郭山強(qiáng)，莫彥，吳忠東，王建東，張彥群，龔時(shí)宏，徐明明，郭彬，沈新磊

華北地區(qū)地下滴灌春玉米出苗及生長(zhǎng)對(duì)溝播開(kāi)溝深度的響應(yīng)

郭山強(qiáng)1,2，莫彥2，吳忠東1*，王建東3，張彥群2，龔時(shí)宏2，徐明明1,2，郭彬1,2，沈新磊4

（1.山東理工大學(xué) 農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049；2.中國(guó)水利水電科學(xué)研究院 水利研究所，北京 100048；3.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081；4.漯河市農(nóng)業(yè)信息中心，河南 漯河 462000）

【】?jī)?yōu)化開(kāi)溝播種技術(shù)模式，提高地下滴灌玉米出苗率及產(chǎn)量。在華北地區(qū)開(kāi)展了春玉米田間地下滴灌試驗(yàn)，研究了不同開(kāi)溝深度（H0處理：不開(kāi)溝的平地播種；H10處理：溝深10 cm；H15處理：溝深15 cm）對(duì)土壤含水率、玉米出苗、生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響。①種子埋設(shè)處土壤含水率隨溝深增加而增大，灌35 mm的出苗水后，H10處理與H15處理種子埋設(shè)處土壤含水率分別比H0處理增大18.2%和25.7%；②H10處理和H15處理的種子出苗率均達(dá)到88%以上，分別比H0處理提高了14.6%和16.3%，差異達(dá)到顯著水平（<0.05），但H10處理和H15處理間的差異不顯著；③玉米株高隨溝深增加而增大，莖粗隨溝深的增加而減小，H10處理和H15處理的葉面積指數(shù)顯著高于H0處理；④H0處理的穗長(zhǎng)、穗直徑和穗粒數(shù)比H10處理和H15處理分別平均增大1.3%、1.6%、2.5%和7.6%、2.7%、11.1%，其中穗粒數(shù)和穗長(zhǎng)顯著高于H15處理；⑤綜合穗數(shù)和百粒質(zhì)量，H10處理產(chǎn)量最高，達(dá)到12 980.0 kg/hm2，較H0處理和H15處理分別顯著提高13.4%和7.5%。開(kāi)溝播種技術(shù)適宜華北地區(qū)地下滴灌春玉米種植，適宜的開(kāi)溝深度是10 cm。

地下滴灌；開(kāi)溝播種；開(kāi)溝深度；玉米出苗率；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】華北地區(qū)是我國(guó)最主要的玉米產(chǎn)地之一，2017年該地區(qū)玉米總產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的21.9%，同時(shí)也是我國(guó)水資源嚴(yán)重短缺的區(qū)域之一，地下水超采導(dǎo)致水位逐年下降，形成世界上最大的地下漏斗區(qū)，2017年農(nóng)業(yè)用水量325.5億m3，占總用水量的63.6%，占全國(guó)農(nóng)業(yè)用水量的8.6%[1-3]。水資源短缺問(wèn)題已極大限制了該區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的可持續(xù)性。針對(duì)華北地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水量大、效率低的問(wèn)題，響應(yīng)國(guó)家在華北地區(qū)推行節(jié)水增效的戰(zhàn)略布局，推廣節(jié)水灌溉勢(shì)在必行[4-6]。

目前，地下滴灌技術(shù)被認(rèn)為是最節(jié)水的灌溉技術(shù)之一，滴灌帶一般埋設(shè)在土壤耕作層以下，可以將水分和養(yǎng)分直接輸送到作物根區(qū)[7]，具有提高水分利用效率、減少水分蒸發(fā)和地表徑流等優(yōu)點(diǎn)[8-10]。在地下滴灌條件下，由于重力作用，土壤水分向上運(yùn)移速度低于向下的速度，加上播種前的旋耕使地表土壤變得干松，水分很難運(yùn)移到種子周?chē)鶾11]。在春季多風(fēng)少雨的地區(qū)，表層土壤更容易失墑干燥，使地下滴灌作物出苗難上加難[12-14]。2003年，通過(guò)對(duì)新疆農(nóng)六師芳草胡和新湖農(nóng)場(chǎng)地下滴灌棉田出苗情況調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地下滴灌棉田保苗株數(shù)為120 000～180 000株/hm2，而采用膜下滴灌和軟管灌的棉田保苗株數(shù)為240 000～270 000株/hm2，地下滴灌棉花出苗率下降了31.3%～55.6%[15]。新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)地下滴灌技術(shù)應(yīng)用面積從2005年的8 000 hm2銳減至2014年的66.67 hm2[16]，地下滴灌作物出苗率低、出苗不均勻是主要因素之一。作物出苗難是阻礙地下滴灌技術(shù)大面積推廣使用的科學(xué)難題之一。

