本站小編為你精心準備了地下水埋深對玉米生長發育的影響參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

《排灌機械工程學報》2014年第五期

1結果與分析

1.1地下水埋深對玉米形態指標的影響

水分是制約作物生長發育最主要的生態因子之一．不同地下水埋深條件下夏玉米株高hz隨播種后天數tb的變化如圖1所示。由圖1可以看出，生長前期地下水位埋深對玉米株高影響較小，而生長中、后期，不同地下水埋深處理間株高差異變大，到了抽雄吐絲期，各處理高基本不再變化，此時，不同地下水埋深株高大小依次為DGW－04，DGW－02，DGW－06，DGW－08，DGW－10，DGW－12，但方差分析（LSD法，下同）表明各處理之間夏玉米株高的差異不具有統計學意義，說明不同地下水埋深對夏玉米株高的影響不大．不同地下水埋深條件下夏玉米葉面積指數a隨播種后天數tb的變化如圖2所示．由圖2可以看出，不同地下水位埋深處理對玉米葉面積指數的影響較大．在生長前期，地下水埋深較淺的DGW－02和DGW－04處理的葉面積指數增長較快．在拔節后期（播種后70d左右），各處理葉面積指數均達到最高值，此時，不同地下水埋深葉面積指數大小依次為DGW－04，DGW－06，DGW－02，DGW－08，DGW－10，DGW－12，方差分析表明，各處理之間夏玉米葉面積指數的差異具有統計學意義（P＜005）．夏玉米生長后期，地下水埋深較淺的DGW－02和DGW－04處理葉面積指數衰減較快，減少幅度分別達到603％和487％；其他處理的葉面積指數變化幅度較平緩，減少幅度在379％～412％．不同地下水埋深夏玉米莖粗b隨播種后天數tb的變化如圖3所示．由圖3可以看出，在生長前期，地下水埋深對莖粗增長影響不明顯，在拔節后期（播種后70d左右），各處理莖粗基本定型，達到最高值，此時，不同地下水埋深莖粗大小順序依次為DGW－04，DGW－06，DGW－02，DGW－08，DGW－10，DGW－12，方差分析表明，DGW－04處理與DGW－08，DGW－10，DGW－12之間差異具有統計學意義（P＜005），其他處理間差異不具有統計學意義．上述表明，地下水埋深過淺或過深均會抑制植株葉面積指數和莖粗的增長．

