您现在的位置: 首页» 科研动态

鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究_张雷

发布日期:2021-01-22   

2021 1 灌溉排水学报 40 1


Jan. 2021 Journal of Irrigation and Drainage No.1 Vol.40

文章编号:1672 - 3317202101 - 0022 - 08

鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究

张 雷 1,王 杰 1,王树鹏 1,黄 英 1,曹 言 1,段琪彩 1,崔远来 2

1.云南省水利水电科学研究院,昆明 650228

2.武汉大学 水资源与水电工程科学国家重点实验室,武汉 430072

摘 要:【目的】研究鲜食甜玉米需水量、需水规律及节水灌溉制度指导其科学合理灌溉。【方法】连续开展 2 a 鲜食甜玉米田间灌溉试验,以群众高产种植经验为试验处理,在试验小区内安装智墒和云智能气象站采集土壤墒情、气象数据。分析了甜玉米全生育期土壤水分动态变化规律;计算了甜玉米逐日需水量和作物系数,分析了其需水量规律;针对实际灌溉中存在的问题,对甜玉米灌溉过程中土壤含水率上下限进行了优化。【结果】甜玉米土壤水分

变化主要集中在 10~30 cm 之间,根系最大吸水深度为 50 cm20162017 年甜玉米全生育期需水量分别为 197.7 mm 212.9 mm,平均需水强度分别为 3.0 mm/d 3.1 mm/d;需水强度呈现抽雄吐丝期灌浆乳熟期拔节期苗期的规律;甜玉米作物系数(Kc)苗期最小,抽雄吐丝期最大,2 a 全生育期 Kc 平均值分别为 0.63 0.67;经过灌溉制度优化,甜玉米全生育期灌水 4 次,净灌溉用水量较实际分别减少 31.87%33.97%。【结论】甜玉米需水量较小,需水规律和普通玉米相似,农业生产中应根据降雨情况适时补充灌溉。

关 键 词:甜玉米;需水量;需水规律;作物系数;灌溉制度

中图分类号S274.1 文献标志码A doi10.13522/j.cnki.ggps.2019368 OSID

张雷, 王杰, 王树鹏, . 鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究[J]. 灌溉排水学报, 2021, 40(1): 22-29, 37. ZHANG Lei, WANG Jie, WANG Shupeng, et al. Water Consumption of Sweet Corn and Its Water-saving Irrigation Strategies[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(1): 22-29, 37.


0 引 言

【研究意义】玉米作为我国重要粮食作物,长期以来针对其需水量[1]、灌溉制度[2]、灌水方式[3]、水肥耦合[4]等方面开展了大量研究,取得了大批阶段性研究成果,对我国灌溉用水管理及农业发展起到了重要的促进作用。然而众多研究成果中,研究对象多为普通玉米粮食,关于鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度的研究还鲜有报道。与普通玉米相比,甜玉米是玉米胚乳中基因 Su1 隐性突变而来[5],具有经济价值高、分蘖能力强需及时除去无效分蘖、生长速度快抽雄吐丝期后 20 d 左右即可收获),生育期内需要多次施肥和灌溉[6]等特点。因此,针对普通玉米的灌溉试验研究成果很难用于指导甜玉米生产实际,随着甜玉米种植规模的不断扩大,亟须摸清其生育期需水规律及节水灌溉制度。【研究进展】在诸多需水量研究方法中,烘干法与蒸渗仪测定法被认为


收稿日期:2019-11-11

基金项目:云南省重点新产品开发计划项目2015BB019);2019 年云南省水利厅水资源费项目;2017 年云南省科技厅“三区”科技服务项目

作者简介:张雷(1986-),男,工程师,硕士,主要从事高原特色农作物节水灌溉研究。E-mail: 554117864@qq.com


2 种精度较高的方法[7]。烘干法需要不断取土样烘干获取土壤含水率数据,一方面会破坏土壤结构,也很难做到长期连续的原位监测;另一方面取样点过于靠近玉米根系,则会破坏玉米根系影响其正常生长, 远离根系,则不能真实反映玉米根系吸水情况。蒸渗仪测定法需要在试验场地安装大型称重式蒸渗仪,价格昂贵,国内仅有几个大型灌溉试验中心站具备相应条件。【切入点】Insentek 土壤水分监测仪智墒是一种新型土壤水分监测设备,设备通过简单钻孔安装之后便可持续、稳定、精确的测量土壤含水率[8]与烘干法和蒸渗仪法相比,智墒获取数据更便捷、实时监测到植物根系层土壤水分的动态变化,性价比也较高。【拟解决的关键问题】鉴于此,本文在云南高原特色蔬菜产业种植重点县建水县,以当地群众高产种植经验为试验处理,选择智墒测定甜玉米生育期土壤含水率,连续开展 2 a20162017 覆膜微喷灌条件下鲜食甜玉米需水规律试验研究,旨在摸清滇中高原地区鲜食甜玉米生育期需水量与需水规律,确立甜玉米节水灌溉制度,为高原特色农业灌溉用水管理提供科学依据。


