鄭 文 生

(黑龍江省水利科學(xué)研究院，哈爾濱 150080)

0　引　言

地下滴灌是通過埋設(shè)于地下的滴灌帶直接將水和養(yǎng)分均勻、準(zhǔn)確輸送到作物根部土壤的灌水方法[1-7]。地下滴灌可以根據(jù)作物生長情況通過地埋滴灌管適時、適量地將氮肥輸送到作物根系附近，滿足作物生長對水肥的需求，實現(xiàn)農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)改善和產(chǎn)量提高的目的[8,9]。本研究目的是開展地下滴灌氮肥運籌管理對玉米產(chǎn)量的影響研究，利用大田試驗，通過設(shè)置不同的施氮量和施氮次數(shù)，研究地下滴灌氮肥運籌管理對玉米產(chǎn)量的影響，促進水氮調(diào)控更加科學(xué)合理，為地下滴灌系統(tǒng)應(yīng)用推廣提供依據(jù)[10-14]。

1　材料與方法

1.1　試驗區(qū)概況

黑龍江省水利科技試驗研究中心位于東經(jīng)126°46′，北緯45°22′之間。屬于中溫帶大陸季風(fēng)性氣候，冬長夏短，四季分明，雨熱同季，光照充足，全年平均氣溫在3～4 ℃之間，無霜期在100～160 d，年平均降水量多介于400～650 mm。每年春季(3-5月)回暖快、干燥、多大風(fēng)，蒸發(fā)量和日照時數(shù)均為全年最高，降水少，易發(fā)生春旱，素有“十年九春旱”。 在試驗地取土測定土壤基礎(chǔ)理化性狀，土壤類型為黑土，根據(jù)國際制土壤質(zhì)地分類標(biāo)準(zhǔn)，0～60 cm剖面的土壤均為粉壤土，土壤平均干容重為1.32 g/cm3，平均飽和含水率為34.58%，田間持水率為27.07%，凋萎系數(shù)為15.04%；速效氮含量為154.4 mg/kg，速效磷含量為40.1 mg/kg，速效鉀含量為376.8 mg/kg，有機質(zhì)含量為25.07 g/kg，pH值為7.27。

1.2　試驗設(shè)計

根據(jù)當(dāng)?shù)赜衩追N植經(jīng)驗采用基肥+追肥模式進行，各處理施用基肥一致，純氮量60.0 kg/hm2，有效磷(P2O5)138.0 kg/hm2，有效鉀(K2O)81.0 kg/hm2。玉米品種為東福1號，試驗采用完全組合設(shè)計方法，試驗設(shè)置追肥次數(shù)和追肥量兩個因素。參照劉洋[17]在黑龍江省進行的施肥管理模式，設(shè)置施氮次數(shù)1次(拔節(jié)期)和3次(拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期)兩個水平。施氮純氮量取60、120、180 kg/hm2三個水平，共6個處理，試驗設(shè)計如表1所列。每個處理3次重復(fù)，共計18個試驗小區(qū)。采用大壟雙行種植形式，壟距130 cm，壟上行距45 cm，壟間行距85 cm，株距30 cm，每個處理的小區(qū)面積為長4 m，寬2.6 m，每公頃保苗50 000 株玉米，滴灌帶埋設(shè)于大壟窄行中間，埋深30 cm(見圖1)，各處理灌水量相同，灌水次數(shù)和灌水時間相同。

表1　試驗設(shè)計表

圖1　地下滴灌示意(單位：cm)

(1)灌水。各處理灌水相同，全生育期灌水3次，分別是拔節(jié)期(7月11日)、抽穗期(8月2日)和灌漿期(8月20日)，每次灌水量15 mm。

(2)施氮。根據(jù)玉米豐產(chǎn)種植經(jīng)驗在拔節(jié)期、抽穗期和灌漿期按照試驗設(shè)計隨水追施氮肥(尿素)；使用30 L壓差式施氮罐灌水施氮，在施氮罐的進口和出口分別安裝精度為5%的壓力表，控制通過施氮罐的壓差和系統(tǒng)首部壓力，施氮罐出口壓力恒定為0.10 MPa，壓差控制在0.05 MPa左右。為保證均勻施氮，每次施氮前需要先灌入一定量的清水，系統(tǒng)穩(wěn)定后進行施氮，最后對系統(tǒng)進行沖洗[15,16]。

