晉西北風沙源區玉米種植模式研究

趙 鑫，蘇曉菲，張寶林

（1.山西省農業科學院農產品加工研究所，山西太原030031；2.山西省畜牧獸醫學校，山西太原030024）

晉西北風沙源區是典型的農牧交錯帶，該地區年降雨量較少，水土流失嚴重，土壤肥力低下，作物產量低而不穩，因此，推進該地區旱作農業的發展，對于提高農牧交錯帶的糧食作物產量、增加農民收入均有極其重要的作用。采用測土配方施肥的方法，結合土壤供肥狀況，確定施肥量，避免盲目施肥，可有效提高肥料的利用率，減少化肥對環境的污染，配方施肥可促進作物養分吸收，產量可增加5%～20%或更高[1-9]。覆蓋技術是旱作農業中一項行之有效的保水措施，也是一項重大的技術變革，它不僅可以防止土壤水分蒸發，有效利用水資源，而且能夠提高地溫，為作物生育創造一個良好的生態環境[10-13]。

本試驗針對晉北風沙源區土壤肥力低下、干旱少雨的現狀，重點研究配方施肥及地膜覆蓋對該地區玉米產量、經濟效益及水分效應的影響，以期為該地區玉米種植模式的優化提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2017年在山西省朔州市山陰縣試驗地進行。試驗地地勢平坦，無灌溉條件，前茬作物苜蓿。土壤多為草原栗鈣土，質地為沙壤和輕壤，結構松散，肥力較低，為低洼地區，屬鹽堿地。0～20 cm耕層土壤有機質含量4.88 g/kg，全氮0.51 g/kg，速效磷5.6mg/kg，速效鉀105.0mg/kg，全鹽量0.232%，pH值8.15。年平均氣溫6.0℃，≥10℃積溫為2600.5℃，無霜期125 d，年平均降水量438.5 mm。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為先玉335，由鐵嶺先鋒種子研究有限公司選育；滲水地膜，由山西省農業科學院農業資源與經濟研究所研制。

1.3 試驗設計

試驗采用雙因素隨機區組設計，2個因素分別為施肥方式和覆膜方式，施肥方式設3個水平（A1.配方施肥；A2.傳統施肥；A3.不施肥），覆膜方式設3種處理方式（B1.滲水地膜；B2.普通地膜；B3.露地），共9個處理組合，3次重復，27個小區，小區面積為40 m2。

具體施肥方案如下。

配方施肥（A1）：根據玉米產量目標與土壤養分測試情況計算標準配方施肥量；尿素、磷酸二銨、硫酸鉀施用量分別為 771.0，2 136.0，265.5 kg/hm2；傳統施肥（A2）：尿素、磷酸二銨施用量分別為175.5，664.5 kg/hm2；不施肥（A3）：不施用任何肥料。

2 結果與分析

2.1 不同施肥與覆膜模式對玉米產量的影響

對比不同施肥方式可看出，不同施肥方式處理下的產量趨勢為A1＞A2＞A3，說明配方施肥方式更有利于增加玉米的產量，且在5%水平上，A1，A2，A3這3個處理間的產量差異均達顯著水平。對比不同地膜覆蓋方式可以看出，不同覆蓋方式處理下的產量趨勢為Bl＞B2＞B3，且在5%水平上，B1，B2，B3這3個處理間的產量差異均達顯著水平，說明滲水地膜方式更有利于增加玉米的產量。而從配方施肥與地膜覆蓋方式的協同互作效應角度來看，各處理間的差異均達顯著水平，A1B1處理的產量值最大（7 584.3 kg/hm2），其次依次是A1B2處理（6 769.7 kg/hm2）和 A2B1 處理（6 151.8 kg/hm2），各處理之間差異均顯著（A1B3與A2B1，A2B3與A3B1間除外）。不施肥露地處理下玉米收獲時部分仍是青穗，對產量影響很大，顯著低于其他處理。從產量因素上看，穗粒數及百粒質量的變化趨勢與產量基本一致，因為各處理采用的是同一密度種植，且玉米的雙穗均很少，故公頃穗數相差不大（表1）。

表1 不同處理對玉米產量的影響

2.2 不同施肥與覆膜模式對種植玉米經濟效益的影響

由表2可知，由于配方施肥的肥料成本相對較高，對比不同處理的相對收入，A1B1＜A2B1且A1B2＜A2B2，配方施肥處理相比傳統施肥處理表現出增產不增收的趨勢。對比不同覆膜方式，滲水地膜覆蓋處理表現出增產又增收的趨勢。各處理之間相對收入A2B1＞A2B2＞A1B1＞A1B2＞A3B1＞A3B2，傳統施肥滲水地膜覆蓋方式純利潤最高，達到 7 817.2 元 /hm2。

