秸秆覆盖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种秸秆覆盖量（0、0.6、1.2 kg/m2），研究其对雨养条件下夏玉米田不同深度土壤体积含水量和玉米不同生育期耗水量、水分利用效率（WUE）的影响。结果表明，秸秆覆盖可显著提高玉米抽雄吐丝期0～60 cm土层的土壤体积含水量，但灌浆成熟期，0～60 cm土层，各覆盖处理的土壤体积含水量与对照差异不大，60～120 cm土层，C1.2处理的土壤含水量最大，C0.6次之，对照最低。秸秆覆盖可减少玉米苗期耗水量，增加抽雄吐丝期耗水量，拔节和灌浆成熟期耗水量差异不明显，覆盖后玉米的总耗水量无差异。在耗水量相同情况下，覆盖处理提高了夏玉米的水分利用效率，表现增产。

关键词：夏玉米;秸秆覆盖;生育期;耗水特性;水分利用效率

中图分类号：S513.01  文献标识号：A  文章编号：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

中国水资源总量世界排名第6位，属于水资源大国。但是从人均占有量看，我国水资源非常短缺，属于中轻度缺水水平，而且时间、空间分布极不平衡。随着我国工业化的发展、城市化进程的推进，水的需求量还会日益扩大[1]。与此同时，水质污染导致的功能性缺水使得水资源的供需矛盾日益严重[2]。如何解决好保障农业用水问题，已经成为目前我国亟待解决的一项重大课题，可见发展节水农业对我国农业的可持续发展至关重要[3]。秸秆覆盖作为一种农艺节水措施已经在全世界得到普遍的推广和应用[4，5]。

前人研究表明秸秆覆盖可以减少土壤表层的蒸发，提高土壤水分含量、作物产量和水分利用效率[6～12]。本试验以紧凑型夏玉米超试1号为试材，研究山东泰安地区秸秆覆盖对夏玉米不同生育期耗水特性的影响，以期为同类地区夏玉米节水种植提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2010～2011年在山东农业大学农学试验站的水分池内进行。该地属温带大陆性半湿润季风气候区，常年平均降水量为697 mm，但年内降水分布很不均匀，70%集中在夏玉米生长期间，故一般年份夏玉米生育期间不需要进行补充灌溉。水分池的面积为9 m2，深1.5 m，四周水泥抹面，不封底，0～20 cm土层碱解氮、速效钾和速效磷含量分别为108.1、92.4、16.1 mg/kg。endprint

1.2 试验设计

供试紧凑型夏玉米为超试1号。小麦秸秆设3个覆盖量：0、0.6、1.2 kg/m2，分别用C0、C0.6、C1.2表示，种植密度为7.5万株/hm2。播种时间分别为2010年6月6日和2011年6月18日，收获时间分别为2010年10月3日和2011年10月2日。试验期间不进行补充灌溉，其它管理同高产田。

1.3 项目测定和方法

1.3.1 土壤体积含水量 采用CNC503B型智能中子水分仪和TDR相结合的方法，在夏玉米整个生育期间，每7～10 d测定1次，每10 cm为1个土层，测深为1.2 m，降水后加测1次。0～20 cm土层含水量用TDR加以矫正。

1.3.2 农田耗水量 由于试验地点的地下水位大于5 m，故地下水对夏玉米耗水量的影响可忽略不计。水分池的四周高出地面15 cm，可防止形成地表径流，故地表径流可忽略不计。根据水量平衡方程计算农田耗水量：

ET=P-Q-ΔW   （1）

式中：ET为夏玉米农田耗水量（mm）;ΔW为玉米生育期土壤水分含量变化（mm）;P为有效降雨量（mm），由距试验地点200 m的气象站提供;Q为下边界土壤水分通量（mm），参照Li 等[13]的方法计算。

数据分析是把整个生育期分为4个时期即苗期、拔节期、抽雄吐丝期和灌浆成熟期。在泰安地区降雨基本能满足作物需求，不需要灌溉，根据上述公式可以推算玉米各个生育期的耗水量。

1.3.3 水分利用效率 采用下式计算：

WUE=Y/ET                                     （2）

式中：WUE为夏玉米水分利用效率;Y为夏玉米籽粒产量（kg/hm2），于夏玉米成熟后，取水分池中间部分长势均匀的夏玉米考种并测产;ET为夏玉米农田耗水量（mm），由（1）式得出。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2003和DPS统计分析系统进行数据处理和统计分析，LSD法进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 降雨量

在夏玉米整个生育期，2010年降雨量为488.7 mm，主要集中在8、9月份，即降雨主要集中在夏玉米生长后期，共348.6 mm，占夏玉米整个生育期间降雨量的71.3%。2011年降雨较2010年同期偏多24%，属于丰水年，8、9月份的降雨量占总降雨量的61.9%。

表1 2010、2011年夏玉米生长期间的降雨量          （mm）

年份 6月 7月 8月 9月 总降雨量

2010 45.7 94.4 226.9 121.7 488.7

2011 38.7 192.0 165.8 209.7 606.2

2.2 不同处理土壤体积含水量的变化

2011年夏玉米抽雄吐丝期及灌浆成熟期0～120 cm的土壤体积含水量如图1所示。抽雄吐丝期，覆盖处理的土壤体积含水量明显比对照处理要高，而且秸秆覆盖量越大含量也越高。0～20 cm土层，C1.2处理的土壤体积含水量要明显高于C0.6处理，主要是因为覆盖量越大，地表蒸发越少，夏玉米棵间蒸发也越少。30～60 cm土层，C1.2和C0.6处理的土壤含水量几乎没有差异，但均大于对照。60～120 cm土层，C1.2处理的土壤含水量最大，C0.6次之，对照最低。至灌浆成熟期，0～60 cm土层，各覆盖处理的土壤体积含水量与对照差异不大;60～120 cm土层，C1.2处理的土壤含水量最大，C0.6次之，对照最低。

