東北雨養(yǎng)區(qū)玉米種植密度對(duì)土壤棵間蒸發(fā)的影響

1、東北雨養(yǎng)區(qū)玉米種植密度對(duì)土壤棵間蒸發(fā)的影響孫仕軍1，遲道才1，閆瀛1，劉彥平1，王鐵良1，尹光華2（1沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院沈陽(yáng)110866；2中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)研究所沈陽(yáng)110016）摘要：本文使用微型蒸發(fā)器對(duì)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)不同種植密度條件下的玉米土壤棵間蒸發(fā)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，土壤棵間蒸發(fā)隨著種植密度的增大呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。種植密度對(duì)相對(duì)土壤蒸發(fā)強(qiáng)度以及棵間蒸發(fā)與階段騰發(fā)量的比值的影響與棵間蒸發(fā)一致，即種植密度越大，比值越小。影

2、響棵間蒸發(fā)的兩個(gè)主要因素葉面積指數(shù)和土壤表層含水率也隨著種植密度的增加而減小。關(guān)鍵詞：雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)；種植密度；玉米；棵間蒸發(fā)；節(jié)水農(nóng)業(yè)中圖分類(lèi)號(hào)：S513文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A0引言玉米種植密度是影響其產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)玉米種植密度的研究由來(lái)已久，如，種植密度與耗水量之間的關(guān)系，種植密度對(duì)葉面積、光合作用的影響等。植物種群密度增加通?？梢蕴岣弋a(chǎn)量，直到達(dá)到一個(gè)每單位面積最優(yōu)的種植密度（Langetal.1956HoltTimmons196

3、8）。胡柯等[2]（2007）和孫銳等[3]（2008）指出：玉米單株的葉面積呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)；而群體的葉面積、葉面積系數(shù)呈現(xiàn)出增高趨勢(shì)。而玉米產(chǎn)量隨種植密度的增加呈現(xiàn)出向下拋物線(xiàn)趨勢(shì)，即增加一段后出現(xiàn)下降趨勢(shì)。陳傳永等[4]（2010）和胡萌等[5]（2010）研究認(rèn)為種植密度對(duì)玉米的光合特性有一定影響。有關(guān)玉米種植密度的研究報(bào)道很多大多是關(guān)于密度與產(chǎn)量及其產(chǎn)量構(gòu)成因素的關(guān)系[1]。但對(duì)作物種植密度與土壤棵間蒸發(fā)的關(guān)系研究較少。在一定耕

4、作條件下作物應(yīng)當(dāng)有最為合理的種植密度，使得產(chǎn)量較高的前提下無(wú)效耗水最少。本研究采用微型蒸發(fā)器對(duì)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)不同種植密度條件下玉米土壤棵間蒸發(fā)進(jìn)行測(cè)定，利用FAO推薦的模型對(duì)本地區(qū)的作物需水量進(jìn)行計(jì)算旨在為合理安排玉米種植密度，減少土壤棵間蒸發(fā)量，減少無(wú)效耗水提供依據(jù)。收稿日期：20110922基金項(xiàng)目：遼寧省教育廳高?？蒲许?xiàng)目（2009A630）；遼寧省節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金項(xiàng)目(05KJT21002)。作者簡(jiǎn)介：孫仕軍(1969)，男，

5、博士，副教授。主要從事水資源開(kāi)發(fā)利用和農(nóng)業(yè)節(jié)水方面研究。Email:sunshijun2000@1材料與方法1.1試驗(yàn)地概況本試驗(yàn)于2010年5月至10月在沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院綜合試驗(yàn)基地完成。該基地位于北緯4144′，東經(jīng)12327′，海拔44.7m，土質(zhì)為潮棕壤土，耕作層平均土壤容重為1.55gcm3，田間持水率為29.59%（質(zhì)量含水率）。試驗(yàn)期平均地下水埋深為5m。試驗(yàn)場(chǎng)內(nèi)設(shè)有自動(dòng)氣象觀測(cè)系統(tǒng)，自動(dòng)觀測(cè)太陽(yáng)輻射強(qiáng)度、空氣溫度與濕

6、度、風(fēng)速等相關(guān)氣象數(shù)據(jù)。1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)與供試材料本試驗(yàn)主要是研究種植密度對(duì)土壤棵間蒸發(fā)的影響，供試作物為玉米，品種為遼寧省農(nóng)科院玉米所提供的國(guó)審新品種遼單527，在2010年5月9日進(jìn)行播種。試驗(yàn)共設(shè)有五個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)4次，各處理之間的種植密度不同，具體安排如表1所示：表1玉米種植密度設(shè)計(jì)株（667m2）處理號(hào)處理1處理2處理3處理4處理5密度296433353706407644471.3觀測(cè)項(xiàng)目及方法1.3.1土壤含水率的測(cè)定本

