浅埋滴灌条件下不同灌水量对春玉米干物质积累与转运的影响

李媛媛，杨恒山，张瑞富，范秀艳，李金琴，柳宝林，德力格尔

(1. 内蒙古民族大学 农学院，内蒙古 通辽 028043；2. 内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心，内蒙古 通辽 028043；3. 通辽市农业技术推广站，内蒙古 通辽 028015)

浅埋滴灌条件下不同灌水量对春玉米干物质积累与转运的影响

李媛媛1，2，杨恒山1，*，张瑞富1，范秀艳1，李金琴3，柳宝林1，德力格尔1

(1. 内蒙古民族大学 农学院，内蒙古 通辽 028043；2. 内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心，内蒙古 通辽 028043；3. 通辽市农业技术推广站，内蒙古 通辽 028015)

为探究春玉米干物质积累、转运及产量的差异，以及其在浅埋滴灌条件下的适宜灌水量，以郑单958为供试品种，采用大田试验方法，共设置6个灌水量水平，即浅埋滴灌条件下每次灌水量分别为0、13、26、39、52 mm，传统漫灌条件下每次灌水量80 mm。结果表明，随灌水量的增加，吐丝前干物质积累量增加，吐丝后先升后降；从完熟期物质积累构成来看，茎、叶、茎+叶+籽粒以浅埋滴灌条件下每次灌水量52 mm处理最大，而籽粒则以浅埋滴灌每次灌水量39 mm处理最大。随着灌水量的增加，干物质转运量、转运效率和对籽粒的贡献率总体上呈先升后降的趋势，以浅埋滴灌每次灌水量39 mm处理最高。在产量构成因素中，穗长、穗粗、穗粒数、千粒重与产量的相关性均达到极显著正相关水平。浅埋滴灌每次灌水量39 mm处理比当地传统漫灌每次灌水量80 mm处理增产6.03%，灌水量节约26.56%，经济效益增长6.78%。在试验地区，浅埋滴灌每次灌水量39 mm既增产又节水、节膜，是春玉米高产栽培中适宜的灌水量。

浅埋滴灌；灌水量；春玉米；干物质；传统漫灌

中国是农业大国，也是世界最缺水的国家之一，农业节水是缓解中国水资源短缺问题的关键所在[1]。玉米作为世界三大粮食作物之一[2]，其产量位居世界第二[3]，是需水较多的作物。通辽市地处世界玉米生产的“黄金带”，是内蒙古东部地区玉米种植的主产区，该区域地下水位下降，用水矛盾突出、水污染严重，威胁当地农业可持续发展。此外，由于当地传统的灌溉方式仍为大水漫灌，不仅用水量大，还造成肥料浪费、利用率低。因此，寻求新的节水灌溉模式势在必行。

滴灌具有明显的节水增产特点，许多学者做了相关研究[4-13]。程先军等[4]研究表明，传统的地下滴灌存在根系入侵堵塞、苗期返水困难等问题；张胜军等[5]研究指出，膜下地表滴灌存在滴灌带易被灼伤导致漏水等问题；王建东等[6]研究发现，覆膜浅埋滴灌能避免传统地下滴灌和膜下地表滴灌存在的问题。虽然地膜对提高农民收益有重要意义[14]，但因其难以降解、不合理利用、用量不断增加[15]，造成土地恶化、产量下降、环境污染等问题[16]。目前，我国关于无膜浅埋滴灌的研究未见报道，本试验遵循稳产、节水、节膜的理念，研究浅埋滴灌条件下不同灌水量对春玉米干物质积累与转运的影响，旨在寻求适宜本地区的灌溉方式和灌水量，为构建适用于大面积推广的浅埋滴灌技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年在内蒙古通辽市厚德种业科技园区进行。试验地位于43°43′N、122°19′E，海拔178 m，属中温带大陆性季风气候，多年平均气温6.4 ℃，试验年度生长季降雨量见表1。试验田地势平坦，水利设施好，土壤肥力中上等，质地为壤土。播前土壤养分状况：有机质17.82 g·kg-1，碱解氮54.08 mg·kg-1，速效磷28.20 mg·kg-1，速效钾173.31 mg·kg-1，pH值8.3。

