黔中山區不同覆膜方式對土壤水溫、玉米根系及產量的影響

楊世佳　潘中濤　陳瑾　張毅　汪朝明

摘要：為探討地膜覆蓋方式的增產因素，完善黔中山區玉米地膜覆蓋栽培技術，采用田間試驗法，以露地直播（CK）為對照，比較側膜覆蓋（A）、寬行覆蓋（B）、全膜雙壟溝播（C）等3種覆膜方式對土壤水分、溫度以及玉米根系、產量的影響。結果顯示：覆膜方式有保水、增溫的作用，覆膜方式提高土壤水分1.4%～3.5%，增高土壤溫度1.7～3.8℃，縮短了玉米生育期5 d。總根干質量表現為C>B>A>CK，均隨著土壤深度逐漸下降。覆膜方式（A、B、C）的株高和穗位高分別比CK增加了9.20%、7.70%、8.24%和13.56%、9.87%、13.11%，莖粗略有提高，葉夾角相反；玉米穗長、穗粒數及百粒質量分別增加了9.45%、10.96%、12.91%，8.40%、9.35%、9.80%和1.97%、2.15%、2.06%；純經濟收入分別增加了25.11%、29.62%和18.84%。覆膜方式通過改善土壤微環境、促進根系生長、營造良好群體結構等因素來提高玉米產量，增加經濟收入。

關鍵詞：玉米；覆膜；產量；經濟效應；根系；水分；溫度

中圖分類號：S513.04 文獻標志碼：A 文章編號：1002—1302（2016）01—0119—03

近年來西南地區干旱頻發，繼2006年、2007年之后，2010—2012連續3年均大范圍發生嚴重干旱，在玉米播種期溫度異常，降雨不足，導致出苗不齊；玉米灌漿期溫度偏高、嚴重缺水，影響玉米灌漿，給玉米生產帶來嚴重影響和巨大損失。2013年貴州的干旱尤其嚴重，大部分地區玉米顆粒無收。地膜覆蓋栽培措施，具有阻礙土壤蒸散、改善土壤的水、熱和養分條件，以增溫、保墑栽培模式，應用范圍已經擴大到所有適宜的區域和作物，并取得了顯著的增產效果。國內以北方干旱地區的覆膜栽培技術最為成熟，已經成為北方旱作農業生產中協調水熱資源重要的栽培措施之一。在貴州覆膜技術應用于煙草、辣椒、馬鈴薯等作物生產較多，在玉米生產的應用較少，在連續多年的干旱迫切要求下，尋求適應干旱條件的玉米栽培措施亟待解決。因此，本研究以耐瘠抗旱玉米品種安單3號為材料，通過比較不同覆蓋方式對玉米水溫、增產及經濟效應的影響，有利于在農業生產中因地制宜，解決面臨的主要問題，在生產上合理選擇不同覆蓋耕作，為當地玉米的科學生產提供理論依據和指導。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗于2014年5—11月在安順市農業科學院試驗基地進行。試驗地耕層土質為黃壤土，土壤理化性狀：pH值5.20，有機質含量12.45g/kg，堿解氮含量84.10 mg/kg，有效磷含量24.23 mg/kg，速效鉀含量45.65 mg/kg。前作為綠肥。選用當地主推玉米品種安單3號為材料。

1.2試驗設計

試驗采用隨機區組設計，共4個處理：（1）露地直播（cK）。整地后開溝直接播種，不覆蓋地膜，等行距80 cm。（2）側膜覆蓋（A）。起等距底寬80 cm、高15～20 cm的壟，采用80 cm寬的地膜覆蓋壟面，玉米播種于膜兩側。（3）寬行覆蓋（B）。寬窄行100 cm：60 cm，寬行上覆膜、雙行播種，采用120 cm寬地膜。（4）全膜雙壟溝播（c）。寬窄行，寬行80 cm、窄行40 cm，大小壟相接處形成播種溝，用150 em地膜邊起壟邊覆膜，膜與膜之間不留空隙，相接處用土壓住地膜。

各處理人工覆膜、播種，每個處理3個重復，4行區，行長5 m，播種密度49 500株/hm²。5月4日播種，播種前施有機肥1.5 t/hm²，基肥（復合肥，N、P₂O₅、K₂O含量均為15%）375 kg/hm²。追肥（尿素）分為2次施入，第1次于苗期（150 kg/hm²）；第2次于大喇叭口期（225 kg/hm²），其他管理與當地實際一樣。

