不同灌溉方式對制種玉米產量及水分利用效率的影響

王增麗，朱興平，溫廣貴

(1. 武威市中心灌溉試驗站，甘肅 武威 733000；2. 武威職業學院機械工程系，甘肅 武威 733000)

西北地區由于具有獨特的地理氣候優勢及豐富的光熱資源，自20世紀90年代以來，逐漸成為我國60多個玉米高產品種的制種基地。其中，以河西走廊的武威市、張掖市為主產區[1]。河西走廊地區發展制種玉米具有良好的天然隔離條件；長日照、晝夜溫差大、干燥多風的高產氣候條件；病蟲害輕、產品品質高等優勢。截止到2010年，甘肅省已發展制種玉米面積10萬hm2。其中所屬石羊河流域的武威市、金昌市達3.33萬hm2，總產超過2.08 億kg，制種玉米已成為當地農民增收的主要途徑之一。因此，針對該流域大力發展制種玉米產業現狀，研究不同灌溉方式對制種玉米產量及節水效益的影響具有重要的現實意義[2,3]。

大量研究表明，增加灌水定額可以提高灌水質量，改善作物品質，提高產量及WUE[4,5]，在特定生育期內降低灌水量會造成作物減產[6,7]。關于制種玉米虧缺灌溉對產量影響方面的研究很多[8-13]，但這些研究基本上僅對相同灌溉方式下進行了橫向比較[14-16]，對不同灌溉方式進行的縱向比較研究鮮少。基于此，對不同灌溉方式對制種玉米產量及水分利用效率的影響進行試驗研究，分析比較不同灌溉方式節水增產效益，旨在為本地區制種玉米高產、穩產提供技術指導和理論依據。

1 材料與方法

試驗于2014年4-10月在武威市中心灌溉試驗站進行，試驗站位于東經102°50′50″，北緯37°52′20″，海拔1 580 m，多年平均降水量為164.4 mm，多年平均蒸發量為2 000 mm，地下水埋深為48 m，土壤干密度為1.51 g/cm3，土壤質地為灰鈣質粉質壤土，田間持水率為29%(體積含水率)。

供試品種為富農963，父母本種植比例1∶5。壟溝設計標準為壟高20 cm，壟頂寬50 cm，壟底寬80 cm，溝底寬20 cm。每壟種2行玉米，株距20 cm，行距50 cm，基肥量：尿素262.5 kg/hm2，磷酸二氫銨525 kg/hm2。小區面積為100 m2(5 m×20 m)，3次重復。灌水方式設置小畦灌(SBI)、常規溝灌(CFI)、隔溝交替灌(AFI)3種，灌溉水源為地下水，灌溉水量采用水表計量。各種農藝措施參照當地經驗。灌溉方式設置見表1。

采用農田土壤水量平衡公式進行耗水量計算。由于該試驗田地下水埋深在40 m以下，可視地下水補給量為0，降水入滲深度不超過1 m，可視深層滲漏為0。作物生長所需水分主要由灌溉水和降雨供應。因此，水量平衡方程可簡化為：

ET=P+I-ΔW

(1)

WUE=Y/ET

(2)

式中：ET為作物生育期耗水量，mm；P為生育期降水量，mm；I為生育期內灌溉量，mm；ΔW為作物生育期土壤蓄水變化量，mm；WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為制種玉米產量，kg/hm2。

作物收獲后，各小區取10株進行考種。測定穗長、穗粗、禿尖長、行粒數、出籽率和千粒重6個產量構成要素。測產采取小區單打單收方法測定。

各試驗數據取平均值，采用SPSS16.0軟件對數據進行單因素分析，采用Duncan新復極差法進行顯著性檢驗(p<0.05)。

表1 制種玉米不同灌溉方式設置表Tab.1 The irrigation methods for seed maize

2 結果與分析

2.1 制種玉米產量及WUE分析

不同處理制種玉米產量及WUE分析見表2。由表2可知，不同灌溉方式及灌水時間對制種玉米產量及WUE影響顯著。相同灌溉定額條件下，隔溝交替灌制種玉米產量較常規溝灌增減幅度在-2.43%～ 10.24%。常規溝灌條件下，T2較T1處理全生育期減少灌水量100 mm，制種玉米產量影響不顯著。表明溝灌若能保證作物需水關鍵期的灌溉，適度降低灌水量不會造成制種玉米減產。各處理產量結果分析表明，T5、T6處理產量分別為10.11、10.87 t/hm2，較其他處理高。依次為T2處理，產量為9.86 t/hm2，T1處理產量最低，為8.33 t/hm2，其中T4、T5處理與T1、CK差異顯著。