1.3　考種測產(chǎn)

考種取樣在每個小區(qū)取玉米3株，分別測定玉米穗長、禿尖長、穗行數(shù)和行粒數(shù)，風(fēng)干后脫粒，測定百粒重、穗粒重、玉米籽粒含水率，將單位面積的產(chǎn)量折算成質(zhì)量含水率為14%的標(biāo)準(zhǔn)重量(GB 1353-2009，玉米)。

(1)穗長、禿尖長。用尺量測各小區(qū)選取樣本的穗長、禿尖長。

(2)穗粒數(shù)。統(tǒng)計玉米穗行數(shù)和每行粒數(shù)，計算穗粒數(shù)。

(3)百粒重。將測產(chǎn)玉米樣品脫粒后隨機數(shù)取樣3次，數(shù)取百粒并稱其重量，取平均值為百粒重。

1.4　數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析

試驗所得數(shù)據(jù)用Excel和SPSS19軟件進行統(tǒng)計分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　對玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素是穗長、禿尖長、穗粒數(shù)和百粒重，表2是不同施氮次數(shù)和不同施氮量玉米穗長、禿尖長、穗粒數(shù)和百粒重的平均值和方差分析結(jié)果。

表2　施氮次數(shù)和施氮量對玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響

注：表中同一列中標(biāo)有相同小寫字母的數(shù)字在P=0.05 水平上差異不顯著，相同大寫字母的數(shù)字在P=0.01 水平上差異不顯著(LSD 法)；NS 表示差異不顯著，*表示在0.05 水平上差異顯著，**表示在0.01水平上差異顯著。

由表2可知不同施氮次數(shù)和施氮量對玉米穗長影響，一次施氮水平各處理之間差異不顯著，三次施氮水平，T3N180處理與T3N60處理之間在0.05水平差異顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米穗長比一次施氮處理增加了0.54%，三次施氮各處理玉米穗長分別比一次施氮處理增加了-1.85%、1.78%、1.74%；通過施氮量和施氮次數(shù)對玉米穗長主體間效應(yīng)的檢驗分析可知，施氮次數(shù)、施氮量和交互作用對玉米穗長影響都不顯著。

由表2可知不同施氮次數(shù)和施氮量對玉米禿尖長影響，一次施氮各處理之間和三次施氮各處理之間差異都不顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米禿尖長比一次施氮處理增加了-10.26%，三次施氮各處理玉米禿尖長分別比一次施氮處理增加了1.69%、-10.32%、-22.43%；通過施氮量和施氮次數(shù)對玉米禿尖長主體間效應(yīng)的檢驗分析可知，施氮量對玉米禿尖長影響顯著，施氮次數(shù)和施氮量與施氮次數(shù)的交互作用對玉米禿尖長影響都不顯著。

由表2可知不同施氮次數(shù)和不同施氮量對玉米穗粒數(shù)影響，一次施氮各處理之間達到了極顯著水平，三次施氮各處理之間差異達到顯著水平。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米穗粒數(shù)比一次施氮處理增加了3.51%，三次施氮各處理玉米穗粒數(shù)分別比一次施氮處理增加了10.65%、3.46%、-2.12%；通過施氮量和施氮次數(shù)對玉米穗粒數(shù)主體間效應(yīng)的檢驗分析可知，施氮量對玉米穗粒數(shù)影響達到極顯著水平，施氮次數(shù)對玉米穗粒數(shù)影響達到顯著水平，施氮量與施氮次數(shù)的交互作用對玉米穗粒數(shù)影響達到顯著水平。