【研究進(jìn)展】玉米播種后，充足的土壤水分是玉米種子萌芽過(guò)程中一系列的生化反應(yīng)的決定因素。在春旱嚴(yán)重地區(qū)，經(jīng)常通過(guò)灌大量的出苗水或者在種子萌發(fā)期及幼苗期增設(shè)一套噴灌或者地面灌系統(tǒng)來(lái)保障作物出苗的需水需求，但灌水過(guò)量會(huì)導(dǎo)致水分的深層滲漏，而增設(shè)其他灌溉系統(tǒng)則會(huì)增加系統(tǒng)投入，使玉米、小麥等大田糧食作物經(jīng)濟(jì)回報(bào)率低[17-18]。有學(xué)者認(rèn)為深播可以幫助種子避開(kāi)表層干土，改善種子萌發(fā)時(shí)周?chē)寥赖乃汁h(huán)境，但播種深度的增加會(huì)加大種子萌發(fā)破土所需要的能量[19-21]，加快自身貯藏物質(zhì)的消耗，雖然能出土，但幼苗活力弱，經(jīng)不起惡劣環(huán)境的影響，反而造成減產(chǎn)，更嚴(yán)重的會(huì)造成幼苗無(wú)力頂出土面而死亡。若采用滴灌帶淺埋的辦法可以解決作物出苗期灌水難的問(wèn)題，但該方法適用于免耕系統(tǒng)[22]或者諸如苜蓿等多年生作物[23]，對(duì)于玉米、棉花等作物仍然需要每年更換滴灌帶。一些學(xué)者建議將地下滴灌帶放置在不透水材料上來(lái)促進(jìn)水分上移，但此方式使用效果褒貶不一，且施工難、成本高[24-25]。莫彥等[26]提出了一種能促進(jìn)地下滴灌玉米出苗和生長(zhǎng)的新型播種方式—開(kāi)溝播種，通過(guò)使用改造后的開(kāi)溝犁可先形成深10 cm的梯形溝槽，接著將種子播種在溝底向下5 cm處。該播種方式最主要的優(yōu)勢(shì)是能縮短種子和滴灌帶的間距，在較少的出苗水灌水量下（25 mm），玉米出苗率達(dá)到了91%。相比于傳統(tǒng)的平地播種，出苗率和產(chǎn)量分別提高了15.2%和14.8%?！厩腥朦c(diǎn)】基于考慮機(jī)械開(kāi)溝對(duì)土壤質(zhì)地的要求以及玉米種子萌發(fā)對(duì)土壤溫度的需求，開(kāi)溝深度設(shè)置為10 cm，而鑒于華北地區(qū)的氣候和土壤條件實(shí)際情況，開(kāi)溝播種技術(shù)是否適宜華北地區(qū)的地下滴灌玉米種植需要研究，而出苗率能否可以通過(guò)增加開(kāi)溝深度來(lái)獲得進(jìn)一步提高值得探索。

【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】為此，基于地下滴灌大田試驗(yàn)，探究傳統(tǒng)平地播種條件下不同開(kāi)溝深度對(duì)玉米出苗和生長(zhǎng)的影響，以期為地下滴灌開(kāi)溝播種技術(shù)在華北地區(qū)春玉米生產(chǎn)中推廣使用提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

地下滴灌田間試驗(yàn)于2018年在國(guó)家節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心大興試驗(yàn)基地進(jìn)行（116°15'E，39°39'N，海拔31.3 m），該地屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均溫度11.6 ℃，平均降水量556 mm，年內(nèi)降水時(shí)間分布不均勻，70%～80%的降水量集中在7—9月，而在玉米出苗期和苗期的4—6月降水量很少。在本試驗(yàn)進(jìn)程中的玉米出苗期（5月18—31日）無(wú)有效降水量。試驗(yàn)用地土壤為粉壤土，0~100 cm土層平均土壤體積重量為1.41 g/cm3，田間持水率為0.33 cm3/cm3，有機(jī)質(zhì)量為12.17 g/kg，全氮量為1.00 g/kg，有效磷量和有效鉀量分別16.9 mg/kg和123.6 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料