1.2地下水埋深對玉米植株根系的影響

根系在作物吸水過程中起著非常重要的作用，是決定作物產量高低的重要因素，根系的生物量是植物吸收的物質基礎，較大的根系可獲得較高的產量，夏玉米不同地下水位埋深處理單株植株根量及根數測定結果見圖4－5，其中tp為各生育階段．從圖中可以看出，苗期，夏玉米根系剛開始發育，地下水埋深越淺，水分向上傳輸越容易，土壤水分充足，其根系數量和根系干質量就越大，此階段各處理的單株主根系數量除DGW－06，DGW－08和DGW－10差異不具有統計學意義外，其他處理間差異具有統計學意義（P＜005）；地下水埋深各處理的單株根系干質量DGW－02與DGW－12處理差異具有統計學意義（P＜005），其他處理間差異不具有統計學意義．拔節期，夏玉米根系進入快速生長階段，土壤水分的影響也非常明顯，表面上地下水埋深越淺，其根系數量和根系干質量就越大，但實質上根系生長已受到抑制，其增長幅度明顯降低，此階段地下水埋深各處理的單株主根系數量DGW－12與DGW－02，DGW－04處理間差異具有統計學意義（P＜005），其他處理間差異不具有統計學意義；地下水埋深從小到大與相同處理苗期主根系數量相比增加了1212％，968％，1034％，1071％，1481％和2500％．地下水埋深各處理的單株根系干質量DGW－02，DGW－04，DGW－06，DGW－08分別與DGW－10和DGW－12處理差異具有統計學意義（P＜005），其他處理間差異不具有統計學意義，即地下水埋深超過08m后，對根系干質量影響較大；地下水埋深從小到大與相同處理苗期根系干質量相比，地下水埋深從小到大各處理分別增加了19898％，23333％，26049％，26835％，21507％和23875％．抽雄吐絲期，夏玉米根系發育完成，其根量到達最大，隨著地下水埋深增大，根系發育漸趨良好，根系深扎加大，根系數量和根系干質量增大．此階段地下水埋深各處理的單株主根系數量除DGW－06，DGW－08和DGW－10差異不具有統計學意義外，其他處理間差異具有統計學意義（P＜005）；地下水埋深各處理的單株根系干質量DGW－02，DGW－04，DGW－06，DGW－08分別與DGW－12處理差異具有統計學意義（P＜005），其他處理間差異不具有統計學意義．由此可以看出，不同生育期地下水埋深影響了作物根系的發育及其在土壤剖面上的分布，并導致主根下扎深度和土壤不同層次根系分布密度存在較大的差異．這主要是由于土壤水分對根系生長作用和根系對土壤水分狀況適應性反應的綜合體現．根系傷流強度可以反映出植株自身的水分狀態，傷流強度量越大，根系活力越強，根系主動吸收能力越強，對地上抗旱支持功能就越強，對延緩葉片衰老和最終產量的形成具有重要作用［9－10］．夏玉米各生育期不同地下水埋深單株植株傷流量測定結果如圖6所示．從圖中可以看出，不同地下水埋深處理下夏玉米單株根系傷流量隨生育進程變化趨勢基本一致，均呈單峰曲線變化，即苗期和拔節期先增大，抽雄吐絲期達到高峰值，進入灌漿成熟期之后急劇減小．這表明玉米根系活動能力在抽雄吐絲期最旺盛．同一個生育期內根系傷流量受地下水埋深程度影響而變化．在苗期至抽雄吐絲期，地下水埋深越深，單株根系傷流量就越大，各處理間差異均具有統計學意義（P＜005），從苗期到抽雄吐絲期3個生育階段，DGW－12處理單株傷流強度分別為DGW－02處理的226，184和215倍；到了灌漿成熟期，根系功能減退，單株根系傷流量急劇減小，5個處理平均僅343mg／h，各處理間差異不具有統計學意義．這表明，夏玉米生長前和中期，地下水埋深對其根系傷流量影響較大，而后期無統計學意義．

1.3地下水埋深對玉米穗部性狀及產量的影響

表1為不同地下水埋深處理下玉米穗部性狀、產量及構成因素，其中ls為穗長，bs為穗粗，bt為禿尖長，ns為穗粒數，m100為百粒質量，pc為生物產量，pe為經濟產量．通過對不同地下水位埋深處理下的玉米穗部性狀及產量構成因素進行方差分析，結果表明：果穗粗和生物產量各處理間有一定的差異，但表現并不明顯．不同地下水埋深處理的穗長、禿尖長、穗粒數、百粒質量和經濟產量處理間的差異表現具有統計學意義．這說明夏玉米在生長過程中，地下水位埋深對產量性狀及經濟產量的影響較大［11］．地下水位埋深較大（＞60cm）或地下水位埋深較淺（＜40cm），將影響穗長、禿尖長、穗粒數及百粒質量，從而導致減產．根據試驗結果，近似地可以得到地下水位埋深（x，m）和夏玉米經濟產量（y，kg／hm2）之間的統計關系：y＝634714＋376988x－357039x2，R2＝07120．進一步分析得到當x＝053m時，y值最大．由此，在無外界補水的前提下，理論上可以認為053m就是當地夏玉米最優地下水埋深．DGW－04和DGW－0．6處理的各項穗部性狀均好于其他處理．直接驗證了最優地下水埋深。

1.4地下水埋深對土壤水分變化的影響

地下水埋深對土壤水分分布有很大的影響．地下水埋深越大，地下水向上運動到達根區的路徑越長，地下水對土壤水的補給量越少．表2為不同地下水埋深夏玉米包氣帶土壤含水量隨生育期的動態變化．從表中可知，地下水埋深愈淺，包氣帶土層土壤含水量愈高．當地下水埋深較大時，表層受地下水補給的水量大大減小．同一地下水埋深處理在夏玉米不同生育期土壤含水量變化幅度相對較小，地下水埋深從小到大各處理的變異系數分別為002，005，002，005，010和016．根據試驗資料，對地下水位埋深（x，m）和0～80cm土層全生育期包氣帶土層平均土壤含水量（y，占田間持水量％）進行回歸分析，兩者呈二次曲線，即y＝1857x2－6175x＋10250，R2＝09998，回歸方程在P＜0．01水平下具有統計學意義．這說明夏玉米生長期的土壤含水量隨著水位埋深加大而降低，反之則高。

