滴灌量對耐密宜機收玉米干物質積累分配及產量形成的影響

師晶晶，蘭慧青，張向前，路戰遠1,，步恒通，白東星，程玉臣，杜香玉，王滿秀，陳宣伊

?作物水肥高效利用?

滴灌量對耐密宜機收玉米干物質積累分配及產量形成的影響

師晶晶1,2，蘭慧青1,2，張向前3,4*，路戰遠1,3,4*，步恒通1,2，白東星1,2，程玉臣3,4，杜香玉5，王滿秀1,2，陳宣伊1,2

（1.內蒙古大學 生命科學學院，呼和浩特 010020；2.牧草與特色作物生物學教育部重點實驗室，呼和浩特 010020；3.內蒙古自治區農牧業科學院，呼和浩特 010031；4.內蒙古自治區退化農田生態修復與污染治理重點實驗室，呼和浩特 010031；5.內蒙古蒙草生態環境（集團）股份有限公司，呼和浩特 010070）

【目的】探究增密種植條件下滴灌量對籽粒機收玉米干物質積累分配規律及產量形成的影響。【方法】以2018年在內蒙古自治區農牧業科學院試驗田開始的長期定位滴灌灌溉試驗為基礎，設置W1（415 m3/hm2）、W2（645 m3/hm2）、W3（945 m3/hm2）、W4（1 275 m3/hm2）、W5（1 605 m3/hm2）5個滴灌量，以自然雨養為對照（CK），定量分析籽粒機收玉米地上部干物質積累分配規律，構建Logistic模型擬合玉米干物質積累動態，探究不同滴灌水平下干物質積累分配規律及灌水量與產量的關系和差異性。【結果】灌水可顯著提高玉米單株地上部干物質積累量，不同處理玉米干物質積累過程符合Logistic模型，擬合度2均在0.888 0以上，2 a干物質積累量的最大增長速率均表現為隨灌水量增加而增加，以CK最低，W5處理最高。2020、2021年生物產量均以W5處理最高，收獲指數分別以W4處理和W3處理最高，分別為0.51和0.50。與CK相比，灌水處理降低成熟期干物質在營養器官中的分配比例，但提高了籽粒干物質分配比例。隨著灌水量增加，2020年經濟產量呈先升高后降低趨勢，W4處理最大為14 282.42 kg/hm2；2021年經濟產量呈隨灌水量增加而升高趨勢，W4（15 480.33 kg/hm2）處理和W5（15 892.52 kg/hm2）處理顯著高于其余處理。【結論】適宜的灌水量能夠顯著提高干物質積累速率，增加籽粒機收玉米地上部干物質積累量并促進干物質向籽粒分配，在年自然降水量364.2～390.7 mm范圍的干旱年，種植密度為7.5×104株/hm2的情況下，內蒙古中西部干旱、半干旱地區以每年1 275 m3/hm2的滴灌灌水量進行灌溉為最佳。

滴灌量；籽粒機收玉米；Logistic方程；干物質分配和轉運；玉米產量

0 引言

【研究意義】水是作物生命活動的主要限制因子之一，對作物的生長發育、產量與品質的形成都至關重要。內蒙古自治區黃河流域部分處在半干旱、干旱甚至極端干旱地區，區域水資源短缺問題已經成為限制糧食作物生長的關鍵因素。受氣候變化影響，水資源時空分布不均愈加嚴重，對干旱、半干旱地區農業系統產生了嚴重的負面影響[1-2]。玉米作為內蒙古自治區乃至全國播種面積最大、產量最高的作物[3]，以飼用、工業和糧食消費為主，是發展中國家主要食物來源[4]。合理密植可協調個體和群體之間的補償效應，能有效提高玉米產量[5]，在此基礎上，采用規模化種植方式、提高機械化程度是當前農業生產實踐中滿足生產需要、降低農戶成本的有效途徑。玉米籽粒機收是提升玉米全程機械化生產程度的主要環節之一[6]，但內蒙古沿黃河流域玉米籽粒機收方式的大面積推廣受水資源條件及節水灌溉制度不明確的限制，因此制定增密條件下合理的節水灌溉制度，對于應對氣候變化、提高籽粒機收玉米的產量具有重要的現實意義。【研究進展】玉米籽粒機收技術是玉米產業發展中實現全程機械化的關鍵[7]，國內多個研究團隊針對品種選育、增密栽培、收獲機械配套與應用展開了深入研究[8]，尤其是自“十三五”以來，逐步形成了從無到有、從點到面、從北到南的總趨勢。近年來，關于滴灌在農業生產中的研究已經較為全面，合理運用滴灌技術，有助于水資源科學利用，保持土壤肥力，減少水土流失[9]，極大地降低灌溉過程中水資源浪費量[10]。此外，玉米具有高灌溉需求且對水分脅迫敏感[11]，采用滴灌技術后，能夠顯著提高玉米的成苗株數和單位面積產量[12]。魏育國等[13]對比了滴灌、噴灌和漫灌3種灌溉方式，發現滴灌處理下，玉米干物質積累量最高，產量構成更為合理，有利于達到穩產增產的效果。玉米作為一種具有高光合利用率的C4作物，合理密植可提高其光能利用效率[14]；干物質作為光合作用的產物，其積累和分配規律是玉米產量形成的基礎[15]。灌溉水平對玉米生長期干物質積累具有顯著影響[16]，在一定范圍內，產量與干物質積累量正相關[17]，土壤水分會影響作物光合物質生產量以及光合產物在產品與非產品器官之間的分配[18]，適宜的滴灌量對干旱地區籽粒產量形成具有顯著促進作用[19]。