1.2 试验设计

以郑单958为供试品种。设置浅埋滴灌每次灌水量0、13、26、39、52 mm及传统漫灌每次灌水量80 mm，共计6个处理，分别以CK、DG1、DG2、DG3、DG4、GG表示。具体的灌水日期、灌水量及灌水次数见表2，各处理随机区组排列，3次重复，小区面积为72 m2(7.2 m×10.0 m)。为了避免灌水后处理间相互影响，小区之间间隔1 m。试验采用大小垄种植模式，一次性施底肥后起垄，施肥量相同，均为嘉化复合肥(N∶P∶K=13∶25∶10)450.0 kg·hm-2和尿素352.5 kg·hm-2。大垄宽80 cm，小垄宽40 cm，垄底宽70 cm，垄顶宽50 cm，垄间距40 cm，垄高10 cm。垄起好之后铺设滴灌管，滴头间距为33 cm，滴头流量为2.4 L·h-1，其中，GG不铺设滴灌管，之后在滴灌管上覆土5 cm。各处理单独安装水表和控制阀，按照灌溉定额灌水，种植密度均为7.5万株·hm-2，4月27日播种，10月3日收获。

表1 2016年玉米生长季降雨量

Table 1 Precipitation under spring maize growing period in 2016 mm

表2 2016年春玉米灌水方案设计

Table 2 Irrigation design of spring maize in 2016 mm

1.3 测定项目与方法

1.3.1 干物质量测定

干物质量分别在大喇叭口期(V12)、吐丝期(R1)、乳熟期(R3)和完熟期(R6)4个时期取样，每个小区同行内连续取代表性植株3株，按茎、叶、穗分离，105 ℃杀青30 min后，75 ℃烘干，待完全烘干后测定干物质质量。

1.3.2 产量及产量构成因素测定

春玉米完熟期，各处理连续取15株，进行室内考种。主要测定指标有穗长、穗粗、秃尖长、穗粒数、千粒重等。待玉米成熟后，按小区单独收获，脱粒并测产，将小区籽粒产量折合成hm2换算，各处理的产量为3个重复小区产量的平均值。

[17]的方法，计算玉米干物质转运量、干物质转运效率和干物质转运量对籽粒的贡献率，计算方法如下：

干物质转运量(g·株-1)=吐丝期干物质积累量-完熟期干物质积累量；

干物质转运效率=干物质转运量/吐丝期干物质积累量×100%；

干物质转运量对籽粒的贡献率=干物质转运量/粒重×100%。

1.4 数据处理

采用Excel进行数据处理；运用SPSS 19.0进行统计分析，LSD法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同灌水量对春玉米干物质积累的影响

由表3可以看出，6个处理的干物质积累总量均随生育期的推进呈上升趋势，在完熟期达到最大值。在大喇叭口期，单株干物质积累量以GG处理最大，DG4处理次之，CK最小；在吐丝期和乳熟期，单株干物质积累量以DG4处理最大，GG处理次之，CK最小；在完熟期，单株干物质积累量以DG4处理最大，DG3处理次之，CK最小。茎、叶干物质积累量以吐丝期最大，处理间茎、叶干物质积累量除大喇叭口期GG处理最大以外，其余时期均以DG4处理最大。籽粒干物质积累量在完熟期表现为DG3>DG4>DG2>GG>DG1>CK，各处理分别较CK处理增加了30.16%、28.89%、28.08%、27.68%和10.57%，与CK差异均达显著水平，说明DG3处理更有利于籽粒的干物质积累。

