保定平原區棉花地膜覆蓋節水增產效應的研究

樊艷改，王利民

（1.保定市西大洋水庫管理處，河北 保定072350；2.保定水利水電勘測設計院，河北 保定071000）

保定平原區棉花地膜覆蓋節水增產效應的研究

樊艷改1，王利民2

（1.保定市西大洋水庫管理處，河北 保定072350；2.保定水利水電勘測設計院，河北 保定071000）

通過地膜覆蓋的大田試驗測定覆膜田地與對照露地棉田的土壤含水量、地溫的變化情況，研究了地膜覆蓋對棉花生長特性、生育期耗水量、水分利用效率的影響。結果表明，地膜覆蓋通過有效防止棵間蒸發，提高土壤有效水含量和溫度，起到節水保墑、調節土壤三相組成、降低落鈴率、實現增產的作用。

地膜覆蓋；棉花；耗水量；產量；水分利用效率

在我國生產發展的歷程中，栽培技術的進步對棉花生產的促進作用十分重大。調查認為，栽培技術在棉花生產增產中占35%以上的份額。地膜覆蓋技術作為一種成熟的栽培技術更應得到人們的重視和大力推廣。由于地膜覆蓋全部或部分阻斷了土壤表面水分蒸發，具有節能、節水、保墑、抑草、改善土壤結構等優點，已被廣泛應用于干旱半干旱地區及保護地作物栽培中。

1 材料與方法

1.1 試驗設計與田間管理

試驗于2006年4月在河北省保定市河北農業大學農場試驗田進行，前茬作物為棉花，供試品種為冀棉26號，采用單因素2個處理（地膜覆蓋、露地），試驗田及對比田地力中等，土質屬中壤土，土壤容重γ=1.51g/cm3，田間持水率為28.5%（占干土重的百分比），耕層土壤的有機質含量為1.6%，全氮0.083%，速效氮、磷分別為45×10-6和45×10-6。 試驗田東西長120m，南北寬25m，面積0.3hm2，其中覆膜示范田0.15hm2，對比田面積0.15hm2，種植密度為80000株/hm2，行距為0.6m，株距為0.6m，覆膜示范田沿田面坡度方向設置灌水溝，溝和地面全部采用地膜覆蓋，示范田、對比田均施以磷酸300kg/hm2、尿素150kg/hm2作為底肥，地膜覆蓋采用先覆膜后播種，田塊采用井水灌溉，水源條件較好。

1.2 測定項目與方法

1.2.1 作物生長

作物發育狀況，棉花株高、葉面積指數等。

1.2.2 土壤水分觀測

從覆蓋地膜之日起，每7d測定1次，在覆膜田地和露地各取3個樣點測定土壤含水量，直至棉花收獲。測定位置在覆膜示范田和露地的棉花行間。用烘干法測定0～100cm土層的水分。

1.2.3 土壤容重、孔隙度測定采用環刀法測定

土壤密度采用2.65g/cm3。于6月8日、7月28日在覆膜田地和露地各取3個樣點測定0～100cm土壤容重、孔隙度，在105～110℃下烘干稱重。

1.2.4 地溫的觀測

將地溫計分別布置在覆蓋地和露地，觀測深度為5，10，15，20，25cm，在生育期內每日8：00、14：00、20：00定時觀測記錄。

1.2.5 蕾鈴脫落測定

從棉花開始現蕾起，每2d觀測1次。

1.2.6 測產

覆膜地和露地各選取代表性的植株20株，掛牌標號，每隔7d采收1次吐絮棉桃，掛牌棉花另收另曬，待棉花全部收獲后，在室內測定棉花的皮棉產量。

皮棉產量（kg/hm2）=試驗田皮棉產量/田株數×80000

2 結果與分析

2.1 地膜覆蓋對棉花生育期、株高、葉面積的影響

通過試驗觀測及對棉花的葉面積指數（LAI）和株高資料（圖1、表1、表2）分析表明，覆蓋地棉花生長快、周期短，葉面積大，植株明顯粗大的現象，對照棉花的最終高度僅為覆蓋的84%，LAI為覆蓋的39.5%，尤其在開花前差別尤為顯著，進入花期以后，棉花生長以生殖生長為優勢，且地膜增溫保墑效果減退，對株高和LAI影響微弱。

