（三）不同补水次数的土壤含水量变化
2010年不同补水处理土壤含水量，补灌量为2.4m3/亩，7月18日补水后，7月19日测墒，不同补水次数处理0～10cm土壤含水量均比对照高，但到了7月28日，不同补水次数处理0～10cm土壤含水量趋于相同，系高温干旱天气和根系耗水大，使表层补灌的水分消耗完毕。补水造成的土壤水分差异在10～20cm最大差异在7月28日，位相比0~10cm后移，补灌水分维持的时间比表层长。7月28日2次补灌后，8月上旬出现了30mm以上的降水，但仍能从40～60cm补灌处理的土壤湿度明显高出对照看出水分差异。补灌水分影响不到60cm以下，80cm处的土壤水分差异主要来自于上层土壤雨后水分下渗，30mm的降水加上补灌水分仍然难以下渗到100cm以下，该处补灌处理的水分比对照低，反映了田间水分的自然差异。由此可看出，在补灌量不足8～10m3/亩的情况下，水分差异很少能传递到中下层土壤，因此，有限补灌试验只要测定0～50cm的土壤水分差异就足够了。
补灌处理0～20cm土壤含水量在补灌20天内有一定差异，20天后差异消失。补2水后土壤含水量明显高于1次补水和不补水的；不同补水次数处理下30～80cm土壤含水量有一定差异，2次补水的稍高于1次补水和不补水的，1次补水与不补水之间的区别不大；随着深度的增加，补水处理间差异逐渐缩小，80cm以下土壤含水量三处理间差异不明显。
2011年不同补水次数对玉米田土壤含水量的影响，各层土壤水分变化特征与2010年相似。6月25日、7月15日分别补灌水，每个处理3次重复，灌溉量：第一次1.2m3/区，第二次1.2m3/区，折合5.6m3/亩次。补灌后7月19日能看出补灌的处理10cm深土壤湿度高于对照2个百分点，20cm处偏高很小，是主要水分消耗深度，30~40cm差异最大，超过40cm处理间的差异消失。从0~50cm平均土壤湿度来看，补灌1次的处理除了7月19日补水后4天测定的土壤湿度有一定差异外，其余时段均低于对照，但补水2次的处理在8月8日、21日的测定中仍能反映比对照偏高幅度较大。
从各层次变化来看，不同补水次数处理0～20cm土壤含水量的变化较小，二次补水后土壤含水量稍高于一次补水和对照的，二次补水对20～30cm、30～40cm、土壤含水量的影响较大，补水后土壤含水量明显高于一次补水和不补水的；40～50cm土壤含水量二次补水的明显高于一次补水和不补水的。
（四）玉米需水规律与节水补灌技术指标
摸清玉米不同生育阶段需水规律是确定玉米需水关键期和水分敏感期的关键。参考1989~2003年和2010~2011年同心玉米观测记录，利用历年玉米生长期间气象观测资料，用彭曼公式计算参考作物蒸散量，参考FAO提供的玉米不同生育阶段作物水分利用系数，估算历年玉米苗期、拔节至抽雄、抽雄至灌浆初期、灌浆期至成熟期需水量。
农田蒸散量ET由作物蒸腾和土壤蒸发构成，在干旱条件下，可忽略水分下渗量和毛管水上升量，其简易平衡方程为：
ET=V1-V2+（1-r）∑R+P
式中：V1、V2分别为某时段开始和结束时一定深度土层内的土壤贮水量，可由土壤重量含水量与土壤容重的乘积来确定；r为平均径流系数；∑R为某时段累计降水量；P为灌溉量。
土壤水分总储量是指一定深度土层内贮存的水分，由下式计算：
V=ρ×h×w×10
式中：V 为土壤贮水量（mm）；ρ为土壤容重；h为测定土层厚度（cm）；w为重量含水量。
FAO公布的玉米生长前期、中期和后期的作物系数分别为0.3、1.15、0.6，我们按照玉米出苗—拔节、拔节—抽雄、抽雄—灌浆初期、灌浆—成熟期分别在0.3~0.6、0.6~1.15、1.15和1.15~0.6范围内内插，按照下式确定玉米需水量：
ETc=KcET0
于是，玉米主要生育阶段的水分满足率可按下式计算：
