CN103329778A - 一种玉米高产节水灌溉方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种控制土壤低限水势的高产节水灌溉方法。该方法是分生育期确定灌溉的低限土壤水势指标，按土壤类型确定供水量，使水分供应与玉米生长发育的水分需求相一致。本发明克服了灌溉指标因土壤类型不同而土壤含水量不同的局限性，实现产量与水分利用效率的协同提高。

Description

一种玉米高产节水灌溉方法
技术领域
本发明属于农业技术领域，用于玉米高产节水灌溉，具体涉及一种玉米通过控制低限土壤水势进行灌溉的方法。
背景技术
玉米是世界上主要粮食作物，在我国是种植面积最大、总产量最高的粮食作物。我国北方是玉米的主产区。在南方，玉米大多种植在缺水地区或灌溉条件较差的农田。水资源紧缺是限制玉米产量提高的最重要因素（张喜英，2002，彭世彰等，2004；刘战东等，2011）。为节约水资源，科学工作者们研究并应用了喷灌、滴灌、分区交替灌溉、调亏灌溉等玉米节水灌溉技术（徐建等，2002；王密侠等，2004；孟兆江等，2006；张岁岐等，2009；王勇等，2012；郭步庆等，2013）。在确定灌溉时间和灌溉水等方法上，一些学者提出根据蒸腾水量或用模型模拟等方法（彭世彰等，2004；刘战东等，2011；朱丽等，2012）；有些学者用土壤含水量或田间持水量作为玉米灌溉的指标(韩艳丽等，2001；冯瑞云等，2007；原丽娜等，2010；刘玉涛等，2011；潘德峰，2012)。根据蒸腾水量或用模型模拟等方法指导灌溉，需要***的专门知识，方法复杂，难以在生产上应用。用土壤含水量、田间持水量的百分率等来衡量土壤水分并作为灌溉的指标，这些方法至少有两点不足之处：一是这些指标测定速度慢或精度差(如酒精燃土法等)，难以监测瞬时的土壤水分状况；二是土壤含水量指标受土壤类型局限，一种类型的土壤含水量指标不能用于其它类型的土壤。难以在生产上推广应用。张英普等（2001）曾用叶片水势和土水势作为玉米不同生育期水分胁迫指标，他们提出玉米水分胁迫的土水势指标(-238kPa～-657kPa),均超过了玉米凋萎系数的土壤水势指标，不能作为灌溉指标。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种控制土壤低限水势的高产节水灌溉方法。
本发明主要是克服灌溉指标因土壤类型不同而土壤含水量不同的局限性，实现产量与水分利用效率的协同提高，其原理是：（1）作物对土壤水分利用的有效性，决定于土壤水势，用土壤水势作为灌溉指标不受土壤类型的限制；（2）根据玉米产量形成的需水规律，分生育期确定灌溉的低限土壤水势指标，按土壤类型确定供水量，使水分供应与玉米生长发育的水分需求相一致。
本发明所采用的技术方案是：一种玉米高产节水灌溉方法，是测定土壤15-20cm耕层的土壤水势，以此作为灌溉指标，分生育期按土壤类型确定灌溉水量，具体如下：
（1）出苗期（播种-3叶期），土壤水势达-10kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-10kPa，不灌水。
（2）苗期(3叶-拔节)，土壤水势达-25kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-25kPa，不灌水。
（3）穂期(拔节-抽雄)，土壤水势达-30kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-30kPa，不灌水。
（4）抽雄开花期(抽雄-灌浆)，土壤水势达-20kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-20kPa，不灌水。
（5）灌浆期(灌浆-成熟)，土壤水势达-30kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-30kPa，不灌水。
该方案可用表1表示：
表1玉米控制低限土壤水势高产节水灌溉方法
Figure BDA00003468882800021
土壤15-20cm耕层达到土壤水势指标值即灌水，土壤水势指标值大于上述值则不灌水。
本方法的优点是：①提供了便捷、精确的测定土壤水分的方法，提高了与土壤水分有关的农艺试验研究的准确性和精度；②受土壤类型的局限性小，不论是砂土还是粘土，只要土壤水势一样，植物根对土壤水分的有效性就一样。例如，当砂土、壤土和粘土3种土壤的水势同为-20kPa时，尽管3种土壤的含水量差异很大，分别为7.2%、33%和47%，但玉米叶片的水势基本相同，分别为0.92±0.07、0.94±0.07和0.95±0.08（表2）。表明当土壤水势相同时，生长在不同类型土壤的玉米对土壤水分吸收的有效性相同，因而用土壤水势作为灌溉指标，可克服因土壤类型不同而含水量不同的局限性，具有普遍的指导意义；③使灌溉技术数量化、指标化和实用化。
表2不同土壤质地的土壤水势、土壤含水量和玉米叶片水势
Figure BDA00003468882800022
Figure BDA00003468882800031
1）平均数±标准差(n=6)。
本发明中所说的土壤水势可采用土壤水分张力计（或称负压式土壤湿度计）测定，土壤水分张力计国内有多家公司生产，如中国科学院南京土壤研究所，杭州汇尔仪器设备有限公司，等等，选择一家公司产品即可。土壤水分张力计价格便宜，使用方法简单，精确可靠。
具体实施方式
玉米播种后，在田间安装土壤水分张力计。在安装时，以一直径相当于陶土管的钻孔器开孔到离地面17.5cm的深度（以陶土头中心计算），倒入少许泥浆，垂直***土壤水分张力计，使陶土管与土壤紧密接触，然后将周围填土捣实（可参照产品说明书使用）。每天11：00～12：00观察土壤水分张力计一次。根据不同生育期和土壤类型，确定是否灌溉及灌溉水量：
1.出苗期（播种-3叶期），土壤水势达-10kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-10kPa，不灌水。
2.苗期(3叶-拔节)，土壤水势达-25kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-25kPa，不灌水。
3.穂期(拔节-抽雄)，土壤水势达-30kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-30kPa，不灌水。
4.抽雄开花期(抽雄-灌浆)，土壤水势达-20kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-20kPa，不灌水。
5.灌浆期(灌浆-成熟)，土壤水势达-30kPa时，粘土灌水40mm(400m3/ha),壤土灌水45mm(450m3/ha),砂土灌水50mm(500m3/ha)，土壤水势高于-30kPa，不灌水。
本发明中所涉及的其它栽培技术为常规技术，例如：
1、适时播种
根据当地季节、土壤墒情和茬口情况，适时播种，播种密度每平方米5～7苗，具体密度可按照玉米品种特性（株高和穂型等确定）。
2、施肥技术
中等土壤肥力，玉米目标产量9.0～9.5t/ha，全生育期施用纯氮360kg/ha，按基肥（播种前1d）：拔节肥（大喇叭口期）：穗肥（吐丝期）=5:1.5:3.5施用。播种前一次性施磷肥折合纯磷120kg/ha和钾肥折合纯钾210kg/ha。
3、病虫害防治
根据玉米病虫害区域性预测预报，使用低毒、低残留、高效、安全、环保型化学农药与生物农药。
实施例：
分别于2011－2012年在扬州和连云港选择粘土、壤土和砂土三种类型土壤，种植玉米品种登海11，进行玉米控制低限土壤水势高产节水灌溉方法试验（简称高产节水灌溉方法），以当地常规灌溉方法为对照。高产节水灌溉方法与对照除水分管理方法不同外，其余栽培措施，如播种密度、施肥时期和施肥量、病虫害防治等完全一致。结果表明，与对照(常规灌溉方法)相比，高产节水灌溉方法的产量增加7.2～9.8%，灌溉水量降低38～50%％，水分利用效率[产量/(灌溉水+降水)]提高26～39%(表3)。
Figure BDA00003468882800041
Figure BDA00003468882800042
供试品种为登海11；在常规灌溉与高产节水灌溉方法二者间，除灌溉方法不同外，其余栽培措施相同。常规灌溉：2011年分别于出苗期、穂期、抽雄开花期和灌浆期灌水；2012年分别于出苗期、苗期、穂期和灌浆期灌水，每次灌水60mm。
§玉米控制低限土壤水势高产节水灌溉方法(高产节水灌溉方法)，根据土壤类型、土壤水势进行灌溉，2011年分别于出苗期、穂期和抽穗开花期进行灌溉；2012年分别于出苗期、苗期和抽穗开花期进行灌溉。
Figure BDA00003468882800044
WUE=产量/（生育期灌溉水量+同期降水量）
*表示与常规方法相比在P=0.0水平上差异显著；同栏、同年、同土壤类型间比较。

