不同施肥条件下双垄沟地膜覆盖对旱地玉米水分利用效率的影响

2017-10-18李科，韩萍

陇东学院学报 2017年5期

关键词：垄沟耗水量旱地

李科，韩萍

(陇东学院农林科技学院,甘肃庆阳 745000)

不同施肥条件下双垄沟地膜覆盖对旱地玉米水分利用效率的影响

李科，韩萍

(陇东学院农林科技学院,甘肃庆阳 745000)

采用四元二次正交旋转组合设计，研究了双垄沟地膜覆盖条件下平衡施肥对旱地玉米产量及其水分利用效率的影响。结果表明，产量与水分利用率二者呈极显著正相关关系，相关系数为0.970；处理24玉米籽粒产量和水分利用率最高，籽粒产量为801.34kg/亩，较CK增加18.43%，水分利用率为2.56Kg/亩·mm，较CK提高26.06%，为最佳施肥组合，其N∶P2O5∶K2O∶有机质为1∶0.65∶0.25∶6.52。

玉米；双垄沟地膜覆盖；水分利用率；籽粒产量

Abstract： It discussed the effects of balanced fertilization on yield and water use of dry land corn under the conditions of double furrow film mulching using quadrature rotation combination design.The results shows that there was a very significant positive correlation between yield and water use efficiency,and the correlation coefficient was 0.970;and the yield and water use efficiency of maize was the highest in twenty-fourth treatments,Grain yield was 801.34kg/mu,compared with CK increased by 18.43%,and the water utilization rate was 2.56 Kg/ Mu·mm,compared with CK increased by 26.06%,which was the best combination,while N∶P2O5∶K2O∶organic matter was 1∶0.65∶0.25∶6.52.

Keywords： corn;double furrow film mulching;water use efficiency;grain yield

干旱缺水和春季低温是导致甘肃省中东部雨养农业区作物低产两个主要原因，因此提高降水利用效率是本地区农田管理的重要环节，合理耕作、增加地面覆盖、降低无效蒸发、合理施肥等措施是提高农田降水利用率和作物水分利用率的基本途径[1]。双垄沟覆盖玉米栽培技术是旱作农业的一项突破性创新技术。该项技术集覆盖抑蒸、膜面集雨、垄沟种植技术于一体，最大限度地保蓄自然降水，使地面蒸发降到最低，特别能使春季10mm以下的降雨集中渗于作物根部，被作物有效利用，实现了集雨、保墒、增产[2-4]。在此项技术下，再配合合理施肥，可提高作物对水分的利用率。本试验主要研究双垄沟全膜覆盖种植方式下施肥水平对玉米水分利用效率的影响，以期研究陇东地区玉米高产、集水高效利用的最佳栽培模式及其配套施肥水平，为旱作农业作物高产、集水高效利用提供技术支撑和理论基础，对于提高旱地玉米产量，确保粮食安全，促进旱作农业区经济稳步发展起到积极作用。

1 材料与方法

1.1试验地概况

试验设在甘肃省庆阳市西峰区陇东学院试验农场，试验地土质为覆盖黑垆土，土壤颗粒组成以粉粒为主，土壤(0-20cm)基本理化性状：土壤疏松多孔，微团聚体较多，土壤容重1.22g/cm3，孔隙度55%，土壤最大吸湿水1.84%，田间持水量23.4%，土壤呈微碱性反应，PH值为8.5，耕层有机质1.05%，全氮0.071%，全磷0.067%，全钾1.41%，速效磷6.5mg/kg，速效钾198mg/kg。

1.2试验材料

供试玉米品种为“富尔1号”。黑色地膜，宽140cm、厚0.008mm的聚乙烯吹塑农用地膜。氮肥为尿素(含N46%)，磷肥为过磷酸钙(含P2O514%)，钾肥为硫酸钾(含K2O 50%～54%,以52%计)，有机肥为土宝牌有机肥料(有机质>30%)。

1.3试验设计

表1 玉米四元二次正交旋转组合设计方案(Kg/小区)

试验采用四元二次正交旋转组合设计[5]，设置氮肥、磷肥、钾肥、有机肥四个因素，分别用N、P、K、O表示，共36个小区(处理)，如表1所示。以零水平重复试验(处理25至处理36)的平均值为对照(CK)，小区面积13.34m2(4m×2.5m=10m2)，5行区，行距0.5m，株距0.3m，区距1.0m，走道1.0m,采用玉米双垄沟地膜覆盖栽培技术，人工点播，试验地四周设保护行。磷肥、钾肥及有机肥作基肥一次性深施，氮肥60%作基肥，40%作追肥，在大喇叭口期施入，管理同大田。

2 测定项目及方法

2.1土壤容重

播前采用环刀法[6]测定土壤容重。

2.2土壤含水量

玉米生育期内，分别在播前、出苗期、拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期，取0～20cm的土样，采用烘干法[7]测定土壤含水量。

2.3土壤水分利用率

水分利用率指每年每亩耕地上1mm降水量所能生产的经济产量(以kg计)，是玉米产量与降水量(包括灌溉量)之比。

土壤贮水量(mm)=土层厚度(mm)×土壤容重(g/cm3)×土壤含水量(%)

作物耗水量： ET=P+I+△SWS

式中：ET:作物总耗水量(mm)；P：玉米生长季节降雨量(mm)(由气象资料提供)；I:灌溉量(m3)；△SWS:播种时土壤贮水量与收获时土壤贮水量之差。

土壤水分利用率(kg/亩·mm)=玉米籽粒产量(kg/亩)/耗水量(mm)

