灌水量及灌水频率对玉米生长和水分利用的影响

GXF360 2017-05-30

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灌水量及灌水频率对玉米生长和水分利用的影响

田建柯1,2, 张富仓1,2, 强生才1,2,邹海洋1,2, 吴悠1,2, 闫世程1,2

(1. 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室, 陕西杨凌 712100; 2.中国旱区节水农业研究院, 陕西杨凌712100)

摘要：利用遮雨棚蒸渗桶栽试验,研究灌水量和灌水频率对夏玉米生长、产量和水分利用的影响.试验以“郑单958”为研究材料,设置3个灌水量水平W1(120%ETc),W2(100%ETc)和W3(80%ETc)和3个灌水频率D1(3 d),D2(6 d)和D3(9 d)共9个处理,在生育期内对桶栽玉米的各项生长指标进行观测,分析不同处理对玉米的影响.结果表明:玉米的株高、叶面积、干物质量和产量随着灌水量的增大,均呈现出增加趋势;随着灌水频率的增大,均呈现出下降趋势.显著性分析表明,灌水量对夏玉米生长特性和产量的影响程度大于灌水频率.单株玉米产量在W1D3处理下达到最大值,在W3D1处理下玉米产量最小,差异具有统计学意义.水分利用效率和灌溉水利用效率则随灌水量的增大呈现先增大后减小趋势,且随灌水频率的增加逐渐降低.W2D3处理的水分利用效率和灌溉水利用率最高,分别为1.83和1.61 kg/m3.基于各处理水分利用效率和产量变化,W1D3(120%ETc,9 d)可作为基于试验条件下较适宜的灌水技术.

关键词：夏玉米;灌水量;灌水频率;生长特性;产量;水分利用效率

田建柯, 张富仓, 强生才，等. 灌水量及灌水频率对玉米生长和水分利用的影响[J]. 排灌机械工程学报,2016,34(9):815-822.

TIAN Jianke, ZHANG Fucang, QIANG Shengcai, et al. Effects of irrigation level and frequency on growth and water use efficiency of maize[J]. Journal of drainage and irrigation machinery engineering(JDIME), 2016,34(9):815-822.(in Chinese)

water use efficiency

水分亏缺是限制作物生长发育的重要因子之一[1].玉米作为中国的主要粮食作物之一,如何充分利用自然降水和有限灌溉水达到优质高产高效已成为其研究的重点.玉米高产的形成需要充足的光、热、水、肥、气等,水分是决定产量的最活跃因素,只有适宜的水分含量,其他因素才能发挥最大作用,形成玉米高产,而灌溉用水不足或者过大都会制约玉米产量的形成.灌溉频率是确定作物灌溉制度的重要指标,其高低直接影响土壤中水和氮的转移及植物根系对水和氮的吸收和利用,左右着作物的生长发育和产量形成[2].

国内外学者就灌水量和灌水频率对作物的影响已有较多研究.隋娟等[3]通过灌水下限确定灌水量和灌水频率,发现灌水频率对夏玉米的产量存在显著影响,中频灌溉更利于玉米产量和水分利用效率的提高;杨九刚等[4]对滴灌棉花的研究表明,灌水频次和灌溉定额对棉花生长和产量影响具有统计学意义,滴灌条件下高频次(12～16次)小灌溉定额(3 750～4 500 m3/hm2)更适合棉花生长.王建东等[5]在保证作物最优土壤水分下限和灌溉定额相同的基础上,发现高频滴灌下土壤平均含水率和不同深度的土壤基质势波动幅度较小,土壤水分能保持在一个比较稳定的范围,且能显著促进春玉米根系在上层土壤中的分布.邵国庆等[6]通过研究灌溉和尿素类型对玉米的影响,表明在同一施氮处理下,与不灌溉相比,灌溉降低了玉米的总水分利用效率,但提高了玉米籽粒产量.HOKAM等[7]利用作物系数和参考作物蒸发蒸腾量确定灌水量,发现每2或3 d灌水1次,玉米产量最高;SENSOY等[8]研究表明,蒸发皿系数为0.90,灌水频率为6 d 1次处理的大田甜瓜产量比蒸发皿系数为0.60,灌水频率为12 d 1次处理高;EL-HENDAWY等[9]研究表明玉米产量和水分利用效率随着灌水频率的增大而增大,但1 d灌水1次和2 d灌水1次的玉米产量差异不具有统计学意义.

