寧夏揚黃灌區水肥一體化條件下玉米品種比較

楊 飛，馬文禮，張戰勝，夏學智

(寧夏農墾農林牧技術推廣服務中心，寧夏銀川 750021)

玉米是寧夏揚黃灌區第一大糧食作物，對糧食總產的貢獻最大。截至2016年，寧夏玉米總生產面積32.2萬hm2，約占糧食總播種面積的40%左右，玉米總產由2004年的117.7萬t增加到了2016年的226.9萬t，增長93%[1]。玉米產量和效益的變化直接影響著寧夏揚黃灌區糧食生產，對確保國家糧食安全、增加農業產值、提高土地利用率有著重要意義。但寧夏引、揚黃灌區屬干旱、半干旱氣候過渡地帶，多年平均降水量只有192 mm，年蒸發量平均為1 162 mm，除黃河干流過境水之外，灌區基本沒有可供利用的地表徑流。由于灌區地下水主要由黃河水灌溉補充，地下水資源不重復計算在內的實際可利用水資源量僅為1.3億m3，灌區可利用的實際水量為41.3億m3[2-3]，自然水資源嚴重不足，灌區灌溉水利用系數僅為0.35～0.44[4]，灌水利用率偏低，水資源浪費嚴重，不當灌溉導致的土壤鹽漬化等問題已嚴重影響著寧夏農業的可持續發展[5]。同時由于采取大水漫灌的生產方式，肥料利用率較低，N為20%～35%，P2O5為10%～20%，K2O為35%～50%[6-9]，水資源短缺和化肥利用率低是目前制約寧夏灌區現代農業發展和玉米產量及效益提升的主要因素。為解決水資源短缺和化肥利用率低的問題，特采用水肥一體化，從而大幅度降低農業用水量，提高灌溉水利用效率，增加肥料利用率。

寧夏玉米新品種的引進和推廣將是玉米生產中提高產量、增加產值的主要途徑之一[10-13]，但適合水肥一體化條件下的品種近年來研究較少。水肥一體化是通過低壓管道系統將水按照作物需水規律，均勻而又緩慢地滴入作物根區土壤中的局部灌水方法，與大水漫灌在水、肥使用次數和用量上差異較大。水肥一體化灌水過程遵循“少量多次”原則，單次灌水量根據土壤容重、田間持水量、濕潤土層厚度等土壤物理狀況指標計算獲得，使其既能滿足維持玉米根系土壤內部水、肥、氣、熱適宜于作物生長的良好狀況，又不產生地面徑流和深層滲漏[14]。張國橋等[15]研究顯示，玉米水肥一體化條件下磷利用效率可以提高到60%。鑒于此，筆者篩選了適合水肥一體化條件下的玉米品種，為寧夏大面積玉米水肥一體化生產提供依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況試驗于寧夏農墾長山頭農場四隊進行，屬大陸性季風氣候，具有光照充足，熱量豐富，溫差幅度大，干燥少雨蒸發強烈，春暖快，夏熱短，秋涼早，冬寒長，災害性天氣多等特征。根據近10年氣象資料統計，年平均氣溫8.3 ℃，晝夜溫差13～16 ℃，年平均日照時數2 974.4 h，日照率為67.4%，年平均降水量220 mm，相對濕度45%。年平均蒸發量1 824.9 mm，無霜期155 d左右，試驗地耕層土壤堿解氮平均為47 mg/kg，有效磷平均為37 mg/kg，速效鉀平均為149 mg/kg，全鹽含量0.34 g/kg，pH 8.5，前茬作物為玉米。

1.2試驗材料供試品種為近年來審定的適宜寧夏地區種植的17個玉米雜交種(表1)，種子均來自育種單位或購自合法種子經營公司。

表1 供試品種列表

1.3試驗設計試驗設計采用大區對比，每品種種植8行，行長85 m，寬窄行種植(70 cm×40 cm)，每處理小區面積為374 m2。兩邊各種4行保護行。

1.4調查測定指標指標測定選取小區中間4行。測定發芽率(在實驗室進行)、出苗率、倒伏率、株高及穗位高，統計各品種生育期；測定成熟后玉米每穗長、穗粗、禿尖長、穗行數、行粒數、結實率、千粒重及籽粒產量。