Claims (1)

1.一种玉米高产节水灌溉方法，其特征在于：测定土壤15-20cm耕层的土壤水势以此作为灌溉指标，分生育期按土壤类型确定灌溉水量，具体如下：
（1）出苗期，土壤水势达-10kPa时，粘土灌水40mm或400m3/ha,壤土灌水45mm或450m3/ha,砂土灌水50mm或500m3/ha，土壤水势高于-10kPa，不灌水；
（2）苗期，土壤水势达-25kPa时，粘土灌水40mm或400m3/ha,壤土灌水45mm或450m3/ha,砂土灌水50mm或500m3/ha，土壤水势高于-25kPa，不灌水；
（3）穂期，土壤水势达-30kPa时，粘土灌水40mm或400m3/ha,壤土灌水45mm或450m3/ha,砂土灌水50mm或500m3/ha，土壤水势高于-30kPa，不灌水；
（4）抽雄开花期，土壤水势达-20kPa时，粘土灌水40mm或400m3/ha,壤土灌水45mm或450m3/ha,砂土灌水50mm或500m3/ha，土壤水势高于-20kPa，不灌水；
（5）灌浆期，土壤水势达-30kPa时，粘土灌水40mm或400m3/ha,壤土灌水45mm或450m3/ha,砂土灌水50mm或500m3/ha，土壤水势高于-30kPa，不灌水。
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