王增麗，朱興平，溫廣貴

(1. 武威市中心灌溉試驗站，甘肅 武威 733000；2. 武威職業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，甘肅 武威 733000)

西北地區(qū)由于具有獨(dú)特的地理氣候優(yōu)勢及豐富的光熱資源，自20世紀(jì)90年代以來，逐漸成為我國60多個玉米高產(chǎn)品種的制種基地。其中，以河西走廊的武威市、張掖市為主產(chǎn)區(qū)[1]。河西走廊地區(qū)發(fā)展制種玉米具有良好的天然隔離條件；長日照、晝夜溫差大、干燥多風(fēng)的高產(chǎn)氣候條件；病蟲害輕、產(chǎn)品品質(zhì)高等優(yōu)勢。截止到2010年，甘肅省已發(fā)展制種玉米面積10萬hm2。其中所屬石羊河流域的武威市、金昌市達(dá)3.33萬hm2，總產(chǎn)超過2.08 億kg，制種玉米已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的主要途徑之一。因此，針對該流域大力發(fā)展制種玉米產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，研究不同灌溉方式對制種玉米產(chǎn)量及節(jié)水效益的影響具有重要的現(xiàn)實意義[2,3]。

大量研究表明，增加灌水定額可以提高灌水質(zhì)量，改善作物品質(zhì)，提高產(chǎn)量及WUE[4,5]，在特定生育期內(nèi)降低灌水量會造成作物減產(chǎn)[6,7]。關(guān)于制種玉米虧缺灌溉對產(chǎn)量影響方面的研究很多[8-13]，但這些研究基本上僅對相同灌溉方式下進(jìn)行了橫向比較[14-16]，對不同灌溉方式進(jìn)行的縱向比較研究鮮少?；诖?，對不同灌溉方式對制種玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響進(jìn)行試驗研究，分析比較不同灌溉方式節(jié)水增產(chǎn)效益，旨在為本地區(qū)制種玉米高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)提供技術(shù)指導(dǎo)和理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗于2014年4-10月在武威市中心灌溉試驗站進(jìn)行，試驗站位于東經(jīng)102°50′50″，北緯37°52′20″，海拔1 580 m，多年平均降水量為164.4 mm，多年平均蒸發(fā)量為2 000 mm，地下水埋深為48 m，土壤干密度為1.51 g/cm3，土壤質(zhì)地為灰鈣質(zhì)粉質(zhì)壤土，田間持水率為29%(體積含水率)。

供試品種為富農(nóng)963，父母本種植比例1∶5。壟溝設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為壟高20 cm，壟頂寬50 cm，壟底寬80 cm，溝底寬20 cm。每壟種2行玉米，株距20 cm，行距50 cm，基肥量：尿素262.5 kg/hm2，磷酸二氫銨525 kg/hm2。小區(qū)面積為100 m2(5 m×20 m)，3次重復(fù)。灌水方式設(shè)置小畦灌(SBI)、常規(guī)溝灌(CFI)、隔溝交替灌(AFI)3種，灌溉水源為地下水，灌溉水量采用水表計量。各種農(nóng)藝措施參照當(dāng)?shù)亟?jīng)驗。灌溉方式設(shè)置見表1。

采用農(nóng)田土壤水量平衡公式進(jìn)行耗水量計算。由于該試驗田地下水埋深在40 m以下，可視地下水補(bǔ)給量為0，降水入滲深度不超過1 m，可視深層滲漏為0。作物生長所需水分主要由灌溉水和降雨供應(yīng)。因此，水量平衡方程可簡化為：

ET=P+I-ΔW

(1)

WUE=Y/ET

(2)

式中：ET為作物生育期耗水量，mm；P為生育期降水量，mm；I為生育期內(nèi)灌溉量，mm；ΔW為作物生育期土壤蓄水變化量，mm；WUE為水分利用效率，kg/m3；Y為制種玉米產(chǎn)量，kg/hm2。