1.5田間管理

1.5.1灌水量。灌造墑水130 m3。灌溉次數與灌水定額依據玉米生長耗水量需求和2014—2015年試驗研究進行(表2)。

1.5.2肥料。肥料產自寧夏農墾賀蘭山肥料有限公司固體滴灌專用肥。施肥次數與施肥量依據玉米生長需肥量和2014—2015年試驗研究進行(表3)。

表2 滴水時長與灌水量

表3 施肥次數與施肥量

1.6數據統計分析方法采用Excel 2007和SPSS 20.0進行數據整理、圖表制作和統計分析。

2 結果與分析

2.1玉米發芽率和出苗率比較從表4可以看出，各品種發芽率均達到了國家標準(85%)，說明試驗材料為正常的玉米材料。在春季造墑條件下玉米出苗率都達到了正常出苗率，其中H13最高，達到96%，最低是H1，為77%，其他均在85%左右。春季造墑利于玉米吸水發芽，提高出苗率。方差分析結果顯示，H1與CK有顯著性差異，低于CK的出苗率。其他品種和CK沒有差異。

2.2玉米生育期比較從表5可以看出，H2、H3、H5、H11、H16的生育期分別比CK長1、0、4、3、4 d，H1、H4、H6、H7、H8、H9、H10、H12、H13、H14、H15生育期分別比CK短10、4、10、3、8、7、8、2、8、6、4 d。一定范圍內生育期越長，增加的干物質越多，灌漿時間越長，相對產量越高,寧夏區屬于一季晚熟性地區，理論上越晚干物質越多，但該地區后期災害氣候較多，經長期觀察顯示10月1日前正常成熟，都比較適宜，該試驗17個試驗材料都在10月前成熟。

表4不同玉米品種發芽率和出苗率比較

Table4Comparisonofgerminationrateandemergencerateofdifferentcornvarieties

品種編號Varietycode發芽率Germinationrate∥%出苗率Emergencerate∥%CK97．087bcdH199．077aH287．586abH398．082abcH498．087abcH597．088abcdH610091cdH792．078abcdH898．080abcdH994．082abcdH1095．083abcdH1195．086abcdH1296．087abcdH1397．096dH1410087abcdH1598．082abcdH1699．083abcd

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note：Data in the same column indicated significant differences at 0.05 level

表5 不同玉米品種生育期比較

2.3玉米農藝性狀分析比較由表6可知，在株高上通過方差分析得出，H1、H11、H14、H16與CK沒有差異，其他均有顯著差異，其中H4、H6、H7、H10、H12、H13、H14、H15、H16均與CK有顯著性差異，比CK低。H2、H3、H5、H9均與CK有顯著性差異，比CK高。H2最高，為318.75 cm。由此可以看出，玉米株高是反映玉米長勢旺盛的一個重要因素，植株高大說明玉米長勢旺盛，但同時玉米長勢太旺，營養生長過多影響生殖生長，一定程度上對籽粒玉米產量上有影響。玉米的主果穗穗位高與株高之間存在著一定的正相關關系，即穗位隨著株高的增加而增加，H14、H16與CK沒有顯著差異，其他均有差異，其中H1、H2、H3、H14均比CK穗位高，有顯著性差異；H5、H6、H7、H8、H9、H10、H11、H12、H13、H14均比CK穗位低，有顯著性差異。空桿率方差分析顯示，H16空桿率高，與對照有顯著性差異，而其他沒有差異。空桿率的形成與品種、密度、水肥有直接關系，密度越大，空桿越多，水肥不足也會引起空桿。綜上所述，H16的農藝性狀差于CK，其他品種農藝形狀和CK沒有差異。

表6不同玉米品種農藝性狀比較

Table6Comparisonofagronomiccharactersofdifferentcornvarieties

品種Treatment?code株高Plantheightcm穗位Earheightcm空桿率Emptybarrate∥%CK277．25fg121．2f1．7abH1282．50fg131．0i1．3aH2318．75j148．2j2．3abH3289．25gh130．4hi1．7abH4263．50e125．2gh2．3abH5298．00hi113．8e2．0abH6228．50bc93．2b2．7abH7237．50cd110．2de3．0abcH8232．75bcd101．8c3．3abcH9305．75i118．2e3．3abcH10232．75bcd101．4b2．3abH11273．00ef120．8g1．7abH12220．00b113．0de2．0abH13245．75d106．4cd3．7bcH14262．75e117．2ef3．0abcH15206．50a91．6a2．3abH16237．00cd120．8fg4．3c

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note：Data in the same column indicated significant differences at 0.05 level

