限水灌溉下不同灌溉模式对夏玉米产量和水分利用效率的影响(英文)

摘要

华北平原水资源短缺问题对传统农业灌溉方式提出挑战。限水灌溉条件下调整优化灌水模式是节约灌溉用水、提高水分利用效率(WUE)和作物产量的重要策略。基于此,本试验在2018—2019年两个生长季,在自动防雨棚内(消除自然降雨的影响)设置不同灌水模式,分析其对夏玉米产量和WUE的影响。本试验采用随机区组设计,设置2种灌水方式:畦灌(BI)和微喷灌(SI)。根据灌水总额和灌水频次分成2组对比模式。等量不等次组(SI-225和BI-225):灌水总额相同[50%耗水量(ET)],灌水频次不同, SI-225灌水频次为6次,分别在出苗(VE)、6展叶(V6)、10展叶(V10)、13展叶(V13)、吐丝期(VT)和灌浆期(R3);BI-225灌水频次为3次,分别在VE、V10和VT。等次不等量组(SI-225、SI-280、SI-352和BI-450):灌水频次相同(6次),灌水总额不同(分别为50%、60%、80%和100%ET),其中SI-225和BI-450为定额灌溉, SI-280和SI-352根据土壤墒情进行测墒补灌。结果表明,与BI-225相比, SI-225产量提高17.7%~20.2%, WUE提高9.2%~12.7%。进一步分析生理指标发现, SI-225通过小定额多次灌溉改善了上层土壤水分状况(0~40 cm),提高光合速率、叶面积指数和干物质积累,进而提高产量和WUE。在相同的灌水频次下,与BI-450相比, SI-225和SI-280产量降低21.2%和12.0%,但由于SI-225和SI-280降低了叶面积指数和呼吸速率,导致生育期总耗水量降低,进而提高WUE。与BI-450相比, SI-352的产量差异不显著(P>0.05),但SI-352通过优化叶面积指数和呼吸速率, ET降低9.8%,灌水量降低21.8%,进而WUE提高5.1%。因此,在限水灌溉条件下(50%of ET),通过提高灌水频次(小定额多次灌溉)可提高夏玉米的产量和WUE;在适度限水灌溉(80%of ET)下,采用微喷测墒补灌可实现稳产量、高水效。该研究结果可为华北平原缺水地区提高农业用水效率提供理论参考。