2.2 不同灌水量对春玉米干物质转运的影响

由表4可见，各处理春玉米各器官的干物质转运量(T)、干物质转运效率(TE)及干物质转运量对籽粒的贡献率(TC)均高于CK，其中，DG3处理最大，DG4处理次之。各处理的干物质转运量(T)和干物质转运量对籽粒的贡献率(TC)均表现为茎>叶；而各处理的干物质转运效率(TE)则相反，均表现为叶>茎。DG3、DG4、GG处理的茎+叶干物质转运效率(TE)分别较CK高22.65%、17.86%、16.49%；DG3、DG4、GG处理的茎+叶干物质转运量对籽粒的贡献率(TC)分别较CK高11.78%、11.01%、9.23%。

2.3 不同灌水量对春玉米产量及产量构成因素的影响

由表5可知，不同灌水量处理的产量均高于CK，且与CK之间的差异均达到了显著水平(P<0.05)，表现为DG3>DG4>DG2>GG>DG1>CK。

表3 不同灌水量对春玉米干物质积累的影响

Table 3 Effect of different irrigation amount on dry matter accumulation of spring maize g·plant-1

相同生育时期同列数据后无相同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。表5同。
Data marked without the same lowercase letter in each column at the same growth stages indicated significant differences atP<0.05. The same as bellow.

表4 不同灌水量对春玉米干物质转运的影响

Table 4 Effect of different irrigation amount on dry matter transportation of spring maize

处理Treatment茎StalkT/(g·plant-1)TE/%TC/%叶LeafT/(g·plant-1)TE/%TC/%茎+叶Stalk+LeafT/(g·plant-1)TE/%TC/%CK16.4122.3311.4013.5428.309.4029.9650.6320.80DG118.9824.3911.9215.3530.189.6434.3254.5721.56DG222.0426.6311.9517.9532.849.7339.9859.4721.68DG323.9427.6012.7719.6434.4910.4843.5862.1023.25DG423.4726.6812.6419.3832.9910.4442.8559.6723.09GG23.1026.5512.5618.6732.4310.1541.7758.9822.72

T、TE、TC分别表示干物质转运量、干物质转运效率、干物质转运量对籽粒的贡献率。

T， TE and TC represented dry matter transportation amount， dry matter transportation efficiency and contribution rate of dry matter transportation to grain， respectively.

表5 不同灌水量对春玉米产量及产量构成因素的影响

Table 5 Effect of different irrigation amounts on yield and its components of spring maize

处理Treatment穗长Earlength/cm穗粗Eardiameter/cm秃尖长Lengthofbareear/cm穗粒数Grainnumberperear千粒重1000-grainweight/g产量Yield/(kg·hm-2)CK14.53b4.83c1.00a402.42c366.71b8961.37dDG116.27a5.13b0.67a496.31b370.03b11279.21cDG216.90a5.37ab0.67a547.87a387.42ab13578.11abDG316.67a5.40a0.67a557.78a403.95a14194.18aDG416.87a5.50a0.83a539.27ab394.21ab13784.73abGG17.03a5.37ab0.83a545.82a394.35ab13386.42b

DG3处理的产量分别较CK、DG1、GG、DG2和DG4处理增加58.39%、25.84%、6.03%、4.54%和2.97%，增产效果明显。在春玉米产量构成因素中，各处理间秃尖长的差异均不显著；各灌水处理穗长均高于CK，且与CK之间的差异均达到了显著水平；穗粗以DG4处理最高，DG3处理次之，且两处理之间差异不显著；穗粒数和千粒重均以DG3处理最大。从变化趋势看，随灌水量的增加，穗粒数和千粒重总体呈先增后降趋势，即在浅埋滴灌条件下，每次灌水量为39 mm时，玉米的穗粒数最多，千粒重最大，表明穗粒数和千粒重是DG3处理增产的主要原因。

