淺埋滴灌條件下不同灌水量對春玉米干物質積累與轉運的影響

李媛媛，楊恒山，張瑞富，范秀艷，李金琴，柳寶林，德力格爾

(1. 內蒙古民族大學 農學院，內蒙古 通遼 028043；2. 內蒙古自治區飼用作物工程技術研究中心，內蒙古 通遼 028043；3. 通遼市農業技術推廣站，內蒙古 通遼 028015)

淺埋滴灌條件下不同灌水量對春玉米干物質積累與轉運的影響

李媛媛1，2，楊恒山1，*，張瑞富1，范秀艷1，李金琴3，柳寶林1，德力格爾1

(1. 內蒙古民族大學 農學院，內蒙古 通遼 028043；2. 內蒙古自治區飼用作物工程技術研究中心，內蒙古 通遼 028043；3. 通遼市農業技術推廣站，內蒙古 通遼 028015)

為探究春玉米干物質積累、轉運及產量的差異，以及其在淺埋滴灌條件下的適宜灌水量，以鄭單958為供試品種，采用大田試驗方法，共設置6個灌水量水平，即淺埋滴灌條件下每次灌水量分別為0、13、26、39、52 mm，傳統漫灌條件下每次灌水量80 mm。結果表明，隨灌水量的增加，吐絲前干物質積累量增加，吐絲后先升后降；從完熟期物質積累構成來看，莖、葉、莖+葉+籽粒以淺埋滴灌條件下每次灌水量52 mm處理最大，而籽粒則以淺埋滴灌每次灌水量39 mm處理最大。隨著灌水量的增加，干物質轉運量、轉運效率和對籽粒的貢獻率總體上呈先升后降的趨勢，以淺埋滴灌每次灌水量39 mm處理最高。在產量構成因素中，穗長、穗粗、穗粒數、千粒重與產量的相關性均達到極顯著正相關水平。淺埋滴灌每次灌水量39 mm處理比當地傳統漫灌每次灌水量80 mm處理增產6.03%，灌水量節約26.56%，經濟效益增長6.78%。在試驗地區，淺埋滴灌每次灌水量39 mm既增產又節水、節膜，是春玉米高產栽培中適宜的灌水量。

淺埋滴灌；灌水量；春玉米；干物質；傳統漫灌

中國是農業大國，也是世界最缺水的國家之一，農業節水是緩解中國水資源短缺問題的關鍵所在[1]。玉米作為世界三大糧食作物之一[2]，其產量位居世界第二[3]，是需水較多的作物。通遼市地處世界玉米生產的“黃金帶”，是內蒙古東部地區玉米種植的主產區，該區域地下水位下降，用水矛盾突出、水污染嚴重，威脅當地農業可持續發展。此外，由于當地傳統的灌溉方式仍為大水漫灌，不僅用水量大，還造成肥料浪費、利用率低。因此，尋求新的節水灌溉模式勢在必行。

滴灌具有明顯的節水增產特點，許多學者做了相關研究[4-13]。程先軍等[4]研究表明，傳統的地下滴灌存在根系入侵堵塞、苗期返水困難等問題；張勝軍等[5]研究指出，膜下地表滴灌存在滴灌帶易被灼傷導致漏水等問題；王建東等[6]研究發現，覆膜淺埋滴灌能避免傳統地下滴灌和膜下地表滴灌存在的問題。雖然地膜對提高農民收益有重要意義[14]，但因其難以降解、不合理利用、用量不斷增加[15]，造成土地惡化、產量下降、環境污染等問題[16]。目前，我國關于無膜淺埋滴灌的研究未見報道，本試驗遵循穩產、節水、節膜的理念，研究淺埋滴灌條件下不同灌水量對春玉米干物質積累與轉運的影響，旨在尋求適宜本地區的灌溉方式和灌水量，為構建適用于大面積推廣的淺埋滴灌技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2016年在內蒙古通遼市厚德種業科技園區進行。試驗地位于43°43′N、122°19′E，海拔178 m，屬中溫帶大陸性季風氣候，多年平均氣溫6.4 ℃，試驗年度生長季降雨量見表1。試驗田地勢平坦，水利設施好，土壤肥力中上等，質地為壤土。播前土壤養分狀況：有機質17.82 g·kg-1，堿解氮54.08 mg·kg-1，速效磷28.20 mg·kg-1，速效鉀173.31 mg·kg-1，pH值8.3。