1. 材料与方法

1.1 试验区概况


张雷 等:鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究

等。气象站与智墒均为整点同步发送监测数据。

1.3.2 作物蒸发蒸腾量

1)参考作物蒸发蒸腾量


试验位于云南省建水县曲江镇甜玉米集中连片

种植区的大田内经纬度 23°56'34"N102°50'07"E海拔 1 344 m)。曲江镇[9]属南亚热带季风气候,多

年平均降水量 815.8 mm,多年平均气温 18 ℃,年日

照时间 2 300 h 左右,无霜期 300 d 左右。气候温和, 光热适度,春暖干燥,夏湿冬干,雨热同期,冬无严寒,夏无酷暑,有“天然温室”之称,是云南省有名的蔬菜种植基地。对试验点土样进行物理性质测定结果显示,试验点土壤类型为粉砂质黏土,耕作层土壤平均体积质量为 1.32 g/cm3,耕作层土壤田间体积持水率在 42%~44%

1.2 试验材料与设计

2 a 试验在同一地块进行,前茬作物均为冬马铃

薯。2016 年试验时间为 4 23 日—6 27 日,2017

年为 4 8 日—6 15 日。供试甜玉米采用穴播, 每穴保留 2 株,品种均为“库普拉 902”。采用沟垄种植,沟宽 0.4 m,垄宽 0.7 m,垄长 10 m。每垄种

植甜玉米 2 行,行距 0.4 m,株距 0.3 m。灌溉方式为覆膜(地膜仅覆盖地垄表面微喷灌。覆膜后在每垄中间布置一根微喷带,微喷带内径 28 mm,有 5 排纵

向斜孔,纵向孔距 100 mm,横向孔距 10 mm,孔径

1 mm。灌溉时采用额定流量 10 m3/h,扬程 16 m,功

0.75 kw 的单相潜水泵加压浇灌 2 行玉米,并适时调整微喷带开启组数,保证单向喷洒幅度在 30 cm 右。2 a 试验水肥管理均按当地高产种植经验进行。2016 年甜玉米产量鲜果穗总质量24 375 kg/hm2

2017 年甜玉米产量鲜果穗总质量26 250 kg/hm2

1.3 观测要素与方法

1.3.1 土壤含水率与气象要素

甜玉米播种前,在地块中部随机选择 3 行地垄, 在地垄上安装智墒(ET60;北京东方润泽生态科技股份有限公司生产1 台,智墒位于 2 株玉米中间,

距离玉米主干约 15 cm。智墒埋深 60 cm试验点 60

cm 以下土壤为坚硬的黏土层,作物根系很难到达,


采用 FAO-56[11]推荐的 Penman-Monteith 公式计算参考作物蒸发蒸腾量(ET0)。

2)作物需水量

作物需水量采用水量平衡法计算:

ETci=ΔWi+Pi+Mi+Ki 1) 式中:ETci 为第 i 天作物实际需水量(mm);ΔWi 为第 i 天作物计划湿润层内土壤储水量的变化值,通过体积含水率变化和计划湿润层深度的乘积求得

mm);Pi 为第 i 天作物计划湿润内储存的有效降水总量,为降雨前和降雨后土壤计划湿润层内储存的可用于蒸发蒸腾的那部分降水量mm);Mi 为第 i 天净灌溉水量,是灌溉前和灌溉后土壤计划湿润层内储水量增加值mm)计算方法见式(4);Ki i 地下水补给量,在有底测坑或地下水埋深>2.5 m土、沙壤土)、3.5 m壤土、黏壤土、黏土条件下, Ki=0本试验涉及田块地下水埋深>3.5 m

次降雨有效降水量计算式为:

Pi=H(θ21) 2式中:Pi 为有效降水量mm);H 为甜玉米根系吸水深度,根据甜玉米根系层土壤含水率动态监测结果确定mm);θ1 θ2 为降雨前和降雨后根系层土壤体积含水率%)。

净灌溉用水量计算式为:

Mi=H(θv2-θv1) 3) 式中:Mi 为某次灌水净灌溉用水量mm);H 意义同式(2);θv1 为某次灌水前 1 hH 土层内各监测点实测体积含水率(%);θv2 为某次灌水后,H 土层内各监测点实测值相对稳定时的体积含水率%), 每次灌后时间节点选择,根据试验小区智墒逐时观测值灵活判断一般取灌后 46 h),观测值稳定以后, 灌溉水以毛管水的形式存在于土壤中,不再下渗。