【切入點】在不同滴灌水量以及水分虧缺和漬水條件下，玉米生長發育和產量形成的差異性研究已較為充分，但內蒙古沿黃河流域籽粒機械化收獲才剛剛起步，增密種植條件下，內蒙古中西部地區籽粒機收玉米干物質積累分配及產量對滴灌水量的響應規律尚不明確。【擬解決的關鍵問題】基于2018年在內蒙古自治區農牧業科學院試驗田開展的長期定位滴灌試驗，采用Logistic模型擬合不同處理下生育期內玉米單株地上部干物質積累量的變化過程，探究各滴灌水平下干物質積累分配以及產量和收獲指數的變化，明確適宜區域內增密種植條件下籽粒機收玉米增產穩產的滴灌水量，為內蒙古中西部地區合理灌水量選擇與節水灌溉制度制定提供理論技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗于2018年開始在內蒙古自治區農牧業科學院試驗田（40°82′N，111°65′E，海拔1 040 m）進行。該地區屬于典型的中溫帶大陸性季風氣候，主要特征為雨熱同期、干旱多風，四季特征明顯，無霜期113～134 d，平均年日照時間2 668.00 h（1990—2019年）。年平均氣溫7 ℃左右，2020年和2021年平均氣溫分別為7.0 ℃和7.9 ℃。2020年全年日照時間為2 817.8 h，2020年和2021年全生育期有效積溫分別為1 302.8 ℃和1 355.9 ℃，年平均降水量為408.9 mm（1998—2019年），2020、2021年降水量分別為364.2、390.7 mm，根據干旱系數法[20]計算可得2020、2021年均為枯水年。2020、2021年全年各月降水量及平均氣溫如圖1所示。試驗地土壤類型為壤土，前茬作物為玉米，有機質量為17.68 g/kg，全氮量為1.12 g/kg，全磷量為0.57 g/kg，堿解氮量為49.25 mg/kg，速效磷量為28.70 mg/kg，速效鉀量為93.58 mg/kg，最大田間持水率23%～25%，pH值為7.89，0～20 cm土層土壤體積質量為1.18 g/cm3。

圖1 2020年和2021年各月降水量及月平均氣溫

1.2 供試材料

供試玉米品種為廣德5（吉林廣德農業科技有限公司）。滴灌管主管63 mm，副管32 mm，毛管直徑16 mm，滴灌孔間距20 cm，滴頭流量3.0 L/h，工作壓力0.1 MPa（新疆天業節水灌溉股份有限公司）。

1.3 試驗設計

本試驗以滴灌灌水量為唯一變量，雨養處理為對照（CK），各處理單次及全生育期滴灌量如表1所示，共計6個處理，每個處理3次重復，共計18個小區，小區面積28 m2。灌溉方式采用不覆膜滴灌，每年在生育期中6、7、8月進行灌水，2個試驗年份首次灌水時間均為6月25日，使用1條滴灌帶控制1行玉米，滴灌帶距離玉米種植行5 cm。2020年在4月25日播種，10月8日收獲，全生育期151 d；2021年在5月5日播種，10月10日收獲，全生育期143 d。玉米采用等行距播種，行距60 cm，株距22.2 cm，保苗密度為7.5×104株/hm2。玉米播種時施用磷酸二銨（（N）∶（P2O5）∶（K2O）=18∶46∶0）300 kg/hm2、硫酸鉀（K2O 51%）120 kg/hm2以及尿素（N 46%）75 kg/hm2，拔節期追施尿素（N 46%）300 kg/hm2。各處理其他田間管理方式均相同。

表1 各處理單次及全生育期滴灌量

1.4 測定指標與方法

1.4.1 干物質積累量和分配量

當小區內超過50%的玉米植株表現出該生育期特征時，定為試驗田玉米達到了相應生育期，試驗中玉米生育期劃分為苗期、拔節期、大喇叭口期、抽雄吐絲期、灌漿期、成熟期。每個生育期從各處理小區選取3株長勢均勻的植株，苗期和拔節期將植株拆分成莖和葉2部分，大喇叭口期將植株拆分成莖、葉、鞘3部分，抽雄吐絲期增加軸和苞葉，灌漿期和成熟期將整個植株分成葉、莖、鞘、軸、苞葉和籽粒6個部分，經105 ℃條件下殺青0.5 h，再于80 ℃條件下烘干至恒質量，測定全株干質量及各部分干質量。

