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水资源短缺限制了中国糯玉米产业的发展,采取适宜的农业措施实现节水灌溉尤为重要。地膜覆盖、宽窄行种植和灌水是常用的几种农业措施,对糯玉米生长及产量具有重要影响。为探明地膜覆盖、宽窄行种植与灌水水平相结合下对糯玉米的土壤水热、耗水规律、生长及产量等的耦合作用,本文通过选择三种种植方式(全膜双垄宽窄行沟播,全膜双垄等行距沟播,裸地平作)和两种灌水模式(两次灌水和四次灌水)进行组合,形成6个试验处理开展田间试验,研究不同处理对土壤水热、耗水规律、糯玉米生长及产量等的影响,主要研究结论如下:
1、各处理在全生育周期内土壤含水率变化趋势基本一致。在相同灌水水平下,覆膜处理对土壤含水率提升显著,宽窄行种植土壤平均含水量均高于等行距种植,但无显著性差异,这种提升在四次灌水下更加明显。地膜覆盖、宽窄行种植和灌水量对0-60cm土壤贮水量均呈增加趋势,但不具有显著性差异。相同种植模式下,四次灌水土壤贮水量与两次灌水相比也有所提升。在相同灌水水平下,覆膜处理、宽窄行种植可以明显减少植株耗水量。拔节期和成熟期四次灌水各处理耗水量显著增加,每次灌水水平后都会产生一个耗水高峰值。
2、地膜覆盖可以使温度维持在相对稳定的范围,并且平均比裸地平作土壤温度高1-2℃,有利于糯玉米植株的生长发育。宽窄行种植模式与等行距种植模式相比调整了植株间分布,营造了适宜的生长环境。两种灌水水平对土壤温度基本没有影响。覆膜明显增高生育前期土壤温度,使糯玉米生育进程加快,缩短生育期。
3、在相同的灌水水平下,与裸地平作相比,覆膜处理可以显著提高糯玉米的株高、叶面积指数,在茎粗方面,覆膜处理在苗期-拔节期对茎粗提升12.89%-62.34%,达显著性差异,随着生育期的推进各处理差异性逐渐减小。与等行距种植模式,宽窄行种植模式对糯玉米株高提高0.48%-1.31%,对茎粗提升2.77%-10.24%,未达到显著性差异。在糯玉米全生育周期内,灌水量对茎粗的影响也未达到显著性差异。
4、通过Logistic方程对糯玉米全生育期内株高、叶面积指数的动态变化进行拟合,R2为0.988-0.998,拟合精度高,各处理的生长过程基本吻合该方程。研究发现,糯玉米拔节期株高增长速率最快,地膜覆盖可以加快糯玉米的生长发育,使生育期提前,地膜覆盖、宽窄行种植和增加灌水量都可以提高糯玉米株高、叶面积指数理论最大值。
5、各处理糯玉米干物质积累量在全生育期的变化趋势基本一致,在相同的灌水水平下,覆膜处理相比裸地平作对干物质积累量提升13.72%-25.46%,达显著性差异。宽窄行种植、四次灌水对糯玉米干物质积累量提升2.4%-7.54%,与等行距种植、两次灌水相比未达显著性差异。
6、在相同灌水水平下,覆膜处理的籽粒产量与裸地平作相比提升29.66%-37.3%,具有显著性差异。宽窄行种植模式与等行距种植模式相比对籽粒产量提升1.18%-5.9%,达显著性差异。从糯玉米产量的各构成因素来看,覆膜处理主要提高了百粒鲜重和百粒干重,减小了糯玉米秃尖,处理间达显著性差异,在穗长、穗粗和行数三个方面几乎相等或提升未达到显著性差异。宽窄行种植在穗长、穗粗、百粒鲜重和百粒干重等因素有所提升,未达显著性差异。
7、就水分利用效率而言,相同灌水水平下,覆膜处理、宽窄行种植模式对水利分利用效率和灌溉水利用效率提升显著。在相同的种植模式下,与四次灌水相比,两次灌水提高水分利用效率2.59%-4.61%,提高灌溉水利用效率9.67%-23.52%,两次灌水下各处理产量对灌水的响应最高,节水效益最好。
8、就糯玉米品质而言,覆膜处理明显降低了糯玉米籽粒粗蛋白含量和可溶性糖含量,与裸地平作处理间差异显著。在相同的种植模式下,两次灌水下粗蛋白含量提高4.57%-11.71%,减少可溶性糖含量11.12%-31.55%。增加灌水量可以提高土壤含水率,使糯玉米的同化作用增强,有利于作物粗蛋白含量的提高,但随着糯玉米果穗内水分的提高,可溶性总糖含量有所下降。