1.3.3 作物系数

鲜食甜玉米作物系数 kc 计算式为:


所以选择智墒埋深 60 cm,以下土层的土壤水分消耗


kc


ETc

ET


4


忽略不计。垂直于地面方向每隔 10 cm 1 个监测

探头,每个探头可以实时监测半径 15 cm,高 10 cm 圆柱土体区域内的平均体积含水率。种植前在试验小区内取根区各层土壤进行烘干试验与智墒监测值进行对比,2 组数据误差在±3%以内[10]。试验点安装云智能气象观测站 1 套,主要观测项目为降水量、风速

2 m)、风向、气温、相对湿度、气压、太阳辐射


0

式中:kc 为作物系数;ETc 为实际作物需水量mm/d);

ET0 为参考作物需水量(mm/d)。

1.3.4 基础作物系数修正

FAO-56 给出的作物系数是特定标准条件下的作物系数,实际应用过程中需要根据当地具体条件进行修正,修正公式为:


23


灌溉排水学报http://www.ggpsxb.com


kcb mind(修正)


kcb mind


[0.04(u2


2) 0.004(RH


min


45)]( )

3


5


kcb end(修正)


kcb end


[0.04(u2


2) 0.004(RH


min


45)]( )

3


6


式中:Kcb mind修正Kcb end修正分别为修正后生长中期和生长后期 kc 值;Kcb mind Kcb end 分别为FAO-56 推荐的甜玉米生长中期和生长后期 kc 值;u2 为生长中期和后期 2 m 高度处日平均风速的平均值m/s); RHmin 为生长中期和后期日最小相对湿度的平均值

%);h 为生长中期和后期平均植物高度(m)。

2 结果与分析

2.1 甜玉米生育期土壤水分动态变化

实时监测结果1显示,甜玉米根系层不同深度土壤含水率变化程度不一。在播种后的 40 d 内, 10~20 cm 表层土壤含水率变化较大,40 d 以后 30 cm 以下土壤含水率变化开始变大,但整个生育期土壤含水率变化主要集中在 10~30 cm 间,到生长后期 40 cm


处才有轻微波动,50 cm 处土壤含水率较稳定。不同深度的土壤水分变化表明,试验点甜玉米根系最大吸水深度为 50 cm。根据图 1 甜玉米根系层吸水情况,

确定甜玉米不同生育期计划湿润层深度,苗期为 20

cm、拔节期为 30 cm、抽雄吐丝期为 40 cm、灌浆乳

熟期为 50 cm。从图 1 还可以看出,降水和灌溉适时补充根系层土壤水量的动态变化过程,降水量较多则灌溉量相对少,降水量少则灌溉量相对多,2016 2017 年甜玉米全生育期净灌溉用水量分别为 164.7

mm 182.8 mm,有效降水量分别为 60.2 mm 66.7 mm。总体上甜玉米生育期 10~30 cm 根层内体积含水率基本维持在 30%以上,相当于田持的 70%以上,水分供给充足,有利于甜玉米生长发育。


有效降水量

10 cm土壤含水率

30 cm土壤含水率

35 50 cm土壤含水率

30

25

20

15

10

5

0


净灌溉水量

20 cm土壤含水率

40 cm土壤含水率

45

40

35

30

25

20

15


0423 0504 0515 0526 0606 0617 0628

生育期

(a) 2016


有效降水量

10 cm土壤含水率

30 cm土壤含水率

70 50 cm土壤含水率

60

50

40

30

20

10

0


净灌溉用水量

20cm土壤含水率

40cm土壤含水率

45

40

35

30

25

20

15


0408 0419 0430 0511 0522 0602 0613

生育期

(b) 2017

1 甜玉米生育期土壤含水率动态变化

Fig.1 The dynamic change of soil content in growth stages of sweet maize


2.2 甜玉米生育期需水量及需水规律

根据式(1)计算甜玉米生育期内逐日需水量,


如表 1 所示。试验点 2016 年和 2017 年甜玉米全生育

期分别为 66 d 69 d,需水量分别为 197.7 mm


24


张雷 等:鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究


212.9 mm,全生育期平均需水强度分别为 3.0 mm/d 3.1 mm/d。从不同生育阶段看,苗期持续时间约占全生育期的 1/3,相比其他生育阶段,苗期需水量、需水强度和模比系数都较小,阶段需水量占总需水量14%左右,2 a 平均需水强度为 1.4 mm/d;拔节期甜玉米营养生长不断加快,这一时期阶段需水量和平均需水强度均较苗期有所增强;抽雄吐丝期是甜玉米营养和生殖生长的关键期,此阶段田间覆盖度基本达到顶峰,阶段需水量、模比系数和平均需水强度达到各生育阶段中最大值;灌浆乳熟期甜玉米以生殖生长为主,此阶段干物质快速形成并向穗部转移,是产量