1.2 試驗設計

以鄭單958為供試品種。設置淺埋滴灌每次灌水量0、13、26、39、52 mm及傳統漫灌每次灌水量80 mm，共計6個處理，分別以CK、DG1、DG2、DG3、DG4、GG表示。具體的灌水日期、灌水量及灌水次數見表2，各處理隨機區組排列，3次重復，小區面積為72 m2(7.2 m×10.0 m)。為了避免灌水后處理間相互影響，小區之間間隔1 m。試驗采用大小壟種植模式，一次性施底肥后起壟，施肥量相同，均為嘉化復合肥(N∶P∶K=13∶25∶10)450.0 kg·hm-2和尿素352.5 kg·hm-2。大壟寬80 cm，小壟寬40 cm，壟底寬70 cm，壟頂寬50 cm，壟間距40 cm，壟高10 cm。壟起好之后鋪設滴灌管，滴頭間距為33 cm，滴頭流量為2.4 L·h-1，其中，GG不鋪設滴灌管，之后在滴灌管上覆土5 cm。各處理單獨安裝水表和控制閥，按照灌溉定額灌水，種植密度均為7.5萬株·hm-2，4月27日播種，10月3日收獲。

表1 2016年玉米生長季降雨量

Table 1 Precipitation under spring maize growing period in 2016 mm

表2 2016年春玉米灌水方案設計

Table 2 Irrigation design of spring maize in 2016 mm

1.3 測定項目與方法

1.3.1 干物質量測定

干物質量分別在大喇叭口期(V12)、吐絲期(R1)、乳熟期(R3)和完熟期(R6)4個時期取樣，每個小區同行內連續取代表性植株3株，按莖、葉、穗分離，105 ℃殺青30 min后，75 ℃烘干，待完全烘干后測定干物質質量。

1.3.2 產量及產量構成因素測定

春玉米完熟期，各處理連續取15株，進行室內考種。主要測定指標有穗長、穗粗、禿尖長、穗粒數、千粒重等。待玉米成熟后，按小區單獨收獲，脫粒并測產，將小區籽粒產量折合成hm2換算，各處理的產量為3個重復小區產量的平均值。

[17]的方法，計算玉米干物質轉運量、干物質轉運效率和干物質轉運量對籽粒的貢獻率，計算方法如下：

干物質轉運量(g·株-1)=吐絲期干物質積累量-完熟期干物質積累量；

干物質轉運效率=干物質轉運量/吐絲期干物質積累量×100%；

干物質轉運量對籽粒的貢獻率=干物質轉運量/粒重×100%。

1.4 數據處理

采用Excel進行數據處理；運用SPSS 19.0進行統計分析，LSD法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同灌水量對春玉米干物質積累的影響

由表3可以看出，6個處理的干物質積累總量均隨生育期的推進呈上升趨勢，在完熟期達到最大值。在大喇叭口期，單株干物質積累量以GG處理最大，DG4處理次之，CK最小；在吐絲期和乳熟期，單株干物質積累量以DG4處理最大，GG處理次之，CK最小；在完熟期，單株干物質積累量以DG4處理最大，DG3處理次之，CK最小。莖、葉干物質積累量以吐絲期最大，處理間莖、葉干物質積累量除大喇叭口期GG處理最大以外，其余時期均以DG4處理最大。籽粒干物質積累量在完熟期表現為DG3>DG4>DG2>GG>DG1>CK，各處理分別較CK處理增加了30.16%、28.89%、28.08%、27.68%和10.57%，與CK差異均達顯著水平，說明DG3處理更有利于籽粒的干物質積累。