各處理耗水量分析結果表明，不同灌溉方式下，作物生育期耗水量不盡相同，各處理耗水量為349.7～625.0 mm，且隔溝交替灌耗水量最低，畦灌耗水量最高，常規溝灌耗水量居中。結合WUE測定結果，各處理為1.40～3.03 kg/m3之間。其中，T5、T6處理與T1、CK差異達顯著性水平。

2.2 產量構成要素相關性分析

將各處理制種玉米產量構成要素列于表3。由表3可知，不同灌溉方式對制種玉米穗長、禿尖長、行粒數、千粒重的影響無顯著性差異。溝灌方式較畦灌能明顯增加制種玉米穗粗、行粒數和出籽率，且差異顯著。

表3 不同處理制種玉米產量構成要素分析Tab.3 The major economic characters value of seed maize

注：字母表示p<0.05的顯著性差異。

將各產量構成要素與產量進行相關性分析，結果見表4。由表4可知，行粒數、出籽率與產量呈極顯著正相關(r=0.982 8**，r=0.973 8**)，穗長、禿尖長與產量呈負相關。說明穗長適中，提高行粒數、出籽率能提高制種玉米產量。從性狀之間的相關分析可以看出，行粒數與出籽率呈極顯著正相關(r=0.937 3**)，說明行粒數的增加能提高出籽率，進而提高產量；而禿尖長與行粒數、出籽率、千粒重呈負相關(r=-0.449 9，r=-0.491 3)，表明禿尖長過大，行粒數、出籽率降低，產量降低。

為消除各經濟性狀之間由于相互促進、相互制約的關系而造成的混淆，準確地描述產量對于經濟性狀的依賴關系，建立了產量的最優線性回歸方程為：

表4 產量要素與產量相關性分析Tab.4 Correlation of yield and major economic characters

注：*，**表示差異分別達p<0.05和p<0.01水平。

Y=-2.48+0.25X1-1.67X3+0.23X4+0.07X5

(3)

其中，多元相關系數R=0.999 9，多元決定系數R2=0.999 8，F=4 054.47，說明X1(穗長)、X3(禿尖長)、X4(行粒數)、X5(出籽率)與Y(產量)之間存在著顯著的線性回歸關系。多元決定系數R2=0.999 8，說明產量的99.98%是由X1(穗長)、X3(禿尖長)、X4(行粒數)、X5(出籽率)等4個經濟性狀決定的，剩余因素(誤差和其他影響產量的因素)對產量的影響僅為0.02%，因此，可以用該回歸方程來預測制種玉米產量。

2.3 產量構成要素主成分分析

對6個產量構成要素進行主成分分析，結果見表5。由表5可知，前3個主成分中的累積貢獻率已經包含了6個變量85.54%的信息。

第一主成分因子特征值為2.39，其貢獻率為39.88%，對應特征向量中，行粒數分值較大(0.621 7)，其次為出籽率(0.612 8)，說明行粒數增加，出籽率也增加，故稱第一主成分為粒數因子。第二主成分因子的特征值為1.88，其貢獻率為31.32%，對應特征向量中，穗粗分值較大(0.601 8)，依次為穗長(0.569 4)，禿尖長(0.385 2)。而行粒數、出籽率表現為較弱的負向量(-0.038 1，-0.082 0)，說明穗長、穗粗、禿尖長也影響制種玉米產量，故稱第二主成分為穗型因子。第三主成分因子特征值為0.86，其貢獻率為14.33%，對應的特征向量千粒重分值較大(-0.770 8)，說明千粒重過大降低制種玉米產量，故稱第三主成分為粒重因子。

