伊犁新墾區玉米滴灌技術研究

唐亞莉，董文明，蒲勝海，馮廣平，買買提托合提·蘇來曼，丁 峰

(1.新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學水利與土木工程學院，烏魯木齊 830052；3.和田地區農業技術推廣中心，新疆和田 848000)

伊犁新墾區玉米滴灌技術研究

唐亞莉1，董文明2，蒲勝海1，馮廣平1，買買提托合提·蘇來曼3，丁 峰1

(1.新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所，烏魯木齊 830091；2.新疆農業大學水利與土木工程學院，烏魯木齊 830052；3.和田地區農業技術推廣中心，新疆和田 848000)

目的研究伊犁新墾區玉米生產滴灌最佳灌溉制度和滴灌水肥調控技術。方法設置3個不同的灌溉定額(4 800、5 400、6 000 m3/hm2)處理，采取統一的灌溉周期：4 d，并對土壤水分、玉米產量、水分生產率和主要農藝性狀等指標進行測定。結果對玉米應用小水量多次灌的滴灌技術，灌溉定額對產量有較顯著的影響，成正相關，當灌溉定額在5 631.6 m3/hm2時，可獲得最佳產量。結論伊犁新墾區玉米在滴灌條件下，采用小水量多次灌并在生育期內追肥的水肥調控技術，可實現當地玉米生產的節水、節肥高效優質可持續發展。

玉米；滴灌；水肥調控

0 引 言

【研究意義】人口(糧食、增長)與環境(污染、生態)是當今世界的熱點問題，與其有密切聯系的土壤資源與水資源也必然是當今研究的主要問題[1-2]。自2012年開始玉米已經成為了我國糧食作物之首，種植面積占全國糧食作物總面積比重最大，同時是重要的飼料和工業原材料。伊犁河谷是新疆重要的商品糧生產基地和畜牧業生產基地，為了保證國家糧食安全生產，國家和自治區決策實施了伊犁河流域南岸大渠和北岸大渠水土資源開發建設項目，新增開墾土地25.33×104hm2左右。新墾土地土層較薄，且以沙土和粘壤土夾砂礫石為主，土壤結構差，蓄水保水能力差；不恰當的灌溉易形成水資源的浪費和深層滲漏，抬升地下水位，形成土壤此生鹽漬化[3]。而在新墾區種植玉米并采用先進的滴灌灌溉方式，可節約水資源，避免因深層滲漏與地面徑流而造成的土壤養分流失和水土流失，能有效的防止土壤退化、水資源污染，提高灌溉水和肥料的有效利用率，進一步的提高玉米產量和品質，對促進伊犁綠洲農業的高效可持續發展起到積極的推動作用。【前人研究進展】Sefer Bozkurt 等[4]研究認為玉米的產量隨著灌溉量的增加也相應的增加。Tida Ge等[5]研究認為水分脅迫對夏玉米整個生育期內生長發育、生物量分配及其水分利用效率有影響，田間持水量降低影響到玉米雌穗農藝性狀以及產量及產量構成因素。滴灌技術應用于大田玉米灌溉方面的研究還處于初步階段，有學者研究認為，玉米的灌水量和產量的關系呈拋物線變化趨勢，兩者呈良好的二次曲線關系[6-9]。【本研究切入點】以伊犁河流域節水農業與水土生態安全問題為切入點，主要關注因素為灌溉次數、灌溉定額[10]以及伊犁河谷節水高效型玉米種植技術，研究伊犁河流域新墾區砂質薄土層玉米滴灌種植技術。【擬解決的關鍵問題】根據伊犁河流域新開墾區坡降大，砂質薄土層為主的土壤特性，易形成深層滲漏和地面徑流，造成水土流失。研究該地區灌水量與玉米生產能力的關系，確定伊犁河谷砂質薄土層耕地玉米生產滴灌最佳灌溉制度和玉米生產滴灌水肥調控技術，為伊犁河流域水土開發過程中玉米生產實踐提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗地位于伊犁河流域新墾荒地區，天山北麓山前坡地，地形坡降較大(2%～3%)，土層平均厚度20～30 cm，且下部多以砂礫石為主，土壤表層鹽分含量0.88%，pH值在8.5左右，土壤平均容重1.65 g/cm3，土壤質地為中壤土，沙性且含粘性膠體顆粒；土壤有機質含量0.80%，速效氮含量為22.78 mg/kg，速效磷含量為3.84 mg/kg，速效鉀含量為255.27 mg/kg。種植品種為SC704，采取春耕犁地，耕翻深度25～28 cm，犁耕播前施入60 m3/hm2牛糞，直接翻入地下；225 kg/ hm2尿素和225 kg/ hm2磷酸二銨耙地時作為基肥施入。5月6日采用50 cm等行距，株距25 cm方式點播種植，保苗株數8.25×104～9.00×104株/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 試驗設計

