玉米限额补充灌溉制度研讨

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自2009年开始，宁夏中部干旱带以固海、红寺堡、固海扩灌、盐环定四大扬水工程为水源，延伸扬黄灌区供水范围，在扬黄灌区周边规划发展限额补充灌溉面积7．67万hm2，其中设施农业0．76万hm2，特色农业6．91万hm2，限额灌溉定额控制在750m3/hm2，现工程建设已经完成70%。扬黄延伸区限额灌溉定额的实施，只能根据水资源状况和作物需水规律，在充分利用自然降水的基础上，在作物关键生育期实施有限补充灌溉。研究在限量供水条件下的作物限额灌溉制度，保障作物关键生育期最低需水要求，对提高限额灌溉区水资源利用效率具有重要意义。

1试验区基本概况

试验区位于2010年建成的宁夏中部干旱带下马关高效节水限额灌溉区内，该区总面积1万hm2。区域设计供水流量1m3/s，设计灌溉定额750m3/hm2。试验区选择在下马关限额灌溉区的以色列滴灌技术示范区西三单元，采用蓄水池调蓄，库容80万m3，年供水总量540万m3，蓄水池正常水位与试验区相对高差40～125m，实施自压滴灌。试验区主要土壤类型为黄绵土及灰钙土，0～30cm土壤容重为1．43g/cm3，30～60cm土壤容重为1．56g/cm3，试验区土壤田间最大持水量为16．3%、pH值8．36、土壤有机质5．23g/kg、速效氮35mg/kg、速效磷5．3mg/kg、速效钾151mg/kg。试验区多年平均降水量257mm，其中7－9月降水量占全年的58%。试验区种植的主要特色作物为红枣，套种作物有马铃薯、玉米、向日葵、大葱、西瓜。本研究选择玉米作为主要研究对象，开展限额灌溉制度研究。

2试验设计

(1)试验设计。试验玉米品种为宁原单1号，限额补灌方式采用滴灌、穴灌方式［1］。滴灌试验采用3因素(覆膜、灌溉次数、灌溉定额)、3水平正交试验设计，其中各因素试验水平为:覆膜(双垄沟全覆膜、平地起垄半覆膜);灌溉次数(3次、4次、5次);灌溉定额(225、450、675m3/hm2)，共有10个处理。穴灌试验采用3因素(覆膜情况、灌溉次数、灌溉量)、3水平正交设计，各因素试验水平为:覆膜(全覆膜、平地起垄半覆膜)、灌溉次数(3次、4次、5次)、灌溉定额(225、375、450m3/hm2)，共有7个处理。(2)试验小区布设。玉米滴灌灌溉制度试验共布置2种集成模式［2］［3］的试验处理10个，其中半覆膜膜侧种植小区5个，双垄沟全覆膜种植小区5个，每个处理重复3次。玉米穴灌灌溉试验共布置2种集成模式的试验处理7个，其中半覆膜膜侧种植小区4个，双垄沟全覆膜种植小区3个。每个小区宽6m、长100m。双垄沟全覆膜为机械覆膜，半覆膜均为人工覆膜，播前施复合肥300kg/hm2。在玉米生长过程中追施二铵1次、75kg/hm2，锄草2次。全覆膜种植在宽6m的小区内覆膜3条，每条膜种植2行玉米，每行玉米配置1条毛管;半覆膜种植小区覆膜4条，每条膜种植2行玉米，每2行玉米配置1条毛管、玉米株距为35cm。