2.3玉米產量構成因子比較從表7可以看出，通過方差分析得出各玉米品種產量差異較大，均與對照有顯著性差異。其中H2、H3、H4、H5、H9、H10、H11顯著高于對照，其他低于CK；H11最高，達到1 037 kg, H16最低，為575.6 kg。根據當地常年種植習慣，說明大水漫灌和滴灌在品種選擇上有一定差異，滴灌在水肥上更加合理，在玉米需水需肥時滴灌更加及時地滿足了玉米的水肥需求，使得對水肥敏感的品種產量表現較好，而一些品種在大水漫灌時不能很好地滿足其生長發育條件。從構成產量的要素上分析可知，除H13收獲穗數高于CK外，其他品種均低于CK；H1、H5、H9、H11、H12、H13、H14、H15千粒重高于CK，其中H11最高，達到313.69 g，其他都比CK低，最低的是H2，為193.77 g，兩者相差119.92 g。從綜合產量及其構成因素千粒重來看，H5、H9、H11都好于CK。

3 結論與討論

3.1結論通過試驗得出玉米在水肥一體化條件下，在其他條件都一樣的情況下，各個品種表現不一致，品種間有一定差異。

(1)在出苗方面，方差分析顯示，屯玉168、寧單-19、正大12、先玉1225、天山6號、陜單2002 、ZH966、新飼玉18、平玉8號、天賜19、屯玉-556、屯玉4911、屯玉80、登海618、三農201分別達到86%、82%、87%、88%、91%、78%、80%、82%、83%、86%、87%、96%、87%、82%、83%、87%，均與先玉-335的出苗率(87%)沒有差異；綜合出苗率考慮，應選擇寧單-19、正大12、先玉1225、天山6號、陜單2002 、ZH966、新飼玉18、平玉8號、天賜19、屯玉-556、屯玉4911、屯玉80、登海618、三農201。

表7 不同玉米品種產量構成因子比較

注：同列數據后不同小寫字母表示在0.05水平上差異顯著

Note： Data in the same column indicated significant differences at 0.05 level

(2)在農藝性狀表現方面，株高和穗位高對于玉米生產沒有太大的影響，空桿率是由于多方面因素造成的。在同一條件下，應該選擇空桿率低的品種，除三農201和對照有差異外，其他均沒有差異。綜合農藝性狀分析得出，應選擇寧單27號、屯玉-168、寧單-19、正大12、先玉1225、天山6號、陜單2002 、ZH966、新飼玉18、平玉8號、天賜19、屯玉-556、屯玉4911、屯玉80、登海618。

(3)在產量構成方面，先玉1225、新飼玉18、天賜19產量分別15 090.0、13 618.5、15 555.0 kg/hm2高于對照品種13 177.5 kg/hm2；千粒重分別是309.71、272.34、313.69 g，均高于先玉-335 的263.47 g。

綜上所述,適宜揚黃灌區水肥一體化條件下的玉米品種為先玉1225、新飼玉18、天賜19。

3.2討論玉米的產量由千粒重、穗粒數、穗數構成。千粒重和營養、品種、氣候相關性較強，水肥一體化使營養更加合理，灌漿更加充分，有利于提高千粒重；穗粒數與營養、品種、氣候相關性較強，水肥一體化使營養更加合理有效穗粒數較多，凸尖減少；穗數和發芽率、出苗率有關，玉米是獨桿大穗型作物，有效穗數決定著產量，所以一定要選擇出苗率高的品種，該試驗中出苗率差異不大。

水肥一體化灌溉施肥的肥效快，養分利用率高。它可避免肥料施在較干的表土層易引起的揮發損失、溶解慢，最終肥效發揮慢的問題，尤其避免了銨態和尿素態氮肥施在地表揮發損失的問題，既節約氮肥又有利于環境保護。由此，水肥一體化技術使肥料的利用率大幅度提高，達到省肥節水、省工省力、降低濕度、減輕病害、增產高效的效果。該技術加快了玉米生長發育進程，促進了玉米營養階段的生長，使玉米的株高、葉面積、光合勢、地上部生物量有效提高。前期良好的營養生長為后期生殖生長奠定了基礎，使玉米穗長、穗粒數、百粒重、產量等增加。