選取的玉米品種“巡天1101”為密植型品種，適合中等肥力以上地塊種植密度為75 000～82 500株/hm2，株型緊湊，株高2.53 m左右。本試驗(yàn)使用寬窄行（80 cm×40 cm）種植，滴灌帶布設(shè)于窄行中央（圖1）。玉米種植株距為22.5 cm，種植密度為77 558株/hm2。滴灌帶（NATEFIM）直徑為16 mm，壁厚0.38 mm，埋深30 cm，鋪設(shè)間距1.2 m，滴頭流量1.35 L/h，滴頭間距30 cm，每個(gè)小區(qū)共埋設(shè)5條滴灌帶。

圖1 玉米種植田間處理

綜合考慮土壤質(zhì)地、土壤積溫、玉米行距等因素，試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)開(kāi)溝深度處理：0 cm（H0處理）、10 cm（H10處理）和15 cm（H15處理），其中，H0處理為傳統(tǒng)不開(kāi)溝的平地播種處理。每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，共9個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積5.2 m×17 m，隨機(jī)布置。在播種前首先人工撒施底肥，隨后進(jìn)行深20~25 cm的旋耕并壓實(shí)表層土壤，接著按照試驗(yàn)處理使用開(kāi)溝犁進(jìn)行人工開(kāi)溝，分別形成溝深10 cm和15 cm的溝槽，最后用滾輪播種器將種子埋播于溝底（H10處理和H15處理）或平地（H0處理）以下5 cm處。播種后，H0、H10、H15處理的種子相對(duì)于原狀土表的垂直間距分別為5、15 cm和20 cm，相對(duì)于滴灌帶的垂直間距分別為25、15 cm和10 cm。在玉米播種后第2天進(jìn)行出苗水灌溉，參考莫彥等[27]研究成果，各處理的出苗水灌水量均設(shè)為35 mm。

各生育期的時(shí)間節(jié)點(diǎn)以及灌水施肥情況見(jiàn)表1，全生育期124 d。生育期內(nèi)每次灌水量不超過(guò)35 mm，5 mm灌水量為施肥灌水需求，全生育期總灌水量為102 mm，純氮、有效磷（P2O5）和有效鉀（K2O）施用量分別為240.0、67.5 kg/hm2和94.5 kg/hm2，其中，20%的純氮、50%的P2O5和30%的K2O作為底肥施入，其余的作為追肥隨水施入。當(dāng)作物根層的土壤體積含水率為田間持水率的70%～75%時(shí)進(jìn)行灌溉，以田間持水率的100%作為灌水上限計(jì)算灌水量。

表1 玉米生育期及灌溉施肥情況

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及計(jì)算方法

1）出苗率和出苗時(shí)間

自播種之日起每天觀察各個(gè)處理玉米的出苗情況，每個(gè)小區(qū)選取3 m×6 m為調(diào)查范圍，記錄其出苗時(shí)間和出苗率。出苗率=出苗數(shù)/播種數(shù)×100%（出苗數(shù)：以幼苗出土2 cm左右為出苗標(biāo)準(zhǔn)），出苗天數(shù)為出苗率達(dá)到50%所需要的時(shí)間。

2）土壤含水率

利用剖面土壤水分傳感器（TRIME-PICO-IPH）監(jiān)測(cè)種子相同深度處及下方10、25、45、65 cm和85 cm土壤體積含水率，每5~7 d測(cè)定1次；在每次灌水前后和降水前后進(jìn)行加測(cè)。同時(shí)，利用土鉆取土，采用烘干法測(cè)量土壤含水率對(duì)土壤水分傳感器所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。TRIME管安裝在沿壟向2株玉米間（圖1）。

3）生長(zhǎng)指標(biāo)

各小區(qū)選取代表性植株10株掛牌標(biāo)記，在各生育期用游標(biāo)卡尺測(cè)量每株玉米的莖粗（離地面2 cm處），用直尺測(cè)定每株玉米的株高（抽穗前為地面至最高葉尖的垂直距離，抽穗后為地面至植株穗頂?shù)拇怪本嚯x）以及所有有效葉片的長(zhǎng)和寬，計(jì)算葉面積指數(shù)（leaf area index，），計(jì)算式為：