综上所述,覆膜和宽窄行种植是实现糯玉米高产的重要的途径,全膜双垄沟播宽窄行种植是本试验条件下较适宜的糯玉米种植模式,在缺水或少水的地区可以使用两次灌水。
1、各处理在全生育周期内土壤含水率变化趋势基本一致。在相同灌水水平下,覆膜处理对土壤含水率提升显著,宽窄行种植土壤平均含水量均高于等行距种植,但无显著性差异,这种提升在四次灌水下更加明显。地膜覆盖、宽窄行种植和灌水量对0-60cm土壤贮水量均呈增加趋势,但不具有显著性差异。相同种植模式下,四次灌水土壤贮水量与两次灌水相比也有所提升。在相同灌水水平下,覆膜处理、宽窄行种植可以明显减少植株耗水量。拔节期和成熟期四次灌水各处理耗水量显著增加,每次灌水水平后都会产生一个耗水高峰值。
2、地膜覆盖可以使温度维持在相对稳定的范围,并且平均比裸地平作土壤温度高1-2℃,有利于糯玉米植株的生长发育。宽窄行种植模式与等行距种植模式相比调整了植株间分布,营造了适宜的生长环境。两种灌水水平对土壤温度基本没有影响。覆膜明显增高生育前期土壤温度,使糯玉米生育进程加快,缩短生育期。
3、在相同的灌水水平下,与裸地平作相比,覆膜处理可以显著提高糯玉米的株高、叶面积指数,在茎粗方面,覆膜处理在苗期-拔节期对茎粗提升12.89%-62.34%,达显著性差异,随着生育期的推进各处理差异性逐渐减小。与等行距种植模式,宽窄行种植模式对糯玉米株高提高0.48%-1.31%,对茎粗提升2.77%-10.24%,未达到显著性差异。在糯玉米全生育周期内,灌水量对茎粗的影响也未达到显著性差异。
4、通过Logistic方程对糯玉米全生育期内株高、叶面积指数的动态变化进行拟合,R2为0.988-0.998,拟合精度高,各处理的生长过程基本吻合该方程。研究发现,糯玉米拔节期株高增长速率最快,地膜覆盖可以加快糯玉米的生长发育,使生育期提前,地膜覆盖、宽窄行种植和增加灌水量都可以提高糯玉米株高、叶面积指数理论最大值。
5、各处理糯玉米干物质积累量在全生育期的变化趋势基本一致,在相同的灌水水平下,覆膜处理相比裸地平作对干物质积累量提升13.72%-25.46%,达显著性差异。宽窄行种植、四次灌水对糯玉米干物质积累量提升2.4%-7.54%,与等行距种植、两次灌水相比未达显著性差异。
6、在相同灌水水平下,覆膜处理的籽粒产量与裸地平作相比提升29.66%-37.3%,具有显著性差异。宽窄行种植模式与等行距种植模式相比对籽粒产量提升1.18%-5.9%,达显著性差异。从糯玉米产量的各构成因素来看,覆膜处理主要提高了百粒鲜重和百粒干重,减小了糯玉米秃尖,处理间达显著性差异,在穗长、穗粗和行数三个方面几乎相等或提升未达到显著性差异。宽窄行种植在穗长、穗粗、百粒鲜重和百粒干重等因素有所提升,未达显著性差异。
7、就水分利用效率而言,相同灌水水平下,覆膜处理、宽窄行种植模式对水利分利用效率和灌溉水利用效率提升显著。在相同的种植模式下,与四次灌水相比,两次灌水提高水分利用效率2.59%-4.61%,提高灌溉水利用效率9.67%-23.52%,两次灌水下各处理产量对灌水的响应最高,节水效益最好。
8、就糯玉米品质而言,覆膜处理明显降低了糯玉米籽粒粗蛋白含量和可溶性糖含量,与裸地平作处理间差异显著。在相同的种植模式下,两次灌水下粗蛋白含量提高4.57%-11.71%,减少可溶性糖含量11.12%-31.55%。增加灌水量可以提高土壤含水率,使糯玉米的同化作用增强,有利于作物粗蛋白含量的提高,但随着糯玉米果穗内水分的提高,可溶性总糖含量有所下降。
综上所述,覆膜和宽窄行种植是实现糯玉米高产的重要的途径,全膜双垄沟播宽窄行种植是本试验条件下较适宜的糯玉米种植模式,在缺水或少水的地区可以使用两次灌水。