河北平原小麦玉米不同种植制度节水效果研究

【作者】 郑媛媛； 王贵彦；

【机构】 河北农业大学农学院；

【摘要】 【研究背景】河北平原是华北平原重要的粮食生产基地,光热资源充足,粮食产量较高。随着粮食产量,尤其是主粮小麦产量的进一步提升,对水分的需求逐渐增加,受夏季季风气候影响,该区域80%的年降水量（450-600mm）集中在7月到9月份,春季和冬季降水仅占20%。小麦、玉米两季生育期多年平均耗水量为800-900mm,而小麦生育期降水仅能满足其需水量的25-40%,水分亏缺部分（200-300mm）主要依靠地下水灌溉维持较高的产量。长期超采地下水造成了华北平原地下水位持续下降（年平均下降1m）和盐水入侵、地面沉降等生态环境问题。在资源性缺水的同时,由于灌溉管理或缺少水利设施等因素,农田水分利用效率仍偏低。近年来,针对小麦一玉米一年两熟种植制度节水,从节水分子育种、调亏灌溉、覆盖降蒸、时量运筹、种植制度、土壤耕作及群体空间配置等及工程节水等进行了理论和技术等方面的研究,尽管这些技术的节水效果明显,但河北平原地下水位仍持续下降。本研究以粮食作物小麦、玉米为主的种植制度为研究对象,明确几种不同种植制度的作物产量、水分利用效率,为该区域建立环境良好和粮食安全的种植制度和农业结构调整提供科学理论基础和依据。【材料与方法】试验于2014-2016年在河北景县津龙农业科技园区进行。试验处理设置冬小麦-夏玉米一年两熟（CK）、春玉米→冬小麦-夏玉米两年三熟（A1）、春玉米-夏玉米一年两熟（A2）、春玉米一年一熟（A3）、夏玉米一年一熟（A4）五种种植制度,系统分析各处理作物产量和周年水分利用效率;【结果与分析】五种种植制度中,CK的产量、生物量和经济效益最高,两个种植周期的总产量、总生物量和经济效益分别为38574.24 kg·hm^-2、71465.45 kg·hm^-2、39076.26 yuan·hm^-2;A1、A2总产量分别为29425.54kg·hm^-2、29392.17 kg·hm^-2,分别比CK减少23.7%和23.8%,生物量分别为54882.90 kg·hm^-2、52465.34 kg·hm^-2,产量和生物量与CK相比都没有显著差异。A3、A4总产量分别为1881.6.48kg·hm^-2和23297.38 kg·hm^-2,总生物量分别为35878.65 kg·hm^-2、38704.25 kg·hm^-2;五种种植制度两年种植周期中,CK的总耗水量最高,为1851.45 mm;A1、A2总耗水量次之,分别为1347.20 mm和1399.15 mm,与CK相比差异显著;A3和A4最小,分别为1097.99 mm、1138.70mm,与CK差异显著。从两年水分利用效率看,A1的水分利用效率最高,为21.84 kg·mm^-1·hm^-2,A1、A2、A4的水分利用效率与CK都没有显著差异。经济水分利用效率表明,A4与CK相比没有显著差异;A1、A2、A3的经济水分利用效率显著低于CK;【结论】河北低平原水资源短缺条件下,两年的试验结果表明,春玉米→冬小麦-夏玉米两年三熟、春玉米-夏玉米一年两熟总产量分别比小麦-玉米（CK）的总产量降低23.7%和23.8%,但总耗水量分别比小麦-玉米减少504.25 mm和452.30 mm,水分利用效率分别提高了4.8%和0.8%。因此,这两种种植制度可作为当前粮食生产的重要补充,对促进本区域粮食生产和水分可持续发展具有重要意义。更多还原