分别采用下马关2009~2011年自动气象站逐日观测资料和原州区1961~1998年的历史气象资料，计算了历年逐旬参考作物蒸散量；利用FAO给出的玉米Kc值，经过内插，计算了下马关2009~2011年玉米逐旬需水量，以原州区玉米历年逐旬需水量作对比。结果可知，下马关玉米全生育期需水平均482mm，比原州区平均需水量多99mm，系因同心下马关地区气温比原州区高，风速也大于后者，参考作物蒸散量偏多所致。
从不同时段玉米需水量的动态变化来看，玉米籽出苗开始，需水量缓慢增加，到7月上旬，玉米拔节后株高、叶面积迅速增长，需水量增大较快，到了7月下旬，玉米抽雄吐丝，株高、叶面积不再增长，达到全株最大叶面积，旬需水量超过50mm，自7月上旬至7月下旬末是玉米自拔节、大喇叭口至抽雄吐丝的需水关键期，也是水分需求最旺盛的时期。吐丝后，随着下部叶片的衰老和逐渐枯黄，玉米需水量转向逐渐减少，开始减少较缓慢，随着玉米到达乳熟期，8月下旬后玉米需水量快速减少，9月下旬成熟时，需水量接近苗期。
我们把3年逐旬平均需水量、降水量放在一起，可以清晰地看出各旬玉米缺水情况。6月上旬之前，同心下马关地区玉米缺水情况轻微，玉米需水量小，往往在5月下旬会出现首场透雨或较大的有效降水，土壤水分基本能满足玉米苗期的生长。6月中下旬，玉米苗期生长加快，旬需水量增加到30mm，但此阶段旬平均降水量一般只有10mm，水分缺口增大到20mm。自7月上旬开始至8月上旬，随着玉米拔节起身，长到大喇叭口期和抽雄吐丝阶段，玉米逐渐进入水分敏感期，缺水将会对玉米穗分化、子粒结实量、划分形成和授粉结实量带来显著不利影响，此阶段旬需水量由30mm快速增大到50mm以上，而同期平均降水量仍然维持在每旬8~12mm，仍然维持在气候上的干旱少雨时段，旬水分缺口扩大到30~53mm，是玉米年年该阶段遭受旱灾的主要生物学原因和气候原因。如果此阶段能够通过喷灌、滴灌和节水补灌等措施缩小水分亏缺幅度，将会大幅度增产。近3年8月中旬、9月上旬往往会出现较大降水，旬降水量8月中旬超过40mm，9月中旬20mm，玉米灌浆结实阶段水分保证率相对较高，但前期玉米水分敏感期的严重水分亏缺导致的玉米需水关键期极度缺水而受旱减产已经无法挽回。8月下旬往往还容易出现夏末秋初旱，对灌浆造成影响。等到9月上中旬降水条件和玉米水分亏缺状况改善的时候，往往与秋季连阴雨、低温寡照天气相联系，光照不足，灌浆速率慢，也会对玉米产量有一定影响。可以认为，气候变暖背景下，中部干旱带旱作玉米雨热不同季，越来越不适合旱作玉米的发展。种植玉米必须具备一定的灌溉条件或补灌水源，但8月上旬前气候干旱少雨是主要气候特征，持续的旱情往往造成窑窖因窖水不足，仅以供应人畜饮水还不够，难以从根本上改变该地区十年十旱、产量水平极低且巨幅波动的现状。
采用同心历年气象资料和土壤水分观测资料，计算了玉米4个主要生长发育阶段各年水分满足率。2010~2011年为同心下马关试验期间的计算结果。同心玉米苗期有5年水分满足率达到1，即土壤水分能满足玉米苗期生长，占样本的29.4%，满足率超过70%的年份有10年，占58.8%，为各年玉米全生育期中水分保障率最高的时段。7月份拔节至抽雄期间，17年中没有一年水分满足率达到70%以上，达到50%以上的仅4年，是中部干旱带旱作玉米株高明显偏矮的原因，实际上该阶段几乎每年都受旱，使玉米达不到该品种应有的生长高度。水分满足率不足30%的严重干旱年份有6年，占全部样本的35.3%，即拔节至抽雄阶段（大喇叭口）遭受异常干旱的年份超过35%，造成严重减产或绝产。抽雄至灌浆初期仅有2年水分满足率略超过40%，不足30%的年份达9年，占样本总数的52.9%，即该阶段十年十旱，超过一半年份发生极度干旱，是玉米一生中最旱的时段，也是玉米产量形成最关键的时期，该阶段一半以上的年份发生极度干旱，是造成中部干旱带旱作玉米低产或屡次绝产的主要原因。灌浆至成熟阶段水分满足率仅1年超过70%，8年超过50%，占样本总数的47.1%，没有一年水分满足率在30%以下，是玉米全生育期中水分满足率第二位的阶段，也是中部干旱带旱地玉米依然存在的主要依据。但该阶段水分满足率在30%~50%之间的仍有11年之多，超过半数，即超过一半的年份发生秋旱造成灌浆结实受灾。因此，中部干旱带的气候特征是玉米两头受旱较轻，中间的两个主要阶段几乎年年重旱，光温水配合不理想，雨热不同季，不适合发展旱地雨养农业的玉米栽培。