作物收獲后，各小區(qū)取10株進(jìn)行考種。測定穗長、穗粗、禿尖長、行粒數(shù)、出籽率和千粒重6個產(chǎn)量構(gòu)成要素。測產(chǎn)采取小區(qū)單打單收方法測定。

各試驗數(shù)據(jù)取平均值，采用SPSS16.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素分析，采用Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(p<0.05)。

表1 制種玉米不同灌溉方式設(shè)置表Tab.1 The irrigation methods for seed maize

2 結(jié)果與分析

2.1 制種玉米產(chǎn)量及WUE分析

不同處理制種玉米產(chǎn)量及WUE分析見表2。由表2可知，不同灌溉方式及灌水時間對制種玉米產(chǎn)量及WUE影響顯著。相同灌溉定額條件下，隔溝交替灌制種玉米產(chǎn)量較常規(guī)溝灌增減幅度在-2.43%～ 10.24%。常規(guī)溝灌條件下，T2較T1處理全生育期減少灌水量100 mm，制種玉米產(chǎn)量影響不顯著。表明溝灌若能保證作物需水關(guān)鍵期的灌溉，適度降低灌水量不會造成制種玉米減產(chǎn)。各處理產(chǎn)量結(jié)果分析表明，T5、T6處理產(chǎn)量分別為10.11、10.87 t/hm2，較其他處理高。依次為T2處理，產(chǎn)量為9.86 t/hm2，T1處理產(chǎn)量最低，為8.33 t/hm2，其中T4、T5處理與T1、CK差異顯著。

各處理耗水量分析結(jié)果表明，不同灌溉方式下，作物生育期耗水量不盡相同，各處理耗水量為349.7～625.0 mm，且隔溝交替灌耗水量最低，畦灌耗水量最高，常規(guī)溝灌耗水量居中。結(jié)合WUE測定結(jié)果，各處理為1.40～3.03 kg/m3之間。其中，T5、T6處理與T1、CK差異達(dá)顯著性水平。

2.2 產(chǎn)量構(gòu)成要素相關(guān)性分析

將各處理制種玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素列于表3。由表3可知，不同灌溉方式對制種玉米穗長、禿尖長、行粒數(shù)、千粒重的影響無顯著性差異。溝灌方式較畦灌能明顯增加制種玉米穗粗、行粒數(shù)和出籽率，且差異顯著。

表3 不同處理制種玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素分析Tab.3 The major economic characters value of seed maize

注：字母表示p<0.05的顯著性差異。

將各產(chǎn)量構(gòu)成要素與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見表4。由表4可知，行粒數(shù)、出籽率與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(r=0.982 8**，r=0.973 8**)，穗長、禿尖長與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。說明穗長適中，提高行粒數(shù)、出籽率能提高制種玉米產(chǎn)量。從性狀之間的相關(guān)分析可以看出，行粒數(shù)與出籽率呈極顯著正相關(guān)(r=0.937 3**)，說明行粒數(shù)的增加能提高出籽率，進(jìn)而提高產(chǎn)量；而禿尖長與行粒數(shù)、出籽率、千粒重呈負(fù)相關(guān)(r=-0.449 9，r=-0.491 3)，表明禿尖長過大，行粒數(shù)、出籽率降低，產(chǎn)量降低。

為消除各經(jīng)濟(jì)性狀之間由于相互促進(jìn)、相互制約的關(guān)系而造成的混淆，準(zhǔn)確地描述產(chǎn)量對于經(jīng)濟(jì)性狀的依賴關(guān)系，建立了產(chǎn)量的最優(yōu)線性回歸方程為：

表4 產(chǎn)量要素與產(chǎn)量相關(guān)性分析Tab.4 Correlation of yield and major economic characters

注：*，**表示差異分別達(dá)p<0.05和p<0.01水平。

Y=-2.48+0.25X1-1.67X3+0.23X4+0.07X5

(3)

