作物杂志,2024, 第2期: 206–212 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.02.025

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

不同节水灌溉方式对夏玉米生长、产量及水分利用的影响

王怀苹1(), 杨明达2,3,4(), 张素瑜2, 李帅2, 关小康3, 王同朝3()   

  1. 1鹤壁市农业科学院,458030,河南鹤壁
    2商丘市农林科学院,476000,河南商丘
    3河南农业大学农学院/河南粮食作物协同创新中心,450046,河南郑州
    4河南商丘农田生态国家野外科学观测研究站,476000,河南商丘
  • 收稿日期:2023-03-27 修回日期:2023-05-25 出版日期:2024-04-15 发布日期:2024-04-15
  • 通讯作者: 杨明达,主要从事抗旱节水栽培理论与技术研究,E-mail:yangmingda1020@163.com;王同朝,主要从事抗旱节水栽培理论与技术研究,E-mail:wtcwrn@126.com
  • 作者简介:王怀苹,主要从事作物遗传育种工作及栽培技术研究,E-mail:13939268123@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2017YFD0301106);国家自然科学基金(31871553);河南商丘农田生态系统国家野外科学观测研究站开放课题(FIRI2021040102)

Effects of Different Water-Saving Irrigation Modes on Growth, Yield, and Water Utilization of Summer Maize

Wang Huaiping1(), Yang Mingda2,3,4(), Zhang Suyu2, Li Shuai2, Guan Xiaokang3, Wang Tongchao3()   

  1. 1Hebi Academy of Agricultural Sciences, Hebi 458030, Henan, China
    2Shangqiu Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Shangqiu 476000, Henan, China
    3Agronomy College of Henan Agricultural University / Collaborative Innovation Center of Henan Grain Crops, Zhengzhou 450046, Henan, China
    4National Agro-Ecological System Observation and Research Station of Shangqiu, Shangqiu 476000, Henan, China
  • Received:2023-03-27 Revised:2023-05-25 Online:2024-04-15 Published:2024-04-15

摘要:

为更深入了解传统和新型节水灌溉技术的增产潜力,在灌溉总量相同的条件下,对比分析了不同灌溉方式对夏玉米生长、产量及水分利用的影响。在遮雨棚控制降水条件下,分别设置沟灌(FI)、地表滴灌(DI)、地下滴灌(SDI)和微润灌(MI)4种节水灌溉方式。结果表明,与FI和DI处理相比,SDI和MI处理降低0~ 40 cm土层土壤含水量,增加40~100 cm土层含水量;SDI和MI处理虽然降低拔节期夏玉米的叶面积指数和地上部生物量,但提高了吐丝期和灌浆期的叶面积指数,并且降低吐丝后叶面积的下降幅度,最终获得较高的地上部生物量及产量。与FI处理相比,SDI和MI处理玉米成熟期地上部生物量分别显著提高13.43%和9.65%,产量分别提高22.15%和15.61%。SDI和MI处理由于降低了土面蒸发及土壤贮水消耗量,导致其蒸散量较低,最终其水分利用效率较FI和DI处理显著提高。综上,与FI和DI处理相比,SDI和MI处理能够降低土面蒸发,改善中下层土壤水分条件,延缓吐丝后植株叶片衰老,有利于吐丝后进行光合生产,提高夏玉米水分利用效率及产量。

关键词: 夏玉米, 节水灌溉方式, 地下滴灌, 微润灌, 叶面积指数, 产量, 水分利用效率

Abstract:

In order to better understand the potential of increasing yield of traditional and novel water-saving irrigation technologies, the effects of different irrigation modes on growth, yield and water utilization of summer maize were compared and analyzed under the same total irrigation amount. Under rain-proof shelter controlled precipitation conditions, four water-saving irrigation modes were set up, namely furrow irrigation (FI), surface drip irrigation (DI), subsurface drip irrigation (SDI) and moistube-irrigation (MI). The findings demonstrated that, in contrast to FI and DI treatments, SDI and MI treatments decreased the soil water content in the 0-40 cm soil layer and increased it in the 40-100 cm soil layer. Although the leaf area index and aboveground biomass of summer maize declined during the jointing stage, they increased throughout the silking and filling stages, and reduced the decline after silking, ultimately achieving higher aboveground biomass and yield. Compared with FI treatment, aboveground biomass and yield of SDI and MI treatments at maturity stage were significantly increased by 13.43% and 9.65%, and the yields were significant increased by 22.15% and 15.61%, respectively. The water use efficiency of SDI and MI treatments were significantly increased, compared with FI and DI treatments, due to the reduction of soil evaporation and soil water storage consumption, and resulting in lower evapotranspiration. In sum, compared with FI and DI treatments, SDI and MI treatments can reduce soil evaporation, improve soil water conditions in the middle and lower layers, delay the senescence of plant leaves after silking, facilitate post-silking photosynthetic production, and improve water use efficiency and yield of summer maize.

Key words: Summer maize, Water saving irrigation modes, Subsurface drip irrigation, Moistube-irrigation, Leaf area index, Yield, Water use efficiency

图1

试验区夏玉米生育期内的气象数据

图2

不同节水灌溉方式下夏玉米土壤剖面的含水量

表1

不同节水灌溉方式下夏玉米的叶面积指数

处理
Treatment
拔节期
Jointing stage
吐丝期
Silking stage
灌浆期
Filling stage
FI 1.86ab 5.24b 3.78c
DI 1.97a 6.25a 4.95ab
SDI 1.44b 6.92a 5.78a
MI 1.61ab 6.31a 5.22ab

图3

不同节水灌溉方式下夏玉米的地上部生物量 不同小写字母表示同一时期处理间差异显著(P < 0.05)。

表2

不同节水灌溉处理的产量及其构成因素

处理
Treatment
穗粒数
Kernel number
per ear
百粒重
100-grain
weight (g)
产量
Yield
(kg/hm2)
收获指数
Harvest
index (%)
FI 403.04b 23.39b 6401.24c 44.53b
DI 409.81b 24.75a 7005.10bc 45.85b
SDI 453.41a 24.47a 7819.20a 47.95a
MI 426.56ab 24.91a 7410.65ab 47.02a

表3

不同节水灌溉方式下夏玉米的蒸散量及水分利用效率

处理
Treatment
土壤贮水消耗量
Soil storage water
consumption (mm)
蒸散量
Evapotranspiration
(mm)
水分利用效率
Water use efficiency
[kg/(hm2·mm)]
土面蒸发量Soil evaporation (mm/d)
拔节期―吐丝期
Jointing-silking stage
吐丝期―成熟期
Silking-maturity
FI 55.79a 295.79a 21.64c 1.47a 0.96a
DI 46.65ab 286.65ab 24.44b 1.36a 0.68b
SDI 40.54b 280.54b 27.96a 0.50b 0.38c
MI 37.65b 277.65b 26.69a 0.54b 0.40c
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