黑龙江西部半干旱区隔沟交替灌溉下玉米灌水模式研究

【摘要】：黑龙江省西部半干旱地区地广人稀,耕地资源丰富,为我国重要的粮食生产基地。但自然条件恶劣,生态环境脆弱,降雨时空分布不均,造成粮食产量低下,并存在着严重的水土流失现象。水分状况和温度变化构成作物生长的水热环境,这些因素的变化对作物的最终产量及品质都将产生很大的影响。在长期的旱作农业生产中,人们认识到旱作农业区干旱缺水或光、温、水等资源分配不均匀等是限制我国各地农业生产进一步发展的主要原因,土壤水分亏缺是农业生产和产量的最大限制因子。本文通过2009年在黑龙江省杜蒙县进行的大田试验,重点研究了黑龙江西部半干旱地区隔沟交替灌溉条件下,生育期不同水分处理对玉米生长发育、产量及其构成要素、生育期耗水量、水分利用效率等的影响,并最终提出了适合于黑龙江西部半干旱地区隔沟交替灌溉条件下玉米生育期最优灌溉方式。试验结果表明: 1)在春旱比较严重的黑龙江西部半干旱地区,玉米苗期进行适量灌水有利于保证玉米的出苗率,而为了保证玉米的营养生长和生殖生长,应加大玉米拔节期和灌浆期的灌水。研究表明,灌溉可以有效改变土壤浅层的土壤含水量,生育期灌水处理对玉米土壤水分和生长发育的影响大小为拔节期苗期灌浆期。 2)不同水分处理对玉米的生长发育影响比较明显。而且植株在长期受旱后复水,在生长上都会存在补偿效应。但前期水分胁迫程度的不同,补偿能力的大小也不同。同时说明玉米对水分敏感的调节功能及恢复生长的能力是有限的,补偿效应的产生受到一定的条件限制。 3)不同灌水时期对产量的影响顺序是:拔节期苗期灌浆期。苗期灌水过多和过少都能造成减产,不能达到最佳的增产效果,拔节期和灌浆期对玉米产量的影响则是:玉米产量随灌水量的增大而变大。不同灌水时期灌水的最优组合取值范围为:苗期320.13~351.93m~3/hm~2,拔节期346.45~377.08m~3/hm~2,灌浆期284.16~343.78 m~3/hm~2。 4)不同生育期灌水量对玉米水分利用效率的影响顺序为:拔节期苗期灌浆期。玉米通过模拟寻优分析,黑龙江西部半干旱地区玉米水分利用效率≥2.3600 kg/ m~3,不同生育时期灌水的最优组合取值范围为:苗期灌水量332.59~339.47 m~3/hm~2,拔节期灌水量359.37~364.16 m~3/hm~2,灌浆期灌水量301.88~326.06 m~3/hm~2。 5)整个生育期耗水量与玉米产量之间的关系是,玉米产量随着耗水量的增大先上升后下降。抽穗期耗水量占总耗水量的比例最大。就玉米日平均耗水强度来看,玉米灌浆期耗水强度最大,其次是乳熟期,拔节期与抽穗期基本持平,玉米收获前日平均耗水强度最小。 6)在不同灌水处理条件下,玉米产量与水分利用效率分别取得最大值时对应的灌水处理并不相同。通过对产量与玉米全生育期耗水量曲线拟合后得出:随着玉米全生育期耗水量的增大,玉米水分利用效率先于玉米产量达到最大值。耗水量4 438.1 m~3/hm~2,水分利用效率达到最大值为2.472 2 kg/ m~3。耗水量4 653.17 m~3/hm~2,产量达到最大值为10 167.5 kg/hm~2。最优灌水区间选取产量和水分利用效率灌水区间的交集:苗期灌水量320.13~337.64 m~3/hm~2,拔节期灌水量346.45~347.69m~3/hm~2,灌浆期灌水量284.52~316.44 m~3/hm~2。