不同节水灌溉方式对玉米水分利用及土壤肥力的影响

摘 要：以畦灌为对照，设置露地滴灌、膜下滴灌和微喷等处理，探究不同节水灌溉方式对玉米产量及其构成要素、玉米对水分利用率和土壤肥力的影响。试验结果表明，不同灌溉方式下，玉米行粒数、穗粒数、千粒重和产量由高到低依次为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且膜下滴灌处理的玉米产量最高（987.23 kg/667 m2），收获后土壤贮水量和水分利用效率最高的是膜下滴灌，其次是露地滴灌，二者均显著高于畦灌。不同节水灌溉处理下，土壤中碱解氮、速效磷和速效钾的质量分数由高到低依次是膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，即膜下滴灌处理后的土壤养分含量最高。因此，采用膜下滴灌能有效提高土壤贮水量、水分利用率、玉米产量和土壤速效养分含量，可进行推广应用。

关键词：节水灌溉；玉米；水分；肥力

中图分类号：S513；S274 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）8-88-3

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.08.019

0 引言

节水灌溉能以较少的灌溉水量获得较高的生产效益和经济效益，常见的方式包括控制灌溉、膜下滴灌、微喷、喷灌等，常被应用于大田作物种植，能有效提高作物对水分的利用率。合理的灌溉量与灌溉次数能有效减少养分的损失，并满足作物不同生育期对水肥的需求，提高作物产量［1］。王怀苹等［2］研究发现，采用地下滴灌和微润灌能有效减少土壤中水分蒸发，改善中下层土壤的水分条件，提高水分利用率和玉米产量。刘晓宇［3］研究发现，将不同灌溉方式与施肥结合起来，能促进作物对养分的吸收，提高肥料利用率，从而提高玉米产量。赵伟等［4］研究发现，膜下滴灌和隔沟交替灌溉能有效减少土壤中硝态氮的淋溶，提高番茄产量。不同地区的环境条件和田间管理存在差异，导致灌溉方式的选择也存在一定差异。因此，研究不同节水灌溉方式下玉米对水分的利用率和土壤肥力的变化特征，为玉米高效灌溉和高产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地点和材料

于2023年在内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗开展试验。该地属温带大陆性气候区，年平均气温为6.2 ℃，年降水量为386 mm，年无霜期为135 d，年日照时数为2 961 h，全年蒸发量为2 163 mm。试验地土壤为栗钙土，土壤pH值为6.5，有机质质量分数为18.25 g/kg、全氮质量分数为1.47 g/kg、碱解氮质量分数为75.23 mg/kg、速效磷质量分数为42.18 mg/kg、速效钾质量分数为103.65 mg/kg。供试玉米品种为必祥101。

1.2 试验设计

试验采用完全随机设计，以畦灌为对照，并设置露地滴灌、膜下滴灌和微喷，畦灌的灌水定额为1 000 m3/667 m2，另外3种方式的灌水定额均为400 m3/667 m2；采用宽窄行种植方式，窄行为40 cm、宽行为60 cm。采用露地滴灌和膜下滴灌处理时，2行玉米之间铺设1条滴头间距为30 cm、管径为16 mm、滴头流速为2 L/h的镶片式滴灌带；采用微喷处理时，每隔1个宽行铺设1条微喷带。玉米种植密度为4 800株/667 m2，每个小区面积为120 m2，每个处理重复3次。试验期间田间管理均相同。

1.3 测定指标和方法

1.3.1 玉米产量及产量构成要素测定

每个试验小区取中间2行实收测产，以14%的水分来计算实际产量。各处理选10株穗，并于室内考察穗行数、行粒数、穗粒数、千粒重、含水量等穗部性状。

1.3.2 玉米田土壤含水量和水分利用率测定

分别在播种前和收获后，每隔20 cm取样1次，测定20 cm土层的土壤含水量，并计算玉米对水分利用率，见式（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为土壤水分利用率，Ｙ为籽粒产量，ETc为玉米生育期间农田耗水量，Ｉ为生育期内的灌水量；P为生育期内有效降水量，Ｋ为时段内的地下水补给量，ΔS为土壤贮水量，ρi为第i层土壤干土容重，Hi为第i层土壤厚度，θi1和θi2为播前和收获时的含水量，n为总土层数。

1.3.3 玉米土壤肥力的测定

用5点取样法在每小区取20 cm处耕层土壤，每个小区共采集2份土壤样本，并带回实验室，置于陶瓷盘中风干后过60目筛，备用。用外加热法测定土壤中有机质含量，用扩散法测定土壤中碱解氮含量，用钼锑抗比色法测定土壤中速效磷含量，用火焰光度计法测定土壤中速效钾含量。

1.4 数据分析

用Excel 2010软件统计和计算数据，用SPSS 24.0进行方差分析，并用LSD法进行多重比较，检验差异的显著性。

2 结果与分析

2.1 不同节水灌溉方式对玉米产量及产量构成要素的影响

由表1可知，在不同灌溉方式处理下，玉米穗行数没有显著差异；各处理玉米行粒数由高到低依次为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且微喷和畦灌没有显著差异，膜下滴灌和露地滴灌均显著高于畦灌，分别高出6.58%、3.73%；各处理玉米穗粒数由高到低依次为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且不同处理间的差异显著，膜下滴灌、露地滴灌和微喷的玉米穗粒数较畦灌分别高出5.54%、3.74%、2.34%；不同灌溉方式下，玉米千粒重变化和行粒数类似，且微喷和畦灌处理没有显著差异，膜下滴灌和露地滴灌均显著高于畦灌，分别高出2.98%、1.60%；每667 m2玉米产量由高到低依次为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且不同处理间的差异显著，膜下滴灌、露地滴灌和微喷分别较畦灌高出19.24%、9.93%、8.51%。

