干旱区农业技术创新：玉米膜下滴灌技术的水分利用效率优化实验

一、引言

膜下滴灌技术作为一种将覆膜种植与滴灌相结合的先进栽培模式，近年来在干旱区得到了广泛应用。该技术通过在地膜下铺设滴灌带，将水分精准地输送到玉米根系周围，减少了水分的蒸发和渗漏损失，同时地膜覆盖能够有效抑制土壤水分蒸发，提高土壤保水能力。已有研究表明，膜下滴灌技术在提高水分利用效率、增加作物产量等方面具有显著优势，但在实际应用中，其水分利用效率仍有进一步提升的空间。

二、材料与方法

（一）实验区域概况

实验在弥渡县的农业实验站进行。该地区属于典型的干热河谷气候，年降水量稀少，仅为 742.2mm ，且降水分布不均，主要集中在 6 - 9 月。年蒸发量高达 2318mm ，远远超过降水量。土壤类型为红壤，土壤质地较为疏松，保水保肥能力较差。

（二）实验材料

玉米品种：选用适应当地气候和土壤条件的高产玉米品种 云瑞 88号。

滴灌设备：采用市场上常见的聚乙烯滴灌带，滴头间距为 30cm ，滴头流量为 2.8L/h 。

地膜：选用厚度为 0.012mm 的聚乙烯地膜，宽度根据种植行距选择为 120cm 。

（三）实验设计

实验设置了 4 个处理组，每个处理组重复 3 次，共计 12 个小区，每个小区面积为 20m² ²。处理组分别为：

T1 常规膜下滴灌组：按照当地传统的膜下滴灌灌溉制度进行灌溉，在玉米的关键生育期（拔节期、抽雄期、灌浆期）进行灌溉，每次灌溉量为 25mm 。

T2 优化灌溉量组：根据玉米不同生育期的需水规律，适当减少灌溉总量。在拔节期灌溉量为 20mm ，抽雄期为 22mm ，灌浆期为 23mm 。

T3 优化灌溉频率组：增加灌溉频率，减少每次灌溉量。在玉米生育期内，每隔 5 天进行一次灌溉，每次灌溉量为 15mm

T4 综合优化组：同时优化灌溉量和灌溉频率，根据玉米需水模型，在不同生育期调整灌溉量和灌溉频率。如在拔节期，每隔 4 天灌溉一次，每次灌溉量为 18mm ；抽雄期每隔 3 天灌溉一次，每次灌溉量为 20mm ；灌浆期每隔 4 天灌溉一次，每次灌溉量为 22mm 。

（四）实验测定指标及方法

土壤水分含量：在每个小区内，使用时域反射仪（TDR）定期测定0-20cm 、 20--40cm 、 40-60cm 土层的土壤体积含水量。从玉米播种后开始，每隔 3 天测定一次，直至玉米收获。

玉米生长指标：在玉米生长过程中，定期测量玉米的株高、叶面积。在每个小区随机选取 10 株玉米，使用直尺测量株高，使用叶面积仪测定叶面积。分别在玉米的苗期、拔节期、抽雄期、灌浆期进行测量。

玉米产量：在玉米成熟后，每个小区单独收获，测定玉米的鲜重和含水量，计算出玉米的实际产量，并换算成单位面积产量（ kg/hm² ）。同时，统计玉米的穗粒数、百粒重等产量构成因素。

三、结果与分析

（一）不同处理组土壤水分含量变化

在整个玉米生育期内，各处理组土壤水分含量均呈现出先下降后上升的趋势。在玉米生长前期，由于植株较小，蒸腾作用较弱，土壤水分消耗相对较慢；随着玉米植株的生长，进入拔节期和抽雄期后，植株生长旺盛，蒸腾作用增强，土壤水分含量迅速下降；到了灌浆期，玉米生长逐渐减缓，土壤水分含量下降趋势变缓。

