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免储水灌注水播种技术是在干旱半干旱地区无法冬(春)灌或灌水不足情况下采取的一种保苗抗旱措施。由于注水播种时所注水量有限,这些水经蒸发和侧渗后种位土壤含水量降低很快,在综合考虑水资源缺乏和抑制水分蒸发的基础上,将先进的节水灌溉技术与土壤水分化学调控技术有机结合进行免储水灌配合使用保水剂注水播种技术试验研究,将为水资源短缺或用水成本较高的地区节水增产开辟一条新路。
于2008年4-10月在甘肃省水利科学研究院民勤试验基地研究免储水灌配合施用保水剂注水播种条件下大田玉米的生长动态、需水规律及产量效应,试验设计了6个处理,以常规灌溉为对照处理(CK),其余为配合施用保水剂注水播种处理,注水量240m3/h㎡,保水剂施用量为0g/㎡(YBO),0.5g/㎡(YB0.5),1.5g/㎡(YB1.5),2.5g/㎡(YB2.5)及采用保水剂拌种(YBH)处理。通过观测注水播种后土壤水分扩散规律、玉米生长指标、耗水规律、产量、水分利用效率及经济效益等,得到免储水灌配合使用保水剂注水播种技术切实可行,研究的主要结论如下:
1.处理YB2.5和YBH注水播种后,其土壤水分横向和纵向扩散都较慢,在注水原点土壤含水量比其它处理高,而在离注水原点较远的地方却低于其它处理,保水剂在注水初期的保水作用较为明显,随着保水剂施用量的增大,土壤蒸发越小,保水效果越显著。
2.处理YB2.5和YBH比其他注水播种处理出苗提早,受旱较轻,而开花期-灌浆期-成熟期延长,其叶面积指数与其它注水处理呈极显著差异;施用保水剂较不施用保水剂注水播种处理不仅提高了叶面积指数,而且使作物后期不早衰,叶面积指数下降较慢,绿叶期持续时间长;处理YB2.5和YBH使玉米在苗期及后续生育阶段生长旺盛,植株粗壮、高大,干物质积累较快,且随着保水剂使用量的增大,玉米干物质积累量也增大;施用保水剂处理的穗干物质比例均高于CK,而茎干物质比例均低于CK;施用保水剂可促使玉米早熟,使其穗重、茎重增加,进而使玉米增产。
3.注水播种各处理间土壤储水量在播前无差异,但在施用保水剂注水播种后处理YB2.5与其余处理间土壤储水量达到极显著差异,YBH与其余处理问有显著差异;各处理土壤含水量在拔节后由于灌溉的影响产生较为剧烈的波动,随着生育期的不断推进,水分曲线出现了几次高峰和低谷;施用保水剂处理比CK耗水量小,保水剂有较好的节水,减少无效蒸发的作用,各处理耗水量大小还与保水剂施用量有关,保水剂施用量大的处理耗水量较小,而不施用保水剂的处理耗水量较大;适当施用保水剂不但能提高玉米苗期水分利户用效率而且可以提高生育后期的水分利用效率。
4.处理YB2.5和YBH较CK可增产17.77%和15.13%,节水18.76%和13.92%,增收26.37%和15.73%;玉米穗粒重、穗重和穗长是构成产量的主要因素,而玉米秃尖长、百粒重和穗行数的大小几乎不影响玉米产量;玉米理论最高产量为18545.19kg·hm-2,获得最大产量时所需的蒸散耗水量为5690.27m3/h㎡。
5.利用Jensen模型求解敏感指数,以灌浆——成熟期敏感指数最大;此模型计算的水分生产函数较为精确,其计算产量与实测产量相比差值在2.2-10.11%;免储水灌施用保水剂注水播种技术免除了冬灌水量,减少了冬季无效蒸发,使玉米在整个生育期灌水量减少1800-2700m3/h㎡,能取得明显的节水增产效果。