摘要
水资源短缺是中国北方农业旱地生产面临的最主要问题，如何实现农业生产与节水技术的协调发展是农业经营面临的重要挑战。本文开展了滴灌玉米与膜下滴灌玉米的田间试验，设计了覆膜(简写F)和无膜(简写W)2个水平，滴灌量为0(简写D1)、80(简写D2)、120(简写D3)、160(简写D4)和200m3/hm2(简写D5)的5个水平，较为系统地对覆膜与无膜滴灌系统中土壤水分运移和土壤热量传输、春玉米生长状况、春玉米根系分布、春玉米经济产量和水分利用效率问题进行了观测和分析，并将HYDRUS数值模拟大田中土壤水热实测结果进行分析比较，主要研究内容和结论如下： （1）随着滴灌量的增加，玉米整个生育期的平均土壤含水量增加，FD5和WD5达到最大。大喇叭口期前，作物根区附近土壤的含水量提高显著，并随着滴灌量的增大而增大，对于春旱抗旱起到关键作用。 刚滴灌完后3天内的平均土壤含水量，随着滴灌量的增加而增加，即FD5＞FD4＞FD3＞FD2＞FD1，WD5＞WD4＞WD3＞WD2＞WD1。在刚滴灌完毕时平均土壤含水量增幅达到最大，3天后土壤含水量逐渐趋于一致。 不同土层深度的土壤含水量变化，0~20cm土层变化较为明显，20~40cm土层变化次之，40~60cm土层变化趋于平缓。滴灌条件下的土壤水分变化多在40cm土层以上，为玉米根系的主要吸水层。 （2）整个生育期的平均土壤温度，随着滴灌量的增大，根区附近土壤温度稍有降低，即FD5lt;FD4lt;FD3lt;FD2lt;FD1，WD5lt;WD4lt;WD3lt;WD2lt;WD1，但降幅很小。整个生育期的土壤平均温度覆膜处理高于无膜处理，覆膜可以提高地表温度。 （3）玉米生育期状况，包括株高、叶片数、单株叶面积和叶面积指数，在整个生育期均为单峰曲线。覆膜处理玉米的平均株高，在苗期、拔节期、大喇叭口期明显高于无膜处理的玉米平均株高，但到灌浆期后差异性不明显。覆膜处理玉米的叶片数、单株叶面积和叶面积指数，在拔节期、大喇叭口期、灌浆期时高于无膜处理的，但在乳熟期后小于无膜处理的。 （4）玉米根系特征参数均随着滴灌量的增加而增加，即FD5gt;FD4gt;FD3gt;FD2gt;FD1，WD5gt;WD4gt;WD3gt;WD2gt;WD1。 同一滴灌量下，不同径级的根长和根尖数均表现为细根(直径＜0.5mm)＞中等根(直径0.5-1.5mm)＞粗根(直径＞1.5mm)，不同径级的根表面积和根体积则正好相反，均表现为粗根(直径＞1.5mm)＞中等根(直径0.5-1.5mm)＞细根(直径＜0.5mm)。 玉米根长垂直分布特性，在0-40cm深度土层范围内，所有滴灌量的根长分布均符合“介”型分布，以10~20cm处根长最大，占总根长的49-67%左右。根干重垂直分布特性，在0-40cm深度土层范围内，所有滴灌量的根重分布均为“T”型分布，以0~20cm处根重最大，占总根重的70-90%左右。这样既有利于增加植株的抗倒性，也有利于吸收不同土层中的水分和养分。 （5）玉米生物量构成包括穗长、穗粗、穗重、穗行数、行粒数、穗粒重、穗轴粗，随着滴灌量的增加，有明显的增加趋势，秃尖长和百粒重则随滴灌量增加而减小。玉米经济产量和玉米水分利用效率随着滴灌量的增加而增加。 对玉米生物量的各指标进行Pearson相关分析，滴灌量对玉米各生物量构成的影响较大，且为正相关；覆膜对玉米的各生物量影响较小，表现为负相关较多，覆膜在玉米生长后降雨量多时阻碍水分的传输，反而不利于作物吸收水分。 玉米的经济产量，随着滴灌量的增加而增加，在滴灌量为160和200m3/hm2时产量最高，但这两处理产量差异未达到显著水平，由此推荐160m3/hm2为合理滴灌量。 （6）对覆膜和无膜滴灌进行整个生育期的、典型滴灌后的和典型降雨后的土壤水热模拟，得出模拟变化规律与实测变化规律一致的结论，模拟过程能够反应土壤水热运移过程。从模拟精度来看，短时间的模拟效果好于整个生育期的模拟效果，土壤含水量的模拟效果好于土壤温度的模拟。
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