1.3測定項目

（1）土壤溫度和水分。于苗期、拔節期、吐絲期、灌漿期和乳熟期，使用手持農業氣象檢測儀（TNHY-D，托普公司）測量，于晴天10：00—11：00、15：00—16：00分別測定行間土層10 cm的溫度、水分，每個小區連續測3個數值，最后將2個時間段的值平均即為當天的數值。（2）根干質量。于吐絲期采用雙向切片法取樣，連續取2株。以第1株與第2株的1/2株距處到第3株與第4株的1/2株距處為長，以1/2行距為寬，挖長方形樣方分層取根，每20 cm 1層，取根深度均為80 cm，將每層所取的土層分別裝入網袋，用水沖洗根系，剔除雜質并撿出死根后，80℃烘干至恒溫稱根干質量。（3）于乳熟期調查植株農藝性狀，分別調查株高、穗位高、莖粗。（4）成熟期測定產量，實收4行測產，每小區取10穗調查穗部性狀。數據采用2010 Excel及SPS 11.5軟件進行分析。

2結果與分析

2.1不同覆膜方式對玉米生育期的影響

表1所示，覆膜方式下玉米整個生育期提前5 d，其中播種至出苗提前3 d，拔節至成熟期提前了2 d，不同覆膜方式之間的影響一樣，說明覆膜方式引起的生育期提前，主要作用于播種至出苗階段。由于在玉米封行之前，植被覆蓋度低，太陽光照射區域廣，且薄膜在初期受損程度也低，土壤表層溫度、水分等微環境改善明顯，進而促進了作物出苗。在生育后期，玉米前期建立良好的群體，及其土壤微環境的改善，同樣也加速了生育進程。

2.2不同覆膜方式對土壤水分、溫度的影響

由圖1可知，隨著玉米生育期的進程，水分呈單峰趨勢，均以吐絲期的水分最高，4個處理的趨勢一致。與CK相比，3個覆膜方式（A、B、C）在苗期、拔節期、吐絲期、灌漿期、乳熟期的土壤水分分別高了2.3%～4.1%、3.1%～3.5%、1.4%～2.4%、2.7%～4.1%、2.5%～3.3%，且3個覆膜方式土壤在各生育期均顯著高于CK，以C>A>B，3個覆膜方式之間的差異不顯著，說明覆膜方式有保墑作用。圖1還顯示，隨著玉米生育期的進程，溫度呈單峰趨勢，均以吐絲期至灌漿期的溫度較高，處于23～28℃之間，4個處理的趨勢一致。與CK相比，3個覆膜方式（A、B、c）在苗期、拔節期、吐絲期、灌漿期、乳熟期的土壤增溫為3.1～3.8℃、3.0～3.6℃、3.0～3.7℃、3.0～3.5℃、1.7～2.2℃，且3個覆膜方式土壤溫度在各生育期均顯著高于CK，以C>A>B，說明覆膜方式能夠顯著提高土壤溫度，但增溫效果因生育期進程及不同覆膜方式有所不同，在吐絲期之前的增溫高于吐絲期之后，因為玉米封行前后陽光直射于薄膜的程度不同所致。土壤溫度、水分均以C>A>B>CK，由田間覆膜程度不同引起土壤蒸騰作用、呼吸作用及熱量傳遞、水分循環等因素的不同導致。

2.3覆膜方式對玉米根系的影響

表2顯示，4個耕作方式玉米的總根干質量均隨著土壤深度增加逐漸下降。3個覆膜方式玉米的根干質量在每個土層幾乎都高于CK，其中在0～20 cm土層中，A、B、C根干質量比CK分別增加了12.53%、10.57%、14.07%，且差異均顯著，即覆膜方式能夠促進玉米根系的生長，且于0～20 cm土層中的作用較明顯。在0～20 cm土層中，覆膜方式根干質量所占比例高于CK，20～60 cm中相反。說明玉米根系主要集中于0～20 cm土層中，且覆膜方式耕層的玉米根系發育較CK的旺盛，因為覆膜使耕層水分增加，能滿足根系的生理需求，未覆膜方式根系只能向深處吸水才能滿足生理需求。