1.5不同地下水埋深對夏玉米耗水特征的影響

同樣的作物和土壤條件，唯一不同的是作物各生育階段地下水埋深處理，卻反映出植株耗水量不同，這說明地下水埋深是影響作物耗水的一個重要因素［12－15］．表3給出了不同地下水位埋深夏玉米各生育階段及全生育期耗水量、耗水模系數及耗水強度．其中，σ1為耗水強度，I1為耗水量，λ為耗水模系數．從表中可知，隨著地下水位埋深的增大，夏玉米全生育期耗水量、階段耗水量及耗水強度減少．通過對夏玉米各生育階段地下水位埋深（x，m）和夏玉米耗水量（y，mm）進行回歸分析，結果表明，兩者呈線性負相關，回歸方程在P＜001水平下具有統計學意義；苗期，y＝－6960x＋16362，R2＝09610；拔節期，y＝－4275x＋10626，R2＝09030；抽雄期，y＝－5267x＋14258，R2＝09530；灌漿期，y＝－4825x＋9163，R2＝08420；全生育期，y＝－21328x＋50412，R2＝09550然后，通過對夏玉米各生育階段地下水位埋深（x，m）和耗水強度（y，mm）進行回歸分析表明，兩者同樣呈線性負相關，回歸方程在P＜001水平下也具有統計學意義；苗期，y＝－174x＋409，R2＝09610；拔節期，y＝－204x＋506，R2＝09030；抽雄期，y＝－211x＋570，R2＝09530；灌漿期，y＝－230x＋436，R2＝08420；全生育期，y＝－199x＋471，R2＝09550．上述表明，夏玉米耗水量、耗水強度隨著水位埋深加大而直線降低，反之則高；而在相同地下水埋深條件下，夏玉米耗水量前期隨著根系加深而增大，到抽雄吐絲期達到最高峰，后期隨著玉米灌漿成熟耗水量逐漸減小．不同地下水埋深處理各階段耗水模系數基本一致，這主要是由夏玉米生育期耗水特征決定的．

1.6地下水埋深對夏玉米地下水利用量的影響

當地下水埋深較淺時，地下水通過毛管作用上升補給夏玉米根區土壤，供作物植株體蒸騰消耗和表土棵間蒸發，地下水補給量也較大，甚至地下水補給量與耗水量差為負值（如DGW－02），地下水消耗起到主導作用．當地下水埋深較深時，土壤水與地下水轉化量較小，地下水直接提供夏玉米生長所需的水分減小．表4為不同地下水埋深處理夏玉米地下水利用量，其中σ2為補水強度，I2為補水量，η為占耗水比例．由表4可知，隨著地下水埋深的增大，地下水補給量逐步減小，即地下水補給土壤水量隨地下水埋深的增大而減小，地下水對夏玉米耗水的動態調節作用依次減弱．在夏玉米各生育期，隨著地下水埋深的增大，地下水補給量和補水強度均減小，地下水補給量占耗水量的比重逐步降低，為此，對夏玉米各生育階段地下水位埋深（x，m）和地下水補水量（y，mm）進行回歸分析，結果表明，兩者呈線性負相關，回歸方程在P＜001水平下具有統計學意義；苗期，y＝－12791x＋17131，R2＝09920；拔節期，y＝－8869x＋11746，R2＝09850；抽雄期，y＝－7851x＋11021，R2＝09950；灌漿期，y＝－7200x＋9520，R2＝09890；全生育期，y＝－36711x＋49418R2＝09950．然后，通過對夏玉米各生育階段地下水位埋深（x，m）和地下水補給強度（y，mm）進行回歸分析表明，兩者同樣呈線性負相關，回歸方程在P＜001水平下具有統計學意義；苗期，y＝－320x＋407，R2＝09420；拔節期，y＝－320x＋428，R2＝09910；抽雄期，y＝－422x＋560，R2＝09850；灌漿期，y＝－314x＋441，R2＝09950；全生育期，y＝－343x＋453，R2＝09890．這說明夏玉米生長期各階段地下水補給量均隨著地下水埋深增大而直線降低，反之則高；在相同地下水埋深條件下，整個生育期夏玉米地下水補給量呈拋物線變化趨勢，即生長前期先增大，抽雄吐絲期達到最高峰，后期隨玉米灌漿成熟，日耗水量減小，地下水補給量逐漸減小，與耗水特征基本一致．27地下水埋深對夏玉米水分利用率的影響水分利用率系指作物經濟產量與作物全生育期耗水量的比值，即WUE＝Y／ET，（1）式中：WUE為水分利用率，kg／m3；Y為作物經濟產量，kg／hm2；ET為玉米耗水量，m3／hm2．不同地下水埋深條件下玉米水分利用率存在差異．整體上，隨著地下水埋深增大，水分利用率增大，但增大幅度略有差異．地下水埋深在02m時的水分利用率最低，僅為145，說明過淺的地下水埋深會導致作物受漬，引起根系缺氧，制約作物生長發育，降低了作物的水分利用率；地下水埋深04～10m處理，水分利用率變化幅度較小；而當地下水埋深到達12m時，水分利用率急劇增大，比地下水埋深02m時增大了851％，這表明地下水埋深處于適宜條件下，可以營造良好的作物根系吸水環境，促進作物生長發育，有利于增產和提高水分利用率．

