控灌改良对黄河三角洲盐碱地玉米生长及产量的影响

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　　摘要    本文以黄河三角洲盐碱地玉米为研究对象，利用黄河泥沙对盐碱地进行改良试验，分析不同黄河泥沙施用量和不同灌水量水平对玉米株高、叶面积、干物质量和产量的影响，探讨适宜的泥沙施用量和灌水量。结果表明，玉米的生长和产量都随着泥沙施用量和灌水量的增加而增大，且泥沙施用量均大于灌水量对其的影响;株高、叶面积指数、干物质量、产量均以泥沙施用量为6 cm、灌水量为150 mm处理最大，干物质积累量在成熟期最大为20 460 kg/hm2，夏玉米产量最大为11 220 kg/hm2。
　　关键词    夏玉米;控灌改良;生长;产量;盐碱地;黄河三角洲
　　中图分类号    S513        文献标识码    A
　　文章编号   1007-5739（2020）09-0003-03                                                                                     开放科学（资源服务）标识码（OSID）
　　Abstract    Taking corn in saline-alkali land of Yellow River Delta as research object，the saline-alkali land was improved by sediment of Yellow River，then the effects of different amount of sediment application and irrigation of Yellow River on plant height，leaf area，dry matter accumulation and yield of corn were analyzed to discuss the proper sediment application and irrigation amount. The results showed that the growth and yield of corn increased with the increasing of sediment application and irrigation amount，and the impacts of sediment application were greater than that of the irrigation amount. Plant height，leaf area index，dry matter accumulation and yield reached the maximum value under the treatment of sediment application amount of 6 cm and irrigation amount of 150 mm. The maximum dry matter accumulation was 20 460 kg/hm2 at mature stage，and the maximum yield of corn was 11 220 kg/hm2.
　　Key words    summer corn;controlling irrigation and soil improvement;growth;yield;saline-alkali land;Yellow River Delata
　　黃河三角洲盐碱地类型属于滨海盐碱地，其产生的原因是由于长期海水侵蚀，地下水位埋深较浅，年际降水不均匀，造成次生盐碱化问题严重。土壤盐渍化破坏土壤结构，降低土壤肥力，导致作物减产，严重制约区域农业的发展，对当地经济产生一定的影响[1-5]。因此，开发利用盐碱地和防止土壤盐渍化，是目前一个热点问题。
　　截至目前，关于黄河三角洲盐碱地治理以及对作物的影响已有大量研究，张玉文等[6]利用秸秆增加滨海黏质盐碱土土壤孔隙度，降低饱和导水率;杨海儒等[7]研究不同改良剂对松嫩平原盐碱土物理性质的影响发现，改良剂可改善土壤容重、孔隙度及渗透性;张  辉等[8]利用脱硫石膏对不同质地滨海盐碱土进行改良，可增大土壤孔隙度、土壤透气性和导水率，淋洗了盐分;毛伟兵[9]通过研究引黄泥沙对黄河三角洲黏质盐碱土的影响表明，适宜的掺沙量可改善盐碱地土壤结构，降低土壤含盐量;王明华等[10]、闫治斌等[11]分别研究了改良剂和改良材料在盐碱地条件下对玉米生长与产量及效益的影响。但是从节水控盐与黄河泥沙改良两因素改良盐碱地研究较少。本文以灌水量和黄河泥沙施用量为变量，研究不同条件下对夏玉米的生长发育及产量的影响，以期为黄河三角洲盐碱地治理提供参考。
