔滨市水利规划设计研究院有限公司，哈尔滨150030)

0 引 言

黑龙江省西部半干旱区地广人稀，耕地资源丰富，为我国重要的粮食生产基地。但自然条件恶劣，生态环境脆弱，降雨时空分布不均，春季干旱，秋季雨量集中，雨强大，造成粮食产量低下，并存在着严重的水土流失现象。土壤水分亏缺是农业生产和产量的最大限制因子。农田灌溉方法众多，其中地面灌溉是一种古老而又应用最广的灌水方法，它投资省，技术简单，容易为群众所掌握，但灌溉水的利用率低，灌水不很均匀，因此改进地面灌水技术，优化灌溉制度，是农业节水的关键。

控制性交替隔沟灌溉是对传统的沟灌技术的一种改进。因此，同近年来兴起的喷灌、微灌等灌水技术相比，它具有投资少，技术容易掌握等优点，在大田大面积灌溉中有着广阔的应用前景［1］。多年研究成果表明，交替隔沟灌溉对玉米的确有明显的经济社会生态效益，是一种经济可行的节水高效新途径［2］。

1 材料和方法

1.1 试验区概况

试验区位于我省大庆市杜蒙县试验站，地处中纬度，属温带大陆性季风气候。降水集中，年内分配不均，因而常出现干旱年份和季节。年平均气温3.6 ～4.4 ℃，南北相差1 ℃。1月份最冷，平均气温－19.5 ℃，7月份最热，平均气温23.4 ℃。月平均气温稳定在0 ℃以上的日数210 d。平均≥10 ℃的日数148 d。地下水埋深为13 ～18 m。试验区土质为砂壤土，1 m土层内田间持水量为19.35% ～20.37%( 重量百分比) ，土壤剖面上平均容重为1.43 ～1.49 g/cm3。

1.2 试验设计

试验采用垄植沟灌的方法种植玉米。播种时间在5月12—15日，灌溉方式采用交替隔沟灌溉。按照灌水要求，为控制入沟水量，试验时每条沟的末端都打上土埂，避免水从沟尾流出。在出苗前实行统一喷灌450m3/hm2，整个生育期对玉米苗期、拔节期、灌浆期进行隔沟交替灌水，灌水量采用饱和最优设计，两次重复，共22个小区。试验方案见表1。

表1 试验设计方案

1.3 测定项目

1) 土壤含水率土壤含水率采用土钻烘干法测定。剖面上土壤水分的测定深度为1 m，共分为6个层次，依次为0 ～10 cm、10 ～20 cm、20 ～40 cm、40 ～60 cm、60 ～80 cm、80～100 cm。

2) 作物生育期观测。各处理、各生育阶段的时间、作物各生育阶段的特征、生长形态、生理变化形状和指标。

3) 气象因素观测。降水量、气温、蒸发量等。

4) 依据试验规范的要求，考种、测产、单收、单打、计产，收获前在各小区中间取样10 株进行考种，记录玉米株高、生物量、籽粒产量、百粒重以及根系生长等指标。

2 结果与分析

2.1 玉米生育期内土壤水分变化

玉米全生育期内土壤水分的变化情况见图1。图1 表明，交替隔沟灌溉的灌水沟和非灌水沟在玉米生长期内总存在干湿交替的过程，土壤含水率均表现为交替上升和下降的趋势。此外，灌水沟与非灌水沟之间土壤含水率存在着明显的差异，由此推断它们之间存在着土壤水分的交换，其水分的侧向入渗比较明显。

2.2 玉米耗水量与耗水规律

玉米生育期划分为播种—苗期、苗期—拔节期、拔节—抽穗、抽穗—灌浆期、灌浆—乳熟期、乳熟—收获6个生育阶段，水分适宜处理的玉米，生育期耗水量382.18 mm。各生育阶段耗水量占全生育期耗水量的百分比分别为10.18%、23.85%、26.16%、17.14%、13.94%和8.73%，相应的日平均耗水强度分别为2.78、2.94、3.03、4.09、2.96 和1.45 mm/d。各处理生育期内阶段耗水量、阶段日平均耗水量如图2、图3。

从整个生育期来看，交替隔沟灌溉条件下玉米的耗水规律与常规沟灌大致相同［3］，玉米日耗水量过程呈抛物线形状，苗期和乳熟期较小，抽穗至灌浆期达最大值。播种至拔节期，有效降雨较少，尽管玉米叶面积系数较小，植株蒸腾量较小，田间耗水量主要以棵间土壤蒸发为主，玉米日耗水量仍然较高。日平均耗水量2.80 mm/d左右，其大小主要取决于播前土壤墒情和播前灌水量的多少。从拔节期开始，玉米开始进入旺盛的营养生长阶段，株高和叶面积指数快速增加，田间耗水由棵间蒸发为主转向以植株蒸腾为主，日耗水量迅速增大，日耗水强度平均约3.5 mm/d左右。玉米灌浆后，各处理的日耗水强度开始逐渐下降，到9月中旬，水分适宜处理的日耗水强度降至1.5 mm/d左右。

2.3 不同水分处理对产量的影响

水分利用效率可定义为单位水量消耗所生产的经济产品数量［4］。根据实测资料分析计算，将生育期灌溉定额、耗水量及产量和水分利用效率情况列于表2。

从表2 可以看出，在不同的灌水制度处理下，交替隔沟灌溉玉米生育期耗水量均是随着灌水量的增加而增大。而产量与灌水量之间的关系则是，在产量水平较低时，随着灌水量的增大，产量近似线性提高，但当达到某一个值后，尽管灌水量仍在增大，产量却以缓慢速度增加，当达到现阶段最高产量时，随耗水量的增加，产量反而有所下降。各处理灌溉定额与产量的关系见图4。

图1 玉米全生育期内土壤水分的变化情况示意图

图2 玉米生育期内阶段耗水量情况示意图

图3 玉米生育期内日平均耗水量情况示意图

图4 灌溉定额与产量的关系图

3 结 论

本文采用不同灌水量的对比试验，结果表明，交替隔沟灌溉使作物经历干湿交替锻炼，适当的灌水量水平的交替灌溉可提高玉米产量。灌水量越小，虽然节水潜力很大，但是严重影响了产量。

在基本满足作物蒸腾的条件下保持土壤表层干燥是减少玉米棵间土壤蒸发的一种主要措施。隔沟灌溉与常规沟灌灌水相比有一半左右的地表土壤处于比较干燥的状态，可明显减少棵间土壤蒸发无效耗水，所以有利于水分利用效率的提高。作物生育期内棵间土壤蒸发量及棵间土壤蒸发量占总耗水量的比例与灌水次数多少和灌水定额大小关系密切，在干旱半干旱地区，作物生育期降水量较少，作物耗水大多来自于灌溉水，因此在这些地方的灌溉，应尽量减少灌水次数，以采用大定额隔沟灌溉的灌水方式好。

［1］潘英华，康绍忠. 交替隔沟灌溉水分入渗特性［J］. 灌溉排水，2000，19(1) :1－4.

［2］于保静，石培泽，康绍忠，等. 干旱区大田玉米控制性交替隔沟灌溉需水量及需水规律研究［J］. 甘肃水利水电技术，2006，42(3) : 209－212.

［3］孙景升，肖俊夫，段爱旺，等. 夏玉米耗水规律及水分胁迫对其生长发育和产量的影响［J］. 玉米科学，1999，7(2) : 45－48.

［4］段爱旺. 水分利用效率的内涵及使用中需要注意的问题［J］. 灌溉排水学报，2005，24(1) : 8－11.