伊犁新垦区玉米滴灌技术研究

唐亚莉，董文明，蒲胜海，冯广平，买买提托合提·苏来曼，丁 峰

(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052；3.和田地区农业技术推广中心，新疆和田 848000)

伊犁新垦区玉米滴灌技术研究

唐亚莉1，董文明2，蒲胜海1，冯广平1，买买提托合提·苏来曼3，丁 峰1

(1.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所，乌鲁木齐 830091；2.新疆农业大学水利与土木工程学院，乌鲁木齐 830052；3.和田地区农业技术推广中心，新疆和田 848000)

目的研究伊犁新垦区玉米生产滴灌最佳灌溉制度和滴灌水肥调控技术。方法设置3个不同的灌溉定额(4 800、5 400、6 000 m3/hm2)处理，采取统一的灌溉周期：4 d，并对土壤水分、玉米产量、水分生产率和主要农艺性状等指标进行测定。结果对玉米应用小水量多次灌的滴灌技术，灌溉定额对产量有较显著的影响，成正相关，当灌溉定额在5 631.6 m3/hm2时，可获得最佳产量。结论伊犁新垦区玉米在滴灌条件下，采用小水量多次灌并在生育期内追肥的水肥调控技术，可实现当地玉米生产的节水、节肥高效优质可持续发展。

玉米；滴灌；水肥调控

0 引 言

【研究意义】人口(粮食、增长)与环境(污染、生态)是当今世界的热点问题，与其有密切联系的土壤资源与水资源也必然是当今研究的主要问题[1-2]。自2012年开始玉米已经成为了我国粮食作物之首，种植面积占全国粮食作物总面积比重最大，同时是重要的饲料和工业原材料。伊犁河谷是新疆重要的商品粮生产基地和畜牧业生产基地，为了保证国家粮食安全生产，国家和自治区决策实施了伊犁河流域南岸大渠和北岸大渠水土资源开发建设项目，新增开垦土地25.33×104hm2左右。新垦土地土层较薄，且以沙土和粘壤土夹砂砾石为主，土壤结构差，蓄水保水能力差；不恰当的灌溉易形成水资源的浪费和深层渗漏，抬升地下水位，形成土壤此生盐渍化[3]。而在新垦区种植玉米并采用先进的滴灌灌溉方式，可节约水资源，避免因深层渗漏与地面径流而造成的土壤养分流失和水土流失，能有效的防止土壤退化、水资源污染，提高灌溉水和肥料的有效利用率，进一步的提高玉米产量和品质，对促进伊犁绿洲农业的高效可持续发展起到积极的推动作用。【前人研究进展】Sefer Bozkurt 等[4]研究认为玉米的产量随着灌溉量的增加也相应的增加。Tida Ge等[5]研究认为水分胁迫对夏玉米整个生育期内生长发育、生物量分配及其水分利用效率有影响，田间持水量降低影响到玉米雌穗农艺性状以及产量及产量构成因素。滴灌技术应用于大田玉米灌溉方面的研究还处于初步阶段，有学者研究认为，玉米的灌水量和产量的关系呈抛物线变化趋势，两者呈良好的二次曲线关系[6-9]。【本研究切入点】以伊犁河流域节水农业与水土生态安全问题为切入点，主要关注因素为灌溉次数、灌溉定额[10]以及伊犁河谷节水高效型玉米种植技术，研究伊犁河流域新垦区砂质薄土层玉米滴灌种植技术。【拟解决的关键问题】根据伊犁河流域新开垦区坡降大，砂质薄土层为主的土壤特性，易形成深层渗漏和地面径流，造成水土流失。研究该地区灌水量与玉米生产能力的关系，确定伊犁河谷砂质薄土层耕地玉米生产滴灌最佳灌溉制度和玉米生产滴灌水肥调控技术，为伊犁河流域水土开发过程中玉米生产实践提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材 料

试验地位于伊犁河流域新垦荒地区，天山北麓山前坡地，地形坡降较大(2%～3%)，土层平均厚度20～30 cm，且下部多以砂砾石为主，土壤表层盐分含量0.88%，pH值在8.5左右，土壤平均容重1.65 g/cm3，土壤质地为中壤土，沙性且含粘性胶体颗粒；土壤有机质含量0.80%，速效氮含量为22.78 mg/kg，速效磷含量为3.84 mg/kg，速效钾含量为255.27 mg/kg。种植品种为SC704，采取春耕犁地，耕翻深度25～28 cm，犁耕播前施入60 m3/hm2牛粪，直接翻入地下；225 kg/ hm2尿素和225 kg/ hm2磷酸二铵耙地时作为基肥施入。5月6日采用50 cm等行距，株距25 cm方式点播种植，保苗株数8.25×104～9.00×104株/hm2。

