膜下滴灌对玉米产量和土壤含水量变化的影响

高旭　陈剑　孔繁涛　杨国

摘要 [目的]研究膜下滴灌對玉米产量和土壤含水量变化的影响，为大田生产实践提供理论依据。[方法]以玉米品种兴农168为例，根据膜下滴灌灌水定额共设置5个处理，对应的灌水定额分别为104.0、138.0、172.0、206.0和240.0 mm。通过2016、2017年连续2年田间试验，分析研究膜下滴灌不同灌水定额对玉米产量和土壤含水量的影响。[结果] 各处理条件下玉米产量、耗水量均与灌水定额呈正相关，但是水分利用效率与灌水定额呈负相关。通过对比分析2016和2017年2年的玉米产量、耗水量和水分利用效率等相关数据，认为试验地区玉米膜下滴灌的最适宜灌水量为172～206 mm 。[结论]合理的灌水定额可以有效提高玉米产量，是提高玉米产量的关键 因素。

关键词 玉米;膜下滴灌;产量;土壤含水量;影响

中图分类号 S513文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）16-0228-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.16.065

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effect of Drip Irrigation under Plastic Mulch on Maize Yield and Soil Water Content

GAO Xu1，CHEN Jian2，KONG Fan tao3 et al （1.Pingyuan County Agricultural and Rural Bureau，Pingyuan，Shandong 253100; 2.Qingyun County Luwang Modern Agriculture Development Co.， Ltd.，Qingyun，Shandong 253700;3.Pingyuan County Luwang Ecological Agriculture Development Co.， Ltd.，Pingyuan，Shandong 253100）

Abstract [Objective]To study the effects of drip irrigation under film on corn yield and soil water content，and to provide theoretical basis for field production practice.[Method]Taking the corn variety Xingnong 168 as an example and according to the drip irrigation irrigation quota under the membrane， a total of 5 treatments was setted，and the corresponding irrigation quotas were 104.0， 138.0， 172.0， 206.0 and 240.0 mm respectively.Through the two year field experiment in 2016 and 2017， the effects of different irrigation quotas under drip irrigation on maize yield and soil water content were analyzed.[Result]Maize yield and water consumption were positively correlated with irrigation quota under various treatment conditions，but water use efficiency was negatively correlated with irrigation quota.By comparing and analyzing the corn yield， water consumption and water use efficiency in 2016 and 2017， it was considered that the optimum irrigation amount of corn membrane drip irrigation in the test area was 172-206 mm.[Conclusion]Reasonable irrigation quota can effectively increase corn yield and is an important factor of corn yield.

Key words Maize;Drip irrigation under plastic mulch;Yield;Soil water content;Effect

滴灌是在低流量条件下向土壤滴水形成土壤表面湿润的一种灌溉模式，是通过毛细管和重力作用进入土壤，不会出现喷水和沟渠流水现象[1]。田间作物采用膜下滴灌是将地膜与滴灌技术结合起来，充分将地膜增温保墒、减少蒸发量的优势和滴灌定量定时供水、减少渗漏的作用结合起来，达到节水和保墒的同步效果，为作物提供优良的生长 环境[2-3]。

国外在滴灌技术方面的应用非常广泛，Ayars等[4]对棉花、番茄等作物进行了15年的地下滴灌试验研究，结果表明滴灌技术可以明显提高水分利用效率，同时也提高了作物的产量。Yohannes等[5]比较分析了滴灌和沟灌对番茄产量和水分利用效率的应用效果，结果表明应用滴灌技术番茄的产量和水分利用效率均明顯高于沟灌。与传统的滴灌技术相比较，膜下滴灌技术在提高作物产量和水分利用效率方面具有更加显著的效果，因此在生产过程中得到了广泛的应用。张伟等[6]在棉田连续采用膜下滴灌技术的研究表明，随着膜下滴灌技术使用年限的不断增加，棉花产量显现出逐年降低的趋势，且降低幅度越来越大。因此，因地制宜的制度和合理的灌溉定额是提高作物产量和水分利用效率的保证[7]。鉴于此，笔者通过田间实践，研究了膜下滴灌对玉米产量和土壤水分含量变化的影响，为研究有利于作物生长及合理的膜下滴灌灌溉制度提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况 试验在山东省庆云县境内进行 （117°22′E，37°22′N），属于北暖温带半湿润季风气候，气候温润，日照充足，无霜期年均207 d，年均气温12.4 ℃。试验地地力均匀，地势平坦，前茬为玉米，供试土壤为沙壤土，土壤有机质含量14.3 g/kg、速效磷含量16.4 mg/kg、速效钾含量 79.86 mg/kg、碱解氮53.3 mg/kg。

1.2 试验材料 供试品种为兴农168。

1.3 试验设计 试验于2016和2017年连续2年进行定位试验。均于6月20日播种，10月1日收获，全生育期102 d。玉米种植采用玉米穴播机播种，膜下滴灌设置为“一膜两管四行”的滴灌方式，宽80 cm、窄行40 cm，各小区按照130 cm的间距设1条滴灌带，小区面积46 m2。试验根据玉米生育期不同灌水定额，设置5个处理（表1），3次重复。各处理按照试验方案同时进行定额灌水，试验期间若有降雨则要适时滴灌，但滴灌的次数和灌水量相同。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤含水量的测定。采用烘干法进行测定，分别在玉米播种前、苗期、拔节期、大喇叭口期、散粉期和收获前，各处理均采用5点取样法，分3层进行取样，分别为0～20、20～40、40～60 cm。