按照2010~2011年玉米旱作和喷灌试验示范结果，考虑各地灌溉实际情况，以玉米不同生育阶段需水量、降水量和土壤水分为依据，估算了不同灌溉方式下玉米不同生育阶段和全生育期灌溉量。
旱作条件下全生育期水分差300mm，关键期节水补灌38mm，可有效避免枯死绝产，维持旱作秋覆膜玉米栽培，需水差额264mm，产量在200~300kg/亩。喷灌条件下，全生育期喷灌235mm，可缩小需水差额至67mm，产量可达到600~700kg/亩，在降雨时空配合较好和病虫害较轻情况下，管理措施跟上，可突破700kg/亩。滴灌条件基本可满足玉米全生育期不会产生严重干旱缺水的局面，玉米生长均匀，全生育期滴灌130mm左右，较节水，玉米需水量亏缺仍在172mm，这部分亏缺在正常条件下是要通过土壤蒸发损失掉的，滴灌就是节省了这部分的土壤水分蒸发，才得以维持玉米正常生长，一般产量可在500~700kg/亩。自流灌是按照需要小水漫灌的栽培方式，是低压管灌溉的参考，基本按照玉米各时段需水量与自然降水的差额设计，玉米全生育期不缺水，产量可期望得到最理想的结果。按照设计，低压管灌玉米全生育期灌溉量275mm，可满足玉米各个生育阶段需水。目前的大水漫灌方式下，全生育期灌溉量在500mm左右，比玉米需水量多出200mm，基本用于土壤水分的蒸发，水分利用效率低，且不能完全避免玉米出现阶段性干旱缺水情况，部分时段水分过多，也有部分时段出现水分不足影响生长的情况。
五、主要结论
（一）筛选出了玉米耐旱抗病虫品种
不同品种玉米生物性状间存在一定差异，从株高、穗位、茎粗、穗粗、行数、行粒数、千粒重等生物性状及产量比较来看，强盛12号、长城799、先锋335、DK556和巡天16的生物性状较好、产量较高，适合在宁夏中部干旱带种植。
（二）明确了玉米补灌高效用水技术
补水两次和补水一次玉米的株高、穗位均比对照区玉米高，补水两次玉米的茎粗、穗粗均比对照区玉米的粗，但补水两次与补水一次玉米性状间的差异不明显，与本年度降水次数、雨量较多有关。二次补水对20～30cm土壤含水量的影响较大，土壤含水量明显高于一次补水和不补水的；30～80cm土壤含水量二次补水的稍高于一次补水和不补水的，一次补水与不补水之间的区别不大；80cm以下土壤含水量三处理间差异不明显。
（三）明确了玉米春、秋覆膜蓄水保墒效果
秋覆膜玉米株高、穗长、穗粗等生物性状较春覆膜和不覆膜的好。0～70cm深度下土壤含水量秋覆膜的高于春覆膜和未覆膜的，70～100cm深度下三种处理土壤含水量没有明显区别。
（四）比较研究不同品种玉米光合特征
从不同品种玉米全天的光合速率、蒸腾速率、气孔导度等光合特征参数比较来看，登海3672、先锋335、中单2号、DK656、陇单3号等品种的表现较好。
（五）明确了不同种植密度对玉米生物量的影响
不同种植密度对玉米的株高、穗位、穗长、穗粗等生物性状没有显著差异，但从产量来看，55cm株间距的玉米亩产最高，其次是50cm的，45cm的最低。
（六）建立了节水型高效玉米综合实用技术示范区
2010～2011年在同心县下马关镇五里墩和刘家滩村进行玉米综合实用技术示范区60亩，通过试验示范，不断补充完善节水型高效玉米综合实用技术，并通过田间地头讲解等方式对农民进行培训。
马铃薯抗逆品种的筛选及节水补灌技术
