春玉米水分適宜性評(píng)價(jià)和水分利用效率研究.pdf

1、新世紀(jì)我國(guó)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(chǎn)量進(jìn)而提高作物水分利用效率。節(jié)水和增產(chǎn)已成為今后北方農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的主要內(nèi)容。生物節(jié)水以生物機(jī)能提高產(chǎn)量和水分利用效率，投入小而效益高、潛力大，適合我國(guó)國(guó)情。玉米是山西種植的主要作物，干旱是玉米生產(chǎn)的首要限制因子，對(duì)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(xiàn)實(shí)措施主要有兩類(lèi):一從遺傳角度出發(fā)，建立評(píng)價(jià)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(shí)現(xiàn)WUE、產(chǎn)量、耗水量的平衡。
　　本研究利用室內(nèi)萌發(fā)試驗(yàn)和田間灌溉試驗(yàn)分析相結(jié)合的方式，研究了現(xiàn)有條件下實(shí)現(xiàn)生物節(jié)水的可能性。室內(nèi)萌發(fā)試驗(yàn)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(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì)，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(duì)玉米生長(zhǎng)發(fā)育、生理性狀及產(chǎn)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(shì)品種及產(chǎn)量與水分利用效率和耗水量的關(guān)系。結(jié)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。抗旱性強(qiáng)的品種有較高的萌發(fā)抗旱指數(shù)、活力抗旱指數(shù)，在水分脅迫下仍然能保持著較高的發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率，幼苗、胚根干重和貯藏物質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)率所受的影響較小。先鋒3號(hào)，東單60號(hào)，品玉3號(hào)，農(nóng)大108號(hào)為耐旱型品種。沈玉18號(hào)，三北6號(hào)，晉單42號(hào)，中玉9號(hào)，魯單6006，為較耐旱

4、型品種。在進(jìn)行大批量品種的萌芽期抗旱性鑒定時(shí)，可以利用PEG模擬干旱的方法，以萌發(fā)抗旱指數(shù)、活力抗旱指數(shù)為指標(biāo)進(jìn)行篩選，減少工作強(qiáng)度，提高工作效率。文中提出的活力抗旱指數(shù)在萌發(fā)抗旱指數(shù)的基礎(chǔ)上增加了苗長(zhǎng)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(zhǎng)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(chǎn)量具有顯著差異。干旱條件下有限灌溉可使玉米產(chǎn)量有較大幅度增長(zhǎng)。不同水分條件下的抗旱指數(shù)次

5、序并無(wú)差異，均僅與旱地條件下的產(chǎn)量顯著相關(guān)。抗旱指數(shù)偏向于選擇穩(wěn)產(chǎn)型品種，而干旱條件下的抗旱性與小同水分條件下的豐產(chǎn)性并不完全重合。本次試驗(yàn)中抗旱指數(shù)最高的中玉9號(hào)抗旱性最強(qiáng)，無(wú)灌溉條件下產(chǎn)量高達(dá)5029kg/hm2，但在高量灌水條件下產(chǎn)量較低，中量灌溉條件下產(chǎn)量6535 kg/hm2，豐產(chǎn)性差，對(duì)水分的利用并不充分。
　　由于不同品種的水分適應(yīng)范圍是不同的，所以在不同的水分（灌溉）條件下的產(chǎn)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(shù)可以良好的反映這種變化。并且傾向于選擇高產(chǎn)型品種?？紤]到我國(guó)干旱半干旱地區(qū)的主要糧食產(chǎn)區(qū)農(nóng)田水分條件差異巨大，對(duì)于以收獲經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為目的品種試驗(yàn)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(shù)的可操作性更強(qiáng)，結(jié)果直觀，便于比較和分析，更具有實(shí)際意義。
　　試驗(yàn)中確實(shí)存在各種水分條件下產(chǎn)量都比較高的品種，這類(lèi)品種有些是在灌水條件下產(chǎn)量增加較多、豐產(chǎn)潛力大，并具有一定的抗旱性，在缺水時(shí)減產(chǎn)情況下產(chǎn)量仍較高

7、。其中沈玉18號(hào)水分適宜范圍靠前。無(wú)灌溉產(chǎn)量4873 kg/hm2，中量灌溉條件下產(chǎn)量7836kg/hm2，達(dá)到或接近試驗(yàn)條件下的高點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了既節(jié)水又高產(chǎn)的目的。
　　3、對(duì)于降水較充足的半干旱偏濕潤(rùn)區(qū)種植的春玉米，從總量上來(lái)說(shuō)，降水是可以滿足玉米生長(zhǎng)大部分需要的，但降水時(shí)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(huì)超過(guò)土壤水庫(kù)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(shí)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(chǎn)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(chǎn)量差異巨大。不同水分條件下WUE的差異主要由產(chǎn)量變化造成，故玉米WUE與水分適宜指數(shù)或產(chǎn)量成正相關(guān)。沈玉18號(hào)在中灌溉條件下WUE達(dá)到本次試驗(yàn)的高點(diǎn)。沈玉18號(hào)在中灌溉條件下WUE達(dá)到本次試驗(yàn)的高點(diǎn)18.83 kg/hm2·m

9、m。較少的灌溉水，較高的產(chǎn)量和WUE得以同時(shí)實(shí)現(xiàn)。
　　通過(guò)對(duì)產(chǎn)量，水分利用效率的邊際分析可知:產(chǎn)量、WUE隨耗水量增加先增大后減小。邊際產(chǎn)量、邊際WUE和水分彈性系數(shù)均隨耗水量增加而減少。WUE頂點(diǎn)和Y頂點(diǎn)是不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)的，WUE頂點(diǎn)會(huì)先于Y頂點(diǎn)到達(dá)。水分彈性系數(shù)e可以作為辨別指標(biāo)。當(dāng)水分彈性系數(shù)e=1時(shí)，邊際WUE為0，WUE達(dá)到頂點(diǎn)。之后產(chǎn)量隨耗水量增大而增大，WUE隨耗水量增大而減小。當(dāng)e=0時(shí)，邊際產(chǎn)量為0，產(chǎn)量達(dá)到最高

10、點(diǎn)。
　　對(duì)于灌溉的目標(biāo)來(lái)說(shuō)，求解最大產(chǎn)量的灌溉定額，可以根據(jù)求解灌溉水—產(chǎn)量函數(shù)的頂點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)最大收益的灌溉定額，還要根據(jù)玉米價(jià)格和灌溉水價(jià)格共同確定。當(dāng)灌溉量所增加的產(chǎn)出等于水量投入本身的價(jià)值時(shí)，即邊際收益等于邊際成本時(shí)的投入量時(shí)經(jīng)濟(jì)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(chǎn)量7896 kg/hm2，灌溉量1086.98m3/hm2，對(duì)應(yīng)凈收益5456.6