(,)， （1）

式中：為葉面積指數(shù)；為單株作物所占地面積（cm2）；(,)為由葉長(zhǎng)和葉寬計(jì)算出的單株葉面積的函數(shù)。

4）產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

在玉米生理成熟后，每個(gè)小區(qū)去掉邊行，選取中間6行玉米，測(cè)定穗數(shù)、穗長(zhǎng)、穗直徑和穗粒數(shù)，風(fēng)干后脫粒，測(cè)定百粒質(zhì)量和含水率，產(chǎn)量折算為14%質(zhì)量含水率的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2010與Origin 2019進(jìn)行整理和圖表繪制，用SPSS 16.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分和玉米出苗率

表2為各處理玉米出苗率及灌水前后種子埋設(shè)處土壤體積含水率。由表2可知，出苗水灌水前，開(kāi)溝深度越深，種子埋設(shè)處的土壤含水率越高。H10處理與H15處理分別比H0處理增大30.5%和50.2%。與灌水前相比，灌出苗水后H0、H10處理和H15處理種子埋設(shè)處土壤含水率的增幅分別為29.5%、17.2%和8.4%。H15處理分別比H0處理和H10處理增大25.7%和6.4%，H10處理比H0處理增大18.2%。

表2 不同開(kāi)溝深度處理玉米出苗率及灌水前后種子埋設(shè)處土壤體積含水率

注 同列不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著（<0.05）。

玉米出苗率變化趨勢(shì)和種子埋設(shè)處土壤含水率變化趨勢(shì)一致，隨開(kāi)溝深度的增加而增大。與H0處理相比，H10處理和H15處理玉米出苗率分別提高14.6%和16.3%，差異達(dá)到差異顯著性水平（<0.05）。H15處理比H10處理的玉米出苗率提高1.5%，但差異不顯著。

對(duì)于不同開(kāi)溝深度處理，各層土壤含水率在整個(gè)生育期內(nèi)的變化規(guī)律基本一致，從種子埋設(shè)處到種子下方45 cm處的土壤含水率變化幅度最大，種子下方65 cm到種子下方85 cm處的土壤含水率變化逐漸平緩（圖2）。

種子下方不同相對(duì)位置土層的土壤含水率受開(kāi)溝深度的影響顯著。從播種期到玉米拔節(jié)期（5月18日—6月9日），對(duì)于種子埋設(shè)處和種子下方10 cm處的土壤含水率，3個(gè)開(kāi)溝深度變化規(guī)律為H15處理>H10處理>H0處理，相比于H0處理，H15處理和H10處理在種子埋設(shè)處的土壤含水率分別平均增大了28.4%和18.2%，在種子下方10 cm處分別平均增大8.6%和5.0%；對(duì)于種子下方25 cm到種子下方85 cm處的土層，3個(gè)開(kāi)溝深度變化規(guī)律為H0處理>H10處理>H15處理，相比于H10處理和H15處理，H0處理分別平均增大9.1%和11.3%，且隨著土層深度的增大而增大。

從拔節(jié)期到抽雄期（6月10日—7月6日），各處理土壤含水率變化規(guī)律與播種期—拔節(jié)期相似

從抽雄期到收獲期（7月7日—9月14日），對(duì)于種子埋設(shè)處和種子下方10 cm的土層，不同開(kāi)溝深度處理的土壤含水率差異逐漸減小，但對(duì)于種子下方25 cm到種子下方85 cm的土層，不同開(kāi)溝深度處理的土壤含水率的差異逐漸增大，H0處理分別比H10處理和H15處理平均增加10.8%和13.2%。

圖2 不同開(kāi)溝深度下土壤體積含水率變化

2.2 玉米株高、莖粗和葉面積指數(shù)

由圖3（a）所示，不同處理玉米株高在VE（出苗期）至V3變化緩慢，在V3—V6增長(zhǎng)迅速，在R2（灌漿期）后趨于穩(wěn)定。除了V6和VT（抽雄期），H15處理的株高均高于H0處理和H10處理，尤其在V3期，H15處理的株高分別比H0處理和H10處理高45.5%和7.9%，差異達(dá)到顯著性水平，而在其他生育期，3個(gè)處理株高沒(méi)有顯著性差異。