其中，多元相關(guān)系數(shù)R=0.999 9，多元決定系數(shù)R2=0.999 8，F(xiàn)=4 054.47，說明X1(穗長)、X3(禿尖長)、X4(行粒數(shù))、X5(出籽率)與Y(產(chǎn)量)之間存在著顯著的線性回歸關(guān)系。多元決定系數(shù)R2=0.999 8，說明產(chǎn)量的99.98%是由X1(穗長)、X3(禿尖長)、X4(行粒數(shù))、X5(出籽率)等4個經(jīng)濟(jì)性狀決定的，剩余因素(誤差和其他影響產(chǎn)量的因素)對產(chǎn)量的影響僅為0.02%，因此，可以用該回歸方程來預(yù)測制種玉米產(chǎn)量。

2.3 產(chǎn)量構(gòu)成要素主成分分析

對6個產(chǎn)量構(gòu)成要素進(jìn)行主成分分析，結(jié)果見表5。由表5可知，前3個主成分中的累積貢獻(xiàn)率已經(jīng)包含了6個變量85.54%的信息。

第一主成分因子特征值為2.39，其貢獻(xiàn)率為39.88%，對應(yīng)特征向量中，行粒數(shù)分值較大(0.621 7)，其次為出籽率(0.612 8)，說明行粒數(shù)增加，出籽率也增加，故稱第一主成分為粒數(shù)因子。第二主成分因子的特征值為1.88，其貢獻(xiàn)率為31.32%，對應(yīng)特征向量中，穗粗分值較大(0.601 8)，依次為穗長(0.569 4)，禿尖長(0.385 2)。而行粒數(shù)、出籽率表現(xiàn)為較弱的負(fù)向量(-0.038 1，-0.082 0)，說明穗長、穗粗、禿尖長也影響制種玉米產(chǎn)量，故稱第二主成分為穗型因子。第三主成分因子特征值為0.86，其貢獻(xiàn)率為14.33%，對應(yīng)的特征向量千粒重分值較大(-0.770 8)，說明千粒重過大降低制種玉米產(chǎn)量，故稱第三主成分為粒重因子。

表5 入選特征根和特征向量Tab.5 The selected eigenvalues and eigenvectors

通過以上分析可知，構(gòu)成制種玉米產(chǎn)量變化的主成分因子分別是粒數(shù)因子、穗型因子和粒重因子。其中，粒數(shù)因子貢獻(xiàn)率最大，粒重因子貢獻(xiàn)率較小。

3 結(jié) 語

不同灌溉方式下，制種玉米生育期耗水量為349.7～625.0mm。隔溝交替灌溉方式耗水量最低，畦灌耗水量最高，常規(guī)溝灌耗水量居中。

不同灌溉方式下，制種玉米產(chǎn)量為8.73～10.87t/hm2，構(gòu)成要素與產(chǎn)量相關(guān)性分析結(jié)果表明，行粒數(shù)、出籽率與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)(r=0.982 8，0.973 8)，穗長、禿尖長與產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)。說明穗長適中，能提高制種玉米產(chǎn)量。此外，行粒數(shù)與出籽率呈極顯著正相關(guān)(r=0.9373)，說明行粒數(shù)的增加能提高出籽率，進(jìn)而提高產(chǎn)量；而禿尖長與行粒數(shù)、出籽率、千粒重呈負(fù)相關(guān)，表明禿尖長過大，行粒數(shù)、出籽率降低，產(chǎn)量降低。

主成分分析結(jié)果表明，行粒數(shù)、出籽率、穗長、穗粗、禿尖長、千粒重6個產(chǎn)量構(gòu)成要素對制種玉米產(chǎn)量的累積貢獻(xiàn)率達(dá)85.54%。采用隔溝交替灌溉方式能調(diào)控植株的營養(yǎng)生長，加大土壤水分對制種玉米營養(yǎng)生長的控制，促進(jìn)生殖生長，提高制種玉米產(chǎn)量。

制種玉米采取隔溝交替灌溉方式，全生育期灌水8次(苗期1次，拔節(jié)期2次，抽穗期1次，灌漿期2次，乳熟期2次)，灌溉定額為2 250m3/hm2的灌溉方式能穩(wěn)定提高制種玉米行粒數(shù)、出籽率，改善穗型，提高制種玉米產(chǎn)量和水分利用效率。

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