2.4 不同灌水量下春玉米产量及产量构成因素的相关性分析

对不同灌水处理春玉米产量及产量构成因素进行相关性分析，结果见表6。穗长、穗粗、穗粒数、千粒重与产量均呈极显著正相关，其中，穗粒数与产量的相关系数最大，达0.916；秃尖长与产量呈不显著负相关，相关系数为-0.129。穗粗与千粒重的相关性达到显著水平，相关系数为0.527；穗粒数、穗长、秃尖长与千粒重呈不显著的正相关，相关系数依次减小。穗粗、穗长与穗粒数呈极显著正相关，其中，穗粗与穗粒数的相关系数较大，为0.865；秃尖长与穗粒数呈不显著负相关，相关系数为-0.155。穗长与穗粗的相关性也达到了极显著水平，相关系数为0.668。表明在产量构成因素中，除了秃尖长与产量关系不密切外，穗长、穗粗、秃尖长、穗粒数4个指标均是影响产量的重要因素。

2.5 不同灌水量处理的玉米经济效益分析

经济效益分析表明(表7)，不同灌水量处理对春玉米的经济效益具有明显影响。CK、DG1、DG2、DG3、DG4、GG各处理春玉米产值分别为10 753.64、13 535.05、16 293.73、17 033.02、16 541.68和16 063.70元·hm-2，DG3处理产值最高。与GG处理相比，DG3处理增加效益1 064.99元·hm-2，增加了6.78%。

表6 不同灌水量下春玉米产量及产量构成因素的相关性分析

Table 6 Correlation analysis of spring maize yield and its components under different irrigation amounts

相关系数Pearsoncorrelation穗长Earlength穗粗Eardiameter秃尖长Lengthofbareear穗粒数Grainnumberperear千粒重1000-grainweight产量Yield穗长Earlength1穗粗Eardiameter0.668**1秃尖长Lengthofbareear0.0950.0231穗粒数Grainnumberperear0.753**0.865**-0.1551千粒重1000-grainweight0.2450.527*0.0150.4351产量Yield0.685**0.909**-0.1290.916**0.713**1

**表示在0.01水平上显著相关；*表示在0.05水平上相关。

** represented correlation was significant at 0.01 lever; * represented correlation was significant at 0.05 lever.

表7 不同灌水量处理经济效益

Table 7 Economic benefit of different irrigation amount treatments

处理Treatments灌水量Irrigationamount/(m3·hm-2)用电量Electricityconsumption/(kWh·hm-2)电费Electricitycharges/(yuan·hm-2)产值Output/(yuan·hm-2)比对照增减产值ComparedtoCK/(yuan·hm-2)CK400.2050.0345.0210753.640DG11050.53131.32118.1813535.052708.25DG21700.85212.61191.3516293.735393.77DG32351.18293.90264.5117033.026059.89DG43001.50375.19337.6716541.685495.39GG3201.60400.20360.1816063.704994.90

除灌水量不同外，其他管理相同。玉米价格为1.2元·kg-1，1 m3水折合成用电量为0.125 kWh。产值=玉米价格(1.2)×产量；比对照增减产值=(某处理产值-电费)-(CK处理产值-电费)；效益=2个处理比对照增减产值之差/(其中1个处理产值-电费)，如(DG3-GG)的比对照增减产值/(GG产值-电费)

Except for different irriguon amount, other treatments were the same. The rpice of corn was 1.2 yuan per kilogram. A cubic meter of water converted into electricity consumption was 0.125 kWh. output value=the price of corn× output; Compared to CK-(A treatment output value-electricity charges)-(CK output value-electricity charges), Benefits=the difference of two treatments compared to CK/(one of the processing output value-electricity charges), such as compared to CK of (DG3-GG)/(output value of GG-electricity charges).