由圖3（b）可以看出，各處理的莖粗均在VT期達(dá)到最大值，隨著玉米生育期的進(jìn)行，莖粗開(kāi)始減小，各處理玉米莖粗的減小幅度變化規(guī)律為H15處理>H10處理>H0處理。除了V3期，玉米莖粗隨開(kāi)溝深度的變化趨勢(shì)與株高相反，具體表現(xiàn)為H0處理>H10處理>H15處理。R2期，H15與H10處理的莖粗分別比H0處理顯著減小11.4%和9.3%；在R6期，H15處理的莖粗比H0處理顯著減小15.3%。

圖3（c）顯示玉米在VE—R2期處于持續(xù)增長(zhǎng)階段，且隨開(kāi)溝深度增加而增加。其中，在V6和R2期，H10處理和H15處理分別比H0處理顯著增大19.4%、31.9%和22.3%、25.0%。在R2期后，開(kāi)始下降，其中H15處理下降幅度最大，R6生育期較R2生育期降低了19.0%。

圖3 生育期內(nèi)玉米的生長(zhǎng)特征

2.3 玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成要素及穗性狀

玉米產(chǎn)量與百粒質(zhì)量隨開(kāi)溝深度的變化規(guī)律表現(xiàn)一致，均為H10處理＞H15處理＞H0處理（表4）。H10處理最高產(chǎn)量達(dá)到12 980.0 kg/hm2，較H0處理顯著提高了13.4%，與H15處理相比提高了7.5%，其百粒質(zhì)量分別比H0處理和H15處理高6.0%和4.2%，但差異沒(méi)有達(dá)到顯著水平。對(duì)于穗數(shù)指標(biāo)，和出苗率一致，隨著開(kāi)溝深度的增加而增加，H10處理和H15處理的穗數(shù)均顯著高于H0處理。對(duì)于穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)和穗直徑，均隨著開(kāi)溝深度的增加而減小。H10處理的穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)和穗直徑分別比H0處理減少了2.5%、1.3%和1.6%，H15處理與H0處理相比分別減少了10.0%、7.1%和2.6%，與H10處理相比分別減少了7.8%、5.9%和1.1%。其中，H15處理分別與H0處理和H10處理在穗粒數(shù)和穗長(zhǎng)上的差距均達(dá)到顯著水平（<0.05），但H0處理和H10處理之間沒(méi)有顯著性差異。3個(gè)開(kāi)溝深度處理對(duì)穗直徑的影響均沒(méi)有達(dá)到顯著性差異。

表4 不同開(kāi)溝深度處理下玉米產(chǎn)量、產(chǎn)量構(gòu)成要素及穗性狀

注 同列不同小寫(xiě)字母表示不同處理間差異顯著（<0.05）。

3 討論

開(kāi)溝播種技術(shù)可以改善種子播種埋深處土壤水分狀況，提高地下滴灌玉米出苗率，達(dá)到增產(chǎn)的效果。開(kāi)溝深度是開(kāi)溝播種方式的重要技術(shù)參數(shù)，從試驗(yàn)結(jié)果看，開(kāi)溝深度對(duì)土壤含水率、玉米出苗率和生長(zhǎng)狀況、產(chǎn)量及穗性狀均有影響。

開(kāi)溝播種能將表層干松土壤移開(kāi)，形成了濕潤(rùn)的梯形溝槽，溝深越大，由于距地下滴灌供水位更近，溝底土壤含水率越高，故在播種后，H10處理和H15處理分別比H0處理高30.5%和50.1%。開(kāi)溝深度越大，種子與滴灌帶之間的距離越小，水分越容易運(yùn)移到種子埋播位置，H10處理和H15處理的種子與滴灌帶間距分別比H0處理處理減小10 cm和15 cm，因此在相同的出苗水灌水量條件下，種子埋設(shè)處土壤含水率隨溝深增加而增大。此外，在種子下方10 cm處的土層中，土壤含水率隨開(kāi)溝深度增大而增加；但在種子下方25~85 cm的土層中，土壤含水率則隨開(kāi)溝深度增加而減小，尤其是種子下方25 cm的土壤含水率，在整個(gè)生育期中，H0處理的土壤含水率分別比H10處理和H15處理增大8.8%和12.8%。對(duì)于H0處理，在種子下方25 cm處土層的水分監(jiān)測(cè)點(diǎn)正好處于滴灌帶置，而該土壤水分監(jiān)測(cè)點(diǎn)在H10處理與H15處理中與滴灌帶的垂直距離分別為10 cm和15 cm，故對(duì)于種子下方25~85 cm的土壤含水率會(huì)隨著開(kāi)溝深度的增加而減小，但隨著土層深度的增加，水分向下運(yùn)移量減小，3個(gè)處理間的差距逐漸減小。