最终形成的关键阶段,此阶段持续时间较短,且阶段需水量、模比系数和平均需水强度均开始下降。

根据甜玉米日需水量值绘制其全生育期需水过程线(2。甜玉米全生育期需水过程线并不是一条光滑稳定的曲线,而是一条不断波动变化的锯齿状曲线,波动幅度和作物的生长及气象要素息息相关[12]2 个年度甜玉米需水强度虽然存在差异,但变化趋势基本一致,呈现出中间高、两头低的现象,即抽雄吐丝期>灌浆乳熟期>拔节期>苗期,趋势线表现为开口向下的抛物线。


1 鲜食甜玉米各生育阶段需水量及需水规律

Table 1 The water requirement and water requirement regulation in different growth stages of sweet maize

年份

生育期

苗期

拔节期

抽雄吐丝期

灌浆乳熟期

全生育期

日期

04230512

05130528

05290613

06140627

04230627

2016

阶段需水量/mm

模比系数/%

28.4

14.35

48.1

24.32

83.0

41.96

38.3

19.37

197.7

100

日需水强度/(mm·d-1)

1.4

3.0

5.2

2.7

3.0

日期

04080430

05010520

05210605

06060615

04080615

2017

阶段需水量/mm

模比系数/%

31.7

14.87

52.9

24.85

96.4

45.26

32.0

15.01

212.9

100

日需水强度/(mm·d-1)

1.4

2.6

6.0

3.2

3.1


12

10

8

6

4

2

0

0423 0504 0515 0526 0606 0617 0628

生长期


12

10

8

6

4

2

0

0408 0418 0428 0508 0518 0528 0607 0617

生长期


2.3 甜玉米作物系数


(a) 2016 (b) 2017

2 甜玉米生育期内逐日需水量变化过程

Fig.2 The hydrograph of diurnal water consumption on sweet maize

修正 2016 年甜玉米不同生育阶段作物系数为


采用式4计算试验点甜玉米全生育期逐日 kc如图 3 所示。甜玉米逐日 kc 日间变幅较大,变化趋势与需水强度变化趋势基本一致,呈苗期 kc 较小,进入拔节期以后 kc 逐渐增大,至抽雄吐丝期达到峰值,灌浆乳熟期以后 kc 值有所下降的趋势。2016 年和 2017 年甜玉米全生育期 kc 平均值分别为 0.63 0.67,不同生育阶段 kc 值见表 2。地膜覆盖条件下,土壤表面蒸发较小,甜玉米耗水主要由植株蒸腾产生,在此条件下得到的作物系数kc非常类似于基础作物系数

kcb。因此,拟将实测 kc 值与FAO-56 推荐值进行比较。采用式5和式6对推荐值进行修正,经


kcbini=0.15kcb mind 修正=1.04kcb end 修正=0.912017 年为kcb ini=0.15kcb mind 修正=1.07kcb end 修正=0.96。实测均值与推荐值修正相比,生育初期苗期和生育中期(抽雄吐丝期),2 a 的实测 kc 值均较推荐值大, 而生育后期灌浆乳熟期则相反。

2.4 甜玉米生育期节水灌溉制度设计

试验点现场农事活动记录及土壤水分监测结果显示,2016 年和 2017 年甜玉米全生育期均灌水 9 次,净灌溉用水量分别为 164.7 mm 182.8 mm3从不同生育阶段来看,苗期净灌水定额较小,抽雄吐丝期和灌浆乳熟期净灌水定额较大,净灌溉定额也较


25


灌溉排水学报http://www.ggpsxb.com


大。虽然 2 个年度均灌水 9 次,但 2016 年甜玉米生育前期降水较少,所以灌水主要分布在这段时间; 2017 年则相反,甜玉米生育前期降水多,后期降水少,所以灌水主要分布在生育后期。从灌溉前和灌溉后计划湿润层土壤含水率情况来看,2016 年和 2017 年试验点甜玉米全生育期内实测灌溉前和灌溉后土壤计划湿润层储水量占田间持水率的 65%~99%。参照文献[13]的研究成果,玉米苗期、拔节期、抽雄吐丝