图1 2011年夏玉米抽雄吐丝期及灌浆

成熟期土壤体积含水量

2.3 不同处理对玉米各生育期耗水量的影响

由表2可以看出，2011年夏玉米不同生育期耗水量，苗期C1.2处理，夏玉米耗水量最小，覆盖后减少了地面的棵间蒸发，耗水量为对照处理的57.5%;C0.6处理，耗水量居中，为不覆盖耗水量的78.2%。秸秆覆盖后，苗期节水效果明显，且覆盖量越大，节水效果越明显。拔节期是玉米耗水的关键时期，地表被叶片完全遮盖，棵间蒸发较苗期大幅减少，覆盖处理与对照的总耗水量没有差别;抽雄吐丝期，覆盖处理的耗水量明显高于不覆盖处理，C1.2处理夏玉米耗水量比对照高89.3%，C0.6处理比对照高73.7%，这个时期为夏玉米营养生长和生殖生长并进旺盛生长阶段，是决定玉米产量的关键时期，覆盖处理显著增加该期玉米的耗水量，促进增产。夏玉米灌浆成熟期，不同处理的玉米耗水量没有明显差异。

表2 2011年夏玉米不同生育阶段的耗水量                （mm）

处理 苗期 拔节期 抽雄吐丝期 灌浆成熟期 合计

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：同列数据后不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平。

2.4 不同处理对夏玉米水分利用效率的影响

2011年，C1.2处理的WUE最高，随覆盖量增大，水分利用效率提高。endprint

图2 不同处理夏玉米的水分利用效率

3 结论

夏玉米田秸秆覆盖方面的研究已经比较深入，大部分研究得出，秸秆覆盖后减少了夏玉米的耗水量，提高了夏玉米水分利用效率。本试验把夏玉米耗水分为4个阶段，生育期分为4个时期即苗期、拔节期、抽雄吐丝期和灌浆成熟期进行研究，得出：秸秆覆盖可显著提高玉米抽雄吐丝期0～60 cm土层的土壤体积含水量;灌浆成熟期，0～60 cm土层，各覆盖处理的土壤体积含水量与对照差异不大，60～120 cm土层，C1.2处理的土壤含水量最大，C0.6次之，对照最低。秸秆覆盖可以减少玉米苗期耗水量，增加抽雄吐丝期耗水量，拔节和灌浆成熟期耗水量差异不明显，总耗水量不存在差异;秸秆覆盖可以提高夏玉米的水分利用效率。

参 考 文 献：

[1] 李世祥，成金华，吴巧生. 中国水资源利用效率区域差异分析[J]. 中国人口·资源与环境，2008，18（3）：215-220.

[2] 王瑗，盛连喜，李科，等. 中国水资源现状分析与可持续发展对策研究[J]. 水资源与水工程学报，2008，19（3）：10-14.

[3] Yan J. Path selection of Chinas food security under the constraint of water resources[J]. Ecologic Economy，2010，12：151-154.

[4] Zhu H H，Wu J S，Huang D Y，et al. Improving fertility and productivity of a highly-weathered upland soil in subtropical China by incorporating rice straw[J]. Plant and Soil，2010，331（1）：427-437.

[5] Testi L，Orgaz F，Villalobos F. Carbon exchange and water use efficiency of a growing， irrigated olive orchard[J]. Environmental and Experimental Botany，2008，63 （1/3）： 168-177.

[6] Rahman A M，Jiro C，Saifizzaman M，et al. Rice straw mulching and nitrogen response of no-till wheat following rice in Bangladesh[J]. Field Crops Research，2005，91（1）：71-81.

[7] 陈素英，张喜英，裴冬，等. 玉米秸秆覆盖对麦田土壤温度和土壤蒸发的影响[J]. 农业工程学报，2005，21（10）：171-173.

[8] 王兆伟，郝卫平，龚道枝，等. 秸秆覆盖量对农田土壤水分和温度动态的影响[J]. 中国农业气象，2010，31（2）：244-250.

[9] 张吉祥，汪有科，员学锋，等. 不同麦秆覆盖量对夏玉米耗水量和生理性状的影响[J]. 灌溉排水学报，2007，26（3）：69-71.

[10]赵聚宝，梅旭荣，薛军红，等. 秸秆覆盖对旱地作物水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学，1996，29（2）：59-66.

[11]易镇邪，周文新，屠乃美，等.免耕和秸秆覆盖对旱地玉米抗旱性与土壤养分含量的影响[J].农业现代化研究，2007，28（4）：490-493.

[12]陈素英，张喜英，裴冬，等. 秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和土壤温度的影响[J]. 灌溉排水学报，2004，23（4）：32-36.

[13]Li Q Q，Chen Y H，Liu M Y，et al. Effect of irrigation to winter wheat on the soil moisture，evapotranspiration，and water use efficiency of summer maize in North China[J]. Transactions of the ASABE，2007，50（6）：2073-2080.endprint