在玉米整個(gè)生育期，每次灌水結(jié)束后，種子埋設(shè)處到種子下方45 cm處的土壤含水率增加幅度較大，從種子下方45 cm處開(kāi)始，土壤含水率變化幅度減小。這說(shuō)明在粉壤土質(zhì)條件下，當(dāng)?shù)喂鄮裆?0 cm，灌水量小于35 mm時(shí)，可以將土壤濕潤(rùn)范圍控制在玉米根系生長(zhǎng)活躍區(qū)內(nèi)，即10~60 cm[19]，能提高水肥利用效率。在本研究中，玉米出苗率隨開(kāi)溝深度的增加而增大，其變化趨勢(shì)與種子相同深度處的土壤含水率相同。與馬樹(shù)慶等[28-29]研究結(jié)果一致。

莖粗減小的主要原因有種子質(zhì)量、群體密度、營(yíng)養(yǎng)元素缺乏以及生長(zhǎng)環(huán)境困難等，在嚴(yán)峻的環(huán)境下，植物會(huì)縮小自身個(gè)體，減少資源攝取以盡量完成生活史。葉面積指數(shù)（）是衡量玉米群體光合能力的重要指標(biāo)之一，合理的能改善玉米群體結(jié)構(gòu)，優(yōu)化農(nóng)田小氣候，增強(qiáng)透光性和透氣性，從而促進(jìn)光合作用和提高產(chǎn)量[30-31]。李娜等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在適宜的種植密度下（60 000~80 000株/hm2），會(huì)隨著密度的增加而不斷增大。本試驗(yàn)中，玉米株高和隨開(kāi)溝深度的增加而增大，莖粗卻隨開(kāi)溝深度的增加而減小的結(jié)果與其結(jié)論一致。

當(dāng)玉米種植密度超過(guò)一定值時(shí)，會(huì)造成穗變短變細(xì)、穗粒數(shù)減少。如Schlegel等[32]研究表明，當(dāng)種植密度由56 000株/hm2增加到80 000株/hm2時(shí)，穗粒數(shù)由545降低到440。在本試驗(yàn)中，雖然玉米穗粒數(shù)隨開(kāi)溝深度增大而減小，但H10處理和H15處理玉米產(chǎn)量分別比H0處理高13.4%和5.3%，這可能是由于較高的出苗率帶來(lái)的群體優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了穗粒數(shù)下降帶來(lái)的影響。本試驗(yàn)中雖然H15處理出苗率最高，但H10處理穗粒數(shù)和百粒質(zhì)量均高于H15處理，其中穗粒數(shù)的差異達(dá)到顯著性水平，因此H10處理獲得了最高產(chǎn)量。此外，開(kāi)溝深度過(guò)大可能會(huì)帶來(lái)較低的土壤積溫和較大的土壤體積質(zhì)量，進(jìn)而阻礙植株和根系的生長(zhǎng)發(fā)育，也會(huì)造成H15處理產(chǎn)量下降，同時(shí)較大的開(kāi)溝深度還會(huì)增加機(jī)械作業(yè)耗能和難度[24]。綜合上述因素，在華北地區(qū)粉壤土中，當(dāng)?shù)喂鄮裆顬?0 cm，地下滴灌開(kāi)溝播種的開(kāi)溝深度為10 cm是較為適宜的。

4 結(jié)論

1）播種后灌出苗水前以及灌相同量的出苗水后，溝深對(duì)種子埋設(shè)處土壤含水率均有顯著影響，變化規(guī)律均表現(xiàn)為H15處理＞H10處理＞H0處理，H10處理與H15處理種子埋設(shè)處土壤含水率分別比H0處理增大18.2%和25.7%。

2）玉米出苗率、株高和葉面積指數(shù)等生長(zhǎng)指標(biāo)隨溝深的增加而增加，莖粗隨溝深的增加而減小。

3）H10處理和H15處理的穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、穗直徑均顯著低于H0處理，但綜合考慮穗數(shù)和百粒質(zhì)量，H10處理的玉米產(chǎn)量表現(xiàn)最高，達(dá)到12 980 kg/hm2。