T4 综合优化组在各土层的土壤水分含量在大部分生育期内均显著高于其他处理组（ P<0.05 ）。尤其是在 0-20cm 土层，T4 组的土壤水分含量在拔节期至灌浆期一直保持在较为稳定且适宜玉米生长的水平。这表明综合优化灌溉量和灌溉频率，能够更好地维持土壤水分平衡，为玉米生长提供充足的水分。

T2 优化灌溉量组和 T3 优化灌溉频率组的土壤水分含量在部分生育期也表现出一定的优势，但总体效果不如 T4 组。T1 常规膜下滴灌组的土壤水分含量波动较大，在干旱时期容易出现水分不足的情况，影响玉米生长。

（二）不同处理组玉米生长指标比较

株高：从苗期到灌浆期，各处理组玉米株高均持续增长。在苗期，各处理组株高差异不显著（ P>0.05 ）。随着生长进程的推进，T4 综合优化组的玉米株高增长速度明显快于其他处理组。在抽雄期和灌浆期，T4 组的株高显著高于 T1 常规膜下滴灌组（P <0.05），与 T2 和 T3 组相比也有一定优势，但差异不显著（ P>0.05 ）。这说明综合优化灌溉措施有利于促进玉米植株的纵向生长。

叶面积：叶面积的变化趋势与株高相似。在玉米生长前期，各处理组叶面积差异较小。进入拔节期后，T4 综合优化组的叶面积迅速增大，在抽雄期和灌浆期，T4 组的叶面积显著大于 T1 组（P <0.05），T2和 T3 组的叶面积也大于 T1 组，但与 T4 组相比，差异不显著（ P>0.05 ）。较大的叶面积有利于玉米进行光合作用，为植株生长和产量形成提供充足的物质基础。

四、讨论

（一）优化膜下滴灌技术对土壤水分的调控效果

本研究中，T4 综合优化组通过精准调控灌溉量和灌溉频率，在玉米整个生育期内维持了较为稳定且适宜的土壤水分含量。在干旱区，土壤水分的稳定供应对于玉米生长至关重要。传统的膜下滴灌模式（T1 组）虽然在一定程度上减少了水分蒸发，但由于灌溉量和频率的不合理，容易导致土壤水分在某些时期过多或过少。而 T4 组根据玉米不同生育期的需水特点，适时适量地进行灌溉，使土壤水分始终处于玉米根系能够有效吸收利用的范围内，为玉米生长创造了良好的土壤水分环境。这与前人研究中指出的根据作物需水规律优化灌溉制度能够提高土壤水分利用效率的观点一致。

（二）优化膜下滴灌技术对玉米生长和产量的影响机制

从玉米生长指标来看，T4 综合优化组的株高和叶面积在生长后期显著优于 T1 组，这得益于其良好的土壤水分调控效果。充足且适宜的水分供应促进了玉米植株的营养生长，使植株能够积累更多的光合产物，为生殖生长奠定了基础。在产量构成因素方面，T4 组较高的穗粒数和百粒重是其产量提高的直接原因。适宜的水分条件有利于玉米雌穗和雄穗的发育，提高授粉成功率，从而增加穗粒数。同时，充足的水分和养分供应也促进了籽粒的灌浆充实，提高了百粒重。这进一步说明优化膜下滴灌技术通过改善玉米生长的水分条件，影响了玉米的生长发育过程，最终实现了产量的提升。

五、结论

本研究结果为干旱区玉米种植中膜下滴灌技术的优化应用提供了科学依据和实践指导。在实际生产中，建议采用综合优化灌溉量和灌溉频率的膜下滴灌技术方案，以提高干旱区玉米生产的经济效益和水资源利用效率，促进干旱区农业的可持续发展。

参考文献

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[2] 刘茹华 . 伊犁河灌区降解膜覆盖滴灌玉米水肥高效利用技术研究 . Diss. 石河子大学 , 2022.

[3] 沈东萍 , 张国强 , 王克如 , 明博 , 谢瑞芝 , & 侯鹏等 . 灌溉间隔对膜下滴灌高产玉米土壤水分分布及水分利用效率的影响 .2019 年中国作物学会学术年会.