不同節水灌溉方式對玉米水分利用及土壤肥力的影響

摘 要：以畦灌為對照，設置露地滴灌、膜下滴灌和微噴等處理，探究不同節水灌溉方式對玉米產量及其構成要素、玉米對水分利用率和土壤肥力的影響。試驗結果表明，不同灌溉方式下，玉米行粒數、穗粒數、千粒重和產量由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且膜下滴灌處理的玉米產量最高（987.23 kg/667 m2），收獲后土壤貯水量和水分利用效率最高的是膜下滴灌，其次是露地滴灌，二者均顯著高于畦灌。不同節水灌溉處理下，土壤中堿解氮、速效磷和速效鉀的質量分數由高到低依次是膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，即膜下滴灌處理后的土壤養分含量最高。因此，采用膜下滴灌能有效提高土壤貯水量、水分利用率、玉米產量和土壤速效養分含量，可進行推廣應用。

關鍵詞：節水灌溉；玉米；水分；肥力

中圖分類號：S513；S274 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）8-88-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.08.019

0 引言

節水灌溉能以較少的灌溉水量獲得較高的生產效益和經濟效益，常見的方式包括控制灌溉、膜下滴灌、微噴、噴灌等，常被應用于大田作物種植，能有效提高作物對水分的利用率。合理的灌溉量與灌溉次數能有效減少養分的損失，并滿足作物不同生育期對水肥的需求，提高作物產量［1］。王懷蘋等［2］研究發現，采用地下滴灌和微潤灌能有效減少土壤中水分蒸發，改善中下層土壤的水分條件，提高水分利用率和玉米產量。劉曉宇［3］研究發現，將不同灌溉方式與施肥結合起來，能促進作物對養分的吸收，提高肥料利用率，從而提高玉米產量。趙偉等［4］研究發現，膜下滴灌和隔溝交替灌溉能有效減少土壤中硝態氮的淋溶，提高番茄產量。不同地區的環境條件和田間管理存在差異，導致灌溉方式的選擇也存在一定差異。因此，研究不同節水灌溉方式下玉米對水分的利用率和土壤肥力的變化特征，為玉米高效灌溉和高產栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點和材料

于2023年在內蒙古自治區鄂爾多斯市伊金霍洛旗開展試驗。該地屬溫帶大陸性氣候區，年平均氣溫為6.2 ℃，年降水量為386 mm，年無霜期為135 d，年日照時數為2 961 h，全年蒸發量為2 163 mm。試驗地土壤為栗鈣土，土壤pH值為6.5，有機質質量分數為18.25 g/kg、全氮質量分數為1.47 g/kg、堿解氮質量分數為75.23 mg/kg、速效磷質量分數為42.18 mg/kg、速效鉀質量分數為103.65 mg/kg。供試玉米品種為必祥101。

1.2 試驗設計

試驗采用完全隨機設計，以畦灌為對照，并設置露地滴灌、膜下滴灌和微噴，畦灌的灌水定額為1 000 m3/667 m2，另外3種方式的灌水定額均為400 m3/667 m2；采用寬窄行種植方式，窄行為40 cm、寬行為60 cm。采用露地滴灌和膜下滴灌處理時，2行玉米之間鋪設1條滴頭間距為30 cm、管徑為16 mm、滴頭流速為2 L/h的鑲片式滴灌帶；采用微噴處理時，每隔1個寬行鋪設1條微噴帶。玉米種植密度為4 800株/667 m2，每個小區面積為120 m2，每個處理重復3次。試驗期間田間管理均相同。

1.3 測定指標和方法

1.3.1 玉米產量及產量構成要素測定

每個試驗小區取中間2行實收測產，以14%的水分來計算實際產量。各處理選10株穗，并于室內考察穗行數、行粒數、穗粒數、千粒重、含水量等穗部性狀。

1.3.2 玉米田土壤含水量和水分利用率測定

分別在播種前和收獲后，每隔20 cm取樣1次，測定20 cm土層的土壤含水量，并計算玉米對水分利用率，見式（1）到式（3）。

WUE=Y/ETc" " " " " " " " " " " " " " （1）

ETc=I+P±ΔS+K" " " " " " " " " " " " （2）

ΔS=10ΣρiHi（θi1-θi2），i=1，2，...，n" " "（3）

式中：WUE為土壤水分利用率，Ｙ為籽粒產量，ETc為玉米生育期間農田耗水量，Ｉ為生育期內的灌水量；P為生育期內有效降水量，Ｋ為時段內的地下水補給量，ΔS為土壤貯水量，ρi為第i層土壤干土容重，Hi為第i層土壤厚度，θi1和θi2為播前和收獲時的含水量，n為總土層數。

1.3.3 玉米土壤肥力的測定

用5點取樣法在每小區取20 cm處耕層土壤，每個小區共采集2份土壤樣本，并帶回實驗室，置于陶瓷盤中風干后過60目篩，備用。用外加熱法測定土壤中有機質含量，用擴散法測定土壤中堿解氮含量，用鉬銻抗比色法測定土壤中速效磷含量，用火焰光度計法測定土壤中速效鉀含量。

