汾河灌区玉米节水高效灌溉制度试验研究

胡兴棠

（山西省汾河灌溉管理局中心试验站，山西 文水 032100）

山西省汾河灌区地处汾河中游的太原盆地底部，是20世纪50年代初建成的大（二）型自流灌区，担负着太原、晋中、吕梁11个市（县、区）10万hm2农田的灌溉任务。

旱地作物实践表明，植物的水分具有高度的可塑性，合理的灌溉制度既能满足植物代谢需水，提高植物的抗逆性，又由于诱导了作物补偿吸水的特性，使水分利用率明显提高。近年来，汾河灌区农业种植由原来的小麦、棉花为主转变为以玉米为主。如何运用适宜的灌溉制度提高玉米单位面积产出成为灌区发展的重要课题。

1 试验目的与内容

根据灌区种植结构调整以及当前节水灌溉发展的需求，开展春玉米节水高效灌溉制度试验，主要研究春玉米在节水灌溉条件下的需水量与需水规律；灌水次数、灌溉时间与春玉米产量形成的关系；耗水量与产量关系；节水灌溉条件下适合当地生产和气候条件下春玉米灌溉的适宜控制指标以及节水高效灌溉制度等。

2 试验材料与方法

2.1 试验区基本情况

试验在文水县刘胡兰镇省汾河灌溉局中心灌溉试验站田间试验小区内进行，该站海拔高程749.579m，引用灌溉水源为井水，灌溉条件良好。土壤0~30 cm为中壤土，30~90 cm为重黏土，90~150 cm为细砂土。0~100 cm土壤平均容重1.38 t/m3，田间持水量26.9%，地下水矿化度787 mg/L，pH值8.12，全盐量0~80 cm平均0.62%，0~50 cm有机质含量0.9%，速效磷含量0.31%，全年地下水埋深平均4～5m。

该地所属气候为温带大陆性半干旱类型，多年平均气温9.5℃，降雨量450mm，年平均蒸发量1563.3mm（20 cm口径蒸发皿），年累积日照值2303.1 h，无霜期180 d。

2.2 处理设计

玉米试验田设计6个灌水水平处理，每个处理设3个重复，共设置18个小区，每个小区面积200m2。处理一灌水定额900m3/hm2，灌水次数2次；处理二灌水定额900m3/hm2，灌水次数3次；处理三灌水定额900m3/hm2，灌水1次；处理四灌水定额1200m3/hm2，灌水2次；处理五灌水定额600m3/hm2，灌水2次；处理六不灌水。

2.3 试验田管理措施

试验区年平均地下水埋深5.5m，各处理于5月7日下种，9月30日收获，全生育期146 d。试验田在播前4月20日施底肥圈粪22500 kg/hm2，玉米复合专用底肥750 kg/hm2。生长中期（6月15日）追尿素750 kg/hm2。为抑制病虫害发生，播种时拌种1500 g/hm2，中期（5月 25日）喷除草剂 3750 g/hm2。全生育期内中耕除草2次。试验田各处理除灌水量不同外，其他管理措施均相同。

2.4 土壤水分观测

土壤水分测定采用烘干称重法，观测深度100 cm，分5层取土，每20 cm一层。观测周期每10 d观测一次，灌水前后和降雨后增加观测次数。

3 结果分析

3.1 需水量与需水规律

通过试验可知，玉米全生育期需水量，灌溉定额较大的，耗水量较大；灌溉定额较低的，耗水量较小。随着灌水时间与灌水次数的不同，耗水量也不同。试验结果见表1。

表1 玉米各处理不同生育阶段日均耗水量 单位：m3/hm2

从表1可以看出，玉米从5月播种到收获，全生育期日均耗水量由低至高再降低，整个生长期内日平均需水过程呈单峰状。分析其原因是在播种出苗期，由于此时气温低，玉米植株幼小，日均耗水量小，随着玉米的逐渐生长，气温逐渐升高，玉米日均耗水量随之增大，至抽雄吐丝期，玉米的植株群体达到最大，营养生长和生殖生长达到高峰，形成了耗水量峰值，后随着气温的降低和玉米植株群体的衰落，日均耗水量逐渐减小。此过程也可反映出玉米的需水关键期是抽雄吐丝期。