2.2 不同灌水量對春玉米干物質轉運的影響

由表4可見，各處理春玉米各器官的干物質轉運量(T)、干物質轉運效率(TE)及干物質轉運量對籽粒的貢獻率(TC)均高于CK，其中，DG3處理最大，DG4處理次之。各處理的干物質轉運量(T)和干物質轉運量對籽粒的貢獻率(TC)均表現為莖>葉；而各處理的干物質轉運效率(TE)則相反，均表現為葉>莖。DG3、DG4、GG處理的莖+葉干物質轉運效率(TE)分別較CK高22.65%、17.86%、16.49%；DG3、DG4、GG處理的莖+葉干物質轉運量對籽粒的貢獻率(TC)分別較CK高11.78%、11.01%、9.23%。

2.3 不同灌水量對春玉米產量及產量構成因素的影響

由表5可知，不同灌水量處理的產量均高于CK，且與CK之間的差異均達到了顯著水平(P<0.05)，表現為DG3>DG4>DG2>GG>DG1>CK。

表3 不同灌水量對春玉米干物質積累的影響

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

相同生育時期同列數據后無相同小寫字母表示處理間差異顯著(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 不同灌水量對春玉米干物質轉運的影響

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

處理Treatment莖StalkT/(g·plant-1)TE/%TC/%葉LeafT/(g·plant-1)TE/%TC/%莖+葉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分別表示干物質轉運量、干物質轉運效率、干物質轉運量對籽粒的貢獻率。

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 不同灌水量對春玉米產量及產量構成因素的影響

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

處理Treatment穗長Earlength/cm穗粗Eardiameter/cm禿尖長Lengthofbareear/cm穗粒數Grainnumberperear千粒重1000-grainweight/g產量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處理的產量分別較CK、DG1、GG、DG2和DG4處理增加58.39%、25.84%、6.03%、4.54%和2.97%，增產效果明顯。在春玉米產量構成因素中，各處理間禿尖長的差異均不顯著；各灌水處理穗長均高于CK，且與CK之間的差異均達到了顯著水平；穗粗以DG4處理最高，DG3處理次之，且兩處理之間差異不顯著；穗粒數和千粒重均以DG3處理最大。從變化趨勢看，隨灌水量的增加，穗粒數和千粒重總體呈先增后降趨勢，即在淺埋滴灌條件下，每次灌水量為39 mm時，玉米的穗粒數最多，千粒重最大，表明穗粒數和千粒重是DG3處理增產的主要原因。

2.4 不同灌水量下春玉米產量及產量構成因素的相關性分析

對不同灌水處理春玉米產量及產量構成因素進行相關性分析，結果見表6。穗長、穗粗、穗粒數、千粒重與產量均呈極顯著正相關，其中，穗粒數與產量的相關系數最大，達0.916；禿尖長與產量呈不顯著負相關，相關系數為-0.129。穗粗與千粒重的相關性達到顯著水平，相關系數為0.527；穗粒數、穗長、禿尖長與千粒重呈不顯著的正相關，相關系數依次減小。穗粗、穗長與穗粒數呈極顯著正相關，其中，穗粗與穗粒數的相關系數較大，為0.865；禿尖長與穗粒數呈不顯著負相關，相關系數為-0.155。穗長與穗粗的相關性也達到了極顯著水平，相關系數為0.668。表明在產量構成因素中，除了禿尖長與產量關系不密切外，穗長、穗粗、禿尖長、穗粒數4個指標均是影響產量的重要因素。

2.5 不同灌水量處理的玉米經濟效益分析

經濟效益分析表明(表7)，不同灌水量處理對春玉米的經濟效益具有明顯影響。CK、DG1、DG2、DG3、DG4、GG各處理春玉米產值分別為10 753.64、13 535.05、16 293.73、17 033.02、16 541.68和16 063.70元·hm-2，DG3處理產值最高。與GG處理相比，DG3處理增加效益1 064.99元·hm-2，增加了6.78%。

