不同灌溉方式玉米的水分生产率与产量的分析doc

1不同灌溉方式玉米的水分生产效率与产量分析王维国1李铁男2杨静2（黑龙江省中部引嫩工程管理处1黑龙江省水利科学研究院2黑龙江哈尔滨150080）摘要：利用2000-2012年黑龙江省肇州县水利科学研究所灌溉试验站的多年的试验数据，分析了不同灌溉条件下的玉米需水量和产量关系，是玉米的田间耗水规律的主要依据，对玉米需水量及生育期内降水量与玉米产量及玉米生理性状的关系进行了分析，得出了玉米的各生育期需水规律，为制定灌水决策和灌溉制度打下基础。关键词：玉米；灌溉方式；产量；生理性状中图分类号：S511AnalysisofDifferentIrrigationMethodsofCornWaterProductionEfficiencyandyieldWANGWei-guo1LITie-nan2YANGJing2HeilongjiangProjectManagementOfficeInCentral1HeilongjiangProvincialHydraulicResearchInstitute2HeiLongjiang，Harbin，150080Abstract:UsingwaterconservancyscienceinstituteZhaoZhouXianirrigationexperimentalstationin2000-2012experimentaldata,analyzedthecomunderdifferentirrigationconditions,therelationshipbetweenwaterdemandandoutputforcomfieldwaterconsumptionisthemainbasisofirrigationsystem,thewaterrequirementofmaizeandreproductiveperiodprecipitationandcomyieldandphysiologicaltraitswasanalyzed,andrelationshipbetweentheresultsobtainedmaizegrowthperiodofthelawofwaterrequirement,laythefoundationformakingdecisionsirrigationandirrigationsystem.Keywords:Corn；Controlled；Irrigation；Production灌溉的最初兴起，使农田的水分环境得到极大的改善，农田的作物种植结构和种植制度也随之发生了根本性的改变[1]。现代灌溉技术的不断进步，发展出了喷灌、微灌、灌溉施肥等新技术，使得农耕制度向集约、规模方向快速发展[4]。---------------------------作者简介：王维国（1967—），男，黑龙江省虎林市，高级工程师。E-mail：[e-mail]基金项目：水利部948项目，大型喷灌机系统及关键技术，项目号（201221）2鉴于我国的水资源与能源的短缺、经济实力不足及广大农村地区的技术管理水平较低的现实，大面积发展推广喷、微灌等先进的灌水技术还受到很大的限制。而今节水地面灌溉技术的发展不仅仅是节水的需要，更加是农业现代发展的需要[2-3]。作物需水量与产量之间的关系是农田灌溉管理的重要基础，也是确定作物的经济灌溉定额和适宜的灌水时间，开展有限水量在不同区域、不同作物及不同生育期之间优化配置等工作的基础[2]。因此，在缺水地区开展非充分灌溉条件下作物需水量与需水规律以及产量的关系研究，对中国各地实行节水灌溉，乃至对水利工程的规划、设计及建成后的运行管理均具有十分现实的意义[4]。发展节水地面灌溉技术对推进现代农业及建设节约型社会有着十分重要的意义，因此在今后一段相当长的时间内，我国仍须继续加大田间工程的建设力度，并且大力研究以及推广节水型地面灌水技术。未来的农田灌溉技术仍会不断创新，以应对水资源短缺不断加剧的现实，农耕制度也会向着节水、自动、工厂化的方向发展，以实现更高的生产效率和效益[5]。1材料与方法1.1试验区概况试验地位于肇州镇西侧，肇州县水利科学研究所，研究区地势平坦，平均海拔150m。试验区耕地面积5hm2。试验站地处第一积温带，多年平均降水量为428.0mm，5～9月份降水量占全年85.5%。多年平均水面蒸发量（E601）为973.5mm，多年平均5月蒸发量最大，占全年蒸发量的20%左右。年日照总时数可达2900h，是黑龙江省日照最长地区，大于10℃有效活动积温2485℃，无霜期143d，土壤类型为黑钙土，地下水埋深在10m左右。由于降水量年内季节分配不均，因此，试验通过不同水分情况来观测玉米的产量及其生理性状，以达到高产、稳产。1.2试验处理试验区设三个小区，每个小区设三个重复，每个小区的形状特征基本一致，面积分别为336m2、560m2，对照区26m2，试验区旁有气象站一处。1.3试验布置与计算试验区每年轮种植玉米、大豆和小麦作物，需要进行需水量与耗水规律连续观测。试验区以坑测法为主，田测法为辅。确定作物田间需水量的基本方法是水量平衡法，在自然条件下对试区进行土壤含水量定点测定。测定深度5～10cm，310～20cm，20～30cm，30～40cm，40～60cm，60～80cm，80～100cm。作物实际耗水量通过前后两次测定的土体含水率的差值，用水量平衡法计算确定。灌溉方式有充分灌溉、喷灌，需通过水表计量灌溉水量。