由表2可知不同施氮次數(shù)和不同施氮量對玉米百粒重影響，一次施氮各處理之間和三次施氮各處理之間差異都不顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米百粒重比一次施氮處理增加了-1.19%，三次施氮各處理玉米百粒重分別比一次施氮處理增加了-2.19%、-0.85%、-0.57%，三次施氮處理都比一次施氮處理相同施氮量的處理百粒重有所下降；通過施氮量和施氮次數(shù)對玉米百粒重主體間效應(yīng)的檢驗分析可知，施氮次數(shù)、施氮量和交互作用對玉米百粒重影響都不顯著。

2.2　對玉米產(chǎn)量的影響

表3是不同施氮次數(shù)和不同施氮量玉米產(chǎn)量的平均值。

表3　玉米產(chǎn)量的平均值

由表3可知，一次施氮各處理之間差異不顯著，在三次施氮條件下，T3N180與T3N60之間在0.05水平差異顯著。在相同施氮量條件下，三次施氮平均玉米產(chǎn)量比一次施氮處理提高了7.60%，三次施氮各處理玉米產(chǎn)量分別比一次施氮處理增加了2.29%、11.36%、9.13%，三次施氮處理均比一次施氮處理相同施氮量的處理產(chǎn)量有所提高。

表4是施氮次數(shù)和施氮量對玉米產(chǎn)量的主體間效應(yīng)檢驗結(jié)果。

表4　施氮量和施氮次數(shù)對玉米產(chǎn)量主體間效應(yīng)的檢驗

由表4可知，施氮次數(shù)對玉米產(chǎn)量影響達到極顯著水平，施氮量、施氮次數(shù)和施氮量交互作用對玉米產(chǎn)量影響不顯著，結(jié)果與劉洋在東北黑土區(qū)膜下滴灌氮運籌管理對玉米產(chǎn)量影響的結(jié)果相似[17]。

根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行回歸分析，建立以施氮次數(shù)和施氮量為自變量的玉米產(chǎn)量回歸模型。模型如下：

Y=9 861.14+414.00X1+5.15X2(R2=0.681)

式中：Y為玉米產(chǎn)量；X1為施氮次數(shù)；X2為施氮量。

對不同施氮次數(shù)和施氮量條件下玉米產(chǎn)量回歸模型進行方差分析，結(jié)果表明，回歸方程的擬合檢驗F=10.392>F0.01=6.36，檢驗極顯著，模型擬合的好。正確反映了玉米產(chǎn)量與施氮次數(shù)和施氮量的關(guān)系，同時判定系數(shù)R=0.8252，說明自變量解釋了因變量82.52%的變異性，判定系數(shù)較好。

表5是不同施氮次數(shù)和施氮量條件下玉米產(chǎn)量回歸模型系數(shù)顯著性檢驗結(jié)果，由表5可知，在施氮次數(shù)(X1)、施氮量(X2)兩個因素中，施氮次數(shù)(X1)對玉米產(chǎn)量的影響最為顯著，達到1%的極顯著水平，其次是施氮量(X2)，對玉米產(chǎn)量影響達到顯著水平。

表5　回歸方程系數(shù)顯著性檢驗

3　結(jié)　語

(1)方差分析可知，一次施氮處理隨著施氮量的增加對穗長、禿尖長和百粒重影響不顯著，對穗粒數(shù)影響極顯著，三次施氮處理隨著施氮量的增加對禿尖長和百粒重影響不顯著，對穗長和穗粒數(shù)影響顯著；主體間效應(yīng)分析可知，施氮次數(shù)、施氮量及交互作用對穗長和百粒重影響不顯著，施氮次數(shù)、施氮次數(shù)和施氮量的交互作用對禿尖長影響不顯著，施氮量對禿尖長、施氮次數(shù)對穗粒數(shù)、施氮次數(shù)和施氮量的交互作用對穗粒數(shù)影響差異顯著，施氮量對穗粒數(shù)影響極顯著。