目前有关夏玉米的研究多集中于大田试验,虽然更具有代表性,但却不能避免降雨对试验处理带来的影响.文中通过桶栽试验,参照多年作物蒸发蒸腾量确定灌水量和灌水频率,在遮雨棚环境下进行控水灌溉,研究不同灌水量和灌水频率对夏玉米生长、产量及水分利用效率(WUE)的影响,为探索适合于夏玉米生长的最优灌水技术提供理论依据.

1　材料与方法

1.1　试验材料

试验在西北农林科技大学中国旱区节水农业研究院移动式遮雨棚内进行.研究院地处108°04′E,34°17′N,海拔520 m,属于半干旱半湿润气候,多年平均气温12.5 ℃,年日照时数2 163. 8 h,无霜期210 d,多年平均降雨量500 mm,蒸发量1 400 mm.试验土壤质地为重壤土,土壤有机质为15.02 g/kg,pH为8.14,全氮为0.87 g/kg,全磷为0.55 g/kg,全钾(K2O)为16.8 g/kg,碱解氮为78.32 mg/kg,速效磷13.50 mg/kg,田间持水量为23.50%.

1.2　试验设计

试验设灌水量和灌水频率2个因素,其中灌水量设置3个水平,分别为:高水120%ETc(W1)、中水100%ETc(W2)和低水80%ETc(W3),其中ETc为作物蒸发蒸腾量.作物蒸发蒸腾量根据2011—2013年参考作物蒸发蒸腾量ET0和作物系数计算获得,其中ET0为2011—2013年3年间3～9 d的平均值.灌水频率设置3个水平,分别为高频3 d/次(D1)、中频6 d/次(D2)和低频9 d/次(D3).试验采用完全随机设计,共9个处理,各处理重复3次.

试验在直径37 cm,高50 cm的圆柱形铝合金蒸渗桶中进行.蒸渗桶均埋在地下,桶面与地表相平.试验地上方安装有可移动电动葫芦门式500 kg起重机,起重机挂钩上安装电子吊秤(测量范围4～500 kg,精度25 g),可升降蒸渗桶,测其重量变化;桶底有为便于水分下渗、土壤透气而设置的均匀小孔25个,桶底有接取渗漏液的不锈钢铝盆.为了使通气均匀,排水时不带走桶里的土在桶底铺设一层10 cm厚的反滤层:最下层铺设了一层大小基本一致的鹅卵石,其上面铺设一层小石子,小石子上面铺设一层砂子.防止天然降水对试验的影响,整个试验在玻璃防雨棚内进行.玻璃防雨棚三面通风,玉米生长环境基本与田间一致.

试验在播种前一次性施肥,所有处理施肥量相同.其中氮肥施用量为0.2 g/kg风干土(尿素),磷肥选用重过磷酸钙,钾肥选用氯化钾,每株施用N ∶P ∶K比例为1.0 ∶1.2 ∶1.0.

供试玉米品种为郑单958.玉米于2014年6月23日播种,10月15日收获,持续时间115 d.播前为保证幼苗的正常萌发,每桶灌水30 mm.三叶期,每桶留苗1株.水分处理从7月18日开始,灌水量由电子天平精确称取.

1.3　测定项目及方法

1.3.1　灌水量计算

作物蒸散量计算公式为

ETc=KcET0,

(1)

式中:Kc为作物系数,Kc取值参照汪志农《灌溉排水工程学》中陕西关中地区夏玉米作物系数.

1.3.2　玉米生长指标

从水分处理开始(7月18日)起,每20 d测定玉米植株的株高和叶面积.株高用卷尺测定从茎基部到叶顶端的距离,单株叶面积按X=∑(L×W)×0.75计算,其中X为单株叶面积,L为叶片长度,W为叶片最大宽度,0.75为单株叶面积换算系数.成熟期取样时,用剪刀沿土壤表面将植株剪下,分离茎、叶和穗,用铁铲将植株主根系挖出,用清水洗净、晾干,分别装入纸袋,放入干燥箱在105 ℃条件下杀青30 min,置于75 ℃条件下烘至恒重,用电子天平称质量,即为干物质质量.将未取样的玉米植株的穗掰下分别装入网兜放在通风处自然风干,风干后用卷尺量取玉米穗长(cm)和秃尖长(cm),用游标卡尺量取穗粗(mm),数玉米穗行数和行粒数.将玉米籽粒和轴分开,用电子天平(精确到0.01 g)秤取籽粒重量即为玉米产量.