作物水分生产率计算公式为：WPc=Y/M+P+d；式中，WPc——作物水分生产率kg/m3；Y——作物产量kg/hm2；M——为净灌溉水量（m3/hm2）；p——有效降水量（m3/hm2）；d——地下水补给量（m3/hm2）。2结果与分析2.1不同灌溉条件对玉米产量的影响图1需水量与产量关系图图2不同灌溉方式的产量根据2000～2012年原数据统计后分析，由于每年灌溉方式不同，其中多数年4份为充分灌溉，部分年份为喷灌，玉米产量与需水量相关的试验数据汇成关系图1。图1明显看出，（图1近似一条曲线，上部为充分灌溉，中部为喷灌，底部为对照CK），与CK相比，喷灌和充分灌溉的玉米产量增加幅度明显。从需水量与产量的关系分析得出处理1产量为630kg/667m2、处理2产量为660kg/667m2、处理3产量为700kg/667m2,所以充分灌溉产量最高为，同时耗水量大，在达到玉米需水量的情况下，玉米可达到最大程度的增产。无灌溉条件下玉米产量有一定下降趋势。灌溉水对产量增加效果非常明显。月份5月6月7月8月9月总计降水量mm14.3174.917759.20425.4表15-9月降水量试验处理5月(mm)6月(mm)7月(mm)8月(mm)9月(mm)总计(mm)处理165.1108.0145.783.754.0456.5处理265.1108.0145.783.754.0456.5处理389.9165.0198.4133.351.0637.6表25-9月灌溉水量试验处理5月(mm)6月(mm)7月(mm)8月(mm)9月(mm)缺水量(mm)处理1-19.7-26.1-27.4-7.625.3-55.5处理2-19.7-32.1-36.7-13.822.3-80.0处理3-44.5-83.1-80.1-57.228.3-236.6表35-9月每月缺水量利用表1、表2、表3数据进行水分生产效率计算，其结果见表4：试验处理灌溉定额（mm）产量(kg/667m2)耗水量(mm)水分生产效率（kg/m3）处理1456.5630480.91.9651处理2481.0660505.41.9588处理3637.6700662.01.5861表4不同灌溉方式下的玉米水分生产效率5图3不同灌溉方式下的玉米水分生产效率水分生产效率指标是评价节水效果的理想参数。(水分生产效率）和(总的水分生产效率）。处理1为滤水种、苗期喷灌，处理2为滤水种、苗期、分枝期喷灌，处理3为充分灌溉。由表可以看出，充分灌溉产量虽最高为700kg/667m2，同时耗水量却最大为662.0mm，节水不理想，造成地上部分植株多余徒长。而喷灌产量也相应提高，造成喷灌不同时期玉米的水分生产率分别为1.9651kg/m3、1.9588kg/m3，都大于充分灌溉的水分生产率1.5861kg/m3，所以根据水分生产率的大小可以判断出哪种灌溉方式更合理、节约，而使玉米达到高产、稳产。在玉米的前期生长阶段，由于植株较小，对水分的需求量相也对较小，所以各灌溉处理的株高的长势状况差异并不大。但在玉米逐渐进入拔节期后，各处理的株高长势幅度就出现明显的增加。并且随着植株的生长，对水分的需求越来越大，水分成为制约玉米生长的主要因素[6]。由于充分灌溉处理及时满足了植株生长对水分的需求，因此该处理的玉米株高长势增长最快[7]。而其他的处理，由于植株分别受到不同程度的水分胁迫，造成株高的长势受到一定的抑制，而低于充分灌溉处理。但收获期不同灌溉处理下，充分灌溉处理的植株根干重及根冠比最小[8]。冯广龙等（1997）研究证明，适当的水分胁迫可以增强分枝能力，延长根系活性时间，从而促进冬小麦生根的生长发育，使侧根稳定生长并功能发挥。轻度水分亏缺后复谁，主要促进次生根生长发育[9]。在干旱半干旱地区，适当增加深层土壤中的根量，减少表层土壤中的根分布，为理想的根系分布模式。这样还可以有利于降低非水力根信号负面作用，以提高作物籽粒产量。这说明一定程度的干旱胁迫会刺激根系的吸收功能，更有利于同化物的分配，因此地上部分及根系的干物质累积量低于其它处理的植株[10]。63小结水分是影响植物生长最主要因素之一。在一定范围内玉米的需水量随着子粒产量水平的提高而逐渐增多。但当产量增加到一定程度之后，耗水量增长的比值就会逐渐减少。而表现出玉米对水分的利用效率随产量的提高而提高[9]。玉米产量水平水分利用效率和灌溉水利用效率具有相同的变化趋势，都是随着水量的增加而减小，所不同的是灌溉水的利用效率明显高于产量水平水分利用效率[11]。试验证明，不同灌溉方式处理对玉米产量及其水分生产率有着不同程度的影响。充分灌溉处理的植株由于水分可以充足的供应，而使株高、茎粗及叶面长势上优于其它的灌溉处理，使充分灌溉处理的植株产量相对最高，但在充分灌溉处理过程中，有大多部分的水分不被作物利用而无效蒸腾。以牺牲水分利用率为代价，而其它处理尽管绝对产量较充分灌溉处理略低,但由于其耗水量也低，水分利用率反而高于充分灌溉处理[12]。喷灌乃是借助动力设备把水喷到空中而形成水滴降落到植物和土壤上，目的是节约用水，基本上可不产生深层的渗漏和地面径流，并且灌水比较均匀。其次，喷灌可以改善玉米生长发育的条件，喷灌可增加空气湿度，降低气温，能有效防止“晒花”现象的发生，有利于提高水分利用效率[6]。参考文献：[1]水利部农村水利司.新中国农田水利史略[M].北京:中国水利水电出版社,1999.[2]奕永庆.节水灌溉技术[J].今日科技,1998(11):8-9.[3]水利部农村水利司.节水灌溉[M].北京:中国农业出版社,1998.[4]许平.灌溉技术的发展在我国农耕制度演进中的作用[J].河南师范大学学报