2.5

2.0


期和灌浆乳熟期的最优土壤相对含水率分别为 60%70%75%70%,上限均为 90%。将最优土壤含水率控制灌溉上下限与实际灌溉制度对比发现,2 个年度18 次灌水中有 14 次灌前土壤含水率偏高,2 次灌

前土壤含水率偏低;有 11 次灌后土壤含水率偏高,4 次灌后土壤含水率偏低。可见,试验点甜玉米全生育期灌前和灌后土壤含水率偏高的情况较多,易造成灌水成本增加和灌溉用水浪费,灌溉水分利用率较低。


1.5

1.0

0.5


0

2.5

2.0


0423


0504


0515 0526 0606 0617 0628

生长期

(a) 2016


1.5

1.0

0.5


0

0408


0418


0428

Fig.3


0508 0518 0528 0607 0617

生长期

(b) 2017

3 甜玉米生育期作物系数

The crop coefficient of sweet maize


2 甜玉米不同生育期作物系数

Table 2 The crop coefficient of sweet maize in different growth stages

根据上文分析,试验点甜玉米常规灌水过程中还有较大的节水潜力。本研究根据水量平衡原理,以播种时计划湿润层土壤储水量作为初始值,以表 1 中甜玉米不同生育阶段需水量平均值作为日需水量,以文献[13]推荐的玉米最优控制上下限为灌水依据,当计划湿润层土壤储水量逐日被消耗考虑有效降雨量补充),接近控制下限时开始灌水,使之达到控制上限, 依此类推,直至甜玉米收获,得到甜玉米节水灌溉制

26


度设计图及灌溉制度表4 和表 4。如图 4 所示, 与甜玉米常规灌溉条件下实际储水量变化过程相比, 经过节水灌溉优化设计的甜玉米全生育期计划湿润层储水量始终在控制灌溉上下限内波动,既节约了灌溉用水又可保证甜玉米始终在最优土壤含水率条件下生长。如表 4 所示,经过节水灌溉优化设计,2016

年甜玉米只需灌溉 4 次,净灌溉定额 112.2 mm,比

实际灌溉制度灌水次数减少 5 次,净灌溉用水量减少

52.5 mm31.87%2017 年甜玉米同样只需灌溉 4 次,净灌溉定额为 120.7 mm,比实际灌溉制度灌水次数减少 5 次,净灌溉用水量减少62.1 mm33.97%)。综上所述,通过节水灌溉优化设计,在保证甜玉米最优水分供给条件下,甜玉米全生育期灌溉次数较常规灌溉可减少 1/2 以上,净灌溉用水量分别减少了31.87%33.97%


张雷 等:鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究

3 甜玉米实际灌溉情况

Table 3 The real irrigation water use of sweet maize

2016


抽雄吐丝期


1 0603 73 90 28.6

2 0606 70 90 33.3


61.9


灌浆熟期 1 0625 79 90 22.9 22.9

合计 9 164.7

苗期 1 0409 65 84 15.9 15.9

1 0502 89 94 6.29


拔节期


2 0505 88 94 7.79

3 0508 86 94 9.76


23.8


2017


抽雄丝期 1 0524 66 76 16.8 16.8

1 0529 64 97 67.96

2 0603 89 94 9.45


灌浆乳熟期


3 0604 88 95 13.93

4 0609 83 99 35.01


126.4


合计 9 182.8

200

150

100

50

(a) 2016

210

170

130

90

50

(b) 2017

4 甜玉米节水灌溉制度

Fig.4 The water saving irrigation system on sweet maize

27


灌溉排水学报http://www.ggpsxb.com


4 甜玉米优化节水灌溉制度

Table 4 The water saving irrigation system of fresh sweet maize

灌水

2016

2017

次数

灌水时间

净灌水定额/mm

灌水时间

净灌水定额/mm

1

0505

27.8

0509

26.7

2

0518

27.8

0524

34.0

3

0531

27.7

0529

30.0

4

0606

28.9

0604

30.0

合计

-

112.2

120.7

3 讨 论

白树明等[14]20 世纪90 年代通过田间试验得到云南玉米需水量在 369.7~417.9 mm 之间;Qin [8] 采用智墒监测得到夏玉米需水量为 309.0~311.0 mm 之间;Wendt [15]曾于 20 世纪 70 年代在美国得克萨斯州开展过不同灌水方式下鲜食甜玉米需水量试验, 作者通过监测土壤水势换算土壤含水率,结果显示, 不同灌溉模式下甜玉米全生育期需水量在 310~361 mm 之间,日均需水强度在 4.3~5.0 mm/d 之间。试验得到的甜玉米需水量和需水强度值与上述文献相比均较小,可能原因为:①地膜覆盖抑制了甜玉米棵间蒸发,王健等[16]研究表明夏玉米生育期棵间蒸发量占蒸发蒸腾量的比例可达 43.57%~52.52%;②甜玉米品种与试验环境差异,本试验甜玉米品种为“库普拉902”,植株平均高度为 1.6 m 左右,仅为普通玉米