1.3.3　水分利用效率的计算

作物耗水量计算式[9]为

ET=Pr+U+I-D-R-ΔW,

(2)

式中: ET为作物耗水量;Pr为降水量;U为地下水补给量;I为灌水量; R为径流量;D为深层渗漏量;ΔW为时段初期和末期土壤水分变化量.

由于采用防雨棚和蒸渗桶为种植环境,故 Pr,U,R 和D均忽略不计,式(2)可简化为

ET=I-D-ΔW.

(3)

灌溉水利用效率(IWUE)及水分利用效率(WUE)通过以下公式[10-11]求得,即

(4)

(5)

式中:Y为作物产量,kg;∑ET为全生育期内累积作物蒸发蒸腾量,m3;Itot为全生育期内总灌水量,m3.

1.4　数据处理

采用DPS v14.10及SPSS 18.0统计分析软件处理试验数据,选取LSD多重比较进行方差分析,其中置信度为95%,用Origin 8.0软件绘图.

2　结果与分析

2.1　不同灌水处理对玉米株高和叶面积的影响

2.1.1　株　高

图1反映了不同灌水量和灌水频率处理下,玉米株高h随生育期的变化.在生长初期(播种后25 d,DAS25),玉米株高之间差异不具有统计学意义.随后,不同处理之间株高差异逐渐显现,到成熟期达到最大.在同一灌水量下,不同灌水频率对玉米株高的影响呈现出相同的变化规律,均随着灌水频率的增大呈现出不同程度的下降趋势.播种后105 d,W1下,9 d灌水1次(D3)和6 d灌水1次(D2)处理的成熟期玉米株高比3 d灌水1次(D1)分别增加2.16%和0.32%;W2下,分别增加5.65%和1.47%;W3下,分别增加2.58%和1.39%.表明在试验条件下,低频灌溉较利于玉米株高增大.

在同一灌水频率下,灌水量对玉米株高的影响从大到小表现依次为W1,W2,W3,表明随着灌水量的增大,株高也呈现出不同程度的增长,在W1D3玉米株高达到最大值(189.5 cm).D1下,120%ETc(W1)和100%ETc(W2)处理的玉米株高比80%ETc(W3)处理分别增大22.77%和12.38%;D2下,分别增大21.48%和12.47%;D3下,分别增大了22.26%和15.74%.

图1　不同灌水处理对玉米株高的影响

Fig.1　　　　Effects of irrigation level and frequency on

maize plant height

由方差分析可知,灌水量对玉米株高的影响极具有统计学意义(P=0.000 1),灌水频率对玉米株高的影响具有统计学意义(P=0.036 7),但其交互作用对玉米株高影响没有统计学意义.

2.1.2　叶面积

图2反映了不同灌水量和灌水频率处理下,玉米的叶面积X随生育期的变化.从图2可知,不同处理玉米叶面积均随着生长期的推移逐渐增大,各处理间从大到小表现依次为W1,W2,W3,D3,D2,D1.在同一灌水量下,随着灌水频率的增大,玉米叶面积呈现出不同程度的下降趋势.播种后105 d,W1下,3 d灌水1次(D1)和6 d灌水1次(D2)处理的叶面积比9 d灌水1次(D3)处理分别减少了15.15%和4.85%;W2下,分别减少了15.50%和6.90%;W3下,分别减少了15.14%和10.80%.表明在试验条件下,D3处理比较有利于玉米植株叶面积的增大.

在同一灌水频率下,随着灌水量的增大,玉米的叶面积呈现增大的趋势,且在W1D3达到最大,为4 755.40 cm2.D1下,处理W1和W2的玉米叶面积比处理W3分别增大了22.90%和19.69%;D2下,分别增加了31.10%和25.45%;D3下,分别增大了22.90%和20.19%.表明其受灌水量影响明显.

由方差分析可知,灌水量和灌水频率对玉米叶面积影响极具有统计学意义(P<0.01),但其交互作用对叶面积影响没有统计学意义(p>0.05).

图2　不同处理对玉米叶面积的影响

Fig.2　　　　Effects of irrigation level and frequency on

maize leaf area

2.2　不同灌水处理对玉米干物质累积的影响

由图3可以看出,灌水量对玉米干物质累积量md的影响从大到小表现为W1，W2，W3,灌水频率对其表现从大到小依次为D3,D2,D1.在同一灌水量下,随着灌水频率的增大,玉米干物质累积量呈现出不同程度的下降趋势.处理W1下,处理D2和D3的玉米干物质累积量比D1分别增大了5.56%和11.15%;W2下,分别增大了10.69%和16.15%;W3下,分别增大了24.80%和28.89%,表明中低频灌溉更有利用玉米干物质累积.

