玉米生育期需水量的影响因素及供水对策

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  玉米的需水量,即玉米一生中所消耗的水分总量,包括土壤里蒸发和植株叶面蒸腾等。农谚说:“玉米是个大肚汉,能吃能喝能高产”。因玉米需水多,产量高,用途多,销售快,价位好,使全国玉米种植面积由小麦、水稻之后跃居第1位。目前旱地玉米占总面积的30%~50%。完全靠降雨不能保证玉米高产稳产,必须通过适时保持水、灌水才能达到高产目的。因此,摸清玉米需水性能,采用科学供水,促进高产优质,对农民增收意义重大。
  1玉米生育期需水特点
  玉米全生育期需水量不尽一致,受多因素影响,与品种、气候、栽培条件、产量等有关,一般生产100 kg籽粒需水70~100 t,在旺盛生长期中1株玉米24 h需耗水3~7 kg。玉米不同的生育期中需水量不同[1-2]。苗期植株矮小,生长慢,叶片少,需水较少,怕涝不怕旱。同时,为了促使根系深扎,扩大吸收能力,增强抗旱防倒能力,常需蹲苗不浇水措施。拔节后需水增多,特别是抽雄前后30 d内是玉米一生中需水量最多的临界期,如果这时供水不足或不及时,对产量影响很大,即所谓的“卡脖旱、瞎一半”的需水关键期。据试验研究夏播种至出苗需水217.5 m3/hm2,占总需水量的6.11%,日需水量36.45 m3/hm2;出苗至拔节需水556.5 m3/hm2,占总需水量15.63%,日需水量37.05 m3/hm2;拔节至抽穗需水837.0 m3/hm2,占总需水量23.52%,日需水量51.0 m3/hm2;抽穗至灌浆需水994.35 m3/hm2,占总需水量27.94%,日需水量49.8 m3/hm2;灌浆至蜡熟需水685.5 m3/hm2,占总需水量19.26%,日需水量31.2 m3/hm2;蜡熟至收获需水268.5 m3/hm2,占总需水量7.54%,日需水量23.7 m3/hm2。总计需水量为3 559.35 m3/hm2,平均日需水量39.3 m3/hm2。
  2玉米生育期需水量的影响因素
  2.1土壤条件
  一是土壤水分状况。在其他条件相对一致时,玉米叶片蒸腾和棵间蒸发量随着土壤含水率增多而越大,因此其耗水量也相应增多。土壤水分含量与叶片蒸腾强度密切相关。叶片蒸腾强度随土壤含水量的提高而增加。如果土壤含水量高,则叶片蒸腾强度大,因而单位叶面积及单株耗水增多,导致总需水量增多。二是土壤含盐量。与一般壤土相比,盐碱地种植玉米耗水量较多,土壤含盐量高,玉米耗水量大。三是土壤质地。在品种、产量水平等相同的条件下,不同土壤质地,玉米耗水量不相同。土壤保水能力有强弱的差别,黏土透水性差,通气不良,因为其颗粒间隙很小,毛细管作用强,所以降雨或者灌溉后,水分很难渗透,以地表径流方式消耗,成为无效耗水。同时,因为黏土蓄水性强,土壤水分含量大,容易增加耗水量。应当注意中耕,避免土壤发生龟裂失水。沙土地通气、透水性强,由于颗粒间孔隙大,毛细管作用弱,故浇水或降雨很易渗至深处。沙土地持水量少,土壤水分很易通过大孔隙蒸发,保水能力差,耗水量也大。
  2.2品种
  不同的玉米品种,其株体大小、单株生产力、株型、吸肥耗水能力、生育期长短、抗旱性等均存在差异,因此耗水量不同。全生育期间一般晚熟品种需水超过800 mm,中熟品种需水500~800 mm,早熟品种需水300~400 mm。在相同產量水平下,水分消耗总量也不同,但全生育期内不得少于350 mm。生育期短的品种叶面蒸腾量小,蒸腾持续时间相对较短,因此耗水量较少;而生育期长的品种,耗水总量则更多。品种的抗旱性也是一个重要方面,抗旱性强的,消耗水分较少,因为其叶片蒸腾速率较低。相对杂交品种而言,耐旱的农家品种耗水量较少。
  2.3产量水平
  籽粒产量取决于经济系数、生物产量等,干物质产量是经济产量的基础,要达到干物质产量的累积,提高生物产量向籽粒转化效率,都与水密切相关。在一定范围内,玉米籽粒产量水平越高,其需水量越大,在产量水平较低时,随产量的提高,对水分的消耗量近似呈直线上升,当产量达到一定水平后,耗水量与产量的相关曲线趋于平缓。
  2.4栽培措施