株高 2.0~2.5 m高度的 2/3,植株矮小意味着地上生物量的减小,通过光合作用消耗的水分也会减小; 同时作物需水量还与气象条件[12]、土壤类型、种植密度及栽培模式等因素紧密相关,一个或多个因素的改变都会直接影响作物需水量。虽然试验得到的鲜食甜玉米需水量和需水强度值偏小,但需水过程线变化特征与肖俊夫等[17]和范晓慧[18]研究结果基本一致。2 a 甜玉米需水量数据环比,2017 年较 2016 年多 15.2

mm。可能是因为 2017 年生育期长 3 d,且净灌溉用

水量多 18.1 mm;生育期延长会增加需水总量,需水总量也会随净灌溉用水量的增加而增大[19]

作物系数可以综合反映作物种类、生物学特性、土壤水肥状况和田间管理[20],是计算作物需水量必不可少的参数。试验得到的 2 个年度甜玉米不同生育阶kc 值与 FAO 推荐的 kcb 值相比,生长初期和生长中期实测值均偏大,可能是因为虽有地膜覆盖,但不能完全避免土壤表面蒸发,使得实测 kc 值较 kcb 值大。而生长后期实测 kc 值却较 kcb 值小,这可能与甜玉米采收时间控制有关,甜玉米灌浆结束后,有 7 d 左右最佳采收时间,农民可根据市场价格等因素控制采收


时间,此阶段需水量和作物系数均逐渐下降(图 2 和图 3),若遇采收时间延后,生长后期平均 kc 值将减小。

滇中高原地区地形地貌错综复杂、立体气候、水资源时空分布不均、土壤类型多样、物种资源丰富, 本文试验数据仅为 2 a 的成果,有一定局限性。不同水文年型或非充分灌溉条件下甜玉米需水规律及节水灌溉制度的拟定,仍须做长时间试验观测。此外, 甜玉米经济价值高,种植前景广阔,在我国已得到大面积推广和种植,因此有必要对其需水量时空变化特征开展深入研究。

4 结 论

1确定了甜玉米不同生育阶段计划湿润层深度: 苗期为 20 cm、拔节期为 30 cm、抽雄吐丝期为 40 cm

灌浆乳熟期为 50 cm,试验点甜玉米根系吸水深度为

50 cm

22016 年和 2017 年甜玉米生育期需水量别为

197.7 mm 212.9 mm,全生育期平均需水强度分别3.0 mm/d 3.1 mm/d。各生育期需水强度表现为抽雄吐丝期>灌浆乳熟期>拔节期>苗期。甜玉米全生育期日需水量过程线为一条不断波动变化的锯齿状曲线,趋势线表现为开口向下的抛物线。

3) 甜玉米苗期 kc 较小,进入拔节期以后 kc 逐渐增大,至抽雄吐丝期达到峰值2016 年和 2017 年分别为 1.13 1.31,灌浆乳熟期以后 kc 值有所下降, 2 个年度甜玉米全生育期kc平均值分别为0.63 0.67

4) 实际灌溉过程中往往存在灌前和灌后土壤含水率偏高的情况,通过节水灌溉优化设计,2 a 甜玉米全生育期灌溉次数减少为 4 次,净灌溉用水量减少

112.2 mm 120.7 mm,较实际分别减少 31.87%

33.97%

参考文献:

[1] 刘战东, 肖俊夫, 刘祖贵, . 高产条件下夏玉米需水量与需水规律研究[J]. 节水灌溉, 2011(6): 4-6.

LIU Zhandong, XIAO Junfu, LIU Zugui, et al. Study on water requirement and consumption rules of summer maize with high-yield[J]. Water Saving Irrigation, 2011(6): 4-6.

[2] 张耘铨, 刘继龙, 聂堂哲. 基于 CROPWAT 模型的玉米需水量及灌

溉制度研究[J]. 灌溉排水学报, 2018, 37(7): 67-75.

ZHANG Yunquan, LIU Jilong, NIE Tangzhe. Water requirement and irrigation schedule of maize based on the CROPWAT model[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2018, 37(7): 67-75.

[3] 巩文军. 灌水方式对华北不同品种玉米产量形成和水分利用的影响


28


[J]. 灌溉排水学报, 2018, 37(3): 18-22.