2.4玉米产量

在玉米收获时，每小区选择10株有代表性的玉米进行考种，并分小区单收单脱粒，计算小区产量。

2.5数据分析

采用Excel2010和农业田间试验统计分析软件ver5.0进行数据处理和统计分析。

3 结果与分析

3.1不同施肥条件对玉米田间土壤含水量垂直变化的影响

由表2可知：在玉米生长期间，全生育期土壤含水量的均值在13.22%～16.29%，其中，苗期土壤含水量在13.50%～18.57%之间，处理13最高，为18.57%，较CK增加14.14%,其次是处理25，为18.33%，较CK增加12.66%；拔节期土壤含水量在11.53%～18.00%之间，处理13最高，为18.00%，较CK增加16.88%，其次是处理14，为17.81%，较CK增加15.65%；大喇叭口期土壤含水量在7.24%～12.90%之间，处理16最高，为12.90%，较CK增加26.35%，其次是处理31，为12.00%，较CK增加17.53%；灌浆期土壤含水量在11.26%～16.85%之间，处理25最高，为16.85%，较CK增加11.15%，其次是处理26，为16.69%，较CK增加10.09%；收获期土壤含水量在10.80%～19.99%之间，处理26最高，为19.99%，较CK增加27.32%，其次是处理25，为19.02%，较CK增加21.15%。由图1可知，从整个生育期来看，大喇叭口期的土壤含水量均低于全生育期土壤含水量的平均水平，苗期、拔节期、收获期含水量均高于平均水平。从拔节期到灌浆初期是玉米一生中需水较多的时期，是玉米营养生长和生殖生长同期发育的关键时期，也是玉米的需水关键期[8]，因此土壤含水量相对较低。

表2 不同施肥条件下玉米土壤含水量全生育期变化动态单位：%

图1 全生育期玉米田土壤含水量变化

3.2不同施肥条件对玉米水分利用率的影响

由表3可知，玉米田耗水量在310.22～332.65mm之间,均值为318.17mm，收获后贮水量在26.35～48.78mm之间,均值为40.83mm。其中，耗水量较大的三个处理是处理36、处理31和处理33，分别为332.65mm、329.72mm和329.72mm；收获后贮水量较大的三个处理是处理26、处理25和处理20,分别为48.78mm、46.41mm和46.02mm；水分利用率在1.63～2.26kg/亩·mm之间,均值为2.18Kg/亩·mm，水分利用率最高的处理是处理24、其次是处理20，分别为2.56Kg/亩·mm和2.52Kg/亩·mm。玉米产量分别为801.34Kg/亩和791.90Kg/亩，也是玉米产量较大的两个处理。其N∶P2O5∶K2O∶有机肥分别为1∶0.65∶0.25∶6.52和1∶1.3∶0.25∶3.26，这说明合理施肥能促进玉米根系生长发育，使土壤水分得到充分利用，提高水分利用效率，起到“以肥调水”的作用。

3.3产量与水分关系分析

图2 玉米籽粒产量与水分利用率变化图

产量与水分关系是旱地农业长期研究的重要问题，不同肥料对其关系影响程度又不同，掌握这种关系的变化，有助于指导旱地合理施肥的进行。本试验结果的相关性分析表明(表4)：产量与水分利用率二者呈极显著正相关关系，相关系数为0.970，产量与耗水量之间、耗水量与水分利用率均无明显的相关关系。

表3 不同施肥条件下玉米的水分利用率

表4 产量、水分利用率、耗水量的相关系数

4 结论

N、P、K及有机肥配施对玉米水分利用率增加效果明显。处理24水分利用率最高,为2.66Kg/亩·mm，产量也最高，为最优施肥组合，其N∶P2O5∶K2O：有机质为1∶0.65∶0.25∶6.52。

本试验结果的相关性分析表明，产量与水分利用率二者呈极显著正相关关系，相关系数为0.970，产量与耗水量之间、耗水量与水分利用率均无明显的相关关系，说明作物的产量与作物吸收水分的多少有关，与土壤中水分消耗的多少无关。

5 讨论

土壤水分是作物水分的直接来源，作物吸收土壤中的水分、有机质等营养物质进行生长，同时，土壤含水量的多少又决定着植物的生长状况，因此，测量土壤含水量有着重要的现实意义。施肥也有助于植物营养物质的供应，研究不同施肥条件对作物田间土壤含水量的影响，寻得最佳施肥水平，为农业生产提供理论依据。

水分利用率是用来描述作物生长量与水分利用情况之间关系的指标，可以评价栽培生产体系中水分损失(包括蒸腾和蒸发)情况和利用情况。大量研究表明，增施肥料在增加产量的同时，增加了作物耗水量，由于产量增加的幅度小于耗水量增加幅度，因而水分利用率随产量提高而提高。合理的肥料配施可显著增加作物的根系总量，提升根系活力，扩大根系对土壤水分和养分吸收的空间，同时增加叶面积以提高光合速率，减少蒸发，在半干旱地区实现有限水分的最大效率利用[9]。

而产量与水分利用率二者呈极显著正相关关系，产量与耗水量之间、耗水量与水分利用率均无明显的相关关系。这与Viets在施肥对旱地作物产量和水分利用经典综述报告中的结论一致[10]，也与黄明斌等在陕西长武15年长期定位试验的研究结果类似[11]。这些研究均表明，旱地施肥对耗水量的影响不显著；正在完全依靠降雨的旱地农田，由于水分有限，几乎所有肥料处理的作物均已消耗尽了土壤水分，处理间耗水量也无明显差异，产量和水分利用效率既决定与水分条件，更受肥料用量的限制，施肥后单位水分利用率提高[12]。因此，通过合理施肥协调水分关系、提高水分利用率，这是旱地农业长期致力于研究的基础科学问题。

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