寧夏地區多數都是造墑發芽出苗，而且2016年的墑情好于往年同期，墑情的好壞直接影響發芽率。試驗得出種子的發芽率都符合國家標準，在一定情況下出苗率高代表著成穗株數多，株數是影響產量的因素之一。由于在寧夏播種時期往往墑情較差，應選擇出苗率較高的品種。該試驗應在墑情較差的土壤或年份繼續做重復性試驗，這也是試驗的不足之處；從農藝性狀來看，根據寧夏種植習慣，株高、穗位高、空桿率對品種篩選的影響不大，但一般在籽粒玉米和青貯玉米的選擇上有一定習慣；曹玉軍等[16]研究證明，滴灌覆膜處理和常規滴灌顯著提高了玉米水分利用效率，同時滴灌較大水漫灌也提高了玉米水分利用效率，加快了玉米生長發育進程，促進了玉米營養階段的生長，使玉米的株高、葉面積、光合勢、地上部生物量在開花期以前顯著高于滴灌不覆蓋處理。前期良好的營養生長為后期生殖生長奠定了基礎，使覆蓋處理玉米穗長、穗粒數、百粒重、產量等指標均顯著高于不覆蓋處理。盡管滴灌產量得到提高，但水分大部分作用于根部附近的土壤，在作物根區形成一個球形或橢球形濕潤體，濕潤深度較淺[17]。前人對棉花膜下滴灌的研究認為，膜下滴灌可能會抑制玉米根系向深層土壤的生長，使玉米側根數

量增加、主根退化、根系分布淺，不利于玉米根系吸收土壤深層的水分和養分，導致抗逆性減弱[18]，這一問題在玉米上尚需進一步研究。

[1] 李新,許志斌，余奎軍，等.寧夏玉米產業的現狀和發展[J].種子，2009,28(9):104-106.

[2] 劉偉虹.寧夏引黃灌區水資源現狀與合理利用[J].農業科學研究，2006,27(2):74-78.

[3] 張鵬程,張建斌,張維江,等.寧夏農業灌溉用水有效利用系數測算[J].安徽農業科學，2010,38(34):19485-19487.

[4] 戰家男,張維江,馬曉陽,等.寧夏農業灌溉用水有效利用系數預測研究[J].農業科學研究，2012,33(4):51-53.

[5] 張洪銀.寧夏農墾農業用水存在的問題及對策分析[J].中國新技術新產品，2015(2):162.

[6] 王火焰,周健民.肥料養分真實利用率計算與施肥策略[J].土壤學報，2014,51(2):216-225.

[7] 張福鎖,王激清,張衛峰，等.中國主要糧食作物肥料利用率現狀與提高途徑[J].土壤學報，2008,45(5):915-924.

[8] 劉小虎，邢巖，趙斌,等.施肥量與肥料利用率關系研究與應用[J].土壤通報，2012，43(1):131-135.

[9] 閆湘,金繼運,何萍,等.提高肥料利用率技術研究進展[J].中國農業科學，2008,41(2):450-459.

[10] 英敏,余虎,李其義.玉米品種區域試驗精確度和品種比較精確度分析[J].種子，2004,23(10)：65-66.

[11] 徐樹人,張麗林,張存鑾,等.玉米品比研究與分析[J].上海農業科技，2004(1)：92.

[12] 王君,張常在,呂麗俊,等.高產優質玉米新品種——科河11號的選育[J].華北農學報，2004,19(Z1)：146-148.

[13] 高玉琴,安靜濤,崔淵.玉米新品種比較試驗[J].種子世界，2004(10)：25-26.

[14] 王茜,楊建全.寧夏引黃灌區滴灌冬小麥、玉米灌溉施肥制度研究[J].安徽農業科學，2012,40(36):17585-17588.

[15] 張國橋,王靜,劉濤,等.水肥一體化施磷對滴灌玉米產量、磷素營養及磷肥利用效率的影響[J].植物營養與肥料學報，2014,20(5): 1103-1109.

[16] 曹玉軍,魏雯雯,徐國安，等.半干旱區不同地膜覆蓋滴灌對土壤水、溫變化及玉米生長的影響[J].玉米科學，2013，21(1)：107-113.

[17] 李毅,王文焰，王全九.論膜下滴灌技術在干旱-半干旱地區節水抑鹽灌溉中的應用[J].灌溉排水，2001,20(2)：42-46.

[18] 買文選,田長彥.膜下滴灌棉花早衰發生的可能機制研究:從生長與養分的角度[J].植物營養與肥料學報,2012,18(1)：132-138.