  一是密度。在一定密度范围内,同一玉米品种随密度增加,群体叶面积增加,则总耗水量也增加。当超过适宜密度,叶片相互重叠严重,致使下部叶片受光少,气孔光调节受限,蒸腾速率大大降低;同时株间环境条件恶化,植株生长不良,耗水量和产量均降低。二是浇水。玉米生育期间耗水量与浇水的次数、数量、方法等密切相关。浇水量较小,次数多,水分集中于表层并未渗透,会加剧地表蒸发,造成土壤板结。旱时浇水有利于提高肥效、增加产量。浇水量越大,次数越多,玉米实际的耗水量越高。在浇水量过大时,易造成水分地表径流,或向土壤深层渗漏,加大农田耗水量,增加无效耗水。三是施肥。增加施肥量可促进植株根、茎、叶等营养器官生长,利于根系吸水,但同时加剧了植株蒸腾作用,使耗水量增加。肥力较高的土壤地,或者肥料施用量较大时,玉米植株耐旱性增强。四是中耕。中耕除草能减少水分的无效消耗。可以切断土壤毛细管,避免下层土壤水的蒸发,抑制需水量。玉米生育前期中耕效果好,尤其降雨和浇水后及时中耕,可以显著减少棵间土壤蒸发。后期田间覆盖率高,抑制土壤水分蒸发散失的效果较差。中耕深度方面,与中耕2 cm深相比,5~8 cm深度土壤蒸发量小。
  2.5气候条件
  气候条件可以影响玉米棵间蒸发和叶面蒸腾,使玉米需水量发生变化。如温度、光照强度、降水量、空气相对湿度、日照时数、风力、气压等。相同栽培措施的玉米,其生育期内空气相对湿度小、气温高、风力大、日照时数长、积温量大、光照强度大,均会导致地面蒸发和叶面蒸腾作用增强,使总耗水量增多。降水量多的年份常使耗水量减少。
  3及时适量供水对策
  3.1选择抗旱品种节水
  品种是各项措施中的内因。选择耐旱品种是提高产量、降低生产成本的重要措施[3]。据观察研究,抗旱品种有以下特征:一是根系发达。因根系发育早、发育快、发育多、范围大、扎的深,能吸收土壤深层水分,表现出耐旱性。二是叶型有利抗旱。一般叶型较挺直,叶片窄,叶边茸毛多,叶色绿有蜡粉的叶片耐旱性好。三是叶片蒸发水分速率低。叶片细胞紧密而对高温强光反应敏感。在中午强光高温时叶片自然萎缩卷曲,待稍降温和光照较弱时能尽快散叶恢复正常生长。选择有这些特征的品种,在一般旱年能稳产不减产,短期干旱能丰产。
  3.2提高土壤有机质蓄水
  提高土壤有机质含量。一是多施有机肥。有机肥不仅增加土壤有机质,改善土壤结构,使土壤疏松绵软,协调水肥气热,满足玉米对水肥气热的要求,而且养分全、分解慢、肥效长,能源源不断地供给玉米生长需要,对促使幼苗早发稳长、中后期健壮生长、防止早衰都有良好的作用。二是秸秆还田。将麦茬、玉米秆切短翻压是增加土壤有机质的有效快捷方法。三是种绿肥压青。小麦收获后种1茬绿豆或小豆,待开花时翻入土壤作为青绿肥增加有机质。通过施有机肥,深翻地,可使土壤有机质含量达到1.5%以上,土质容重小,蓄水多,蒸发少,保墒好。据测定,含有机质高的土壤,1 m3土可蓄水550 kg,比一般土壤地多10%左右。0~10 cm土壤蒸发量比一般地少16.4%。因此,旱不显旱,涝不显涝,产量稳而高。
  3.3旱地玉米用地膜保墒
  使用无色透明地膜,工艺简单,成本较低,而且兼有多种优越性能,对于防寒保温、提高地温、防止蒸发、湿润土壤、稳定耕层含水量、疏松土壤、促进微生物活动、改善土壤营养状况等都有极为明显的效果,对于减少和控制病虫害的发生和抑制杂草的生长起到了一定的作用。一般的耕作条件下,只要盖以普通薄膜,就能够很好地改进作物的环境条件特別是根部的生育环境。不仅使玉米根量较多,扎根较深、较广,而且粗壮、结实,吸收能力旺盛。据陕西省2011年首次实施财政部旱作农业科技推广项目,在陕北建设了玉米全膜双垄沟播技术示范区,种植面积为1.09万hm2,平地产量达11 776.5 kg/hm2,比对照田增产2 893.5 kg/hm2。定边县40.6 hm2旱地玉米全膜覆盖,平均产量14 656.5 kg/hm2,刷新了全国旱地玉米高产纪录;渭北宜君县逾2 666.67 hm2半膜覆盖玉米平均产量12 439.5 kg/hm2。试验表明,进行普通地膜覆盖玉米,根数增加27.6%,株高增加26.5%;叶数增加11.6%,茎粗增加20%,产量增加23.6%。
  3.4适时适量灌溉补水