表6 不同灌水量下春玉米產量及產量構成因素的相關性分析

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

相關系數Pearsoncorrelation穗長Earlength穗粗Eardiameter禿尖長Lengthofbareear穗粒數Grainnumberperear千粒重1000-grainweight產量Yield穗長Earlength1穗粗Eardiameter0.668**1禿尖長Lengthofbareear0.0950.0231穗粒數Grainnumberperear0.753**0.865**-0.1551千粒重1000-grainweight0.2450.527*0.0150.4351產量Yield0.685**0.909**-0.1290.916**0.713**1

**表示在0.01水平上顯著相關；*表示在0.05水平上相關。

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

表7 不同灌水量處理經濟效益

Table 7 Economic benefit of different irrigation amount treatments

處理Treatments灌水量Irrigationamount/(m3·hm-2)用電量Electricityconsumption/(kWh·hm-2)電費Electricitycharges/(yuan·hm-2)產值Output/(yuan·hm-2)比對照增減產值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。玉米價格為1.2元·kg-1，1 m3水折合成用電量為0.125 kWh。產值=玉米價格(1.2)×產量；比對照增減產值=(某處理產值-電費)-(CK處理產值-電費)；效益=2個處理比對照增減產值之差/(其中1個處理產值-電費)，如(DG3-GG)的比對照增減產值/(GG產值-電費)

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 結論與討論

充足的物質積累是春玉米高產的保障[18]。以往研究發現，灌水量過多會使胡麻提前衰老，適當增加灌水量有利于植株干物質積累[19]；適度的限量灌溉對于小麥干物質的積累有利[20]。本試驗結果表明，全生育期內，DG3、DG4和GG處理的干物質積累量均高于DG1和CK，即灌溉定額較高的處理更有利于玉米干物質總量的積累，這與王雪苗等[13]研究的全生育期內供水量越大，干物質積累相對越好基本一致。CK的干物質積累量始終最小，表明水分脅迫嚴重抑制玉米生長，減少營養物質積累。在大喇叭口期，GG處理干物質積累量最大，這可能是因為灌水量最多，促進營養生長，增加干物質積累。在完熟期，DG4處理干物質積累量最大，DG3處理次之；GG處理較DG4、DG3處理干物質積累量低的原因可能是因其灌水量過多，導致莖、葉的干物質向籽粒中轉移受阻，轉運效率下降。周新國等[21]研究發現，高水分(灌水量51.8 mm)處理有利于玉米干物質積累，而低水分(灌水量31.4 mm)處理的籽粒分配率顯著提高。本試驗中，從不同灌水量處理各器官干物質積累量看，莖、葉均表現為處理DG4>GG>DG3>DG2>DG1>CK，而籽粒則表現為處理DG3>DG4>DG2>GG>DG1>CK。這是因為灌水量大的處理(DG4、GG)雖然干物質積累量較多，但向籽粒中轉移的干物質少，導致產量降低；而灌水量小的處理(DG1、CK)雖然節水，但干物質積累量嚴重不足，產量也不高。表明合理的灌水量有利于協調春玉米營養生長與生殖生長之間的關系，促進光合產物向生殖器官轉運，從而提高干物質在籽粒中的分配比例，進而提高籽粒產量。

