風(fēng)沙土區(qū)不同保護(hù)性耕作措施條件下玉米的水分生態(tài)效益

□張進(jìn)寶 □聶義泊 □戚春起

（1虞城縣水務(wù)局灌溉服務(wù)站；2河南省水利勘測設(shè)計(jì)研究有限公司）

0 引言

保護(hù)性耕作是相對于傳統(tǒng)翻耕，避免地表裸露的一種新型耕作技術(shù)，它的形成與發(fā)展已有六七十年的歷史。保護(hù)性耕作有很好的節(jié)水增產(chǎn)效果,可減少徑流，減少蒸發(fā)，提高土壤肥力。研究表明，保護(hù)性耕作對于提高作物產(chǎn)量方面也有積極影響。但有關(guān)東北風(fēng)沙土區(qū)的研究較少。根據(jù)黑龍江省西部風(fēng)沙土，由于春季干旱造成的土壤墑情不足，且坡耕地較多，嚴(yán)重影響著大田作物的出苗及其生長發(fā)育的實(shí)際情況，本試驗(yàn)選取了壟向區(qū)田、行間覆膜、秸稈覆蓋以及壟向區(qū)田與行間覆膜的集成措施四種保護(hù)性耕作措施，與不做處理的小區(qū)進(jìn)行對比試驗(yàn)研究，目的在于探究提高大慶地區(qū)的玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收的目的新方法，為該區(qū)水土資源的可持續(xù)利用和農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展提供了一定的理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)區(qū)概況及相關(guān)技術(shù)簡介

試驗(yàn)區(qū)地處北緯45°53′至47°8′和東經(jīng)123°45′至124°42′之間，平均海拔152m。地處中緯度，屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候。氣候基本特點(diǎn)：冬長雪少，天氣寒冷；夏短濕熱，降水集中；春季風(fēng)大，氣候干燥；秋涼氣爽，時(shí)有早霜，年平均氣溫3.60～4.40℃。試驗(yàn)區(qū)內(nèi)土壤以風(fēng)沙土為主，地形坡度5~6°。

本試驗(yàn)選取的行間覆膜技術(shù)是隔行覆膜于壟臺(tái)，并將種子精播于壟溝內(nèi)；壟向區(qū)田技術(shù)是沿壟向，行間交錯(cuò)修筑土擋，土擋高度略低于壟臺(tái)，其間距為70 cm；行間覆膜與壟向區(qū)田的集成措施是將上述兩種措施同時(shí)作用到一塊小區(qū)中；秸稈覆蓋技術(shù)為上一年作物留茬15 cm左右，以防風(fēng)護(hù)桿，翌年春播時(shí)按行距寬窄，將播種行內(nèi)的秸稈摟到壟背上，形成半覆蓋，秸稈覆蓋量為4000 kg/hm2。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用的玉米品種為吉單109。采用對比試驗(yàn)方法，共設(shè)5個(gè)處理，分別為行間覆膜與壟向區(qū)田集成措施（FQ）；行間覆膜措施（FM）；壟向區(qū)田措施（QT）；秸稈覆蓋措施（FJ）；常規(guī)耕作措施(CK)，設(shè)3次重復(fù)，15個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積為15.00m×3.20m。為保證出苗試驗(yàn)設(shè)1次灌水，灌水時(shí)間為播種后，水量為1.50m3/小區(qū)，其余時(shí)期靠雨養(yǎng)。

2.2 觀測內(nèi)容

玉米播種后分別在苗期、拔節(jié)期、灌漿期、乳熟期、收獲期分別測定玉米的株高、莖粗鮮重、干重、葉面積等生物性狀并依據(jù)試驗(yàn)規(guī)范的要求，考種、測產(chǎn)、單收、單打、計(jì)產(chǎn)，收獲前在各小區(qū)中間取樣10株進(jìn)行考種。