3.2 灌水次数、灌水时间及灌溉定额与作物产量关系

试验中玉米全生育期总降雨量391.3 mm，属平水年份。处理二全生育期灌水3次，分别在拨节期、抽雄期、灌浆期灌水，灌水定额900m3/hm2，灌溉定额2700m3/hm2，生长发育状况良好，产量构成因子（亩穗数、穗粒数、千粒重）及最终产量较高；处理一、处理四、处理五全生育期灌水2次，分别在拨节期和灌浆期灌水，灌水定额为 900m3/hm2，1200m3/hm2，600m3/hm2，灌溉定额为1800m3/hm2，2400m3/hm2，1200m3/hm2，最终产量处理二最高，处理四次之，处理五较低；处理三全生长期灌水定额为1次，在拨节期，灌溉定额为900m3/hm2，其产量低于处理五。全生育期不灌水的处理六产量构成因子均最低。说明在当年气候和生产条件以及现有设计处理中，玉米产量随着灌水次数和灌溉定额的增加而增加。

3.3 作物耗水量及产量结构测定

经过对玉米按设计方案要求进行不同灌水处理，玉米从5月7日播种到9月23日收获，生育期140 d，按要求对各小区进行单打单收，对各处理进行考种分析可知：处理一至处理六全生育期耗水量分别为：6258m3/hm2，6573m3/hm2，4893m3/hm2，6153m3/hm2，5418m3/hm2，4158m3/hm2。 处 理 二 产 量 最 高 ，为17100 kg/hm2；处理六最小，为 8880 kg/hm2；其余为：处理四16305 kg/hm2、处理一14595 kg/hm2、处理五13605 kg/hm2、处理三 10935 kg/hm2；均收入处理二最高，为 41040元/hm2；处理六最低，为 21312元/hm2，其余为：处理四16305元/hm2、处理一35028元/hm2、处理五32662元/hm2、处理三26244元/hm2。从单方水产量看，处理四单方水产量最大，为2.61 kg/m3；处理六最小，为 2.14 kg/m3；其余为：处理二 2.60 kg/m3、处理五 2.51 kg/m3、处理一 2.37 kg/m3、处理三 2.23 kg/m3。综合比较，处理二的处理设计条件下，玉米产量、产值、单方耗水产量和单方耗水产值为最佳的灌溉处理设计。

3.4 玉米耗水量和产量关系分析

当年玉米试验各处理耗水量从低到高依次为处理六、处理二、处理五、处理一、处理四和处理三，玉米单位面积产量结果从低到高排列顺序同样如此。说明在当年玉米种植条件和现有设计处理情况下，玉米产量随着耗水量的增加而增高，耗水量和产量成正比例关系。经过对试验玉米耗水量和产量试验结果进行回归分析，得出二者之间相关关系式为：y=2.562 5x-42.982（R2=0.级标题），其中 y为玉米产量，x 为玉米耗水量。

4 结论

第一，在当年生产条件和处理水平下，灌水量大的处理玉米产量大，经济效益高，产量大小排序与设计灌水量排序相同。第二，玉米耗水规律呈单峰状，抽雄吐丝期是玉米全生育前耗水最高峰，也是玉米需水关键期。第三，从经济效益、单反水产出等方面综合比较，处理三设计最优，即玉米全生育期灌水3次，灌水定额900m3/hm2，灌水时间分别在拔节期、抽雄期和灌浆期。第四，在当年玉米种植条件和现有设计处理情况下，玉米产量随耗水量的增加而增高，二者成正比例关系，且相关关系式为：y=2.562 5x-42.982（R2=0.理水平，）。