前人研究認為，籽粒灌漿物質來源于2部分，一部分是開花前生產的同化產物，另一部分是開花后的同化產物[22]，其中花后同化產物積累及向籽粒運移是產量增加的重要來源[23-24]。本研究中，春玉米各器官的干物質轉運量、轉運效率及對籽粒的貢獻率隨灌水量的增加總體呈先增后降趨勢，以DG3處理最大。這表明DG3處理的灌水量適中，使干物質向籽粒中的運輸更加順暢，對籽粒貢獻大，利于籽粒產量的提高；同時利于春玉米群體與個體發展協調，能有效利用水分進行物質生產。胡昌浩等[25]研究認為莖稈的干物質轉移量對籽粒的貢獻率大于葉片，宋鳳斌等[26]研究認為玉米從灌漿至成熟，莖稈干物質轉運量及轉運率對籽粒的貢獻率最大。本研究結果與前人研究結果一致，各處理的干物質轉運量和對籽粒的貢獻率均表現為莖>葉。莖和葉的干物質轉運效率及對籽粒的貢獻率均以DG3處理最高，這表明適宜的灌水量有利于春玉米干物質向籽粒中運輸，一旦超過適量范圍，不僅造成水資源浪費，經濟成本增加，還阻礙產量提高。

王德梅等[27]在研究小麥中發現，適量的灌溉處理(拔節水+開花水)產量要高于灌水量多的處理(冬水+拔節水+開花水+灌漿水)。唐光木等[28]研究指出，灌溉定額超出6000 m3·hm-2時，玉米的千粒重和產量出現不同程度的降低。劉玉潔等[29]研究表明，在一定程度上適當增加灌溉定額可增加產量，但超過一定值后，作物產量并無顯著提高。本研究結果表明，隨灌水量增加，產量并不持續增大，而以中等灌水量DG3處理的產量最高，這可能是因為DG4、GG處理的水分過于充足，致使春玉米生育期被推遲，在收獲時籽粒還沒有完全成熟，穗長、穗粗的增加不能彌補千粒重和穗粒數的降低，最終導致春玉米產量降低；也可能是因為DG3處理的禿尖長相對較短，頂部籽粒發育良好，敗育小穗少，從而獲得了較多的穗粒數，同時每hm2千粒重也高于DG4、GG處理。這與黃鵬飛等[30]的研究結論一致，即在適宜的環境條件下，在一定范圍內，灌溉定額越多作物產量越高，但超過一定閾值，產量不隨灌溉定額的增加而增加。從產量構成因素看，徐泰森等[31]研究認為，灌水對產量、穗粒數、千粒重均有顯著影響。本試驗中，DG3處理的產量與穗長、穗粗、穗粒數、千粒重均達到極顯著正相關水平，表明適宜的灌水量主要是對春玉米中后期的生長發育和物質積累與轉運有利。本試驗中，DG3處理與GG處理相比增產6.03%，節水26.56%，經濟效益增長6.78%。

本研究結果表明，DG3處理能夠在節水節膜的前提下達到增產效果，同時增加經濟效益。從產量效應、資源環境永續利用效應方面考慮，并結合當地氣候條件，推薦每次灌水量39 mm，灌溉5次，為研究地區春玉米淺埋滴灌較為適宜的灌水量。本試驗在自然條件下進行，雖然無法準確控水，但考慮到試驗年度生長季降水與歷年同期平均降水量接近，故試驗所得結果對于指導研究地區或同類地區玉米生產具有一定意義。如果在防雨棚條件下進行試驗，雖更能清晰地反映不同灌水量下春玉米干物質積累與轉運以及產量的變化規律，但是它會影響輻射、土壤蒸發、玉米蒸騰作用甚至CO2的輸送等，這又與大田生產有一定的差異，與實際情況不完全符合。今后試驗應將自然條件和防雨棚兩者結合起來，進一步開展準確定量補灌的相關研究。

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(責任編輯 侯春曉)

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

國家科技支撐計劃項目(2013BAD07B04)；內蒙古自治區飼用作物工程技術研究中心項目(MDK2017006)；博士啟動項目(BS328)

李媛媛(1982—)，女，河北唐山人，碩士，講師，主要從事作物栽培與節水技術研究。E-mail: liyuanyuan20131128@126.com

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

S513

A

1004-1524(2017)08-1234-09

李媛媛， 楊恒山， 張瑞富， 等. 淺埋滴灌條件下不同灌水量對春玉米干物質積累與轉運的影響[J]. 浙江農業學報， 2017， 29(8): 1234-1242.