采用Logistic方程擬合玉米干物質積累過程（式（1）），對式（1）進行求導可得增長速率方程（式（2）），對式（2）進行求導，并令所得導數等于0，可得最大干物質積累速率（式（3））及達到最大積累速率時對應的出苗后天數（式（4））。

式中：為不同時期干物質積累量（g）；為干物質積累潛力，即最大干物質量（g）；、為模型固定系數；e為自然常數；為出苗后天數（d）；為單株干物質積累速率（g/d）；為干物質積累速率達到最大值時對應的出苗后天數（d）。

葉莖鞘苞葉干物質轉移量=抽雄-吐絲期葉莖鞘苞葉干質量-成熟期葉莖鞘苞葉干質量， （5）

葉莖鞘苞葉干物質轉移率=（葉莖鞘苞葉干物質轉移量/抽雄-吐絲期葉莖鞘苞葉干質量）×100%，（6）

葉莖鞘苞葉干物質貢獻率=（葉莖鞘苞葉干物質轉移量/成熟期籽粒干質量）×100%。 （7）

1.4.2 產量

收獲期各小區取2行玉米，每行連續取10株果穗，每處理共60株果穗，脫粒后測其粒質量及水分，計算經濟產量及收獲指數。

式中：為生物產量（kg/hm2）；為單株干質量（g）；為經濟產量（kg/hm2）；為收獲前20株果穗脫粒后籽粒質量（g）；為收獲前20株果穗脫粒后含水率（%）；0.86為14%標準含水率的換算系數；0.85為校正系數；為收獲指數。

1.5 數據處理

采用Microsoft Office Excel 2016處理數據及繪圖，使用SPSS 20.0進行單因素方差分析（ANOVA），用最小顯著差異法（LSD）進行顯著性檢驗（＜0.05）。

2 結果與分析

2.1 滴灌量對籽粒機收玉米生育期干物質積累規律的影響

隨著生育期推進，各滴灌處理下玉米單株地上部干物質積累量均呈上升趨勢，并在成熟期達到最大值（圖2）。與CK相比，灌水提高了玉米單株地上部干物質積累量，隨著灌水量增加，部分生育階段干物質積累量出現下降趨勢。2020年灌水后，大喇叭口期和抽雄吐絲期玉米單株地上部干物質積累量隨滴灌量增加呈先增加后降低的變化趨勢，均為W3處理最高，W4處理次之，CK最低；灌漿期和成熟期表現為W5處理最高。成熟期W1、W2、W3、W4、W5處理干物質積累量分別為CK的1.10、1.21、1.32、1.35、1.35倍。2021年各生育期玉米單株地上部干物質積累量在不同滴灌水平下的變化趨勢與2020年相同，大喇叭口期和抽雄吐絲期在W4處理達到最大值，灌漿期W4、W5處理高于其余處理，成熟期玉米單株地上部干物質積累量在各處理之間存在差異，W1、W2、W3、W4、W5處理分別較CK提高7.31%、24.48%、33.18%、43.74%、54.52%。

對不同滴灌處理下干物質積累量進行Logistic方程擬合，如表2所示。由表2可知，2 a不同滴灌水平下干物質積累最大速率均表現為W5處理＞W4處理＞W3處理＞W2處理＞W1處理＞CK，2020年W5處理顯著高于CK，2021年W4、W5處理顯著高于其他處理（<0.05）。2020年CK干物質積累最大速率出現時間最早，W2處理最晚，W2、W4處理顯著晚于CK和W1處理；2021年出苗后W4處理不同滴灌處理下干物質積累最大速率出現時間最早，為出苗后61.77 d，CK、W1、W2、W3、W5處理分別比W4處理晚6.38、2.11、3.20、2.49、4.73 d，其中W4處理顯著早于CK。

2.2 滴灌量對籽粒機收玉米生育期干物質分配規律的影響

灌水降低了大喇叭口期和抽雄吐絲期玉米干物質在葉中的分配比例，增加了莖中的干物質分配比例（圖3）。抽雄吐絲期，2020年葉和鞘中干物質分配比例隨灌水量增加而減少，而莖中的干物質分配比例則呈隨灌水量增加先增加后降低趨勢，W3處理莖干物質分配比例最大為40.83%，CK低于其他處理；2021年，莖中的干物質分配比例以W4處理最大。灌水增加灌漿期籽粒干物質量，但2 a籽粒干物質分配比例變化趨勢不同，2020年W3、W4、W5處理低于CK，2021年W3、W4、W5處理高于CK。2021年成熟期，灌水降低了干物質在營養器官的分配比例，在籽粒中的分配比例呈隨滴灌量增加先升高后降低的趨勢，W4處理籽粒干物質分配比例達到最大為58.32%，CK低于其他處理。