图3　不同灌水处理对玉米干物质累积量的影响

Fig.3　Effects of irrigation level and frequency ondry plant mass

在同一灌水频率处理下,不同灌水量对干物质累积的影响具有统计学意义.D1下,处理W1和W2的玉米成熟期干物质累积量比处理W3分别增大了84.78%和48.32%;D2下,分别增大了56.30%和31.56%;D3下,分别增大了59.35%和33.65%,差异极具有统计学意义.

由方差分析可知,灌水量和灌水频率对玉米干物质累积量的影响极具有统计学意义(P<0.01),但其交互作用对其影响不具有统计学意义(p>0.05).

2.3　不同灌水处理对累计耗水量变化的影响

图4为从水分处理开始之日至成熟期的玉米累计耗水量Mcwc变化趋势图,从7月中旬到8月中旬平均2 d计算1次,8月中旬之后平均3～6 d计算1次.从图4可以看出,在同一灌水量下,灌水频率对耗水量的影响呈现出不同的变化规律.W1处理下,在玉米生长前期,不同灌水频率处理的累计耗水量差异不具有统计学意义;随着玉米的生长,从7月30日到8月14日,高频处理(D1)的累计耗水量略大于其他处理;8月14日以后直至成熟期,处理D1和D3的耗水量差异不具有统计学意义,但均明显高于处理D2.处理W2下,从7月18日至8月14日,玉米耗水量变化与处理W1基本一致,8月中旬以后,处理D1和D2耗水量基本不具有统计学意义,但略高于处理D3.处理W3下,在玉米整个生育期内,处理D1和D3的耗水量交替高于处理D2.

图4　不同处理对累计耗水量变化的影响

Fig.4　Effects of irrigation level and frequency on cumulative

water consumption

在同一灌水频率下,处理D1,D2和D3的累计耗水量从高到低依次为W1,W2,W3.表明耗水量和灌水量呈正相关关系,随着灌水量的增大,耗水量表现出一定的上升趋势.处理D1下,处理W1和W2处

理成熟期累计耗水量较处理W3分别增大了39.56%和22.56%;处理D2下,分别增大了25.36%和20.95%;处理D3下,分别增大了34.10%和17.78%,表明灌水量对玉米累计耗水量影响具有统计学意义.

2.4　不同灌水处理对玉米产量及其性状的影响

由表1可以看出,灌水量和灌水频率对玉米产量及其产量性状有不同程度的影响.高水低频处理(W1D3)产量最大,单株产量达到83.25 g,低水高频处理(W3D1)最小,单株产量仅为52.07 g.在同一灌水量下,玉米单株产量随着灌水频率的增加呈现不同程度的下降趋势.处理W1下,D1和D2玉米单株产量比D3分别降低了13.89%和5.38%;W2下,分别降低了10.69%和4.51%;W3下,分别降低了12.33%和6.01%.在同一灌水频率下,玉米单株产量随着灌水量的增大而显著增大.处理D1,D2和D3下,处理W1的玉米单株产量分别比W2增大了11.15%,14.23%,15.27%;与W3相比,分别增大了37.68%,41.11%,40.18%,表明充分灌溉对提高玉米产量有重要作用.玉米的穗长、穗粗、行粒数和百粒质量也随着灌水量的增大、灌水频率的降低而增大,其影响规律和产量类似.所有处理的穗行数没有显著差异.秃尖长在处理W2D3达到最高,在处理W3D1下最小.

多因素方差分析表明,灌水量对玉米穗长l穗长影响具有统计学意义,对玉米穗粗l穗粗、行粒数、百粒质量和产量m产量极具有统计学意义;灌水频率对玉米秃尖长l秃尖长、行粒数、m百粒重具有统计学意义,对产量极具有统计学意义,对其他形状影响不具有统计学意义.灌水量和灌水频率的交互作用仅对秃尖长影响具有统计学意义,对其他产量性状均影响不具有统计学意义.