  夏玉米在干旱年份只要浇出苗水、发苗水、拔节水、抽穗水、灌浆水就能实现丰产。据试验,不浇一水的产量只有3 337.5 kg/hm2;只浇拔节水的,产量仅为4 380 kg/hm2;只浇抽穗水的,产量5 017.5 kg/hm2;浇灌浆水的,产量5 505 kg/hm2;灌拔节水、抽穗水、灌浆水、攻粒水的产量为6 757.5 kg/hm2。据调查,浇拔节水一般可增产36%~42%。在大喇叭口到抽雄前,茎叶萎蔫1~2 d,则减产20%左右,萎蔫6~8 d,减产50%左右,即所谓的“卡脖旱”所造成严重的减产,因此注意及时适量浇好抽雄水非常重要。
  3.5中耕锄地保持土中水
  巧锄地勤中耕是苗期管理的一项重要措施,也是促下控上增根壮苗的主要措施。锄地或中耕可以疏松土壤流通空气,促使玉米根系向下深扎,有利于促进土壤微生物活动,促进土壤有机质分解,增加有效养分。春玉米苗期锄地,可以提高地温,消灭杂草,天旱时锄地还起抗旱保墒的作用,雨后锄地又可促进水分蒸发散墒除涝。夏玉米及时锄地,还可消灭杂草、切断土壤毛细管向上蒸发水分。中耕锄地的作用是多方面的,不同的地,不同的苗,不同的时间锄地的作用都不相同,能否发挥其作用,关键在于巧锄。农民对玉米的锄地很讲究,锄地的深度应掌握“头次浅、二次深、三次要适中”、“苗旁浅、行中深”的原则。一般定苗前宜浅锄,深度4~6 cm。定苗后宜深锄,一般15~20 cm,以便根系深扎。拔节前中耕也要适当深一些,以利夹行培土。这时深中耕虽会切断部分细根,但又促使新根发生和深扎根,扩大吸收营养面积,促进土壤熟化。从纵横2个方向进行深中耕,彻底消灭株间杂草,还有利于蓄水保墒[4]。
  玉米在长期的栽培过程中对土壤通气有较高的要求。据试验,玉米苗期土壤通气良好的,单株干重99.4 g,土壤通气不好的,单株干重仅63.1 g。当土壤空气中的含氧量为10%~15%时,最适宜玉米生长,含氧量<5%、二氧化碳含量>1%时,根系就会停止生长。因此,以根系生长为主的苗期田间管理,多中耕特别重要。既利于提高地温,抗旱保墒,又利于促进土壤通气,调节水肥营养,增强根系吸收肥水的能力。因此,在一定条件下通气就有肥,通气就有水。玉米苗期过干、过湿对根系生长都不利。夏玉米往往由于土壤过干,缺苗断垄严重,不易保障全苗和发壮苗,影响形成壮株。夏玉米往往由于土壤过湿通气不良,影响根系生长和养分吸收,叶片发黄,叶鞘紫红,根系发育不良,形成所谓的“苗涝”现象。
  3.6增施磷肥促根长用深水
  根据西北农林科技大学不同肥料对作物根系的影响观察看:夏玉米不施磷肥时平均产量2 250 kg/hm2,连续几年施磷后,平均产量达到6 000~9 000 kg/hm2。笔者也对夏玉米进行增施磷肥试验,其结果氮磷配合施用,不但能提高氮肥利用率,还能促进根系發达,根多根长,广泛利用土壤水分,多利用土壤深层水分,节约水费,促进丰产。玉米根系分布的深度,一般在1 m左右,最深的可达2 m,根系重量占全株重量的16%~25%,60%~70%的根系分布在0~30 cm土层中。旱地玉米的根系分布深,水浇地根系分布浅。据试验,拔节期一次施碳酸氢铵1 500 kg/hm2、过磷酸钙750 kg/hm2,在成熟时有次生根层7层,单株地下鲜根系重1 789 g,平均产量8 325 kg/hm2,比单一施氮肥750 kg/hm2(有次生根层5层)多2层,地下鲜根重1 618 g多171 g,平均产量6 990 kg/hm2,施磷比不施磷增产19.1%。因此,玉米增施磷肥是增加根系数量、增长根系的一项重要措施。
  4参考文献
  [1] 王在德.玉米[M].北京:科学普及出版社,1983.
  [2] 李立科,张航,张润辛,等.在渭北一年一熟的旱地农区改引水灌溉为就地开发[J].陕西农业科学,2011,57(2):126-129.
  [3] 亢振军,尹光华,刘作新,等.辽西玉米需水规律及灌溉预报研究[J]. 中国科学院研究生院学报,2010(5):614-620.
  [4] 于秀琴,于景春,信佰玲,等.非充分灌溉条件下玉米需水规律研究[J].现代农业科技,2011(20):48-50.
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