圖2 2020、2021年不同滴灌量處理下籽粒機收玉米單株地上部干物質積累量動態變化

注 表中干物質積累最大速率出現時間為出苗后天數，數值后不同小寫字母代表處理間在＜0.05水平差異顯著，下同。

圖3 2020年和2021年不同處理下籽粒機收玉米各器官干物質分配比例

由表3可知，2020年和2021年，玉米葉、莖、鞘的干物質轉移量和轉移率均呈隨滴灌量增加而先升高后降低的變化趨勢，其中2020年葉、莖干物質轉移量和轉移率均以W3處理最高；2021年，葉、莖、鞘的干物質轉移量和轉移率均以W4處理最高，W4處理莖的轉移量、轉移率及籽粒貢獻率均顯著高于CK（<0.05）。

表3 2020、2021年玉米各器官干物質轉移量、轉移率以及貢獻率

2.3 滴灌量對籽粒機收玉米產量的影響

由表4可知，增密種植條件下不同滴灌處理對籽粒機收玉米經濟產量有顯著影響，2020、2021年經濟產量分別在9 420.32～14 282.42、11 659.08～15 892.52 kg/hm2之間，2020年W4處理顯著高于CK、W1、W3處理，與CK、W1、W2、W3、W5處理相比，W4處理經濟產量分別提高了51.61%、29.63%、7.48%、13.22%和7.25%（<0.05）。2021年經濟產量呈隨灌水量增加而增加的趨勢，W5處理經濟產量最高，W5、W4處理顯著高于其他處理，與CK、W1、W2、W3、W4處理相比，W5處理分別增加了4 233.44、2 992.13、1 738.88、1 280.86、412.19 kg/hm2。2 a籽粒機收玉米在增密種植條件下不同滴灌水平生物產量均以W5處理最高，2020年顯著高于CK、W1、W2、W3處理，但W4、W5處理差異不顯著（<0.05）；2021年W5處理顯著高于其他處理（<0.05）。2020、2021年籽粒機收玉米的收獲指數分別在0.45～0.51和0.43～0.50之間，2020年W4處理顯著高于CK和W5處理，2021年W3、W4處理顯著高于CK、W1、W5處理（<0.05）。

表4 2020年和2021年不同滴灌處理下玉米產量和收獲指數

3 討論

3.1 滴灌量對籽粒機收玉米生育期干物質積累規律的影響

干物質積累量常用于衡量作物有機物質的積累量[21]，適宜范圍內隨灌水量升高呈先升高后降低的趨勢[22]，增密種植條件下，玉米植株地上部干物質積累量是提高產量的關鍵因素之一[23]。本研究中，玉米植株地上部干物質積累量在CK與低灌水量處理下顯著低于其他處理，2020年干物質積累量隨灌水量增加呈先增加后降低的趨勢，這與前人[24]研究一致。高翠民等[25]認為，玉米需水關鍵期—大喇叭口期有效降水可促進干物質積累及產量形成，該生育期水分不足會造成作物減產，本研究在6、7、8月進行灌水處理，與雨養處理相比，灌水顯著提高成熟期干物質積累量，有利于作物穩產增產。

適宜的灌水可以提高玉米植株地上部干物質積累速率。試驗中2 a均以W5處理最高，出苗后干物質積累最大速率出現時間存在一定差異，2020年為出苗后57.57～70.15 d，2021年為出苗后61.77～68.15 d，均對應于玉米生育期中的大喇叭口期至抽雄吐絲期。本研究中，2020年W4處理玉米干物質積累最大增長速率出現時間顯著晚于CK，侯云鵬等[26]研究證明，玉米干物質積累最大增長速率增加、干物質最大增長速率出現天數推遲，有利于玉米高產，其原因在于適宜的灌水量可能延緩葉片衰老，使植株生長后期仍然保持較高的光合作用，增強光合效率及光合物質的生產能力，進而提高玉米花后干物質積累量。也有研究[27]表明，苗期輕度干旱對玉米蹲苗及根系下扎具有促進作用，但適時復水可增加干物質積累速率，促進其補償效應，拔節期復水能夠產生明顯的補償效應，復水后株高、葉面積指數及干物質積累量均迅速增加。本研究中苗期均為雨養狀態，給玉米生長造成一定程度的干旱脅迫，拔節期灌水處理后，補償效應促使干物質積累迅速增加，并使得最大干物質積累速率出現時間提前。

3.2 滴灌量對籽粒機收玉米生育期干物質分配規律的影響

隨著生育期推進，玉米植株的生長中心發生變化，營養器官（葉、莖、鞘、苞葉）干物質分配比例逐漸降低，籽粒干物質占比逐漸增加。2020年大喇叭口期和抽雄吐絲期地上部干物質在葉和鞘中的分配表現為隨灌水量升高而逐漸降低趨勢，在莖中的分配則呈先增高后降低趨勢，鞘的變化趨勢與葉相同，可能的原因是在一定范圍內增加灌水量可以提高抽雄吐絲期玉米莖粗[28]，超過一定灌水量后繼續增加灌水則會對莖的生長產生不利影響，灌水可能促進營養生長與生殖生長并進階段中莖的生長，為籽粒形成積累營養物質。本試驗中，2021年成熟期W5處理籽粒干物質在地上部植株干物質量的占比高于CK，但低于其他處理；灌水促進干物質積累和籽粒產量的形成，但是過量灌水不利于干物質向籽粒轉運，這與前人[28-29]研究結果一致。適宜的灌溉有利于玉米籽粒干物質積累[24]，本試驗中2021年灌漿期和成熟期玉米地上部干物質在籽粒中的分配隨灌水量的增加呈單峰曲線變化，在W4處理達到最大值，而在其余器官中的分配則大體上呈先降低后升高的趨勢。W5處理2 a籽粒機收玉米營養器官干物質向籽粒的貢獻率低于CK，表明水分過高不利于玉米營養器官吐絲前積累的干物質向籽粒轉運，宋霄君等[30]研究表明，干旱脅迫可提高小麥各營養器官干物質向籽粒的轉運量，但會受到品種的影響。