3 結(jié)果分析

3.1 不同處理對玉米葉面積指數(shù)的影響

玉米葉面積指數(shù)（LAI）的大小意味著作物發(fā)育的健康水平，是作物生長發(fā)育水平的一個(gè)重要指標(biāo)，直接決定著作物群體對光能的截獲能力和光能利用率，最終影響作物的產(chǎn)量。

圖1 玉米各時(shí)期葉面積指數(shù)圖

由上圖所示，玉米LAI值在各耕作措施的處理下整個(gè)玉米生育期內(nèi)的變化規(guī)律基本一致，在拔節(jié)期，隨著氣溫的升高，LAI值迅速增加，在抽雄期達(dá)到峰值，進(jìn)入抽雄期以后，生殖生長逐漸取代了營養(yǎng)生長，黃葉開始增多，LAI值逐漸減小。由于FJ處理具有增溫作用，使玉米生育期提前，生育后期葉片衰老的速度加快，所以，F(xiàn)J處理的LAI值從抽雄期開始急劇下降。對于FM和FQ處理在整個(gè)生育期內(nèi)其LAI值偏大，這說明行間覆膜處理有較好的增溫保墑作用，能在一定程度上改善土壤的結(jié)構(gòu)、養(yǎng)分和熱量狀況，尤其是在玉米生育前期，其良好的增溫效果為玉米的早期生長提高了極為有利的條件。QT處理的葉面積指數(shù)相對于FM和FQ表現(xiàn)一般但優(yōu)于FJ和CK處理，這說明壟向區(qū)田處理也具有較好的蓄水保墑效果，一定程度上促進(jìn)了玉米的生長。

表1 各耕作措施下玉米莖粗的顯著性分析表

由此可知各處理的玉米葉面積指數(shù)在苗期已經(jīng)有明顯的差異，其中FM、FQ、QT和FJ的葉面積指數(shù)分別比CK提高了16.86%、16.11%、1.17%和-48%，均與CK到達(dá)了顯著或極顯著的差異。其中FM和FQ處理相對CK差異顯著，F(xiàn)J處理表現(xiàn)不佳，這是由于行間覆膜在玉米生育早期能起到增溫作用，這對于氣溫偏低的此地區(qū)的出苗是非常有利的，而秸稈覆蓋處理在此時(shí)的增溫效果較差，0~10 cm的地溫甚至低于CK，這直接造成了FJ處理出苗慢，玉米苗期長勢不佳。

3.2 不同處理對玉米株高和莖粗的影響

通過對各保護(hù)性耕作措施和對照處理玉米的株高和莖粗觀測，分別對其各生育階段的株高和莖粗?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，結(jié)果見下圖和表。

圖2 不同處理措施下玉米株高的生長變化圖

圖3 不同處理措施下玉米莖粗的生長變化圖

如圖2、圖3所示，各措施下的株高和莖粗的變化規(guī)律相似。玉米從苗期到抽雄期株高和莖粗具有逐漸增加的趨勢，尤其是在拔節(jié)期，隨著溫度的升高以及中耕的作用，各處理玉米的株高和莖粗近乎直線增長，抽雄期以后玉米由營養(yǎng)生長向生殖生長轉(zhuǎn)變，形態(tài)指標(biāo)變化比較緩慢，由上圖可看出抽雄后，曲線基本呈水平狀態(tài)，無較大起伏。在整個(gè)生育期內(nèi)，各處理的株高和莖粗值大小的趨勢依次為FQ>FM>QT>CK>FJ，除FJ處理外其他各保護(hù)性耕作處理下的株高和莖粗值均較CK偏大，其中FM和FQ的此數(shù)值最為優(yōu)異。這說明行間覆膜能有效提高玉米的株高和莖粗的生長。這種促進(jìn)作用在營養(yǎng)生長的拔節(jié)期和生殖生長的抽雄期表現(xiàn)最為突出。