1.4.2 玉米耗水量的测定。采用农田土壤水量平衡公式进行计算，计算公式为：

ET= P+I+ΔW-R-D（1）

式中，ET为玉米生育期耗水量（mm）;P为玉米生育期降雨量（mm）;I为生育期内灌溉量（mm）;ΔW为玉米播种时土壤的贮水量与收获时土壤贮水量的差值（mm）;R为地表径流量;D为耕层土壤渗漏水量。由于试验田的实际情况，可将地表径流量和土壤渗漏量视为0，因此可将公式简化为：

ET=P+I+ΔW（2）

土壤储水量按照以下公式计算：

WUE=H×D×B （3）

式中，WUE表示土壤储水量（mm）;H表示土层的厚度;D表示土壤的容重（g/cm3）;B表示土壤含水量（%）。

玉米水分利用效率按照以下公式计算：

W=Y/ET（4）

式中，W为水分利用效率，Y为玉米产量，ET为玉米全生育期的耗水量

1.4.3 玉米产量及特征值测定。玉米成熟后，各校区取20株考种。考种指标主要是穗长、穗粗、秃尖长和百粒质量。产量测定采用小区单打单收的方式。

1.5 数据处理 应用Excel和SPSS 20.0软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理条件下玉米全生育期土壤含水量动态变 化 由图1可知，不同处理条件下玉米各生育期土壤含水量变化趋势与土层深度的变化趋势一致。各处理条件下土壤含水量发生不同程度的波动，其中变化最为明显的是0～ 20 cm土层，变化次之的是20～40 cm土层，而40～60 cm土层的含水量变化较 平稳，这可以说明在膜下滴灌的条件下，土壤水分多在 60 cm土层以上发生运移变化，该土层也是玉米根系最主要的吸水层。各处理土壤含水量从大到小的排序为处理⑤、处理④、处理③、处理②、处理①。

由图1可知，玉米拔节期在不同灌水定额条件下0～ 20 cm土层的土壤含水量最大。滴灌的补给作用以及降雨入渗，加上地膜覆盖有效地阻止了水分的蒸腾，因此各处理的土壤含水量均比播前的高，其中处理⑤3个土层的土壤含水量均较其他处理高，其含水量分别为15.42%、14.76%、 15.21%。处理①的3个土层的土壤含水量均为最低。玉米大喇叭口期各土层的土壤含水量变化规律一致，其中处理⑤的最高，处理①的最低，但是2016年处理①在40～60 cm的土层土壤含水量较苗期低，这有可能是由于处理①的灌水量小导致的。玉米在灌浆期的耗水量大，因此各处理在灌浆期的土壤含水量均有不同程度的降低。2016年处理②、③、④、⑤在0～20和20～40 cm土层的土壤含水量均较播前的含水量高;处理①、②、③、④在40～60 cm的土层含水量均较播前的含水量低;2017年处理④、⑤的土壤含水量较播前增加明显，而处理①、②、③的含水量与播前相比差异较小。

2.2 不同处理条件下玉米产量和水分利用效率的变化 由表2可知，对2016和2017年不同处理条件下的玉米产量采用F值检验，结果表明各处理条件下的玉米产量均存在极显著差异（P<0.01）。同时表2还表明，2016和2017年不同处理下的玉米产量与灌水定额总体上呈正相关关系，玉米产量随灌水量的增加而增加，但是当灌水量达到一定限值时玉米产量不会增加或差异不显著。2016年处理③的玉米产量最高，与处理①、②的差异达显著水平，但是与处理④、⑤的差异不显著。2017年处理④的玉米产量最高，与处理①、②的差异达显著水平，但是与处理③、⑤差异不显著。

由公式（2）计算出玉米生育期的耗水量。由表2可知，2016和2017年各处理条件下的耗水量与灌水定额总体呈正比关系，即耗水量随灌水量的增加而增加，各处理的耗水量由大到小排序为处理⑤、处理④、处理③、处理②、處理①。水分利用效率总体上随着灌水量的增加而降低，各处理的水分利用效率由高到底排序为处理①、处理②、处理③、处理④、处理⑤。对比分析2016、2017年2年的玉米产量、耗水量和水分利用效率，并充分考虑到2年的降雨条件，笔者认为2016和2017年试验地玉米膜下滴灌的最适宜灌水量为 172～206 mm。

3 结论与讨论

肥料和水分是影响玉米产量的主要因素，在合理的灌溉条件下，玉米产量与施肥量呈正相关关系，但是当施肥料达到一定水平时，产量不会继续增加[8];在一定的施肥水平条件下，玉米产量和灌水量也呈正相关[9]，但是当灌水量达到一定量时，玉米产量不会继续增加，甚至可能降低[10]。因此，合理的灌溉和施肥制度对玉米产量的增加起到了至关重要的作用[9]。该研究通过2年连续试验发现，在不同灌溉定额条件下，玉米产量与灌水定额呈正比关系，即玉米产量随灌水量的增加而增加，灌水量为172.0、206.0和240.0 mm时玉米产量最高;耗水量与灌水定额大体上是呈正比关系，但是水分利用效率却与灌水量呈现出负相关的特点;玉米整个生育期间各土层的土壤含水量变化特征一致，均与灌水定额呈正比，灌水定额为240.0 mm时土壤含水量最高，灌水定额为104.0 mm时土壤含水量最低。

玉米在生育期各阶段对水分的需求不同，该研究发现在玉米发育前期灌水量较高时会造成玉米徒长，同时也影响到玉米根系下扎，容易在后期发生倒伏，最终导致产量降低。因此，今后要重点研究灌水量对玉米各生育期的生长发育和产量的影响，以期为膜下滴灌在大田的生产实践提供更加丰富的理论依据。

参考文献

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