圖1 不同處理棉花葉面積指數

表1 不同覆蓋條件下棉花生長天數對照表 單位：d

表2 不同覆蓋條件下棉花生長高度對照表

2.2 不同覆蓋條件下棉田土壤水分變化和耗水量的計算

2.2.1 不同時期棉田土壤含水量變化動態

如圖2所示，地膜覆蓋為棉花根系的生長發育創造了良好的水分條件，在整個生育期內地膜覆蓋土壤含水量均高于露地。特別在棉花營養生長和生殖生長都很旺盛的7月（最大土壤含水量差為1.9%），蒸騰耗水量增大，較高的土壤含水量有利于棉花的生長發育，為棉花優質高產奠定了良好的水分基礎。

圖2 不同處理各時期土壤含水量變化

2.2.2 耗水量計算

根據《灌溉試驗規范》棉花植株耗水量計算公式為：式中 ET1-2為階段耗水量（mm）；θi1、θi2為第i層土壤在計算時段始末的重量含水率（%）；γi為第i層土壤的干容重（g/cm3）；hi為第i層土壤的厚度（mm）；M、P、K、C分別為時段內灌水量、降雨量、地下水補給量和排水量（mm）。

以無灌水和降雨時段內的土壤含水率作為計算依據，結合試驗區條件M＝P＝K＝C＝0。

從表3看出，覆蓋處理的棉花的耗水量明顯減小，作物耗水節水率達到27.6%，地膜覆蓋棉花各個生長期的日均耗水量均比對照減少，尤其在現蕾以前差別尤為明顯。

表3 不同覆蓋條件下棉花日均耗水量對照表

表4 不同覆蓋條件下土壤容重、孔隙度及三相關系對照表

2.3 不同處理棉花對土壤容重、孔隙度及三相的影響

從表4可以看出，地膜覆蓋的土壤容重要小于露地。土壤的孔隙度與容重相反，地膜覆蓋的土壤孔隙度要大于露地。以上結果表明，地膜覆蓋的土壤疏松多孔，土壤結構性比露地明顯優越，更有利于棉花生長發育。

2.4 不同處理棉花的地溫對比情況

（1）地膜覆膜在棉花生長前期的增溫效應：從4月下旬的播種期到6月上旬的苗期地膜覆蓋地比對照平均增溫2.45℃，從6月中旬的苗期到7月中旬的現蕾期平均增溫1.34℃，進入7月中旬后，增溫效應降低，這主要是覆膜地棉花枝葉繁茂，葉面積系數大，莖葉截獲的太陽直接輻射和散射輻射比對照地多的原因。

（2）覆膜在棉花旺盛生長期的降溫效應：7月中旬開始棉花生長進入旺盛期，枝葉繁茂，中午前后膜內溫度低于對照地（主要是最高溫度），這主要是由于此時能夠直射到地面的光能減少，而膜又具有一定的反射作用。另外，由于覆膜地濕度比對照地大，水的比熱較土壤大，相對吸熱多，溫度上升慢，因而比對照地低。這種效應可減輕高溫天氣對棉花的危害。

2.5 不同處理的棉花蕾鈴脫落情況

表5中數據于2006年6月12日至7月15日測定，從脫落率上看，地膜覆蓋脫落率比露地低15個百分點。地膜覆蓋的落鈴率比露地少21.8個百分點。由此可知，地膜覆蓋棉花技術可大大降低落鈴率與脫落率，從而增大成鈴率。

表5 不同覆蓋條件下棉花蕾鈴脫落情況對照表

2.6 不同處理對皮棉產量和水分利用效率的影響

根據實測土壤含水量、灌水量、降雨量資料，采用水量平衡方程，逐時段計算出各處理棉田的蒸散量。各時段農田蒸散量的累加即可獲得棉花在整個生育期內的農田蒸散量。各處理皮棉產量采用3個重復的產量均值來代表該處理的實際產量水平。 各處理的農田蒸散量（m3/hm2）、皮棉產量（kg/hm2）和水分利用效率WUE（kg/m3）的測定結果見表6。

