春玉米水分適宜性評價和水分利用效率研究.pdf

1、新世紀我國面臨用水安全和糧食安全的雙重挑戰(zhàn)，需要在水資源有限的條件下提高產量進而提高作物水分利用效率。節(jié)水和增產已成為今后北方農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要內容。生物節(jié)水以生物機能提高產量和水分利用效率，投入小而效益高、潛力大，適合我國國情。玉米是山西種植的主要作物，干旱是玉米生產的首要限制因子，對其種植采取生物節(jié)水措施有著十分重要的意義。玉米生物節(jié)水現實措施主要有兩類:一從遺傳角度出發(fā)，建立評價體系，篩選合適品種以提高WUE;二從環(huán)境角度出發(fā)，

2、研究其需水規(guī)律，找出不充分灌溉的定額，以實現WUE、產量、耗水量的平衡。
　　本研究利用室內萌發(fā)試驗和田間灌溉試驗分析相結合的方式，研究了現有條件下實現生物節(jié)水的可能性。室內萌發(fā)試驗采取PEG溶液人工模擬干旱的方法，研究不同品種萌芽期抗旱性差別以篩選出抗旱品種。滿足山西春季土壤干旱缺墑條件下播種出苗的需要。田間試驗采用裂區(qū)設計，灌水為主區(qū)，品種為副區(qū)，研究春玉米需水耗水規(guī)律.干旱脅迫對玉米生長發(fā)育、生理性狀及產量的影響.不同品種玉

3、米的抗旱性和不同水分條件下的水分適宜性，明確不同水分條件下的優(yōu)勢品種及產量與水分利用效率和耗水量的關系。結果表明:
　　1、不同品種之間在萌芽期的抗旱性上具有顯著差異?？购敌詮姷钠贩N有較高的萌發(fā)抗旱指數、活力抗旱指數，在水分脅迫下仍然能保持著較高的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，幼苗、胚根干重和貯藏物質運轉率所受的影響較小。先鋒3號，東單60號，品玉3號，農大108號為耐旱型品種。沈玉18號，三北6號，晉單42號，中玉9號，魯單6006，為較耐旱

4、型品種。在進行大批量品種的萌芽期抗旱性鑒定時，可以利用PEG模擬干旱的方法，以萌發(fā)抗旱指數、活力抗旱指數為指標進行篩選，減少工作強度，提高工作效率。文中提出的活力抗旱指數在萌發(fā)抗旱指數的基礎上增加了苗長因子，可以很好地反映品種間干旱脅迫下種子活力及幼苗生長的差別，可以作為玉米萌發(fā)階段抗旱性鑒定的篩選方法。
　　2、不同品種不同灌溉量處理之間的產量具有顯著差異。干旱條件下有限灌溉可使玉米產量有較大幅度增長。不同水分條件下的抗旱指數次

5、序并無差異，均僅與旱地條件下的產量顯著相關?？购抵笖灯蛴谶x擇穩(wěn)產型品種，而干旱條件下的抗旱性與小同水分條件下的豐產性并不完全重合。本次試驗中抗旱指數最高的中玉9號抗旱性最強，無灌溉條件下產量高達5029kg/hm2，但在高量灌水條件下產量較低，中量灌溉條件下產量6535 kg/hm2，豐產性差，對水分的利用并不充分。
　　由于不同品種的水分適應范圍是不同的，所以在不同的水分（灌溉）條件下的產量變化的幅度和排列次序是不同的。文中提

6、出的水分適宜指數可以良好的反映這種變化。并且傾向于選擇高產型品種。考慮到我國干旱半干旱地區(qū)的主要糧食產區(qū)農田水分條件差異巨大，對于以收獲經濟產量為目的品種試驗而言，篩選適水種植品種比單純篩選抗旱品種的意義更大。水分適宜指數的可操作性更強，結果直觀，便于比較和分析，更具有實際意義。
　　試驗中確實存在各種水分條件下產量都比較高的品種，這類品種有些是在灌水條件下產量增加較多、豐產潛力大，并具有一定的抗旱性，在缺水時減產情況下產量仍較高

7、。其中沈玉18號水分適宜范圍靠前。無灌溉產量4873 kg/hm2，中量灌溉條件下產量7836kg/hm2，達到或接近試驗條件下的高點，實現了既節(jié)水又高產的目的。
　　3、對于降水較充足的半干旱偏濕潤區(qū)種植的春玉米，從總量上來說，降水是可以滿足玉米生長大部分需要的，但降水時空分布不均。在特定的年份或者生育階段，這種需水量與耗水量的不均衡可能會超過土壤水庫的緩沖和作物本身的忍耐余地，造成階段性干旱脅迫，需要灌溉。灌溉并不是單純只增加

8、作物耗水量，更主要的是改善作物耗水與需水之間的耦合度，以減輕由于降水時間分布不均造成的作物階段干旱。故低量和中量灌溉可明顯提高產量和水利用效率。
　　4、不同品種相同處理耗水量差異不大，小于灌溉量的差異，但產量差異巨大。不同水分條件下WUE的差異主要由產量變化造成，故玉米WUE與水分適宜指數或產量成正相關。沈玉18號在中灌溉條件下WUE達到本次試驗的高點。沈玉18號在中灌溉條件下WUE達到本次試驗的高點18.83 kg/hm2·m

9、m。較少的灌溉水，較高的產量和WUE得以同時實現。
　　通過對產量，水分利用效率的邊際分析可知:產量、WUE隨耗水量增加先增大后減小。邊際產量、邊際WUE和水分彈性系數均隨耗水量增加而減少。WUE頂點和Y頂點是不能同時實現的，WUE頂點會先于Y頂點到達。水分彈性系數e可以作為辨別指標。當水分彈性系數e=1時，邊際WUE為0，WUE達到頂點。之后產量隨耗水量增大而增大，WUE隨耗水量增大而減小。當e=0時，邊際產量為0，產量達到最高

10、點。
　　對于灌溉的目標來說，求解最大產量的灌溉定額，可以根據求解灌溉水—產量函數的頂點坐標實現。實現最大收益的灌溉定額，還要根據玉米價格和灌溉水價格共同確定。當灌溉量所增加的產出等于水量投入本身的價值時，即邊際收益等于邊際成本時的投入量時經濟最優(yōu)。具體值可由灌溉量、本、利分析模型確定。在灌溉水1.7元/噸，玉米1.4元/kg的條件下，沈玉18最大產量7896 kg/hm2，灌溉量1086.98m3/hm2，對應凈收益5456.6