(2)方差分析可知，一次施氮處理隨著施氮量的增加對玉米產(chǎn)量影響不顯著，三次施氮處理隨著施氮量的增加影響顯著；主體間效應(yīng)分析可知，施氮次數(shù)對玉米產(chǎn)量影響極顯著，施氮量、施氮次數(shù)和施氮量的交互作用影響不顯著。

(3)回歸分析建立了以施氮次數(shù)和施氮量為自變量的玉米產(chǎn)量回歸模型Y=9 861.14+414.00X1+5.15X2(R2=0.681)，檢驗極顯著，模型擬合的好，正確反映了玉米產(chǎn)量與施氮次數(shù)和施氮量的關(guān)系。

本試驗僅探討了不同施肥方式對產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成要素的影響，其生理生化指標(biāo)和產(chǎn)量形成機制需進一步研究。

參考文獻：

[1]陳渠昌，吳忠渤，佘國英. 滴灌條件下沙地土壤水分分布與運移規(guī)律[J]. 灌溉排學(xué)報，1999，18(1)：28-31.

[2]李久生，楊風(fēng)艷，栗巖峰. 層狀土壤質(zhì)地對地下滴灌水氮分布的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2009，(3)：25-31.

[3]李援農(nóng). 不同灌溉方式入滲條件下的土壤空氣阻滲特性試驗研究[D]. 西安：西安理工大學(xué)，2007：14-15.

[4]劉曉英. 滴灌條件下土壤水分運動規(guī)律的研究[J]. 水利學(xué)報，1990，21 (1)：11-21.

[5]蔣樹芳，萬書勤，馮棣，等. 地下滴灌不同埋深對番茄產(chǎn)量和灌溉水利用效率的影響[J].節(jié)水灌溉，2015,(8):26-28.

[6]Camp C R. Subsurface drip irrigation: a review[J]. Transactions of the ASAE，1998，41(5)：1 353-1 367．

[7]Ayars J E, Phene C J, Hutmacher R B, et al. Subsurface drip irrigation of row crops: a review of 15 years of research at the Water Management Research Laboratory[J]. Agricultural water management，1999，42(1)：1-27．

[8]銀敏華，李援農(nóng)，李昊，等.氮肥運籌對夏玉米根系生長與氮素利用的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2016，47(6)：129-138.

[9]紀(jì)德智.不同氮肥對春玉米氮磷鉀吸收與土壤氮素殘留的影響[D]. 哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[10]Enciso J, Jifon J, Wiedenfeld B. Subsurface drip irrigation of onions: Effects of drip tape emitter spacing on yield and quality[J]. Agricultural Water Management，2007，92(3)：126-130．

[11]Payero J O, Takalson D D, Irmak S, et al. Effect of irrigation amount applied with subsurface drip irrigation on corn evapotranspiration, yield, water use efficiency, and dry matter production in a semiarid climate[J]. Agricultural Water Management，2008，95(8)：895-908．

[12]Stone K C, Bauer P J, Busscher W J, et al. Narrow row corn production with subsurface drip irrigation[J]. Applied Engineering in Agriculture，2008，24(4)：455-464．

[13]Patel N, Tajput T B S. Effect of drip tape placement depth and irrigation level on yield of potato[J]. Agricultural Water Management，2007，88(1/2/3)：209-223．

[14]高金花，周慶瑜，柏宇，等. DSSAT模型在玉米膜下滴灌模式下的應(yīng)用研究[J]. 水利水電技術(shù)，2016，47(4)：145-149.

[15]Li J, Meng Y, Li B. Field evaluation of fertigation uniformity as affected by injector type and manufacturing variability of emitters[J]. Irrigation Science, 2007, 25(2)：117-125.

[16]Li J, Meng Y, Liu Y. Hydraulic performance of differential pressure tanks for fertigation[J]. Transactions of the ASABE, 2006, 49(6)：1 815-1 822.

[17]劉洋，栗巖峰，李久生. 東北黑土區(qū)膜下滴灌施氮管理對玉米生長和產(chǎn)量的影響[J].水利學(xué)報，2014，45(5)：529-536.