灌水方案对玉米碳氮稳定同位素组成、产量及水分利用效率的影响OA

为探究寒地黑土区玉米不同生育时期、不同器官碳(C)、氮(N)含量和碳、氮稳定同位素组成(δ^(13)C、δ^(15)N)对水分变化的响应规律及其与玉米产量和水分利用效率(WUE)的关系,于2021年开展喷灌玉米大田试验,设置4个灌溉定额(800、700、600、500 m^(3)・hm^(-2))和3个灌水次数(全生育期灌水4次、3次、2次)。结果表明:增加灌水量可显著提高玉米产量,其中L1处理(全生育期灌水800 m^(3)・hm^(-2)结合4次灌水)产量最高,L2处理(全生育期灌水700 m^(3)・hm^(-2)结合4次灌水)玉米产量仅较L1下降2.82%,但WUE显著提高4.47%。不同灌水次数下,灌溉定额对拔节期、成熟期玉米叶片和茎秆的C含量、N含量、C/N值及δ^(13)C、δ^(15)N值的影响趋势存在显著差异。与茎秆相比,不同生育时期玉米叶片δ^(13)C值显著降低,N含量、δ^(15)N和C/N值均显著降低。随生育时期推进,玉米叶片C含量、N含量及δ^(13)C值呈下降趋势,茎秆C含量、δ^(15)N及C/N值呈上升趋势。相关性分析表明,拔节期叶片C含量、成熟期叶片C/N值以及成熟期茎秆δ^(15)N与玉米产量和WUE的相关性达到显著或极显著水平,可有效指示灌溉处理对玉米生产的影响。基于各时期玉米茎叶碳氮含量和稳定同位素组成的主成分得分构建的回归模型,对WUE的预测值拟合效果(R^(2)=0.9271)优于对产量的拟合效果(R^(2)=0.8837)。综上,玉米全生育期灌水700 m^(3)・hm^(-2)结合4次灌水能在保证高产的同时提高水分利用效率,可作为东北地区玉米节水、增产、增效的适宜栽培措施。