表6 不同覆蓋條件下水分利用效率對照表

從表6看出，0～100mm土層在儲水量和降水量相同的情況下，覆蓋試驗區棉花的平均產量為1528kg/hm2，而對比露地平均產量為1380kg/hm2，增產率為10.7%；水分利用效率明顯高于露地對照，水分利用效率提高26.8%。從耗水量的變化情況可以看出，地膜覆蓋對改善土壤儲水量具有明顯的作用，這主要是因為地膜覆蓋相當于在地表形成了一個保護層，有利于降水從膜孔均勻入滲，又可防止土壤水分過多蒸發，還可使作物根區土壤水分保持相對穩定，提高了水分利用率，同時還為下一季作物的生長提供良好的水分條件。

3 結果與討論

3.1 地膜覆蓋改善了棉田土壤生態環境

研究結果表明知，地膜覆蓋的增溫、保水、提熵及改善土壤理化特性的作用明顯，塑膜隔斷了土壤水分與大氣交流的通道，特別是在前期膜內溫差較大，土壤水分上升以氣態的形式不斷向上運動，觸膜后水汽凝結成水滴保留在土壤表層，因而水分只能在膜內循環，特別是在干旱的地區或季節，效果尤為明顯。

3.2 地膜覆蓋對旱作物和節水農業的意義

在同等條件下，地膜覆蓋總耗水量比露地降低3.6%，水分利用效率提高26.8%，增產10.7%；這一結果對北方半干旱地區特別是河北省保定平原區的旱作物棉花如何提高水分利用效率具有十分重要的指導價值。

3.3 地膜覆蓋對光、溫、水、氣、土壤的調控作用有待進一步研究

大量事實數據都證明地膜覆蓋在節水、增溫、保墑改善土壤結構、增產等諸多方面具有優勢，地膜覆蓋可以通過防止蒸發和提升土壤深層水分，以增加作物可利用土壤中有效水含量，利于作物生長利用。地膜覆蓋的增溫保墑作用有利于作物前期生長和水分利用，覆膜棉花在各個指標中都遠遠優于對照指標，從而證明棉花地膜覆蓋是一項合理的、成熟的、可操作的、益推廣的現代科學農業技術，如能大面積推廣，則對我省的現代化農業建設，乃至社會的和諧、可持續發展具有重大的推動作用。所以，地膜覆蓋技術非常適宜在我省進行大面積的推廣。

［1］王硯田，徐祝齡.內蒙古武川半干旱偏旱地區農田土壤水分特征［J］.干旱地區農業研究，1990（4）：17-22.

［2］陳素英，張喜英，裴冬，等.秸稈覆蓋對夏玉米田棵間蒸發和土壤溫度的影響［J］.灌溉排水學報，2004，23（4）：34-38.

［3］立國軍.可降解地膜覆蓋棉花增產效應的研究［M］.北京：商務印書館，2004.

［4］李紅，周連第，侯旭峰，等.京郊平原區糧田深層土壤水分的預測［J］.節水灌溉，2002（2）：20-23.

The saving water and increasing yield effects of plastic film mulching on the cottons in Baoding plain

FAN Yan-gai1，WANG Li-min2
（1.Reservoir Management Office of Xidayang Baoding，Baoding072350,China；2.Baoding Designinstitute of water conservatncy&hydroelectric power，Baoding071000,China）

Through the experimentation of plastic film mulching on the cottons，mensurate the soil moisture content and geothermal changing instance， and learn the impact of film mulching on cotton growth characteristic， consumption water volume， water use efficiency.Indicate that film mulch can serve the function of water conservation and preserve soil moisture，regulate Threephase of soil compose， cut down boll shedding rate， promote accumulation of substance and increase the yield.

cotton film；mulch；consumption water volume；yield；water use efficiency

TV213.9

A

1672-9900（2010）03-0026-03

2010-04-26

樊艷改（1980－），女（漢族），河北清苑人，助理工程師，主要從事農田水利工程設計工作，（Tel）13102979696。