2結論

1）地下水埋深對夏玉米株高的影響不大，而對葉面積指數、莖粗的影響較顯著，地下水埋深過淺或較深均會抑制植株葉面積指數和莖粗的增長．不同生育期地下水埋深對作物根系的發育影響存在差異，在夏玉米生長前期（即苗期和拔節期），根系數量和根系干質量隨地下水埋深增大而減小，但到了抽雄吐絲期，根系數量和根系干質量則隨地下水埋深增大而增大．不同地下水埋深處理夏玉米單株根系傷流量隨時間推移均呈單峰曲線變化，即生育前期先增大，抽雄吐絲期達到高峰值，以后急劇減小．夏玉米在灌漿期以前，地下水埋深對其植株根系傷流量影響明顯，即單株根系傷流量隨地下水埋深增大而增大，而后期無顯著影響．地下水位埋深較大（＞60cm）或地下水位埋深過淺（＜40cm），將影響夏玉米穗長、禿尖長、穗粒數及百粒質量，從而導致減產．統計分析表明，053m是試驗區夏玉米產量最優地下水位埋深．2）夏玉米生長期內0～80cm土層土壤含水量隨著地下水埋深增大而降低，同一地下水埋深條件下不同生育期土壤含水量變化幅度不大．夏玉米全生育期耗水量、階段耗水量及耗水強度隨地下水位埋深的增大而直線減少，回歸方程在P＜001水平下具有統計學意義；同樣，夏玉米全生育期地下水補給量、階段地下水補給量及地下水補給強度隨地下水位埋深的增大而直線減少，回歸方程在P＜001水平下也具有統計學意義．從試驗結果還可以看出，地下水埋深越淺，地下水對作物耗水的動態調節作用越明顯，隨著地下水埋深的增大，地下水的動態調節作用減小，而土壤水對作物耗水的動態調節作用相對明顯．夏玉米在地下水位埋深低于04m時，其補水量已基本滿足耗水量，生產中無須灌溉．夏玉米水分利用率隨地下水埋深增大而增大，即試驗中地下水埋深12m時（DGW－12），夏玉米水分利用率最高．由此可見，產量最高和水分利用率最高并非同一地下水埋深條件；在生產實踐中，發展節水高產農業，需要尋求兩者的最佳結合點，綜合運用各種措施調控地下水土壤水時空分布和運移，在滿足玉米正常需水的同時，達到合理高效利用水資源的目標．3）在夏玉米生長期，若地下水埋深過淺，且地下水礦化度較高時，地下水補給的同時還會將易溶鹽帶到包氣帶，如不采取合理的土壤水鹽動態調控措施，將會產生土壤次生鹽堿化等農業生態環境問題，這也是下一步亟待研究的問題。

作者：劉戰東劉祖貴俞建河南紀琴秦安振肖俊夫單位：中國農業科學院農田灌溉研究所農業部作物需水與調控重點開放實驗室安徽省天長市二峰電力灌溉總站