黑龙江西部滴灌玉米调亏灌溉技术模式效应研究

发布时间：2020-04-24 06:51

【摘要】：黑龙江省作为“战略粮仓”和重要的商品粮生产基地,其粮食产能对于保障我国粮食安全具有举足轻重的作用,玉米为黑龙江省五大主要粮食作物之一,其在全省当前的作物结构和粮食生产布局中贡献份额最大。由于该区干旱少水、水土流失严重加之农业生产不合理灌溉以及水资源过度开发,使得该区水资源已无法满足农业和生态系统可持续发展的需求,严重制约着该区玉米产业的发展。调亏灌溉技术因其可以调节光合同化产物在各组织器官中的分配比例达到节水不减产、甚至增产的目的而被广泛研究。地面滴灌技术作为一种重要的节水灌溉技术,对促进作物增产提高作物水分利用效率具有重要意义。有研究表明滴灌较畦灌节水25.9%、增产11.6%,水分利用效率提高49.9%,且在非充分灌溉条件下,滴灌模式对提高作物产量较精细地面灌优势明显。基于此,本研究拟采用调亏灌溉技术与地面滴灌技术,以玉米为研究对象,在自动感应式遮雨棚下,采用测坑微区试验的方法,研究黑龙江西部滴灌条件下调亏灌溉对玉米生长动态指标、玉米水分动态指标、玉米生理指标、玉米产量及其构成要素、玉米生育期耗水量以及水分利用效率的影响。试验于2016年、2017年分别在玉米苗期和拔节期进行水分亏缺处理,以土壤相对含水率(占田间持水率的百分数)为控制上下限,设苗期轻度(60%~70%FC),苗期中度(50%~60%FC),拔节期轻度(60%~70%FC),拔节期中度(50%~60%FC),苗期中度拔节期轻度5个水分调亏处理,另设全生育期适宜土壤含水率(70%~80%FC)作为对照。试验结果如下:(1)调亏灌溉没有改变玉米根部、冠部及冠部各组织器官生长的基本趋势,但处理间表现出一定的差异性。各调亏处理玉米株高均呈现前期快速增长、至抽雄期达到最大值、之后基本保持不变的变化规律,最终株高较对照两年平均增加幅度为-20.6%~2.64%。玉米茎粗均呈现苗期至拔节期快速增大,拔节期之后其大小上下波动不明显且无显著波动规律的变化趋势,最终茎粗较对照两年平均增加幅度为-20.36%~1.33%。玉米叶面积均呈现整体先增大,至灌浆期达到最大值,后又减小的倒“V”型变化趋势,最终叶面积较对照两年平均增加幅度为-5.86%~27.46%。玉米冠部干物质积累均遵从“S”型曲线增长,根部干物质积累均呈倒“V”型曲线变化,与对照相比,玉米冠部最终干物重两年平均增加幅度为-25.37%~1.26%,根部最终干物重两年平均增加幅度为-5.94%~25.00%。单株玉米冠部相同器官呈现相同变化趋势,适宜水分亏缺处理有利于干物质向果穗转移与分配。调亏灌溉基本可提高玉米根冠比,成熟期苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米根冠比较对照两年平均分别增加14.88%、11.61%,最终根长较对照平均增加幅度为-5.75%~24.34%,最终根数较对照平均增加幅度为-2.78%~13.89%。(2)各调亏处理玉米冠部湿基含水率随生育时期推进均呈降低趋势,根部湿基含水率均先减小后出现回升现象,呈“V”型变化趋势,处理间具有差异性,其冠部最终湿基含水率由大到小分别为苗期中度处理苗期轻度处理拔节期轻度处理对照组拔节期中度处理苗期中度、拔节期轻度处理,根部最终湿基含水率为苗期中度、拔节期轻度处理苗期中度处理拔节期轻度处理苗期轻度处理拔节期中度处理对照组。单株玉米叶片、茎秆、穗等器官湿基含水率随生育时期推进均呈降低趋势,处理间存在差异性,水分亏缺处理均降低了叶片、茎秆、果穗的湿基含水率,复水后至灌浆期苗期中度处理的玉米穗湿基含水率较对照水平有所提高。(3)调亏时期内土壤水分亏缺能明显降低叶片气孔开度,抑制作物蒸腾强度,但光合速率下降不显著,复水后其光合产物积累补偿作用显著,对生育后期增加产量有利。复水对调亏处理玉米植株伤流量的补偿作用显著,灌浆期苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米植株伤流量较对照两年平均分别增加12.10%、11.63%。(4)适宜阶段进行适当的水分亏缺对增加玉米穗长、穗粗、穗粒数以及百粒重,减少秃尖长有利。苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米穗长较对照平均分别增加3.23%、14.21%,穗粗较对照平均分别增加4.61%、1.36%,穗粒数较对照平均分别增加3.97%、1.23%,百粒重较对照平均分别增加0.63%、-0.48%,秃尖长较对照平均分别降低56.08%、55.16%。调亏灌溉均能不同程度的提高作物水分利用效率,降低作物耗水量的同时能达到不减产甚至增加产量的目的。与对照相比,苗期中度处理和拔节期轻度处理的玉米耗水量两年平均分别减少15.97%、15.38%,产量两年平均分别增加4.94%、1.59%,水分利用效率两年平均分别增加25.35%、20.17%。(5)采用二级模糊综合评判模型,对滴灌玉米生长动态指标(株高、茎粗、叶面积、叶片干物重、茎秆干物重、穗干物重、根部干物重)、水分动态指标(叶片湿基含水率、茎秆湿基含水率、穗湿基含水率、根部湿基含水率)、生理动态指标(光合速率、蒸腾速率、气孔导度)、节水增产效应指标(耗水量、产量、水分利用效率)进行综合评判,由评判结果可以看出苗期中度处理为最优调亏处理模式,拔节期轻度处理为较优调亏处理模式。各调亏处理评判结果按最优、较优、好、较好、一般、差排序分别为苗期中度处理、拔节期轻度处理、苗期轻度处理、对照处理、拔节期中度处理、苗期中度拔节期轻度处理,此结论与两年试验结果一致。
【图文】：