3.3 滴灌量對籽粒機收玉米產量的影響

獲得較高的經濟產量是玉米生產的主要任務，而經濟產量取決于生育期干物質積累、分配及轉移的特征。玉米產量會隨灌溉量增加而增加，一定程度上土壤水分虧缺不但可以維持產量穩定，還可以提高水分利用效率，有利于節約灌溉水資源[31]。灌水影響作物根系空間分布，過量灌水導致土壤通透性變差，也易造成養分流失[32]，抑制根系向更深層土壤生長[33]，但是僅依靠自然降水或低灌水量則又無法滿足作物生長發育所需，本研究中，2020年和2021年經濟產量分別隨灌水量增加呈先升高后降低和持續增加的趨勢，2020年和2021年均以CK最低，2020年隨灌水量增加經濟產量增加，在W4處理達到最大值后下降，表明過高或過低的灌水都對產量有不利影響。在較高產量水平下（大于15 000 kg/hm2），產量的增加主要是依靠干物質積累量的增加[34]。在本研究中，2021年W4、W5處理的經濟產量在15 000 kg/hm2以上，屬于高產水平，干物質積累量和生物產量均以W5處理最高，但W5處理的收獲指數僅高于CK，但與CK差異不顯著，表明W5處理的高產是干物質積累增加的結果，這與Liu等[34]的Meta分析結果一致。

在一定范圍內，充分供水能使作物生長發育良好，獲得高產，達到需水臨界值后繼續提高灌水量，玉米產量的增加趨于平緩，甚至減產。在灌水量保持不變時，生育期內灌水量和灌水頻次不同均會改變玉米干物質積累規律從而影響產量形成[35]。因此，在未來的研究中，結合自然降水對生育期內灌水量和灌水頻次進行分配和控制，特別是拔節期、抽雄期及灌漿期的水分管理，進一步探究籽粒機收玉米不同生育期的水分需求，為內蒙古河套灌區促進節水灌溉技術的發展、提升作物水分利用效率和保障糧食安全提供理論依據和實踐基礎。

4 結論

1）適宜的灌水量能增加玉米單株干物質積累量，并顯著提高玉米干物質積累速率，促進干物質由營養器官向生殖器官轉運，調節干物質在籽粒中的分配比例，獲得高經濟產量和收獲指數。

2）W4處理的2 a經濟產量均顯著高于CK及低灌水量處理，并與高灌水量處理之間不存在顯著差異，收獲指數在2020年和2021年分別為最高值0.51、次高值0.49，故1 275 m3/hm2可作為內蒙古中西部地區籽粒機收玉米密植條件下的推薦滴灌灌水量。

（作者聲明本文無實際或潛在的利益沖突）

[1] 崔晨曦, 孟凡浩, 羅敏, 等. 基于地理探測器的內蒙古耕地水資源短缺時空變化特征及驅動力分析[J]. 中國農業資源與區劃, 2023, 44(1): 150-161.

CUI Chenxi, MENG Fanhao, LUO Min, et al. Spatio-temporal change characteristics and driving factors of cultivated land water shortage in Inner Mongolia based on the geographic detector model[J]. Chinese Journal of Agricultural Resources and Regional Planning, 2023, 44(1): 150-161.

[2] SRIVASTAV A L, DHYANI R, RANJAN M, et al. Climate-resilient strategies for sustainable management of water resources and agriculture[J]. Environmental Science and Pollution Research, 2021, 28(31): 41 576-41 595.

[3] 中華人民共和國國家統計局. 中國統計年鑒[M]. 北京: 中國統計出版社, 2021.

National bureau of statistics of the People’s Republic of China. China Statistical Yearbook[M]. Beijing: China Statistics Press, 2021.

[4] SHIFERAW B, PRASANNA B M, HELLIN J, et al. Crops that feed the world 6. Past successes and future challenges to the role played by maize in global food security[J]. Food Security, 2011, 3(3): 307-327.

[5] 劉月, 明博, 李姚姚, 等. 基于根冠協調發展的東北春玉米高產種植密度分析[J]. 作物學報, 2023, 49(3): 795-807.

LIU Yue, MING Bo, LI Yaoyao, et al. Analysis on high yield planting density of spring maize in Northeast China from root and shoot coordinated development[J]. Acta Agronomica Sinica, 2023, 49(3): 795-807.