整個玉米生育期滴灌設定3個水平的灌溉定額(4 800、5 400和6 000 m3/ hm2)，灌溉周期為4 d；試驗設置3個處理，3個重復，每個小區面積為(5 m×30 m)150 m2。1個處理10行玉米，PE支管單側布置，單側布設長度為30 m；每2行玉米鋪設1帶滴灌毛管，各處理間毛管鋪設間距為1.0 m，鋪設長度為30 m，選用Φ16-400-2.2內向貼片式滴灌帶，滴頭工作壓力為100 kPa，滴頭流量2.2 L/h，5.5 L/m；各處理以水表控制滴灌水量，實際面積為20.25 hm2，6月初澆頭水。表1

玉米采用干播濕出的播種方式，播種時未覆膜，在5月25日灌了1次出苗水，灌溉量為300m3/ hm2，玉米滴灌灌水自6月24日起，以后每4 d滴灌一次水，9月21日結束灌水，灌溉時間90d，全生育期灌水24次。處理小區每次灌水量通過水表控制核定。

1.2.2 測定項目

監測土壤含水量的變化；玉米出苗率調查，試驗小區每行隨機選取1株玉米進行長勢監測(株高、穗位高、徑粗、單穗重、千粒重等)，選取試驗小區中間10行長勢均勻的2m樣段，作為樣方測定單位面積株數和單位面積穗數，進行測產。表2，表3

表1 玉米滴灌灌溉制度試驗處理

Table 1 Experimental treatment of drip irrigation system for maize (m3/ hm2)

表2 滴灌玉米室內考種及測產產量
Table 2 Seed test indoor and yield estimation of maize under drip irrigation

處理Treatment千粒重1000-grainweight(g)穗粒數Grainnumberperspike單穗粒重Grainweightperspike(g)每公頃穗數Spikenumber(ear/hm2)測產產量Yieldestimation(kg/hm2)C1248705821447574040107769C2258986541694284540143394C3299545661696980535137097

表3 滴灌玉米生理性狀調查
Table 3 Investigation on physiological character of maize under drip irrigation

處理Treatment株高Plantheight(cm)穗位高Earheight(cm)徑粗Stemdiameter(cm)穗徑Eardiameter(cm)株數Plantnumberperhectare(plants/hm2)穗數Earnumberperhectare(ears/hm2)C11647079441804208355074040C21842598501944769154584540C31620077452104538805080535

1.3 數據處理

試驗數據采用Excel 2003和DPS 15.10等統計軟件處理。

2 結果與分析

2.1不同處理對滴灌玉米產量和水分生產率的影響

通過對不同灌溉定額與玉米產量進行擬合，可得擬合公式y=-0.005 8x2+65.326x-168 641，由此可知有極大值存在，當灌溉定額為5 631.6 m3/ hm2，理論上可以獲得一個最佳產量15 302 kg/ hm2。

試驗對測產數據的水分生產率進行分析，以處理C2最高，為2.66 kg/m3，分別比C1和C3高出0.41和0.38 kg/m3。表明在不同生育時期不同灌溉定額對玉米滴灌產量和水分生產率影響不同。產量高的處理水分生產率不一定高，水分生產率高的，產量也并不一定高。

試驗對測產數據進行方差分析，可知處理間玉米產量存在顯著差異。處理間以C2產量最高，產量為14 339.4 kg/ hm2，分別比C1和C3高出24.8%和4.4%。這說明滴灌玉米產量隨著灌溉量的增加顯著增加，但在玉米的生育期內灌溉存在奢侈性耗水，使奢侈性耗水不能轉化成產量，降低了玉米的產量。圖1，圖2，表4，表5

2.2不同灌溉定額處理下玉米主要農藝性狀的變化及與產量相關性

研究表明，滴灌玉米產量與單位面積株數、穗數、穗徑和單穗粒重呈顯著正相關(r= 0.96、0.98、0.97和0.98)，與株高、穗位高、徑粗和千粒重相關性不顯著，而水分生產率與灌溉定額、徑粗和千粒重呈極其顯著正相關(r= 1.00、1.00和0.95)，表明灌溉定額處理主要通過影響單位面積株數、穗數、穗徑和單穗粒重來增加滴灌玉米產量。根據試驗得出伊犁新墾區滴灌玉米的灌溉制度。表6，表7

圖1 不同處理玉米測產產量
Fig.1 Yield estimation of different treatmenst

圖2 玉米不同灌溉定額與測產產量擬合
Fig.2 The fitting between different irrigation quota and yield estimation of maize

表4 滴灌玉米試驗不同處理產量與水分生產率
Table 4 Yield and water productivity of differenttreatments of maize under drip irrigation

處理Treatment灌溉定額Irrigationquota(m3/hm2)測產Yieldestimation(kg/hm2)水分生產率Waterproductivity(kg/m3)C14800107769225C25400143394266C36000137097228