表1　不同灌水量和灌水频率对玉米产量性状的影响

Tab.1　Effects of irrigation level and frequency on yield components of maize

处理l穗长/cml穗粗/mml秃尖长/cm穗行数行粒数m百粒质量/gm产量/(g·株-1)D113.3a43.66ab1.1cd14ab27bc22.15b71.69cW1D212.8ab44.21a1.2c12b29b22.99ab78.77bD313.7a44.60a1.7b16a30a24.77a83.25aD112.0bc40.31c0.7e12b26c17.33de64.50dW2D212.9ab41.36c1.3c14ab27c18.32cd68.96cD313.2a41.70bc2.1a16a29c19.33c72.22cD19.4d35.84e0.6e14ab22e16.94de52.07fW3D211.2c38.28d0.8de12b24d15.76e55.82eD311.6c40.30c1.2c12b25d18.77cd59.39e显著性检验(F值)灌水量14.708*29.416**4.0730.57165.673**71.491**200.00**灌水频率3.6204.2069.955*1.00016.997*9.373*73.59**灌水量×灌水频率2.0782.0204.387*2.3331.3221.0010.72

注：表中不同字母表示显著性差异(P<>

2.5　不同灌水处理对水分利用效率的影响

从图5可以看出,水分利用效率(WUE)和灌溉水利用效率(IWUE)的最大值均出现在处理W2,WUE的最小值出现在处理W1,而IWUE最小值出现在处理W3.在同一灌水水平下,随着灌水频率的增大,所有处理的WUE均呈现下降的趋势.处理W1，W2和W3下,处理D1的WUE分别比D3降低了9.69%,11.27%,9.36%;而D2则比D3分别降低0.30%,4.45%,3.40%.原因可能是少量多次灌溉时,水分大多集中在土壤表层用于蒸发,被作物吸收利用的水分较少;多量少次灌溉,水分运移到土壤深层,使土壤保持在适宜的水分环境下,被作物吸收较多,水分利用效率更高.而IWUE随着灌水频率的增加,与WUE的影响规律类似.

图5　不同处理对水分利用效率和灌溉水利用效率的影响

Fig.5　Effects of irrigation level and frequency on water use efficiency and irrigation water use efficiency

在同一灌水频率下,随着灌水量的增大,WUE和IWUE均表现为先增大后减小的趋势.其中WUE最大值出现在中水低频处理(W2D3),为1.84 kg/m3,其次为低水低频处理(W3D3),为1.77 kg/m3,且两者之间差异不具有统计学意义.中水低频处理(W2D3)的IWUE最大,为1.62 kg/m3,其次为高水低频处理(W1D3)1.60 kg/m3,两者之间差异不具有统计学意义.说明增大灌水量虽然可以在一定程度上增加产量和干物质量,但不利于提高水分利用效率,从而造成水分的浪费.由方差分析可知,灌水频率对WUE和IWUE的影响达到极显著水平,灌水量对WUE具有统计学意义,但对IWUE无影响,其交互作用对WUE和IWUE影响均不具有统计学意义.

3　讨　论

灌水定额和灌水频率是灌溉制度的2个重要指标.一般认为,在使用相等量的灌水量的情况下,灌溉频率高,土壤的湿润范围小,根系外围相对比较干燥的土壤体积大,土壤的通气性好,有利于作物根系对水分的吸收利用,进而增产幅度较大.但是也有学者认为,过高的灌水频率也可能使土壤表面一直处于较高的土壤水分状况,使土面蒸发大部分时间处于蒸发的第一阶段,会加大土面蒸发量[12].同时,过小的土壤湿润范围也可能会使作物的根系生长范围受到限制,作物的营养空间小,影响对耕作层养分的吸收利用.由此可见,灌水量和灌水频率过大或过小均不利于作物生长,会造成相对不利的水分条件,导致作物生长受到胁迫而减产.

文中研究了灌溉制度对玉米生长、产量及水分利用效率的影响,结果表明灌水量和灌水频率对玉米株高、叶面积、成熟期干物质量、产量和水分利用效率均有不同程度的影响.试验中,不同灌水量对玉米株高、叶面积和干物质量表现出相同的变化规律,均随着灌水量的增大而增大,这与文献[13]研究结果一致.在同一灌水水平下,不同灌水频率对玉米生长的影响从小到大依次表现为D1,D2,D3,在低频灌溉(D3)达到最大值,中高频灌溉反而对玉米生长有一定的抑制作用,与文献[14]的研究结果类似,但与EL-HENDAWY等[15]和郭文忠等[16]的研究结果有一定的差异,这可能与试验年份特殊的天气条件和灌溉频率水平设置有关.