[6] 郭銀巧, 徐文娟, 王克如, 等. 玉米典型生態區機械收獲現狀及影響農戶采用的因子分析[J]. 中國生態農業學報(中英文), 2021, 29(11): 1 964-1 972.

GUO Yinqiao, XU Wenjuan, WANG Keru, et al. Actuality and factors influencing farmer adoption of mechanized harvesting in typical maize ecoregions[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2021, 29(11): 1 964-1 972.

[7] 陳志, 郝付平, 王鋒德, 等. 中國玉米收獲技術與裝備發展研究[J]. 農業機械學報, 2012, 43(12): 44-50.

CHEN Zhi, HAO Fuping, WANG Fengde, et al. Development of technology and equipment of corn harvester in China[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2012, 43(12): 44-50.

[8] 王克如, 李璐璐, 魯鎮勝, 等. 黃淮海夏玉米機械化粒收質量及其主要影響因素[J]. 農業工程學報, 2021, 37(7): 1-7.

WANG Keru, LI Lulu, LU Zhensheng, et al. Mechanized grain harvesting quality of summer maize and its major influencing factors in Huanghuaihai region of China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2021, 37(7): 1-7.

[9] 趙玲娟. 高效節水農業技術在玉米生產中的應用研究[J]. 智慧農業導刊, 2022, 2(12): 54-56.

[10] 王建新. 農田水利工程高效節水灌溉技術的發展與應用[J]. 農機使用與維修, 2022(9): 130-132.

[11] STONE P J, WILSON D R, REID J B, et al. Water deficit effects on sweet corn. I. Water use, radiation use efficiency, growth, and yield[J]. Australian Journal of Agricultural Research, 2001, 52(1): 103.

[12] 蔡金光. 滴灌技術在玉米上的應用效果[J]. 現代農業科技, 2012(8): 251.

[13] 魏育國, 陳雷, 蔣菊芳, 等. 灌溉方式和播期對地膜春玉米產量和水分利用效率的影響[J]. 中國農學通報, 2014, 30(6): 203-208.

WEI Yuguo, CHEN Lei, JIANG Jufang, et al. Effects of irrigation methods and sowing date on yield and water use efficiency of mulched spring maize[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2014, 30(6): 203-208.

[14] 張向前, 白嵐方, 路戰遠, 等. 種植密度對春玉米灌漿期光合特性日變化和光響應曲線及產量的影響[J]. 華北農學報, 2019, 34(4): 96-103.

ZHANG Xiangqian, BAI Lanfang, LU Zhanyuan, et al. Light-response curves and yield of maize in grain-filling period[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2019, 34(4): 96-103.

[15] YANG Y S, GUO X X, LIU G Z, et al. Solar radiation effects on dry matter accumulations and transfer in maize[J]. Frontiers in Plant Science, 2021, 12: 727 134.

[16] EISSA M A, NEGIM O E. Nutrients uptake and water use efficiency of drip irrigated maize under deficit irrigation[J]. Journal of Plant Nutrition, 2019, 42(1): 79-88.

[17] 劉昕萌, 程乙, 劉玉文, 等. 黃淮海區域現代夏玉米品種產量與資源利用效率的差異分析[J]. 作物學報, 2023, 49(5): 1 363-1 371.

LIU Xinmeng, CHENG Yi, LIU Yuwen, et al. Difference analysis of yield and resource use efficiency of modern summer maize varieties in Huang-Huai-Hai region[J]. Acta Agronomica Sinica, 2023, 49(5): 1 363-1 371.

[18] 姬景紅, 李玉影, 劉雙全, 等. 覆膜滴灌對玉米光合特性、物質積累及水分利用效率的影響[J]. 玉米科學, 2015, 23(1): 128-133.

JI Jinghong, LI Yuying, LIU Shuangquan, et al. Effect of drip irrigation under plastic film mulch on photosynthetic, dry matter accumulation and water use efficiency[J]. Journal of Maize Sciences, 2015, 23(1): 128-133.

[19] 石磊, 呂寧, 陳云, 等. 不同灌溉措施下春玉米干物質和養分積累分配特征及其與產量建成的相關性[J]. 玉米科學, 2021, 29(2): 103-108, 116.

SHI Lei, LYU Ning, CHEN Yun, et al. Traits of different irrigation strategies on accumulation and distribution of dry matter and nutrient and their correlation with maize yield development[J]. Journal of Maize Sciences, 2021, 29(2): 103-108, 116.

[20] 薛靜, 李旭強, 陳軍鋒, 等. 不同降水年型下春玉米適宜秋澆模式的模擬研究[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(6): 80-87.

XUE Jing, LI Xuqiang, CHEN Junfeng, et al. Suitable irrigation scheduling for spring maize under different annual precipitation patterns in Hetao Irrigation District[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(6): 80-87.

[21] 王艷麗, 張富倉, 李菊, 等. 灌溉和施磷對河西地區春玉米生長、產量和磷素利用的影響[J]. 西北農業學報, 2021, 30(9): 1 309-1 320.