3试验监测结果

(1)玉米限额灌水监测。试验区灌水用水表计量。实际各试验区灌水与设计存在一定的差别。各试验区设计灌溉定额、供水次数、灌水量与设计灌水情况的对比见表1。(2)生育期土壤含水率监测。对作物生育期土壤含水量的变化进行跟踪监测。根据试验监测成果，各试验中，玉米种植期、孕穗期及收获期土壤含水率比较充分，在10%～18%范围内。但在玉米拔节期、抽雄期前期、乳熟期土壤含水率偏低，在7月中旬至8月中旬，土壤含水量在6%～12%，土壤含水率低于玉米灌溉关键期控制灌溉下限指标［4－5］:拔节期50%θf(8．2%)、抽雄前期60%θf(9．8%)的标准。只是在试验灌溉定额大于35m3时缺水期稍短，灌溉定额小的缺水期稍长，总体上在7月上旬至8月中旬均缺水受旱，说明7－8月实际试验灌水量仍不能满足作物关键生育期最低下限含水率的指标要求，作物的产量受到影响。(3)产量监测结果。由于宁夏中部扬黄延伸限额灌溉区作物全部采用套种农业措施，下马关试验基地采取红枣套种玉米农业生产模式。在套种前提下，种植的玉米单位面积留苗数量较正常单种有较大的差别，留苗数量在2．5～4．0万株/hm2，其留苗数量为单种玉米留苗数量的47%～76%，为方便与单种作物作比较，同时将产量折算为正常种植留苗5．25万株/hm2时的产量。测产结果见表2。由表2可见，根据折算单种产量，全覆膜膜上滴灌产量最高，其次为全覆膜穴灌，再次为半覆膜膜下滴灌，产量最低的是半覆膜穴灌。根据试验测产结果分析，试验设计的灌水量与产量之间的关系不显著，但不同覆膜方式对作物的产量影响极显著，主要的主要因素。结合试验中作物生育期土壤含水率分析，实际灌水量和灌溉定额，均不能满足作物关键生育期土壤含水率下限指标要求，各试验均因关键期受旱，造成不同幅度的减产。(4)水分利用效率试验结果分析各灌溉制度试验小区水分利用效率分析见表3。由表3可见，在滴灌灌溉制度试验中，全覆膜双垄沟种植+膜上滴灌模式的平均产量为11040kg/hm2，灌溉水生产效率达到16．65kg/m3，考虑降水资源的利用，总体水分利用效率达到3．2kg/m3。半覆膜膜侧种植+膜下滴灌模式的平均产量为9360kg/hm2，灌溉水生产效率达到33．3kg/m3，考虑降水资源的利用，总体水分利用效率达到3．42kg/m3。在穴灌灌溉制度试验中，半覆膜膜侧种植+膜下穴灌模式的平均产量为5700kg/hm2，灌溉水生产效率达到21．4kg/m3，考虑降水资源的利用，总体水分利用效率达到2．03kg/m3，全覆膜双垄沟种植+膜下穴灌模式的平均产量为10800kg/hm2，灌溉水生产效率达到20．3kg/m3，考虑降水资源的利用，总体水分利用效率达到3．0kg/m3。根据试验结果分析，不同覆膜种植时玉米滴灌灌溉制度试验均达到了较高的水分利用率，其中半覆膜膜侧种植+膜下滴灌模式的水资源利用效率较全覆膜双垄沟种植+膜上滴灌模式的水资源利用效率提高了6．2%，是值得在扬黄延伸限额灌溉区推广应用的玉米滴灌灌溉技术模式，能够提高水资源的利用率和利用效率。玉米穴灌灌溉试验模式也均达到了较高的水分利用率，其中全覆膜双垄沟种植+穴灌模式的水资源利用效率较半覆膜膜侧种植+膜下穴灌模式的水资源利用效率提高了47．8%，是值得在扬黄延伸限额灌溉区推广应用的玉米穴灌灌溉技术模式，能够提高降水资源的利用率和利用效率。

4玉米限额灌溉制度分析

玉米全覆膜双垄膜上滴灌灌溉制度试验产量11042kg/hm2，灌水4次、灌溉定额600m3/hm2，平均水分利用效率3．22kg/m3;玉米半覆膜平垄膜下滴灌灌溉试验产量9360/hm2，灌水4次、灌溉定额600m3/hm2，平均水分利用效率3．42kg/m3;玉米半覆膜平垄穴灌灌溉试验产量5704kg/hm2，灌水4次、灌溉定额300m3/hm2，平均水分利用效率2．03kg/m3;玉米全覆膜双垄穴灌灌溉制度试验产量10796kg/hm2，灌水4次、灌溉定额300m3/hm2，平均水分利用效率3．0kg/m3。不同补灌量时的产量均小于宁夏扬黄灌区12000～15000kg/hm2的最高产量。经过综合分析试验过程胜利特征，玉米滴灌和穴灌限额灌溉条件下，作物关键生育期补水量与最终产量呈正相关，补水量越大，产量越高;在玉米关键生育期保证最低下限土壤含水率的条件下，产量才能维持在正常水平，否则玉米产量会受到一定影响。根据各试验结果，结合灌溉生产成本分析，以及灌水量对作物生长的影响，总结推荐玉米在限额灌溉定额下，不同栽培、灌溉模式下的限额灌溉制度:生育期补水灌溉4次，主要在玉米生长的种植、拔节、抽雄、大喇叭口其(5月上旬、6月中旬、7月中旬、8月中旬)灌水，灌水定额150m3/hm2，在套种情况下，产量5000～6000kg/hm2，单种情况下产量10000～11000kg/hm2，总水分利用效率可达3．0～3．4kg/m3，灌溉水利用效率可达20～30kg/m3。