3 结论与讨论

充足的物质积累是春玉米高产的保障[18]。以往研究发现，灌水量过多会使胡麻提前衰老，适当增加灌水量有利于植株干物质积累[19]；适度的限量灌溉对于小麦干物质的积累有利[20]。本试验结果表明，全生育期内，DG3、DG4和GG处理的干物质积累量均高于DG1和CK，即灌溉定额较高的处理更有利于玉米干物质总量的积累，这与王雪苗等[13]研究的全生育期内供水量越大，干物质积累相对越好基本一致。CK的干物质积累量始终最小，表明水分胁迫严重抑制玉米生长，减少营养物质积累。在大喇叭口期，GG处理干物质积累量最大，这可能是因为灌水量最多，促进营养生长，增加干物质积累。在完熟期，DG4处理干物质积累量最大，DG3处理次之；GG处理较DG4、DG3处理干物质积累量低的原因可能是因其灌水量过多，导致茎、叶的干物质向籽粒中转移受阻，转运效率下降。周新国等[21]研究发现，高水分(灌水量51.8 mm)处理有利于玉米干物质积累，而低水分(灌水量31.4 mm)处理的籽粒分配率显著提高。本试验中，从不同灌水量处理各器官干物质积累量看，茎、叶均表现为处理DG4>GG>DG3>DG2>DG1>CK，而籽粒则表现为处理DG3>DG4>DG2>GG>DG1>CK。这是因为灌水量大的处理(DG4、GG)虽然干物质积累量较多，但向籽粒中转移的干物质少，导致产量降低；而灌水量小的处理(DG1、CK)虽然节水，但干物质积累量严重不足，产量也不高。表明合理的灌水量有利于协调春玉米营养生长与生殖生长之间的关系，促进光合产物向生殖器官转运，从而提高干物质在籽粒中的分配比例，进而提高籽粒产量。

前人研究认为，籽粒灌浆物质来源于2部分，一部分是开花前生产的同化产物，另一部分是开花后的同化产物[22]，其中花后同化产物积累及向籽粒运移是产量增加的重要来源[23-24]。本研究中，春玉米各器官的干物质转运量、转运效率及对籽粒的贡献率随灌水量的增加总体呈先增后降趋势，以DG3处理最大。这表明DG3处理的灌水量适中，使干物质向籽粒中的运输更加顺畅，对籽粒贡献大，利于籽粒产量的提高；同时利于春玉米群体与个体发展协调，能有效利用水分进行物质生产。胡昌浩等[25]研究认为茎秆的干物质转移量对籽粒的贡献率大于叶片，宋凤斌等[26]研究认为玉米从灌浆至成熟，茎秆干物质转运量及转运率对籽粒的贡献率最大。本研究结果与前人研究结果一致，各处理的干物质转运量和对籽粒的贡献率均表现为茎>叶。茎和叶的干物质转运效率及对籽粒的贡献率均以DG3处理最高，这表明适宜的灌水量有利于春玉米干物质向籽粒中运输，一旦超过适量范围，不仅造成水资源浪费，经济成本增加，还阻碍产量提高。

王德梅等[27]在研究小麦中发现，适量的灌溉处理(拔节水+开花水)产量要高于灌水量多的处理(冬水+拔节水+开花水+灌浆水)。唐光木等[28]研究指出，灌溉定额超出6000 m3·hm-2时，玉米的千粒重和产量出现不同程度的降低。刘玉洁等[29]研究表明，在一定程度上适当增加灌溉定额可增加产量，但超过一定值后，作物产量并无显著提高。本研究结果表明，随灌水量增加，产量并不持续增大，而以中等灌水量DG3处理的产量最高，这可能是因为DG4、GG处理的水分过于充足，致使春玉米生育期被推迟，在收获时籽粒还没有完全成熟，穗长、穗粗的增加不能弥补千粒重和穗粒数的降低，最终导致春玉米产量降低；也可能是因为DG3处理的秃尖长相对较短，顶部籽粒发育良好，败育小穗少，从而获得了较多的穗粒数，同时每hm2千粒重也高于DG4、GG处理。这与黄鹏飞等[30]的研究结论一致，即在适宜的环境条件下，在一定范围内，灌溉定额越多作物产量越高，但超过一定阈值，产量不随灌溉定额的增加而增加。从产量构成因素看，徐泰森等[31]研究认为，灌水对产量、穗粒数、千粒重均有显著影响。本试验中，DG3处理的产量与穗长、穗粗、穗粒数、千粒重均达到极显著正相关水平，表明适宜的灌水量主要是对春玉米中后期的生长发育和物质积累与转运有利。本试验中，DG3处理与GG处理相比增产6.03%，节水26.56%，经济效益增长6.78%。