WANG Yanli, ZHANG Fucang, LI Ju, et al. Effects of irrigation and phosphorus application on spring maize growth, yield and phosphorus utilization in Hexi region[J]. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica, 2021, 30(9): 1 309-1 320.

[22] 楊恒山, 張明偉, 張瑞富, 等. 滴灌灌溉量、施氮量和種植密度對春玉米產量的影響[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(5): 16-22.

YANG Hengshan, ZHANG Mingwei, ZHANG Ruifu, et al. The combined impact of planting density and amount of water and nitrogen application on yield of spring maize[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(5): 16-22.

[23] BERNHARD B J, BELOW F E. Plant population and row spacing effects on corn: Phenotypic traits of positive yield-responsive hybrids[J]. Agronomy Journal, 2020, 112(3): 1 589-1 600.

[24] 王平, 陳舉林, 王均華, 等. 灌水模式對夏玉米耗水特性和干物質積累及分配的影響[J]. 中國農學通報, 2013, 29(24): 20-27.

WANG Ping, CHEN Julin, WANG Junhua, et al. The effect of irrigation treatments on water consumption characteristic and dry matter accumulationin summer maize (zea mays)[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2013, 29(24): 20-27.

[25] 高翠民, 丁晉利, 張潔梅, 等. 水氮運籌對玉米產量及水氮利用效率的影響[J]. 灌溉排水學報, 2022, 41(2): 44-51.

GAO Cuimin, DING Jinli, ZHANG Jiemei, et al. The combined effects of irrigation and nitrogen fertilization on yield and water and nitrogen use efficiency of summer maize[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(2): 44-51.

[26] 侯云鵬, 孔麗麗, 蔡紅光, 等. 東北半干旱區滴灌施肥條件下高產玉米干物質與養分的積累分配特性[J]. 中國農業科學, 2019, 52(20): 3 559-3 572.

HOU Yunpeng, KONG Lili, CAI Hongguang, et al. The accumulation and distribution characteristics on dry matter and nutrients of high-yielding maize under drip irrigation and fertilization conditions in semi-arid region of Northeastern China[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2019, 52(20): 3 559-3 572.

[27] 張作合, 張忠學, 王立偉. 玉米苗期干旱拔節期復水補償效應試驗研究[J]. 中國農村水利水電, 2014(1): 24-27.

ZHANG Zuohe, ZHANG Zhongxue, WANG Liwei. Research on compensation effect of rewatering during jointing stage after soil drought at seedling stage[J]. China Rural Water and Hydropower, 2014(1): 24-27.

[28] 王衛杰, 張彥群, 祁鳴笛, 等. 滴灌灌水量對玉米耗水及生長的影響[J].排灌機械工程學報, 2020, 38(10): 1 063-1 068.

WANG Weijie, ZHANG Yanqun, QI Mingdi, et al. Effects of drip irrigation amount on water consumption and growth of maize[J]. Journal of Drainage and Irrigation Machinery Engineering, 2020, 38(10): 1 063-1 068.

[29] 徐晨, 閆偉平, 孫寧, 等. 不同灌水處理對春玉米生理特性的影響[J]. 灌溉排水學報, 2021, 40(1): 7-14.

XU Chen, YAN Weiping, SUN Ning, et al. The impacts of irrigation amount on physiological characteristics and yield of spring maize[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(1): 7-14.

[30] 宋霄君, 張敏, 李秉昌, 等. 干旱脅迫對小麥營養器官物質轉運和籽粒灌漿特性的影響[J]. 中國農學通報, 2016, 32(15): 25-31.

SONG Xiaojun, ZHANG Min, LI Bingchang, et al. Effect of drought stress on material transport and grain-filling characteristics of wheat vegetative organs[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2016, 32(15): 25-31.

[31] 張凱, 劉戰東, 強小嫚, 等. 耕作方式和灌水處理對冬小麥-夏玉米水分利用及產量的影響[J]. 農業工程學報, 2019, 35(17): 102-109.

ZHANG Kai, LIU Zhandong, QIANG Xiaoman, et al. Effects of tillage and irrigation on water use and yield of winter wheat and summer maize[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019, 35(17): 102-109.

[32] 黃悅, 李思恩, 胡丹, 等. 基于Meta-Analysis方法分析滴灌對玉米水分利用效率及產量的影響[J]. 中國農業大學學報, 2022, 27(5): 96-105.

HUANG Yue, LI Sien, HU Dan, et al. Effects of drip irrigation on water use efficiency and yield of maize based on Meta-Analysis[J]. Journal of China Agricultural University, 2022, 27(5): 96-105.

[33] LIU W X, MA G, WANG C Y, et al. Irrigation and nitrogen regimes promote the use of soil water and nitrate nitrogen from deep soil layers by regulating root growth in wheat[J]. Frontiers in Plant Science, 2018, 9: 32.

[34] LIU W M, HOU P, LIU G Z, et al. Contribution of total dry matter and harvest index to maize grain yield: A multisource data analysis[J]. Food and Energy Security, 2020, 9(4): e256.