1.4 數據分析

用Excel 2010軟件統計和計算數據，用SPSS 24.0進行方差分析，并用LSD法進行多重比較，檢驗差異的顯著性。

2 結果與分析

2.1 不同節水灌溉方式對玉米產量及產量構成要素的影響

由表1可知，在不同灌溉方式處理下，玉米穗行數沒有顯著差異；各處理玉米行粒數由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且微噴和畦灌沒有顯著差異，膜下滴灌和露地滴灌均顯著高于畦灌，分別高出6.58%、3.73%；各處理玉米穗粒數由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且不同處理間的差異顯著，膜下滴灌、露地滴灌和微噴的玉米穗粒數較畦灌分別高出5.54%、3.74%、2.34%；不同灌溉方式下，玉米千粒重變化和行粒數類似，且微噴和畦灌處理沒有顯著差異，膜下滴灌和露地滴灌均顯著高于畦灌，分別高出2.98%、1.60%；每667 m2玉米產量由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且不同處理間的差異顯著，膜下滴灌、露地滴灌和微噴分別較畦灌高出19.24%、9.93%、8.51%。

2.2 不同節水灌溉方式對玉米水分利用率的影響

由表2可知，播種前，各處理的土壤貯水量沒有顯著差異；收獲后，土壤貯水量由高到低依次為膜下滴灌、畦灌、微噴、露地滴灌，且膜下滴灌顯著高于畦灌，高出17.00%，微噴和畦灌的差異不顯著，露地滴灌顯著低于畦灌；各處理下的玉米耗水量由高到低為畦灌、微噴、露地滴灌、膜下滴灌，且露地滴灌和微噴沒有顯著差異，其他處理的差異均顯著；玉米對水分的利用率由高到低為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且露地灌溉和微噴沒有顯著差異，均顯著高于畦灌，膜下滴灌、露地滴灌和微噴較畦灌分別高出44.53%、19.79%、15.73%。

2.3 不同節水灌溉方式對土壤肥力的影響

由表3可知，不同灌溉處理下的土壤肥力存在顯著差異。其中，各處理下的土壤有機質質量分數和全氮質量分數差異不顯著；各處理堿解氮質量分數由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且微噴和畦灌處理下的堿解氮質量分數沒有顯著差異，其他處理均顯著高于畦灌，膜下滴灌和露地滴灌處理的堿解氮質量分數較畦灌分別高出26.51%、11.30%；速效磷質量分數由高到低依次為膜下滴灌、露地滴灌、微噴、畦灌，且不同處理的差異均顯著，膜下滴灌、露地滴灌和微噴處理的速效磷質量分數較畦灌分別高出25.96%、16.03%、8.67%；微噴和畦灌處理的速效鉀質量分數沒有顯著差異，膜下滴灌和露地滴灌處理的速效鉀質量分數較畦灌分別高出25.71%、13.46%。這充分說明膜下滴灌對土壤肥力提升的效果最明顯。

3 結束語

合理灌溉是促進作物生長發育、增產增效的重要措施之一［5-6］。試驗結果表明，膜下滴灌能顯著提高玉米行粒數、穗粒數、千粒重和產量。這是因為膜下滴灌可使灌溉水集中到作物根部，提高土壤蓄水、保墑的能力，從而有效改善土壤水、肥、氣、熱等狀況，增加土壤養分礦化，提高養分質量分數，為作物對養分的吸收提供保障。且膜下滴灌能減少水分蒸發，起到保溫保墑的作用，提高作物根系的吸收能力，從而提高玉米產量。

優化灌溉措施能改善農田微環境、光輻射吸收轉化、熱量傳導及土壤熱流狀況，減少灌溉水的無益消耗，提高對水分的利用效率。養分的吸收與積累會直接影響玉米的生長發育和產量的形成，膜下滴灌是提高養分利用率的重要措施，能通過優化氮肥的追施比例，在最大程度上提高養分利用效率［7］。此研究發現，采用膜下滴灌處理，收獲后土壤貯水量和水分利用效率均是最高，且膜下滴灌能提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的質量分數。這是因為膜下滴灌能有效減少土壤水分蒸發和養分耗散，從而起到增溫的作用；能增加土壤中微生物種群數量和豐度，從而增加土壤養分和土壤酶活性，提高土壤速效養分的質量分數和水分利用效率。

綜上所述，膜下滴灌處理能顯著提高玉米行粒數、穗粒數、千粒重、產量、水分利用率及收獲后土壤貯水量，提高土壤堿解氮、速效磷和速效鉀的質量分數。即膜下滴灌是較好的灌溉方式，可在當地進行推廣示范。

參考文獻：

［1］李佳，王義，肖蓉，等.不同灌溉施肥方式對夏玉米產量和水氮利用的影響［J］.山東農業科學，2024（2）：104-110.

［2］王懷蘋，楊明達，張素瑜，等.不同節水灌溉方式對夏玉米生長、產量及水分利用的影響［J］.作物雜志，2024（2）：206-212.

［3］劉曉宇.河套灌區灌溉方式與施肥對玉米生長及土壤養分的影響［D］.呼和浩特：內蒙古農業大學，2019.

［4］趙偉，白青，張凱，等.灌溉水對大棚番茄生長及土壤鹽分的影響［J］.陜西農業科學，2019（10）：55-57.

［5］譚紫熠，張芮，張梅花，等.不同灌溉方式對干旱區制種玉米產量及水分利用效率的影響［J］.水利規劃與設計，2023（4）：59-62.

［6］賈詠霖，屈忠義，丁艷宏，等.不同灌溉方式下施用生物炭對土壤水鹽運移規律及玉米水分利用效率的影響［J］.灌溉排水學報，2020（8）：44-51.

［7］榮旭，李宗毅，李英豪，等.管渠灌溉對夏玉米產量及水分利用效率的影響［J］.節水灌溉，2020（2）：46-50，56.

作者簡介：張玉山（1968—），男，中專，助理農藝師，研究方向：農技推廣。

通信作者：敖特更達賴（1985—），男，本科，農藝師，研究方向：農業技術研究及推廣應用。