表5 入選特征根和特征向量Tab.5 The selected eigenvalues and eigenvectors

通過以上分析可知，構成制種玉米產量變化的主成分因子分別是粒數因子、穗型因子和粒重因子。其中，粒數因子貢獻率最大，粒重因子貢獻率較小。

3 結 語

不同灌溉方式下，制種玉米生育期耗水量為349.7～625.0mm。隔溝交替灌溉方式耗水量最低，畦灌耗水量最高，常規溝灌耗水量居中。

不同灌溉方式下，制種玉米產量為8.73～10.87t/hm2，構成要素與產量相關性分析結果表明，行粒數、出籽率與產量呈極顯著正相關(r=0.982 8，0.973 8)，穗長、禿尖長與產量呈負相關。說明穗長適中，能提高制種玉米產量。此外，行粒數與出籽率呈極顯著正相關(r=0.9373)，說明行粒數的增加能提高出籽率，進而提高產量；而禿尖長與行粒數、出籽率、千粒重呈負相關，表明禿尖長過大，行粒數、出籽率降低，產量降低。

主成分分析結果表明，行粒數、出籽率、穗長、穗粗、禿尖長、千粒重6個產量構成要素對制種玉米產量的累積貢獻率達85.54%。采用隔溝交替灌溉方式能調控植株的營養生長，加大土壤水分對制種玉米營養生長的控制，促進生殖生長，提高制種玉米產量。

制種玉米采取隔溝交替灌溉方式，全生育期灌水8次(苗期1次，拔節期2次，抽穗期1次，灌漿期2次，乳熟期2次)，灌溉定額為2 250m3/hm2的灌溉方式能穩定提高制種玉米行粒數、出籽率，改善穗型，提高制種玉米產量和水分利用效率。

[1] 張立勤，馬忠明，王智琦，等.不同栽培模式下制種玉米的產量及水分生產效應[J].節水灌溉，2012,(12):43-45,50.

[2] 張永明，殷雪梅，王嘉翔，等.石羊河流域行業取耗水總量控制指標研究[J].中國水利水電科學院學報, 2014,12(3):282-286.

[3] 張曉琳，霍再林，佟 玲.石羊河流域主要作物節水灌溉效益評價[J].中國農村水利水電,2014,(8):15-17.

[4] 李世瑤，蔡煥杰，陳新明.基于主成分分析的畦灌質量評價[J].農業工程學報，2013,29(24):86-93.

[5] 王偉娜，邵孝侯，程 晉，等.灌溉水質水量對番茄影響的主成分分析[J].河海大學學報(自然科學版)，2014,42(4):372-376.

[6] 王 峰，杜太生，邱讓建. 基于品質主成分分析的溫室番茄虧缺灌溉制度[J].農業工程學報，2011,27(1):75-80.

[7] 王 峰，杜太生，邱讓建，等. 虧缺灌溉對溫室番茄產量與水分利用效率的影響[J].農業工程學報，2010, 26(9):46-52.

[8] 董平國，王增麗，溫廣貴，等.不同灌溉制度對制種玉米產量和階段耗水量的影響[J]．排灌機械工程學報，2014，32(9):822-828.

[9] 張 群，成自勇，張 芮，等.膜上調虧灌溉對制種玉米產量的影響[J].灌溉排水學報，2012,31(1):141-142.

[10] 張 芮，成自勇，李有先.水分虧缺對膜下滴管制種玉米生長季產量的影響[J].干旱地區農業研究，2009,27(2):125-128.

[11]ZhangJinxia,ChengZiyong,ZhangRui.Regulateddeficitdripirigationinfluencesonseedmaizegrowhtandyieldunderfilm[J].Procediaenginering, 2012,28(2):464-468.

[12]LiangHailing,LiFusheng,NongMengling.Effectsofalternatepartialroot-zoneirrigationonyieldandwateruseofstikymaizewithfertigation[J].AgriculturalWaterManagement,2013,116(1):242-247.

[13] 胡鐵民，王增麗，董平國.西北旱區制種玉米不同灌溉制度對土壤水分及產量的影響[J].節水灌溉，2014,(1):27-31.

[14] 韓萬海，王增麗，張 萍.石羊河流域制種玉米全膜壟作溝灌水肥調控試驗研究[J].灌溉排水學報，2014,33(4/5):107-111.

[15] 吳 迪，孟偉超，薄曉東，等.不同地面灌溉方式對制種玉米產量與水分利用效率的影響[J].灌溉排水學報，2014,33(4/5):185-188.

[16] 張立勤，馬忠明，俄勝哲. 壟膜溝灌栽培對制種玉米產量和水分利用效率的影響[J].西北農業學報，2007,16(4):83-86.