技术路线图,水分动态,玉米植株,指标

（2）调亏灌溉对玉米水分动态的影响通过对田间微区测坑内不同水分亏缺处理下玉米植株各生育期冠部及冠部各器官湿基率、根部湿基含水率的测定与计算，分析滴灌条件下不同水分调亏程度及调亏时期对玉株水分动态指标的影响及各水分动态指标在全生育期内的变化规律。（3）调亏灌溉对玉米生理动态的影响通过对田间微区测坑内不同水分亏缺处理下玉米植株各生育期光合速率、蒸腾速率、导度、植株伤流量的测定，分析滴灌条件下不同水分调亏程度及调亏时期对玉米生理动标的影响及各生理动态指标在全生育期内的变化规律。（4）调亏灌溉对玉米节水增产效应的影响通过对田间微区测坑内各处理土壤含水率、产量及其产量构成要素大小的测定，计算析不同水分调亏程度及调亏时期对玉米作物耗水量、产量和水分利用效率的影响，探究技术结合调亏灌溉技术的节水增产效应。（5）调亏灌溉技术模式综合评价与优选分别从玉米植株生长动态指标、植株体内水分动态指标、生理动态指标、节水增产效标四个方面入手，利用二级模糊综合评判法对滴灌玉米调亏灌溉技术模式进行综合评判出适宜黑龙江地区滴灌玉米生产的最佳调亏灌溉技术模式。1.4.2 研究技术路线

试验区,地理位置

东北农业大学工学硕士学位论文2 材料与方法2.1 试验区概况试验区选择在黑龙江省水利科学研究院综合试验基地。地理位置（东经 126°36′35"， 45°43′09"）如图 2-1 所示，平均海拔高度为 137 m,占地总面积 55 hm2。该区属中热带大季风气候，全年平均气温为 3.1 ℃，平均无霜期为 135 d，约占全年 70%的降雨主要集中~9 月份，年降水量多介于 400~650 mm 之间，多年平均蒸发量为 796 mm。供试土壤主要土，速效氮(N)154.4 mg/kg，，速效磷(P2O5)40.1 mg/kg，速效钾(K2O)376.8 mg/kg，pH 值.27。0~1 m 土层内的平均田间持水率（占干土质量）为 28.4%，土壤干容重为 1.22 g/cm3
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S513;S275

【参考文献】