遼西地區膜下滴灌玉米高水效品種篩選與評價

摘 要：以10個玉米品種為試材，研究遼西地區膜下滴灌對不同玉米子粒產量和水分利用效率的影響，表明灌溉與不同玉米品種產量互作顯著，各灌溉處理總耗水量（ET）差異均不顯著，部分灌溉高產品種的水分利用效率差異不顯著，不同品種灌水利用效率（IWUE）差異顯著，豫豐508與新單001的IWUE較高，分別為2.07 kg/m3與2.02 kg/m3；通過聚類分析將玉米劃分為低水效和高水效品種，表明高水效品種產量比低水效品種增產，遼單1211（產量最高為955.43 kg/667m2）是子粒產量和水分利用效率兼顧的最優品種，高水效品種增產的主要原因是行粒數、百粒重的顯著增加。

關鍵詞：玉米膜下滴灌；高水效；聚類分析；子粒產量

中圖分類號：S503.7 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）07-1560-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.07.006

遼寧省位于我國東北地區南部，全省水資源總量342億m3，人均水資源量不足900 m3，僅為全國平均值的1/3；水資源的特點是時空分布不平衡，水土資源不匹配，全省現有耕地總面積417萬hm2，其中遼西北干旱地區耕地面積近200萬hm2，占全省的48%[1]，但降水資源十分匱乏，且降水變率較大，近年來氣候表現出干旱化特征[2]。因干旱缺水導致該地區農業生產極不穩定，干旱年份下的糧食生產波動幅度為20億～35億kg[3]。水資源短缺與水的利用效率低的矛盾成為制約遼寧大田作物持續增產的主要瓶頸。大力發展節水效益高、穩產增產增效、技術先進成熟的微灌技術將為遼寧省保障國家糧食安全提供重要技術支撐。遼寧省在2011年啟動實施了“千萬畝”滴灌節水工程，東北地區在2012年啟動實施了國家“節水增糧行動”工程，有效促進了遼寧省節水農業的快速發展，為糧食穩定增長提供了重要保障。遼西半干旱地區是遼寧省新增灌溉面積的重點地區，由于缺少配套高水效玉米品種，使已建成的節水灌溉工程未能充分發揮作物灌溉增產潛力。

在雨養與灌溉條件下，不同玉米品種生長性狀、子粒產量和水分利用效率不同。針對遼西地區雨養玉米，侯志研等[4]以抽雄至抽絲的間隔時間、棒三葉均角、水分利用效率等指標研究了不同玉米品種的抗旱性，白偉等[5]采用灰色關聯度分析方法對阜新地區12個主栽玉米品種評價表明適宜阜新地區的玉米品種為遼單565、良玉11和鄭單958，但該區域針對灌溉條件下玉米高水效品種篩選與評價的相關報道則較少涉及。因此，本研究在膜下滴灌條件下，對不同品種玉米子粒產量和水分利用效率進行研究，并對不同玉米品種的產量進行聚類分析，以期明確灌溉條件下影響不同品種產量的主要參數指標，為節水灌溉生產中篩選玉米高水效品種及其評價方法提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗方法

試驗在遼西朝陽建平灌溉試驗站進行，土壤類型為沙壤土，玉米品種為：惠美玉988、新單336、新單001、豫豐508、飛天358、宏碩899、龍238、遼單565、遼單120；種植密度為4000株/667 m2，各品種處理均以不灌溉為對照（CK），共20個處理，3次重復，小區面積50 m2（5 m×10 m）；各處理土壤含水率控制下限為：苗期-拔節期60%（占田間持水率的比例，下同）、拔節-抽穗期70%、抽穗-灌漿期 75%、灌漿-成熟期70%。玉米在4月下旬至5月上旬之間播種，各處理均施用三元復合肥（N 15%-P2O5 15%-K2O 15%）30 kg/667 m2作為種肥，按三個生育期（拔節期、大喇叭口期、灌漿前期）分別追施尿素12 kg/667 m2、12 kg/667 m2、6 kg/667 m2。通過測定不同處理耗水量、產量等性狀。

1.2 土壤含水率

采用土鉆取樣烘干法，分別于播種前（5月3日）、苗期（6月6日）、拔節期（7月3日）、灌漿期（8月19日）和收獲期（9月18日）測定0～100 cm土壤含水率，20 cm 一個層次，3次重復。土壤蓄水量計算方法：

W=h×a×b×10/100 （1）

式（1）中，W為土壤蓄水量，單位為mm，h為土層深度，單位為cm，a為土壤容重，單位為g/cm3，b為土壤含水率，單位為%。

1.3 作物耗水量

ET=R1+U-R-F-ΔW （2）

式（2）中，ET為作物耗水量，單位為mm；R1為作物生育期降水量，單位為mm；U為地下水補給量，單位為mm；R為徑流量，單位為mm；F為土壤水分滲漏量，單位為mm；ΔW為收獲后和播種前土壤根層儲水量的變化，單位為mm，其中土壤儲水量以1 m 土層含水率計算；因為試驗小區土地平坦，故地表徑流和土壤水分滲漏量可以忽略不計；地下水埋深較大，多在幾十米以下，地下水的補充可以忽略不計；據此，式（2）可簡化為：