　　1    材料与方法
　　1.1    试验地概况
　　试验区位于山东省滨州市沾化区古城镇小开河盐碱地改良试验站（北纬37°41′42″，东经117°45′47″），属北温带半湿润、半干旱季风性大陆性气候。年内不同季节降水分配不均匀，多年平均降雨量为580 mm，每年6—9月平均降雨量为428.3 mm，占全年总降雨量的75%。10月至翌年5月是干旱季节，年均蒸发量为1 282.4 mm，年内变化较大，春灌期蒸发量为604.9 mm，占年蒸发量的50.6%;汛期蒸发量为358.7 mm，占年蒸发量的30%[11]。土壤黏质性强，导致土壤表层盐分难以向下淋洗和向土壤外部迁移。 　　1.2    试验设计
　　按照《灌溉试验规范》等要求，试验设定灌溉定额水平（设定3个水平，分别取山东夏玉米灌溉定额的70%、85%、100%）和黄河泥沙施用量（设定3个水平，即覆盖表层0、3、6 cm）2个因素，共组合9个处理（表1），3次重复，小区面积300 m2（10 m×30 m）。试验小区之间用1 m深的窄沟埋设油毡及塑料布，用于防止水分的侧向渗透。
　　1.3    试验实施
　　在耕种前30 d，将小开河引黄灌渠沉砂池泥沙按照试验方案掺入盐碱地中，各小区土地深翻至30 cm土层，使泥沙与土壤均匀混合。供试夏玉米品种为郑单958，试验于2017年6月17日播种，行距为35 cm，株距为55 cm。施肥过程参照当地农民施肥，灌溉方式为地面灌，试验区灌溉水源为未经沉砂池沉淀的黄河水。各试验小区除草、病虫害防治等田间管理措施均与当地的高产田完全一致。2017年10月14日收割，全生育期为119 d。
　　1.4    测定项目与方法
　　1.4.1    株高。每个处理连续选取具有代表性的5株夏玉米，从苗期开始，每5 d对所取植株观测1次。其中，抽雄前测量从地面到顶端中心叶片最高点的位置，抽雄后测量从地面到天英的顶端高度。
　　1.4.2    干物质。采用烘干法，于苗期期、拔节期、抽穗吐絮期、灌浆期、成熟期各测1次。各处理选取有代表性的10株玉米，割取地上部分，将夏玉米叶片、茎秆、穗、苞叶分别装入有标记的信封中，放入烘箱，先105 ℃杀青30 min，然后80 ℃烘至恒重，冷却称重。
　　1.4.3    叶面积。对所选测株高的植株区域，利用CI-110植物冠层数字图像分析仪分别于苗期、拔节期、抽穗吐絮期、灌浆期、成熟期测定叶面积指数（LKA）。
　　1.4.4    测产。采用间接测产法测产，即在每个处理小区的对角线选取3个样方，取长1 m、宽4行（测量取样宽度）测量面积内株数、株重、穗重，求得单位面积产量，继而求出理论产量。
　　产量（kg/hm2）=单株鲜重（kg）×公顷株数（株/hm2）×折扣系数
　　1.5    数据分析
　　运用Excel对试验数据进行绘图，用SPASS 19.0进行单因素方差分析。
　　2    结果与分析
　　2.1    对夏玉米株高的影响
　　试验结果表明，在泥沙施用量相同的情况下，灌水量过多，会造成夏玉米植株徒长、节间细长，不但增加水分和养分的消耗，还会推迟生殖生长，导致有效穗数减少、产量降低。灌水量相同的情況下，泥沙施用量过多会造成土壤沙化，不利于作物对水分吸收，影响夏玉米生长。
　　通过对不同处理夏玉米不同生育期株高进行方差分析，确定灌水量和泥沙施用量对夏玉米株高的影响程度。从表2可以看出，在灌水量和泥沙施用量2个条件作用下，夏玉米不同处理不同生育期sig值均远小于0.05，由此可知，夏玉米不同处理之间的株高存在显著性差异;在以灌水量为考虑因素时，夏玉米不同处理不同生育期sig值也均远小于0.05，相较于两因素综合作用下，灌水量单因素作用时，sig值较大，说明两因素比灌水量单独作用对夏玉米株高影响大;以泥沙施用量为单因素作用下，各个生育期sig值均远小于0.05，对株高影响大小表现为泥沙施用量>泥沙施用量+灌水量>灌水量。由此可知，泥沙施用量单因素作用下，不同处理之间株高各个生育期具有显著性差异，且泥沙施用量对盐碱地土壤的夏玉米株高生长影响最大。
　　2.2    对夏玉米叶面积的影响
　　叶面积指数是作物群体结构的重要指标之一。盐碱地土壤作物叶面积的大小和灌水量以及土壤矿化度有密切的关系。通过对不同处理条件下夏玉米叶面积指数的测量，利用SPASS进行方差分析，用以说明灌水量和泥沙施用量对夏玉米叶面积的影响。