表2 各耕作措施下玉米株高的顯著性分析表

表3 各耕作措施下玉米莖粗的顯著性分析表

由表2、表3可知，F(xiàn)M和FQ處理的玉米長勢最好，在整個(gè)生育期內(nèi)其玉米株高和莖粗均極顯著或顯著優(yōu)于CK，較高的株高和莖粗為玉米增產(chǎn)打下了良好的基礎(chǔ)。QT處理在玉米生長前期與CK的差異不顯著，但隨著降水的增多拔節(jié)期過后，在一定程度上也增加了玉米的株高和莖粗。由于玉米生育時(shí)期的降水多集中在拔節(jié)期，壟向區(qū)田的蓄水保墑作用具有一定的滯后性，所以對玉米后期生長相對較大。若整個(gè)生育期內(nèi)降水較少，則壟向區(qū)田的作用不明顯。與其他措施相比FJ處理的效果較差，這是因?yàn)榇颂幚淼挠衩自谏L早期受到了較低地溫的抑制作用，致使整個(gè)生育期的表現(xiàn)均不佳。各保護(hù)性耕作措施對玉米生長的優(yōu)劣依次為行間覆膜處理>壟向區(qū)田處理>秸稈覆蓋處理。

3.3 各保護(hù)性耕作措施對玉米干物質(zhì)積累的影響

干物質(zhì)積累是玉米產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，而玉米干物質(zhì)的積累與其所需的水分和養(yǎng)分是密不可分的。提高玉米水分和養(yǎng)分的吸收率，有助于促進(jìn)玉米植株生育前期總生物量的累積，實(shí)現(xiàn)生育后期從營養(yǎng)體向籽粒的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而獲得較高的玉米產(chǎn)量。

FM和FQ處理在指數(shù)增長期干物質(zhì)積累量較多，80.25g和113.20g比其他處理高出30%左右，差異顯著，這是由于行間覆膜的增溫保墑作用，為玉米的初期生長提供了較為有利的條件。FJ處理在此時(shí)期的干物質(zhì)積累量最少，僅為51.16g，生長速度為0.91g/d，其原因仍是秸稈覆蓋處理早期對表層土壤的降溫作用，導(dǎo)致了此處理的干物質(zhì)積累量較少。QT處理表現(xiàn)一般，干物質(zhì)積累量為59.60g，生長速度為1.06g/d，與CK處理差異不大。

3.4 各保護(hù)性耕作措施對玉米生產(chǎn)要素及產(chǎn)量的影響

FQ、FM和QT措施對提高當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量具有重要意義，F(xiàn)J處理不利于當(dāng)?shù)赜衩椎脑霎a(chǎn)。其增產(chǎn)效應(yīng)次序依次為：FQ>FM>QT>CK>FJ。實(shí)驗(yàn)表明行間覆膜與壟向區(qū)田的集成措施在當(dāng)?shù)鼐哂蟹浅ｏ@著的增產(chǎn)效應(yīng)。

4 結(jié)論

一是各保護(hù)性耕作措施對玉米的生長均有明顯影響，其中行間覆膜與壟向區(qū)田集成措施和行間覆膜措施的玉米長勢最好，在整個(gè)生育期內(nèi)其葉面積、株高和莖粗均極顯著或顯著優(yōu)于對照處理。壟向區(qū)田措施在玉米生長初期與對照的差異不顯著，但隨著降水的增多拔節(jié)期過后，其指標(biāo)較對照有一定的提高。二是成產(chǎn)要素方面，行間覆膜與壟向區(qū)田集成措施和行間覆膜措施與其他各措施的玉米在穗長、禿尖率、穗粗、粒/排、粒數(shù)/穗和千粒重方面差異顯著，而單獨(dú)的壟向區(qū)田措施差異卻不明顯說明行間覆膜處理對成產(chǎn)因素有很大的有利影響。結(jié)果表明保護(hù)性耕作對于玉米產(chǎn)量具有重要影響，其中行間覆膜與壟向區(qū)田的集成措施比對照提高26.38%，在當(dāng)?shù)氐脑霎a(chǎn)效果最顯著。

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