张雷 等:鲜食甜玉米需水规律及节水灌溉制度研究

WANG Hong, TAN Guoming, SUN Qingchuan, et al. Variation of


GONG Wenjun. Effect of irrigation patterns on yield formation and water use across various maize varieties in the North China plain[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2018, 37(3): 18-22.

[4] 尚文彬, 张忠学, 郑恩楠, . 水氮耦合对膜下滴灌玉米产量和水氮

利用的影响[J]. 灌溉排水学报, 2019, 38(1): 49-55.

SHANG Wenbin, ZHANG Zhongxue, ZHENG Ennan, et al. Nitrogen-water coupling affects nitrogen utilization and yield of film-mulched maize under drip irrigation[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2019, 38(1): 49-55.

[5] 于维忠, 李玉道, 姜善涛. 甜玉米的生育特点与高产栽培技术[J].

玉米科学, 2001, 9(3): 61-62.

YU Weizhong, LI Yudao, JIANG Shantao. Growth character and high_yield cultivation technique of sweet maize[J]. Journal of Maize Sciences, 2001, 9(3): 61-62.

[6] 邓兰生, 涂攀峰, 叶倩倩, . 滴施液体肥对甜玉米生长、产量及品质的影响[J]. 玉米科学, 2012, 20(1): 119-122, 127.

DENG Lansheng, TU Panfeng, YE Qianqian, et al. Effects of drip irrigating liquid fertilizer on growth, yield and quality of sweet maize[J]. Journal of Maize Sciences, 2012, 20(1): 119-122, 127.

[7] 韩伟锋, 武继承, 何方. 作物需水量研究综述[J]. 华北水利水电学

院学报, 2008, 29(5): 30-33.

HAN Weifeng, WU Jicheng, HE Fang. Summarization on researches on the crop water requirement[J]. Journal of North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power, 2008, 29(5): 30-33.

[8] QIN A Z, NING D F, LIU Z D, et al. Insentek sensor: An alternative to estimate daily crop evapotranspiration for maize plants[J]. Water, 2018, 11(1): 25.

[9] 杨苏琳. 新型城镇化进程中云南省建水县曲江镇政府基本公共服务

供给问题研究[D]. 昆明: 云南大学, 2015.

YANG Sulin. Research on the Supply of basic public services in Qujiang Town Government Jianshui County in Yunnan Province in the new urbanization process[D]. Kunming: Yunnan University, 2015.

[10] 曹言, 王杰, 张雷, . 智墒在云南省农业用水效率监测中的应用研

[J]. 节水灌溉, 2018(9): 78-82, 86.

CAO Yan, WANG Jie, ZHANG Lei, et al. Application of cloud intelligent soil moisture in agricultural water efficiency monitoring in Yunnan Province[J]. Water Saving Irrigation, 2018(9): 78-82, 86.

[11] RICHARD G. Allen, LUIS S. Pereira, DIRK Raes, et al. Crop Evapotranspiration-Guidelines for Computing Crop Water Requirements[C]// FAO Irrigation and Drainage Paper 56. Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome: 1998.

[12] 王宏, 谭国明, 孙庆川, . 承德春玉米需水量变化及其与气象因子的关系[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(4): 69-72.


spring corn water requirement and its relationship with the meteorological factors in Chengde, Hebei Province[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2012, 28(4): 69-72.

[13] 彭世彰, 徐俊增. 农业高效节水灌溉理论与模式[M]. 北京: 科学出

版社, 2009.

PENG Shizhang, XU Junzeng. The theory and models of high-effcient water saving irrigation agriculture [M]. Beijing: Science Press, 2009.

[14] 白树明, 黄中艳, 王宇. 云南玉米需水规律及灌溉效应的试验研究

[J]. 中国农业气象, 2003, 24(3): 18-21.

BAI Shuming, HUANG Zhongyan, WANG Yu. Experimental studies on the orderliness of water requirement and irrigating effects of maize in Yunnan[J]. Chinese Journal of Agrometeorology, 2003, 24(3): 18-21.

[15] WENDT C W, ONKEN A B, WILKE O C, et al. Effect of irrigation systems on the water requirements of sweet Corn1, 2[J]. Soil Science Society of America Journal, 1977, 41(4): 785.

[16] 王健, 蔡焕杰, 康燕霞, . 夏玉米棵间土面蒸发与蒸发蒸腾比例研

[J]. 农业工程学报, 2007, 23(4): 17-22.

WANG Jian, CAI Huanjie, KANG Yanxia, et al. Ratio of soil evaporation to the evapotranspiration for summer maize field[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2007, 23(4): 17-22.

[17] 肖俊夫, 刘战东, 陈玉民. 中国玉米需水量与需水规律研究[J]. 米科学, 2008, 16(4): 21-25.