　　从表3可以看出，灌水量和泥沙施用量共同作用和单因素作用条件下，盐碱地土壤夏玉米在苗期、拔节期、抽雄吐絮期、灌浆期及成熟期sig值均远小于0.05，说明两因素与单因素对夏玉米的作用均显著，不同生育期各处理夏玉米存在显著性差异;从显著程度看，泥沙施用量单因素时sig值在各生育期均最小，两因素共同作用时其次，灌水量为单因素时最大。说明泥沙施用量单因素作用对叶面积指数影响最大，泥沙对盐碱土改良效果明显，有利于作物的生长;两因素共同作用效果较弱;灌水量单因素作用效果最小。
　　2.3    对夏玉米干物质积累的影响
　　作物干物质是光合作用的产物，其重量是表征作物生长状况的基本特征量之一，干物质积累量的多少在一定程度上反映群体光合能力的大小。水分的多少影响作物生育阶段干物质量的积累，同时合适的土壤含盐量是作物生长的基础，因而泥沙施用量对作物干物质的积累影响很大。在不同生育期对不同处理夏玉米干物质量积累情况进行分析。
　　从图1可以看出，夏玉米在不同生育期的总干物质量随泥沙施用量的增加呈显著性变化，泥沙施用量相同情况下，不同灌水量处理总干物质量差异不明显。说明在盐碱地土壤中，土壤含盐量的高低对作物干物质积累起到决定性作用。同时，由于黄河三角洲地区在夏玉米生育期是雨季，灌水只在苗期进行灌溉，其他生育期基本不灌溉。因此，灌水量在该地区对作物干物质的积累影响较小。总的来说，在黄河泥沙施用量为6 cm、灌水量为150 mm处理干物质积累量最大。
　　在拔节期，在灌水量同为90 cm时，不同泥沙施用量处理差异最大，泥沙施用量6 cm和3 cm处理较施用量0 cm处理干物质积累量分别提高了71%和40%;泥沙施用量为6 cm处理平均干物质量积累量为1 816.67 kg/hm2，施用量3 cm处理平均干物质量积累量为1 540 kg/hm2，分别较施用量0 cm处理增加43.5%和34.3%。 　　抽雄吐絮期、灌浆期、成熟期不同处理之间的差异性变化规律大致与拔节期相同，泥沙施用量为3 cm和6 cm处理的干物质积累量均显著大于施用量0 cm处理。其中，施用量3 cm处理抽雄吐絮期、灌浆期、成熟期干物质积累量分别为4 948.67、10 970、14 203.33 kg/hm2，分别较施用量0 cm处理提高了26%、37%、41.8%;施用量6 cm处理干物质积累量分别为7 021.33、14 286.67、18 943.33 kg/hm2，分别较施用量0 cm处理提高了62.5%、57.2%、62.9%。
　　2.4    对夏玉米产量的影响
　　夏玉米的平均产量为8 285 kg/hm2，灌水量和泥沙施用量共同作用和单因素作用条件下盐碱地土壤夏玉米产量的sig值（7.71×10-27）均远小于0.05，F值为1 624.79，说明两因素与单因素均对夏玉米的产量有很大影响;从显著程度看，泥沙施用量单因素时sig值（8.86×10-26）最小，其F值为3 156.43，两因素共同作用时其次，灌水量为单因素时sig值最大（1.83×10-11）、F值最小（93.14）。说明泥沙施用量对产量影响最大，两因素共同作用效果较弱，灌水量单因素作用效果最小，黄河泥沙对盐碱地的改良效果明显。
　　从图2可以看出，夏玉米黄河泥沙施用量为6 cm和3 cm处理产量显著高于施用量0 cm处理，分别提高了52%和87.7%;其中在施用量6 cm处理达到最大，为10 605 kg/hm2。在黄河泥沙施用量为6 cm、灌水量为150 mm处理产量最高，为11 220 kg/hm2。
　　3    结论与讨论
　　作物生长主要分为营养生长和生殖生长。夏玉米是经（下转第10页）
　　（上接第5页）
　　济作物，追求产量是农民最直接的目标，夏玉米产量的高低是前期植株生长发育的累积效应，也是植株营养生长和生殖生长的累积效应。在相同气候、土壤肥力、灌水次数相同的前提下，一定范围内灌水量和泥沙施用量的多少将直接影响盐碱地土壤作物的株高、叶面积、干物质等一系列的形态指标[12]。
　　本试验结果表明，黄河三角洲盐碱地土壤种植夏玉米其生长与产量均随着泥沙施用量和灌水量的增加而增大，黄河泥沙施用量对夏玉米生长和产量的影响均大于灌水量对其的影响。
　　泥沙施用量相同的处理，大灌溉定额有利于株高、叶面积指数和干物质量的增大，但影响效果不明显。夏玉米干物质积累量在泥沙施用量为6 cm、灌水量为150 mm时达到最高，为20 460 kg/hm2。
　　夏玉米产量随着泥沙施用量的增加而增加，并且泥沙施用量为3 cm和6 cm处理显著高于0 cm处理，泥沙施用量6 cm处理产量达到最高，为10 605 kg/hm2;泥沙施用量相同条件下，在泥沙施用量为6 cm和灌水量为150 cm时产量最高，为11 220 kg/hm2。
　　4    参考文献
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