表5 測產產量方差
Table 5 Variance analysis of capacity yields

變異來源Variationorigin平方和Squariance自由度Freedom均方MeansquaresF值FvalueP值Pvalue區組間Interblock129262793201264631396600112233000003處理間Betweengroups2168856361042108442818052188311000001誤差Error23034820974575870524總變異Generalcariation3484519114018LSD法多重比較 LSDmutiplecomparison21433937530032500001313709658962971650000111077692193562453529327370字母標記表示結果 Lettermarkingresult處理Treatment均值Meanvalue5%顯著水平Highsignificantatthelevelof5%1%極顯著水平Highsignificantatthelevelof1%C2143393753aAC3137096589bAC1107769219cB

2.3根據試驗得出伊犁新墾區滴灌玉米的灌溉制度

根據試驗數據結果，對玉米滴灌灌溉制度以及滴灌水肥調控技術進行優化，采用小水量多灌次的灌溉技術，可較好解決土壤透水性差，土層薄，保水保肥能力差，而導致產量不高的問題，能獲得一個較理想的產量。表8

3 討 論

3.1 玉米滴灌試驗產量與灌溉定額呈正相關，方差分析表明灌溉定額對玉米滴灌試驗產量有較顯著影響，對產量和灌溉定額擬合曲線呈多項式關系，有極大值存在，灌溉定額在5 631.6 m3/ hm2時，可獲得最佳產量15 302 kg/ hm2。

3.2 水分生產率與灌溉定額呈顯著正相關，并呈多項式關系，有極大值存在，灌溉定額大約為5 400 kg/ hm2，水分生產率最大；灌溉定額4 800 kg/ hm2時，水分生產率略小。

表8 新疆伊犁河流域砂質薄土層新墾耕地滴灌玉米灌溉制度

Table 8 Irrigation schedule of maize under drip irrigation in newly reclaimed area of Ili (m3/hm2)

4 結 論

在伊犁砂質薄土層新墾荒地大坡度條件下推廣小水量多灌次的玉米滴灌技術可行；該地區的玉米滴灌節水高效水肥調控技術為：

春耕犁地，耕翻深度28～30 cm，犁耕播前施入4 m3/667 hm2牛糞，直接翻入地下；150 kg/ hm2尿素和180 kg/hm2磷酸二銨耙地時作為基肥施入。5月初采用50 cm等行距，株距25 cm干播濕出方式點播種植，在5月下旬灌出苗水，灌溉量為灌溉量為300 m3/ hm2，6月下旬滴頭水，灌溉周期為4～5 d，全生育期灌水22～24次，每次隨水滴施尿素18 kg/ hm2。

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Maimaiti Tuohetisulaiman3，DING Feng1

StudyonDripIrrigationTechniqueofMaizeinIliNewlyReclaimedAreaSoil

TANG Ya-li1，DONG Wen-ming2，PU Sheng-hai1，FENG Guang-ping1，

(1.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 2.CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi8300521,China; 3.AgriculturalTechnologyExtensionCenterofHotanPrefecture,HotanXinjiang848000，China)

ObjectiveIli River Valley is an important production base of the commodity grain in Xinjiang. In view of the irrigation problem of arenaceous thin soil layer in Yili new reclamation area, this project aims at the optimum irrigation system of drip irrigation and the water and fertilizer control technology by drip irrigation experiment for maize production.MethodThree different irrigation quotas (4,800 m3/hm2, 5,400 m3/hm2and 6,000 m3/hm2) treatments were set, and a uniform irrigation cycle was adopted and 4 days later, the soil moisture, maize yield, water productivity and main agronomic traits were studied.ResultThe experiments showed that the irrigation quota had a significant influence on the yield of maize, which was shown as positive correlation when applying small amount of water and repeated irrigation. The optimum yield could be obtained when the irrigation quota was 5,631.6 m3/hm2.ConclusionUnder the condition of drip irrigation in Yili new land reclamation area, the water and fertilizer regulation techniques with small amount of water irrigation and additional fertilizer during the growth period can realize the sustainable development of the water saving, fertilizer saving and high quality maize production.

maize；newly reclaimed soil of Ili；drip irrigation

DING Feng(1980-)，male，born in Shandong，associate research fellow，masters degree，research direction：research on high yield water-saving irrigation technology and water resource utilization，water salt migration law and irrigation erosion research，(E-mail)nkydf@126.com

S275.5；S512.1+1

A

1001-4330(2017)10-1832-07

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.10.008

2017-07-26

國家自然科學基金項目(地區科學基金)“伊犁新墾區大坡降砂質薄層土不同灌溉方式下灌溉侵蝕機理與侵蝕過程研究”(41261071，2013～2016年)

唐亞莉(1978-)，女，廣西人，副研究員，碩士，研究方向為農作物高產節水灌溉技術和水資源高效利用，(E-mail)yltang_2006@126.com

丁峰(1980-)，男，山東人，副研究員，碩士，研究方向為農作物高產節水灌溉技術和水資源高效利用、水鹽運移規律及灌溉侵蝕，(E-mail)nkydf@126.com

Supported by: National Natural Science Foundation of China "Study on the Erosion Mechanism and Erosion Process in Large Gradient Arenaceous Thin Soil in Ili Reclamation Area under Different Irrigation Methods" (41261071)