玉米产量、百粒质量、穗长、穗粗和行粒数也受灌水量和灌水频率的影响.王勇等[17]和BADR等[18]研究表明随着灌水量的增大,玉米和西红柿产量及其构成要素具有不同程度的增加趋势,其研究结果和试验类似.但文献[19]的研究结果则表明适当增加灌溉定额在一定程度上可增加作物产量,但超过一定值之后,产量并无显著提高甚至有下降的趋势,与试验结果有所不同,试验中,玉米产量随着灌水频率的增大呈现下降趋势.PASTERNAK等[20]研究表明,高灌溉频率下,番茄产量显著降低,2～3 d灌溉1次的产量明显优于1 d灌溉1次;胡晓棠等[21]发现高频滴灌导致棉花营养生长过旺,叶面积指数很大,抑制了蕾铃的充分发育,最终造成晚熟而低产,与试验结果类似.但与EL-HENDAWY等[15]结论3 d的灌溉频率适合玉米的生长,增加玉米产量,提高了氮肥的利用率不太一致,原因可能是试验条件及灌水频率设置有关.

灌水量和灌水频率对玉米累计耗水量和水分利用效率也产生了不同的影响.在同一灌水频率下,随着灌水量的增大,玉米累计耗水量也呈现增大的趋势,这与肖俊夫等[22]和刘战东等[23]对玉米耗水量的研究结果类似.在同一灌水量下,不同灌水频率对玉米累计耗水量的影响呈现出截然不同的变化趋势,这与董玉云等[24]的研究结果差异较大,这可能与试验年份特殊的天气条件和试验设置条件有关.梁哲君等[13]研究表明,随着灌溉定额增大,玉米水分利用效率提高,达到最大值后,水分利用效率随灌溉定额增大而降低.说明灌溉定额增加到一定值后,玉米水分利用效率逐渐降低.MESHKAT等[12]指出,灌水频率过高会使土壤表面维持较高的含水量,导致地面蒸发大部分时间处于第一阶段,从而引起更大的水分损失,降低水分利用效率.这与试验得出的WUE随着灌水量的增大先增大后减小,随着灌水频率的增加而减小的结论类似.试验研究表明,增大灌水量可以促进玉米生长发育和获得高产,但水分利用效率却有所降低.处理W1D3虽然水分利用效率比W2D3降低了4.09%,但产量却增加了15.27%.

4　结　论

1) 灌水量与灌水频率对桶栽玉米影响具有统计学意义,但其交互作用对玉米的影响不具有统计学意义.

2) 玉米株高、叶面积和干物质随着灌水量的增大而增大,随着灌水频率的增加而降低,产量及其性状,除秃尖长和穗行数没有显著差异外,也表现出类似的趋势,且单株最大产量在高水低频处理(W1D3)获得,为83.25 g,但其水分利用效率和灌溉水利用效率低于中水低频处理(W2D3).

3) 试验研究表明W1D3灌水处理更有利于玉米生长和产量的提高.

参考文献(：< class='emphasis_italic'>References

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(责任编辑　谈国鹏)

Effects of irrigation level and frequency on growth and water use efficiency of maize

TIAN Jianke1,2, ZHANG Fucang1,2, QIANG Shengcai1,2, ZOU Haiyang1,2, WU You1,2, YAN Shicheng1,2

(1.Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semiarid Areas, Ministry of Education, Northwest A&F University, Yangling, Shaanxi 712100, China; 2.Institute of Water-saving Agriculture in Arid Areas of China, Yangling, Shaanxi 712100, China)

Abstract：In order to explore effects of irrigation level and frequency on growth, yields and water use efficiency of maize (Zhengdan-958), pot cultivating experiments are conducted in a rain shelter by using nine cases which include three irrigation levels (W1, W2, and W3 for 120%, 100%, and 80% ETc) and three frequencies (D1, D2, and D3 for 3 d, 6 d and 9 d intervals). Various growth indices of maize plants are observed and analyzed during their growth periods in the experiments. The results show that the plant height, leaf area, dry weight and yield rise with increasing irrigation level, but decrease with increasing irrigation frequency. Significance analysis indicate that irrigation level affects plant growth and yield more substantially than irrigation frequency. The maximum maize yield per plant is achieved in case W1D3, while the minimum yield is obtained in case W3D1, showing a significant difference. Furthermore, both water use efficiency and irrigation water use efficiency increase initially and then decrease with increasing irrigation level, and they decrease steadily with increasing irrigation frequency. The water use efficiency and irrigation water use efficiency are the best in case W2D3, reaching 1.83 kg/m3 and 1.61 kg/m3, respectively. Overall, case W1D3 (120%ETc, 9 d intervals) can be a more feasible irrigation proposal under the present experimental conditions.