XIAO Junfu, LIU Zhandong, CHEN Yumin. Study on the Water Requirement and Water Requirement Regulation of Maize in China[J]. Journal of Maize Sciences, 2008, 16(4): 21-25.

[18] 范晓慧. 不同水分胁迫下青贮玉米需水量及优化灌溉制度的分析研[D]. 呼和浩特: 内蒙古农业大学, 2013.

FAN Xiaohui. Study on Mazie Water Requirement and Optimize Irrigation System under Different Water Stress[D]. Hohhot: Inner Mongolia Agricultural University, 2013.

[19] 路振广, 邱新强, 杨静敬, . 不同灌水定额条件下夏玉米生长发育

及耗水特性分析[J]. 节水灌溉, 2012(12): 46-50.

LU Zhenguang, QIU Xinqiang, YANG Jingjing, et al. Experimental research on growth, development and water consumption characteristics of summer maize under different irrigation quotas[J]. Water Saving Irrigation, 2012(12): 46-50.

[20] 杜斌, 屈忠义, 于健, . 内蒙古河套灌区大田作物膜下滴灌作物系数试验研究[J]. 灌溉排水学报, 2014, 33(4): 16-20.

DU Bin, QU Zhongyi, YU Jian, et al. Experimental study on crop coefficient under mulched drip irrigation in Hetao irrigation district of Inner Mongolia[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(4): 16-20.

(下转第 37 页)


吴祥运 等:微喷补灌对夏玉米产量和水分利用效率的影响

irrigation was taken as the control (CK). During the experiment, we measured plant growth, yield components, evapotranspiration and water use efficiency (WUE) of the crops in each treatment.ResultWith the increase in soil depth used to determine the irrigation amount, the plant height, leaf area index (LAI), aboveground dry biomass and grain yield either increased monotonically or concavely. After the soil reference depth exceeded 20 cm, the efficacy of increasing irrigation at improving crop growth declined. Among all treatments, W20 gave the highest value for all four measured indicators. Irrigation amount impacted both evapotranspiration and WUE at significant level, with the evapotranspiration increasing while the WUE decreasing with irrigation amount. No significant difference in grain yield we found between W20, CK and W40 treatments, and compared to the CK and W40, W20 reduced irrigation amount and water consumption by 47.33%~54.73% and 9.86%~13.85% respectively, with its WUE increasing at significant level by 11.48%~19.26%.ConclusionConsidering irrigation amount, grain yield, evapotranspiration and WUE, our results suggested that topping up soil water in the depth of 0~20 cm by the hose-micro-sprinkling irrigation to the field capacity at sowing, beginning of the jointing and tasseling stages respectively, was most effective.

Key words: supplementary micro-hose-sprinkling irrigation; summer maize; yield; water use efficiency

责任编辑:韩 洋

(上接第 29 页)

Water Consumption of Sweet Corn and Its Water-saving Irrigation Strategies

ZHANG Lei1, WANG Jie1, WANG Shupeng1, HUANG Ying1, CAO Yan1, DUAN Qicai1, CUI yuanlai2

(1.Yunnan Institute of Water Resource and Hydropower Research, Kunming 650228, China

  1. State Key Laboratory of Water Resources and Hydropower Science, Wuhan University, Wuhan 430072, China)

Abstract:ObjectiveCultivation of sweet corn has increased over the past decades in some areas of China, but its demand for water and the associated irrigation strategies are poorly documented. The objective of this paper is to plug this knowledge gap.MethodA two-year field experiment designed based on the principle of achieving high yield was conducted. During the experiment we measured the change in soil moisture and meteorological factors, and used them to calculate water requirement, water consumption and crop coefficient (kc) of the crops. These help us to optimize the irrigation strategy for sweet corn production.ResultThe water requirement, daily water consumption during the growth season of the sweet corn in 2016 and 2017 were 197.7 and 212.9 mm, 3.0 mm/d and

3.1 mm/d respectively. The daily water consumption varied with growth stage, being highest in the tasseling stage and least in the seedling stage. The average crop coefficient in 2016 and 2017 was 0.63 and 0.67, respectively, and the optimal calculation showed that changing irrigations times to four could reduce irrigation water by 31.84% to 33.97% compared to the currently used irrigation strategy.ConclusionWater requirement of the sweet maize was low and its water consumption was similar to normal corn. Appropriate irrigation is essential to safeguarding its production.

Key words: sweet corn; water requirement; water consumption; crop coefficient; irrigation system

责任编辑:赵宇龙


国家节水灌溉杨凌工程技术研究中心   陕ICP备05001586号   技术支持: 杨凌贝塔网络