4）對(duì)于華北地區(qū)玉米地下滴灌，開(kāi)溝播種技術(shù)可以提高玉米出苗率和產(chǎn)量，在土壤質(zhì)地為粉壤土、滴灌帶埋深為30 cm時(shí)，綜合考慮土壤積溫和機(jī)械作業(yè)等因素，適宜的開(kāi)溝深度為10 cm。

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The Effects of Furrow Depth in Alternate Row Planting on Germination and Yield of Spring Maize under Subsurface Drip Irrigation in North China Plain

GUO Shanqiang1,2, MO Yan2, WU Zhongdong1*, WANG Jiandong3, ZHANG Yanqun2, GONG Shihong2, XU Mingming1,2, GUO Bin1,2, SHEN Xinlei4

（1. School of Agricultural Engineering and Food Science, Shandong University of Technology, Zibo 255049, China; 2. Institute of Water Resources, China Academy of Water Resources and Hydropower, Beijing 100048, China;3.Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081, China; 4. Luohe Agricultural Information Center, Luohe 462000, China）

【】Subsurface drip irrigation (SD1) is a water-saving technique but difficult to keep the surface soil moist to ensure seed germination in drought-prone areas. Alternate row planting (AP) combined with the raised bed has been developed as an effective cultivation to moisten the surface soil. The purpose of this paper is to experimentally investigate the suitable furrow depth to improve seedling emergence and sustain crop yield.【】We took spring maize as an example and used the variety Xuntian 1102 as the model plant. The field experiment was conducted from May 2018 to September 2018 in the National Water-saving Irrigation Engineering Technology Research Center at Daxing, Beijing. The depth of the furrows was 0 (CK), 10 cm (H10) or 15cm (H15). In all treatments, the seeds were drilled to 5 cm deep from the soil surface and the irrigation amount prior to seedling emergence was 30mm, same in all treatments. During the experiment, we measured the changes in soil moisture, seedling emergence and the ultimate yield in each treatment.【】Alternate row planting combined with the raised bed significantly increased soil moisture at the drilling points to facilitate seed germination. Compared to CK, irrigating 35 mm of water prior to seedling emergence in H10 and H15 increased soil moisture in the region proximal to the seeds by 18.2% and 25.7%, respectively. The improved soil moisture increased the seedling emergence rate to more than 88% in both treatments, equivalent to a14.6% (H10) or 16.3% (H15) increase over the CK (<0.05). The plant height and stem diameter both increased with the furrow depth, and the leaf area index in H10 and H15 was significantly higher than that in H0 (<0.05). The ear length, ear diameter and ear number in H10 were 6.8%, 4.5% and 2.2% lower than those in CK, while the associated traits in H15 were 7.6%, 2.7% and 11.1% lower than that in CK. Apart from ear length, no significant difference was identified between H0 and H15. H10 gave the highest ear number and 100-kernel weight, the highest yield -12.98 kg/hm2m which was13.4% and 7.5% increase compared to that in H0 and H15 respectively (<0.05).【】AP combined with SDI with the furrow depth being 10 cm was suitable cultivation for spring maize production in north China.

subsurface drip irrigation;alternate row planting;furrow depth; maize germination; yield

S275

A

10.13522/j.cnki.ggps.2019443

1672 – 3317（2021）08 - 0027 - 08

郭山強(qiáng), 莫彥, 吳忠東, 等. 華北地區(qū)地下滴灌春玉米出苗及生長(zhǎng)對(duì)溝播開(kāi)溝深度的響應(yīng)[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2021, 40(8): 27-34.

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2019-12-17

流域水循環(huán)模擬與調(diào)控國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自由探索研究項(xiàng)目（SKL2018TS05）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51879277）；中國(guó)水科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（ID0145B062020）

郭山強(qiáng)（1993-），男，河北滄州人。碩士研究生，主要從事節(jié)水灌溉理論與新技術(shù)研究。E-mail: guoqiangsdut@163.com

吳忠東（1968-），女，山東淄博人。副教授，博士，主要從事劣質(zhì)水灌溉及環(huán)境效應(yīng)研究。E-mail: wuzhongdong@126.com

責(zé)任編輯：白芳芳