ET=R1-ΔW（3）

1.4 水分利用效率計算方法

水分利用效率（WUE）可用以下公式進行計算：

WUE=Y/ET （4）

式（4）中，Y為經濟產量（kg/hm2）（不同作物經濟部位不同）；ET為實際蒸散量（mm），可根據式（2）求得。

在某些情況下降水利用效率PUE[6，7]和IWUEi[7]可以用WUE作為描述降水和灌溉水的利用效率的估算。而嚴格意義上，對于PUE的計算來說，可用降水量（mm）替換式（4）中的ET；如果從更嚴格意義上的定義灌溉水利用效率（Irrigation water use efficiency，IWUE）可表示為：

IWUE=（Yi-Yni）/I （5）

式（5）中，Yi為灌溉后產量，Yni為不灌溉作物產量（或雨養產量Yr），I為灌溉量，IWUE與WUE、PUE的單位一致。

1.5 數據統計與分析方法

采用DPS軟件進行方差分析與聚類分析。

2 結果與分析

2.1 不同玉米品種子粒產量及水分利用率的差異

由表1可知，灌溉處理間（主區）與不同玉米品種（副區）間均差異顯著，其中灌溉與不同玉米品種產量互作顯著，表明灌溉可以增加玉米產量。如表2所示，不同品種間灌溉與不灌溉（雨養）產量之間差異顯著，對偏旱年型來說，不灌溉（雨養）玉米產量差異顯著，雨養條件下遼單120與新單336雨養產量較高，分別為764.53和795.27 kg/667 m2，降水利用效率（PUE）分別為2.54和2.64 kg/m3，宏碩899雨養產量最低為711.23 kg/667m2，PUE為2.36 kg/m3；WUE是作物對土壤水利用效率，各灌溉處理總耗水量差異均不顯著，灌溉產量是增加WUE的主要因素，遼單1211灌溉產量最高為955.43 kg/667m2，WUE最高為2.44 kg/m3，龍238灌溉產量最低為824.87 kg/667m2，WUE最低為2.13 kg/m3，部分灌溉高產品種的水分利用效率差異不顯著；根據不同玉米生育灌溉下限指標，灌溉量為90 mm，與不灌溉（雨養）相比，各玉米品種灌溉增產效果明顯，灌水利用效率（IWUE）差異顯著，豫豐508與新單001產量增幅較大，分別為185.9 kg/667m2和182.2 kg/667m2，IWUE也較高，分別為2.07 kg/m3與2.02 kg/m3，飛天358增幅最低，IWUE效率最低，僅為0.96 kg/m3，IWUE可以較好地區分玉米不同品種產量增幅對灌水的響應情況。

2.2 不同玉米品種產量聚類分析

根據歐氏距離的大小，運用最長距離法，以10個玉米品種子粒產量與灌水利用效率（IWUE）為指標，通過聚類分析將10個玉米品種分成2組，分別為低水效組和高水效組，低水效作物品種分別為惠美玉988、宏碩899、遼單565、飛天358和龍238；高水效品種分別為新單336、新單001、遼單120、遼單1211和豫豐508（圖1）。

2.3 不同水分利用類型品種產量構成要素分析

如表3所示，從水分利用類型上來看，膜下滴灌條件下玉米不同品種產量構成中，除粒長外各要素存在顯著差異；高水效品種產量比低水效品種平均增加77.74 kg/667 m2；低水效玉米品種產量要素中，各品種間差異不同，其中遼單565穗長和行粒數表現為數值最小，惠美玉988行數最少，而龍238的百粒重和產量為最低；各品種中遼單565百粒重最高為47.7 g；高水效玉米品種的產量要素中，各品種間差異不同，遼單120的穗長和行粒數均為最優，而百粒重各處理間差異不顯著，在產量方面遼單1211的產量為所有品種中最高，為955.43 kg/667 m2。由此表明，高水效品種在膜下滴灌條件下產量構成方面增產的主要原因是行粒數、百粒重的顯著增加。因此，豫豐508、遼單1211可初步在遼西地區膜下滴灌種植區進行大面積示范推廣，其他品種的適應性還有待于進一步篩選研究。

3 結論

膜下滴灌條件下的灌溉與不同玉米品種產量互作效應顯著，各灌溉處理的總耗水量（ET）差異均不顯著，部分灌溉高產品種的水分利用效率差異也不顯著，而不同玉米品種灌水利用效率（IWUE）差異顯著，豫豐508的IWUE為2.07 kg/m3，新單001的IWUE為2.02 kg/m3；試驗初步表明高水效品種較低水效品種增產，其中遼單1211的產量最高為955.43 kg/667 m2（百粒重為43.45 g），為子粒產量和水分利用效率兼顧的適宜品種。綜上所述，今后可進一步應用本研究的方法開展遼西地區高水效玉米品種篩選與評價，增加灌溉玉米品種選擇性，為遼西地區玉米節水增產提供技術支撐。

參考文獻：

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[5] 白 偉，孫占祥，鄭家明，等.基于灰色關聯度分析的遼寧阜新地區玉米品種評價[J].沈陽農業大學學報，2010，41（6）：649-653.

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