[35] 梁永輝, 王振華, 宋利兵, 等. 基于CERES-Maize模型的新疆滴灌玉米灌溉制度優化[J]. 灌溉排水學報, 2022, 41(1): 41-48.

LIANG Yonghui, WANG Zhenhua, SONG Libing, et al. Optimizing drip-irrigation schedule of maize in Xinjiang using the CERES-maize model[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2022, 41(1): 41-48.

Influence of Drip Irrigation on Dry Matter Distribution and Yield Formation of the Grains of Densely Planted Maize

SHI Jingjing1,2, LAN Huiqing1,2, ZHANG Xiangqian3,4*, LU Zhanyuan1,3,4*, BU Hengtong1,2,BAI Dongxing1,2, CHENG Yuchen3,4, DU Xiangyu5, WANG Manxiu1,2, CHEN Xuanyi1,2

(1. School of Life Science, Inner Mongolia University, Hohhot 010020, China; 2. Key Laboratory of Herbage & Endemic Crop Biotechnology, Ministry of Education, Hohhot 010020, China; 3. Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences, Hohhot 010031, China; 4. Inner Mongolia Key Laboratory of Degradation Farmland Ecological Remediation and Pollution Control, Hohhot 010031, China; 5. Inner Mongolia Mengcao Ecology and Environment (Group) Company Limited, Hohhot 010070, China)

【Objective】The purpose of this paper is to investigate the effect of drip irrigation amount on dry matter accumulation and distribution, as well as the yield formation of the grain machine harvest maize .【Method】The study was based on the drip irrigation experiment established in 2018 in the Experimental Field of Inner Mongolia Academy of Agricultural and Animal Husbandry Sciences. The experiment consisted of five irrigation treatments by irrigating 415 m3/hm2(W1), 645 m3/hm2(W2), 945 m3/hm2(W3), 1 275 m3/hm2(W4) and 1 605 m3/hm2(W5), respectively. A rain-fed plot was taken as the control (CK). In each treatment, we measured the accumulation and distribution of above-ground dry matter in 2020 and 2021. Logistic model was used to describe the temporal change in dry matter accumulation, from which we further analyze the characteristics of dry matter accumulation and distribution, as well as the relationship of drip irrigation amount and yield under different treatments. 【Result】Irrigation significantly increased the dry matter accumulation in the upper part of the plant; temporal change in the dry matter accumulation is well described by the logistic model, with2>0.888. In 2020 and 2021, the maximum growth rate of the dry matter accumulation increased as the irrigation amount increased, with the increase in the CK being the least and the increase in W5 being the highest. The biological yield in W5 was the highest in both 2020 and 2021; the harvest index in W4 and W3 was the highest, being 0.51 and 0.50 respectively. Compared with CK, irrigation reduced dry matter distribution in the vegetative organs at maturity stage but increased dry matter accumulation in the grains. With the increase in irrigation amount, the economic yield in 2020 first increased, followed by a decline, maximizing in W4, reaching 14 282.42 kg/hm2in 2021. The yield in W4 (15 480.33 kg/hm2) and W5 (15 892.52 kg/hm2) was significantly higher than that in other treatments. 【Conclusion】Optimizing irrigation amount can significantly increase dry matter accumulation in the aboveground part, and promote distribution of dry matter in the grain. In drought years with average annual natural precipitation between 364.2 and 390.7 mm, the optimum drip irrigation amount is 1 275 m3/hm2for grain machine harvest maize (planting density is 7.5×104plants/hm2) in the arid and semi-arid areas in central and western Inner Mongolia.

drip irrigation amount; grain machine harvest maize; Logistic equation; dry matter allocation and transport; maize yield

1672 - 3317（2023）09 - 0001 - 08

S275.6；S513

A

10.13522/j.cnki.ggps.2023022

師晶晶, 蘭慧青, 張向前, 等.滴灌量對耐密宜機收玉米干物質積累分配及產量形成的影響[J]. 灌溉排水學報, 2023, 42(9): 1-8.

SHI Jingjing, LAN Huiqing, ZHANG Xiangqian, et al. Influence of Drip Irrigation on Dry Matter Distribution and Yield Formation of the Grains of Densely Planted Maize[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2023, 42(9): 1-8.

2023-01-19

2023-05-10

2023-08-21

內蒙古自治區“科技興蒙”重點專項（2021EEDSCXSFQZD011）；內蒙古自治區科技計劃項目（2021GG0064）；內蒙古自治區人才引進項目（2020YJ007）；內蒙古自治區草原英才項目（CY2020016）

師晶晶（1999-），女。碩士研究生，主要從事抗逆栽培與農業生態等方面的研究。E-mail: 15848929502@163.com

張向前（1984-），男。研究員，主要從事土壤耕作與農業生態等方面的研究。E-mail: zhangxiangqian2008@126.com

路戰遠（1964-），男。研究員，主要從事保護性耕作與農業生態等方面的研究。E-mail: lzhy281@163.com

@《灌溉排水學報》編輯部，開放獲取CC BY-NC-ND協議

責任編輯：白芳芳