7、研究采用TDR測(cè)定0~80cm深土層的土壤含水率；分別取0~10cm，10~20cm，20~30cm，30~40cm，40~60cm，60~80cm的土層，每個(gè)小區(qū)取3次重復(fù)。用烘干東北雨養(yǎng)區(qū)玉米種植密度對(duì)土壤棵間蒸發(fā)的影響孫仕軍遲道才閆瀛等3期的蒸發(fā)量的變化。隨著玉米的不斷生長(zhǎng)，作物冠層對(duì)于太陽(yáng)輻射的阻隔作用逐漸明顯，棵間蒸發(fā)總體呈現(xiàn)出遞減趨勢(shì)。同時(shí)，種植密度的影響也開(kāi)始明顯，同一時(shí)期不同密度之間的棵間蒸發(fā)量差值逐漸增大，種植密度越大

8、，蒸發(fā)量越小。種植密度對(duì)土壤棵間蒸發(fā)的影響可以從另一個(gè)角度來(lái)解釋?zhuān)翰煌姆N植密度導(dǎo)致作物葉面積不同，而葉面積大小會(huì)影響太陽(yáng)輻射向地面的傳播。不同種植密度下的玉米葉面積和葉面積指數(shù)（LAI）見(jiàn)圖5和圖6。圖5玉米單株葉面積圖圖6玉米葉面積指數(shù)變化圖從圖5可以看出隨著密度的增加單株葉面積表現(xiàn)出下降的趨勢(shì)，作物種植密度越大，對(duì)于水分和陽(yáng)光等生長(zhǎng)必須要素的競(jìng)爭(zhēng)就越激烈，導(dǎo)致單個(gè)植株得到的營(yíng)養(yǎng)受到限制。圖3.6反映了不同種植密度條件下玉米葉面積指

9、數(shù)(LAI)在不同生育階段的發(fā)展動(dòng)態(tài)。不同密度群體LAI的總體變化基本一致，LAI均呈單峰曲線(xiàn)變化。各生育期LAI都隨密度的增加而升高，在拔節(jié)期群體LAI密度間的差距較均勻，隨著生育期的進(jìn)程不同處理間的差距增大，且不等距，3335株(667m2)和3706株(667m2)兩個(gè)密度處理的LAI動(dòng)態(tài)變化曲線(xiàn)較接近。從抽穗期到成熟，不同密度群體LAI隨生育期進(jìn)程各處理間差值減小，同時(shí)LAI減小幅度隨種植密度的增大而增大。由種植密度與葉面積之間

10、的這種關(guān)系可以更好的理解種植密度對(duì)棵間蒸發(fā)的影響，同時(shí)還能根據(jù)這種關(guān)系來(lái)選擇合理的種植密度，達(dá)到玉米種植高產(chǎn)、省水的目的。2.2土壤棵間蒸發(fā)與參考作物需水量ET0之間的關(guān)系本實(shí)驗(yàn)根據(jù)1992年FAO推薦的PenmanMonteith公式計(jì)算了玉米全生育期的參考作物需水量，具體變化過(guò)程見(jiàn)圖7。圖7參考作物需水量變化圖圖8棵間蒸發(fā)與參考作物需水量變化曲線(xiàn)圖8是玉米灌漿成熟期后期棵間蒸發(fā)與參考作物需水量之間的關(guān)系，此時(shí)玉米植株開(kāi)始枯黃，土壤棵

11、間蒸發(fā)占作物耗水量的比例又開(kāi)始上升?？梢钥闯龃藭r(shí)土壤棵間蒸發(fā)的變化趨勢(shì)和參考作物需水量的變化趨勢(shì)基本一致。圖9作物生育期棵間蒸發(fā)與ET0變化曲線(xiàn)圖9是作物出苗后直至成熟期間的土壤棵間蒸發(fā)量與參考作物需水量的變化情況。由圖可以看出在玉米拔節(jié)之前，棵間蒸發(fā)量占參考作物需水量的比重較大。這主要是由于此時(shí)玉米植株較小，地面接受的太陽(yáng)凈輻射較多。但是，這一現(xiàn)象隨著玉米的生長(zhǎng)在變化，植株的長(zhǎng)大會(huì)增大蒸騰量的比重，同時(shí)也會(huì)減少到達(dá)地面的太陽(yáng)凈輻射，導(dǎo)