1.2 方 法

1.2.1 试验设计

整个玉米生育期滴灌设定3个水平的灌溉定额(4 800、5 400和6 000 m3/ hm2)，灌溉周期为4 d；试验设置3个处理，3个重复，每个小区面积为(5 m×30 m)150 m2。1个处理10行玉米，PE支管单侧布置，单侧布设长度为30 m；每2行玉米铺设1带滴灌毛管，各处理间毛管铺设间距为1.0 m，铺设长度为30 m，选用Φ16-400-2.2内向贴片式滴灌带，滴头工作压力为100 kPa，滴头流量2.2 L/h，5.5 L/m；各处理以水表控制滴灌水量，实际面积为20.25 hm2，6月初浇头水。表1

玉米采用干播湿出的播种方式，播种时未覆膜，在5月25日灌了1次出苗水，灌溉量为300m3/ hm2，玉米滴灌灌水自6月24日起，以后每4 d滴灌一次水，9月21日结束灌水，灌溉时间90d，全生育期灌水24次。处理小区每次灌水量通过水表控制核定。

1.2.2 测定项目

监测土壤含水量的变化；玉米出苗率调查，试验小区每行随机选取1株玉米进行长势监测(株高、穗位高、径粗、单穗重、千粒重等)，选取试验小区中间10行长势均匀的2m样段，作为样方测定单位面积株数和单位面积穗数，进行测产。表2，表3

表1 玉米滴灌灌溉制度试验处理

Table 1 Experimental treatment of drip irrigation system for maize (m3/ hm2)

表2 滴灌玉米室内考种及测产产量
Table 2 Seed test indoor and yield estimation of maize under drip irrigation

处理Treatment千粒重1000-grainweight(g)穗粒数Grainnumberperspike单穗粒重Grainweightperspike(g)每公顷穗数Spikenumber(ear/hm2)测产产量Yieldestimation(kg/hm2)C1248705821447574040107769C2258986541694284540143394C3299545661696980535137097

表3 滴灌玉米生理性状调查
Table 3 Investigation on physiological character of maize under drip irrigation

处理Treatment株高Plantheight(cm)穗位高Earheight(cm)径粗Stemdiameter(cm)穗径Eardiameter(cm)株数Plantnumberperhectare(plants/hm2)穗数Earnumberperhectare(ears/hm2)C11647079441804208355074040C21842598501944769154584540C31620077452104538805080535

1.3 数据处理

试验数据采用Excel 2003和DPS 15.10等统计软件处理。

2 结果与分析

2.1不同处理对滴灌玉米产量和水分生产率的影响

通过对不同灌溉定额与玉米产量进行拟合，可得拟合公式y=-0.005 8x2+65.326x-168 641，由此可知有极大值存在，当灌溉定额为5 631.6 m3/ hm2，理论上可以获得一个最佳产量15 302 kg/ hm2。

试验对测产数据的水分生产率进行分析，以处理C2最高，为2.66 kg/m3，分别比C1和C3高出0.41和0.38 kg/m3。表明在不同生育时期不同灌溉定额对玉米滴灌产量和水分生产率影响不同。产量高的处理水分生产率不一定高，水分生产率高的，产量也并不一定高。

试验对测产数据进行方差分析，可知处理间玉米产量存在显著差异。处理间以C2产量最高，产量为14 339.4 kg/ hm2，分别比C1和C3高出24.8%和4.4%。这说明滴灌玉米产量随着灌溉量的增加显著增加，但在玉米的生育期内灌溉存在奢侈性耗水，使奢侈性耗水不能转化成产量，降低了玉米的产量。图1，图2，表4，表5

2.2不同灌溉定额处理下玉米主要农艺性状的变化及与产量相关性

研究表明，滴灌玉米产量与单位面积株数、穗数、穗径和单穗粒重呈显著正相关(r= 0.96、0.98、0.97和0.98)，与株高、穗位高、径粗和千粒重相关性不显著，而水分生产率与灌溉定额、径粗和千粒重呈极其显著正相关(r= 1.00、1.00和0.95)，表明灌溉定额处理主要通过影响单位面积株数、穗数、穗径和单穗粒重来增加滴灌玉米产量。根据试验得出伊犁新垦区滴灌玉米的灌溉制度。表6，表7

图1 不同处理玉米测产产量
Fig.1 Yield estimation of different treatmenst

图2 玉米不同灌溉定额与测产产量拟合
Fig.2 The fitting between different irrigation quota and yield estimation of maize

表4 滴灌玉米试验不同处理产量与水分生产率
Table 4 Yield and water productivity of differenttreatments of maize under drip irrigation

处理Treatment灌溉定额Irrigationquota(m3/hm2)测产Yieldestimation(kg/hm2)水分生产率Waterproductivity(kg/m3)C14800107769225C25400143394266C36000137097228

表5 测产产量方差
Table 5 Variance analysis of capacity yields

变异来源Variationorigin平方和Squariance自由度Freedom均方MeansquaresF值FvalueP值Pvalue区组间Interblock129262793201264631396600112233000003处理间Betweengroups2168856361042108442818052188311000001误差Error23034820974575870524总变异Generalcariation3484519114018LSD法多重比较 LSDmutiplecomparison21433937530032500001313709658962971650000111077692193562453529327370字母标记表示结果 Lettermarkingresult处理Treatment均值Meanvalue5%显著水平Highsignificantatthelevelof5%1%极显著水平Highsignificantatthelevelof1%C2143393753aAC3137096589bAC1107769219cB