2.2 不同节水灌溉方式对玉米水分利用率的影响

由表2可知，播种前，各处理的土壤贮水量没有显著差异；收获后，土壤贮水量由高到低依次为膜下滴灌、畦灌、微喷、露地滴灌，且膜下滴灌显著高于畦灌，高出17.00%，微喷和畦灌的差异不显著，露地滴灌显著低于畦灌；各处理下的玉米耗水量由高到低为畦灌、微喷、露地滴灌、膜下滴灌，且露地滴灌和微喷没有显著差异，其他处理的差异均显著；玉米对水分的利用率由高到低为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且露地灌溉和微喷没有显著差异，均显著高于畦灌，膜下滴灌、露地滴灌和微喷较畦灌分别高出44.53%、19.79%、15.73%。

2.3 不同节水灌溉方式对土壤肥力的影响

由表3可知，不同灌溉处理下的土壤肥力存在显著差异。其中，各处理下的土壤有机质质量分数和全氮质量分数差异不显著；各处理碱解氮质量分数由高到低依次为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且微喷和畦灌处理下的碱解氮质量分数没有显著差异，其他处理均显著高于畦灌，膜下滴灌和露地滴灌处理的碱解氮质量分数较畦灌分别高出26.51%、11.30%；速效磷质量分数由高到低依次为膜下滴灌、露地滴灌、微喷、畦灌，且不同处理的差异均显著，膜下滴灌、露地滴灌和微喷处理的速效磷质量分数较畦灌分别高出25.96%、16.03%、8.67%；微喷和畦灌处理的速效钾质量分数没有显著差异，膜下滴灌和露地滴灌处理的速效钾质量分数较畦灌分别高出25.71%、13.46%。这充分说明膜下滴灌对土壤肥力提升的效果最明显。

3 结束语

合理灌溉是促进作物生长发育、增产增效的重要措施之一［5-6］。试验结果表明，膜下滴灌能显著提高玉米行粒数、穗粒数、千粒重和产量。这是因为膜下滴灌可使灌溉水集中到作物根部，提高土壤蓄水、保墒的能力，从而有效改善土壤水、肥、气、热等状况，增加土壤养分矿化，提高养分质量分数，为作物对养分的吸收提供保障。且膜下滴灌能减少水分蒸发，起到保温保墒的作用，提高作物根系的吸收能力，从而提高玉米产量。

优化灌溉措施能改善农田微环境、光辐射吸收转化、热量传导及土壤热流状况，减少灌溉水的无益消耗，提高对水分的利用效率。养分的吸收与积累会直接影响玉米的生长发育和产量的形成，膜下滴灌是提高养分利用率的重要措施，能通过优化氮肥的追施比例，在最大程度上提高养分利用效率［7］。此研究发现，采用膜下滴灌处理，收获后土壤贮水量和水分利用效率均是最高，且膜下滴灌能提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾的质量分数。这是因为膜下滴灌能有效减少土壤水分蒸发和养分耗散，从而起到增温的作用；能增加土壤中微生物种群数量和丰度，从而增加土壤养分和土壤酶活性，提高土壤速效养分的质量分数和水分利用效率。

综上所述，膜下滴灌处理能显著提高玉米行粒数、穗粒数、千粒重、产量、水分利用率及收获后土壤贮水量，提高土壤碱解氮、速效磷和速效钾的质量分数。即膜下滴灌是较好的灌溉方式，可在当地进行推广示范。

参考文献：

［1］李佳，王义，肖蓉，等.不同灌溉施肥方式对夏玉米产量和水氮利用的影响［J］.山东农业科学，2024（2）：104-110.

［2］王怀苹，杨明达，张素瑜，等.不同节水灌溉方式对夏玉米生长、产量及水分利用的影响［J］.作物杂志，2024（2）：206-212.

［3］刘晓宇.河套灌区灌溉方式与施肥对玉米生长及土壤养分的影响［D］.呼和浩特：内蒙古农业大学，2019.

［4］赵伟，白青，张凯，等.灌溉水对大棚番茄生长及土壤盐分的影响［J］.陕西农业科学，2019（10）：55-57.

［5］谭紫熠，张芮，张梅花，等.不同灌溉方式对干旱区制种玉米产量及水分利用效率的影响［J］.水利规划与设计，2023（4）：59-62.

［6］贾咏霖，屈忠义，丁艳宏，等.不同灌溉方式下施用生物炭对土壤水盐运移规律及玉米水分利用效率的影响［J］.灌溉排水学报，2020（8）：44-51.

［7］荣旭，李宗毅，李英豪，等.管渠灌溉对夏玉米产量及水分利用效率的影响［J］.节水灌溉，2020（2）：46-50，56.

作者简介：张玉山（1968—），男，中专，助理农艺师，研究方向：农技推广。

通信作者：敖特更达赖（1985—），男，本科，农艺师，研究方向：农业技术研究及推广应用。