表2 不同處理對玉米經濟效益的影響

2.3 不同施肥與覆膜模式對土壤水分效應的影響

從圖1可以看出，在0～40 cm土層B1，B2，B3的平均含水量相差較大，因為0～40 cm土層土壤水分受降水、氣溫、蒸散、覆蓋等因素及部分作物根系的影響明顯，土壤水分變化劇烈；表層土壤（0～20 cm）由于蒸發和作物蒸騰強烈，通常具有較低的水分含量。滲水地膜覆蓋、普通地膜覆蓋和露地都是在80～100 cm處含水量接近最高，含水量依次為13.6%，13.9%，13.7%。在全生育期內0～160 cm土層內，滲水地膜覆蓋平均含水量為11.95%，普通地膜覆蓋為11.71%，露地為10.92%。地膜覆蓋對土壤含水量的影響主要表現在0～60 cm土層內，土壤含水量均呈現出滲水地膜＞普通地膜＞露地種植的趨勢；60～160 cm這3種方式下含水量不受地膜覆蓋方式影響，含水量趨于一致。

由于本試驗是旱作試驗，作物需水主要靠天然降雨，試驗地土壤為沙壤土，結構松散且帶有鹽堿性，保水性差，供水能力低，所以土壤貯水量并未發生太大的變化。玉米配方施肥滲水地膜覆蓋處理下（A1B1）作物耗水量最高，達310.2 mm，不施肥露地處理下（A3B3）作物耗水量最低，為285.7 mm；從施肥方式上看，耗水量呈現出A1＞A2＞A3的趨勢，與產量趨勢表現一致；從覆膜方式上看，耗水量呈現出B1＞B2＞B3的趨勢，也與產量變化的趨勢基本一致。A1B1處理下玉米水分利用效率最高，達到2.44 kg/m3；A1B2 次之，達到 2.22 kg/m3，A3B3 最低，為0.21 kg/m3。不同施肥模式下，均是在配方施肥方式處理水分利用效率較高，傳統施肥次之，不施肥最低；不同地膜覆蓋方式下滲水地膜覆蓋處理下水分利用效率較高，普通地膜次之，露地最低（表3）。

表3 不同處理對水分利用效率的影響

3 結論與討論

合理施肥可增加蓄水保墑能力，抑制土壤蒸發，提高水分利用率，增加作物產量。一般土壤越肥沃，土壤的礦質養分供應越充足，植物的蒸騰系數越小，水分利用效率越高。在本試驗中，玉米的產量和水分利用效率均呈現出配方施肥處理＞傳統施肥處理＞不施肥處理的趨勢，但配方施肥只是單純的提高了產量，其成本相對增高，最終形成的經濟效益并不明顯，是否合理有待進一步探討。此外，水肥耦合吸收轉換機制還需要進一步探討。

地膜覆蓋具有增水、增溫、增光、松土、保肥、滅草、防蚜等多項功能，滲水地膜在小雨量降水資源開發利用方面更有巨大價值，滲水地膜在作物播種期可以減少表層水分蒸發，顯著增加表層土壤含水量，對確保苗齊、苗壯具有重要意義，并且可提高天然降水利用率[14-18]。在本試驗中，玉米的產量和水分利用效率均呈現滲水地膜處理＞普通地膜處理＞露地處理的趨勢，同時，滲水地膜處理也取得了較好的經濟效益，相比普通地膜處理和露地處理表現出了一定的優越性。綜觀地膜覆蓋栽培作物生產及實施過程，尚存在一些不可忽視問題，影響高產高效。地膜平鋪對整地技術要求較高，播種技術相對復雜，地膜平鋪栽培需借助于專用的穴播機，出苗后需組織人力掏苗，生產成本較高。遇氣候不利年份，經濟損失相對較高，生產風險大[19]。此外，覆膜使土壤白色污染加重，收獲后碎膜難以回收清理[20]。

綜合比較，配方施肥滲水地膜覆蓋方式產量和水分利用效率最高，分別為7 584.3 kg/hm2和2.44 kg/m3；傳統施肥滲水地膜覆蓋方式經濟效益最高，純利潤達到7 817.2元/hm2。