2.3根据试验得出伊犁新垦区滴灌玉米的灌溉制度

根据试验数据结果，对玉米滴灌灌溉制度以及滴灌水肥调控技术进行优化，采用小水量多灌次的灌溉技术，可较好解决土壤透水性差，土层薄，保水保肥能力差，而导致产量不高的问题，能获得一个较理想的产量。表8

3 讨 论

3.1 玉米滴灌试验产量与灌溉定额呈正相关，方差分析表明灌溉定额对玉米滴灌试验产量有较显著影响，对产量和灌溉定额拟合曲线呈多项式关系，有极大值存在，灌溉定额在5 631.6 m3/ hm2时，可获得最佳产量15 302 kg/ hm2。

3.2 水分生产率与灌溉定额呈显著正相关，并呈多项式关系，有极大值存在，灌溉定额大约为5 400 kg/ hm2，水分生产率最大；灌溉定额4 800 kg/ hm2时，水分生产率略小。

表8 新疆伊犁河流域砂质薄土层新垦耕地滴灌玉米灌溉制度

Table 8 Irrigation schedule of maize under drip irrigation in newly reclaimed area of Ili (m3/hm2)

4 结 论

在伊犁砂质薄土层新垦荒地大坡度条件下推广小水量多灌次的玉米滴灌技术可行；该地区的玉米滴灌节水高效水肥调控技术为：

春耕犁地，耕翻深度28～30 cm，犁耕播前施入4 m3/667 hm2牛粪，直接翻入地下；150 kg/ hm2尿素和180 kg/hm2磷酸二铵耙地时作为基肥施入。5月初采用50 cm等行距，株距25 cm干播湿出方式点播种植，在5月下旬灌出苗水，灌溉量为灌溉量为300 m3/ hm2，6月下旬滴头水，灌溉周期为4～5 d，全生育期灌水22～24次，每次随水滴施尿素18 kg/ hm2。

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Maimaiti Tuohetisulaiman3，DING Feng1

StudyonDripIrrigationTechniqueofMaizeinIliNewlyReclaimedAreaSoil

TANG Ya-li1，DONG Wen-ming2，PU Sheng-hai1，FENG Guang-ping1，

(1.ResearchInstituteofSoil,FertilizerandAgriculturalWaterConservation,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 2.CollegeofWaterConservancyandCivilEngineering,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi8300521,China; 3.AgriculturalTechnologyExtensionCenterofHotanPrefecture,HotanXinjiang848000，China)

ObjectiveIli River Valley is an important production base of the commodity grain in Xinjiang. In view of the irrigation problem of arenaceous thin soil layer in Yili new reclamation area, this project aims at the optimum irrigation system of drip irrigation and the water and fertilizer control technology by drip irrigation experiment for maize production.MethodThree different irrigation quotas (4,800 m3/hm2, 5,400 m3/hm2and 6,000 m3/hm2) treatments were set, and a uniform irrigation cycle was adopted and 4 days later, the soil moisture, maize yield, water productivity and main agronomic traits were studied.ResultThe experiments showed that the irrigation quota had a significant influence on the yield of maize, which was shown as positive correlation when applying small amount of water and repeated irrigation. The optimum yield could be obtained when the irrigation quota was 5,631.6 m3/hm2.ConclusionUnder the condition of drip irrigation in Yili new land reclamation area, the water and fertilizer regulation techniques with small amount of water irrigation and additional fertilizer during the growth period can realize the sustainable development of the water saving, fertilizer saving and high quality maize production.

maize；newly reclaimed soil of Ili；drip irrigation

DING Feng(1980-)，male，born in Shandong，associate research fellow，masters degree，research direction：research on high yield water-saving irrigation technology and water resource utilization，water salt migration law and irrigation erosion research，(E-mail)nkydf@126.com

S275.5；S512.1+1

A

1001-4330(2017)10-1832-07

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.10.008

2017-07-26

国家自然科学基金项目(地区科学基金)“伊犁新垦区大坡降砂质薄层土不同灌溉方式下灌溉侵蚀机理与侵蚀过程研究”(41261071，2013～2016年)

唐亚莉(1978-)，女，广西人，副研究员，硕士，研究方向为农作物高产节水灌溉技术和水资源高效利用，(E-mail)yltang_2006@126.com

丁峰(1980-)，男，山东人，副研究员，硕士，研究方向为农作物高产节水灌溉技术和水资源高效利用、水盐运移规律及灌溉侵蚀，(E-mail)nkydf@126.com

Supported by: National Natural Science Foundation of China "Study on the Erosion Mechanism and Erosion Process in Large Gradient Arenaceous Thin Soil in Ili Reclamation Area under Different Irrigation Methods" (41261071)