本研究结果表明，DG3处理能够在节水节膜的前提下达到增产效果，同时增加经济效益。从产量效应、资源环境永续利用效应方面考虑，并结合当地气候条件，推荐每次灌水量39 mm，灌溉5次，为研究地区春玉米浅埋滴灌较为适宜的灌水量。本试验在自然条件下进行，虽然无法准确控水，但考虑到试验年度生长季降水与历年同期平均降水量接近，故试验所得结果对于指导研究地区或同类地区玉米生产具有一定意义。如果在防雨棚条件下进行试验，虽更能清晰地反映不同灌水量下春玉米干物质积累与转运以及产量的变化规律，但是它会影响辐射、土壤蒸发、玉米蒸腾作用甚至CO2的输送等，这又与大田生产有一定的差异，与实际情况不完全符合。今后试验应将自然条件和防雨棚两者结合起来，进一步开展准确定量补灌的相关研究。

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(责任编辑 侯春晓)

Effects of different irrigation amount on dry matter accumulation and transportation of spring maize under shallow subsurface drip irrigation

LI Yuanyuan1，2， YANG Hengshan1，*， ZHANG Ruifu1， FAN Xiuyan1， LI Jinqin3， LIU Baolin1， DELIGEER1

(1.CollegeofAgronomy，InnerMongoliaUniversityforNationalities，Tongliao028043，China; 2.EngineeringResearchCenterofForageCropsofInnerMongoliaAutonomous，Tongliao028043，China; 3.AgriculturalTechnologyExtensionStationofTongliao，Tongliao028015，China)

In order to determine the suitable irrigation amount and provide reference for spring maize， effects of different irrigation amounts (0， 13， 26， 39， 52 mm every time under shallow subsurface drip irrigation and 80 mm every time under flood irrigation) on dry matter accumulation and transportation of spring maize were studied through field experiments using Zhengdan 958. The results showed that with the increase of irrigation amount， dry matter accumulation levels increased before silking， while increased first and then decreased after silking. From the composition of dry matter accumulation at immature stage， stems， leaves and stems+leaves+grains reached the maximum under the shallow subsurface drip irrigation 52 mm a time， and grains reached the maximum under the shallow subsurface drip irrigation 39 mm a time. Dry matter transportation amount， dry matter transportation efficiency and contribution rate of dry matter transportation to grain were increased first and then decreased with the the increase of irrigation amount， and reached the highest under the shallow subsurface drip irrigation 39 mm a time. The yield was significantly positively correlated with ear length， ear diameter， grain number per ear and 1 000-grain weight in the yield component factors. Compared with traditional flood irrigation 80 mm a time， yield of shallow subsurface drip irrigation 39 mm a time increased 6.03%， irrigation amount was saved 26.56% and economic benefit increased 6.78%. In the experimental area， the shallow subsurface drip irrigation 39 mm a time which could increase yield， save water and mulch was the suitable irrigation amount for high yield cultivation of spring maize.

shallow subsurface drip irrigation; irrigation amount; spring maize; dry matter; flood irrigation

10.3969/j.issn.1004-1524.2017.08.03

2017-03-31

国家科技支撑计划项目(2013BAD07B04)；内蒙古自治区饲用作物工程技术研究中心项目(MDK2017006)；博士启动项目(BS328)

李媛媛(1982—)，女，河北唐山人，硕士，讲师，主要从事作物栽培与节水技术研究。E-mail: liyuanyuan20131128@126.com

*通信作者，杨恒山，E-mail: yanghengshan2003@aliyun.com

S513

A

1004-1524(2017)08-1234-09

李媛媛， 杨恒山， 张瑞富， 等. 浅埋滴灌条件下不同灌水量对春玉米干物质积累与转运的影响[J]. 浙江农业学报， 2017， 29(8): 1234-1242.