2.4覆膜方式對玉米產量的影響

從表3可知，覆膜方式對玉米農藝性狀的影響以株高、穗位高較為明顯，3個覆膜方式（A、B、C）的株高和穗位高分別比CK增加了9.20%、7.70%、8.24%和13.56%、9.87%、13.11%，差異均顯著；莖粗略有提高，葉夾角相反，覆膜方式的玉米植株表現為良好的冠層結構，能夠更好地接受陽光，進行光合作用，提供高產的可能。3個覆膜方式（A、B、C）玉米的產量均高于對照，處理分別增加了11.24%、10.78%、14.37%，差異均顯著。玉米的產量以C>A>B，但三者之間的差異均未顯著。玉米穗部性狀的影響以穗長、穗粒數、百粒質量較為明顯，3個覆膜方式（A、B、C）下3個指標比CK分別增加了9.45%、10.96%、12.91%，8.40%、9.35%、9.80%，1.97%、2.15%、2.06%，差異均顯著，說明覆膜方式通過增加穗長、提高穗粒數和百粒質量以致提高玉米產量。

2.5覆膜方式對玉米經濟效應的影響

3個覆膜方式與對照在肥料、農藥、機耕的投入相同，覆膜方式比對照多用地膜物資，各種覆膜栽培方式的理論覆蓋度不同，綜合覆膜方式用工覆膜、回收地膜、免中耕用工，A、B、C處理分別比對照少用工22.5、22.5、7.5個/hm²。經濟效應如表4所示，3個覆膜方式（A、B、C）的產量帶來的產值均高于CK，分別增加了11.24%、10.78%、14.37%，綜合物資分別多了51.41%、32.13%、64.27%，勞動力投入分別少了25.0%、25.0%、8.33%，總投入分別多了0.32%、-4.07%、10.85%，純經濟收入分別增加了25.11%、29.62%、18.84%。綜合產值與投入，覆膜方式的純經濟收入均高于對照，以B>A>C。

3總結

3.1覆蓋栽培下土壤溫度、水分效應對玉米生長的影響

本研究顯示，覆膜方式的土壤水分、溫度均高于露地直播，且以玉米生長前期的幅度較大，這結果與多數研究的結果一致。地膜覆蓋下墊面區域的土壤與大氣隔離開來，抑制了2個區域的熱交換和水分交換，土壤表層中的通過增溫大量蒸發，凝結在地膜內壁，大大減弱了長波輻射，而短波輻射基本不受影響，導致薄膜內土壤表面以上的狹小空間溫室效應大大增強，膜內空氣溫度和土壤表層溫度較高，土壤溫度的變異對水汽在土壤孔隙中的運移起重要作用，通過表層和深層溫度變化率的異同和變化規律，加大了膜下的相對濕度，提高了土壤含水量；地膜覆蓋增加了土壤溫度，保蓄了土壤分水，增強了玉米生長和抗旱能力，同時，也加快了作物的同化速率，從而促進玉米提早成熟。已證實作物根系吸收養分需要通過呼吸作用提供能量，土壤的呼吸作用強度（包括根系和微生物）作用直接影響到吸收養分的能力，耕層土壤溫度與土壤呼吸速率呈顯著的線性關系，一定的范圍內（玉米一般在30℃左右）土壤呼吸速率隨著土壤溫度的升高而加快，覆膜方式增加溫度，從而提高土壤呼吸作用，進一步促進根系、植株的生長。

3.2覆蓋栽培對玉米產量的影響

關于覆膜方式能夠提高玉米產量的結果與多數研究者的結果一致，而對穗部性狀的研究有所差異，有的研究認為玉米有效穗數、穗粒數和百粒質量是提高產量的主要因子，也有些認為增產來自穗長、穗粒數、百粒質量的提高，本研究與后者的結果一致。作物產量及構成的差異取決于該地區該時段的降水情況、土壤含水量及作物生育期的長短，玉米生長大部分的養分都來自于土壤，由于覆蓋提供了良好的水、熱條件，促使土壤微生物的活動增強，土壤可吸收態養分增加，田問相對濕度提高也能有效提高氮素利用效率和葉片利用率，有利于玉米根系的吸收利用，促進玉米生長發育，也有利于玉米胚乳生長期形成較多的籽粒數和較為粗壯的果穗，從而獲得高產。覆膜方式提高產量帶來產值的增加，同時減少中耕用工，但地膜物質的增加，綜合投入與產值，覆膜方式的純經濟效應比CK（露地直播）的高，3個不同覆膜方式的純經濟效應以B（寬行覆膜）>A（側膜覆蓋）>C（全膜雙壟溝播），鑒于日常管理的便利、經濟效應收入，建議實際生產中采用B（寬行覆膜）。