河套灌區壟膜溝灌模式對春玉米田水熱運移及籽粒產量的影響

吳旭斌，馮 浩，董勤各，鐘佳旺，趙 鵬

（1.西北農林科技大學水利與建筑工程學院，陜西 楊凌 712100；2.中國科學院水利部水土保持研究所，陜西 楊凌 712100；3.西北農林科技大學水土保持研究所，陜西 楊凌 712100）

0 引 言

內蒙古河套灌區是我國設計灌溉面積最大的一首制灌區，是我國重要的商品糧基地，同時也是內蒙古自治區重要的糧食生產基地[1]。然而河套灌區地處干旱半干旱氣候區，屬于鹽漬化區域[2]，降水稀少、地下水埋深淺、晝夜溫差大，春季溫度偏低影響春玉米生長[3-5]。當地種植戶主要通過引黃河水以畦灌或漫灌方式滿足作物生長及淋洗鹽分需求[6]。但近年來，引黃灌溉量指令性降低[7]，致使該區水資源短缺問題日益凸顯。同時，春玉米早期易遭遇低溫凍害，導致籽粒產量降低。因此，有必要針對河套灌區灌溉水資源短缺和春季溫度較低等問題，探究適宜河套灌區春玉米的覆膜灌溉管理模式。覆膜灌溉種植模式如覆膜畦灌和壟膜溝灌等地面灌溉技術在我國西北地區應用較為廣泛。有研究表明，覆膜可降低土壤蒸發，提高土壤溫度和作物產量[8,9]。Dang 等在衢州提出玉米播種至九葉期覆膜土壤溫度平均提高1.6 ℃[8]。蔣銳等認為覆膜可改變土壤水分條件，提高水分利用效率，實現玉米、小麥和馬鈴薯作物增產[9]。李榮等發現壟溝種植可增加雨水入滲量，降低棵間蒸發，提高水分利用效率[10]。起壟覆膜葉面積指數較平作提高15.6%，可實現作物增產[11]。王寧等發現溝灌較畦灌有利于青貯玉米生長和提高產量[12]。孫貫芳等在河套灌區發現玉米營養生長階段控制灌水下限為-30 kPa 最有利于土壤溫度積累[3]。王青松等表示，河套灌區覆透明膜與黑色膜較不覆膜土壤蒸發顯著降低28.43%和33.20%，生育期耗水量降低6.10%和8.18%[4]。Li 等發現河套灌區覆膜增加冠層空氣濕度并降低整個生育期玉米冠層空氣溫度[13]，并且表明覆膜提高凈光合速率，透明膜凈光合速率顯著高于黑色膜[14]。QUAN 等提出河套灌區畦灌覆透明膜和黑色膜顯著提升玉米水分利用效率，且透明膜水分利用效率較黑色膜平均提高7.0%[15]。張婷發現河套灌區壟溝灌溉種植促進玉米生育進程，具有節水增產效應[16]。鄒宇峰等表明河套灌區溝灌較畦灌在提高籽粒產量時，顯著降低灌水量，提高水分利用效率[1]。有關不同顏色覆膜畦灌、或壟膜溝灌對土壤水熱運移影響的研究較多，但鮮見河套灌區畦灌、覆膜畦灌、壟體覆透明膜溝灌以及壟體覆黑色膜溝灌之間有關土壤水熱變化特征及春玉米產量差異的定量研究。

本研究以河套灌區春玉米田為研究對象，定量分析不同覆膜灌溉模式下土壤水分、土壤溫度和春玉米水熱利用效率的變化規律，為保障河套灌區糧食安全和農業可持續發展提供科學依據和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗區位于內蒙古自治區巴彥淖爾市水利科學研究所曙光試驗站（40°46″N，107°24″E，海拔約為1 039 m），位于我國一首制灌區-河套灌區中部，見圖1。試驗區屬于黃河中上游干旱區，多年平均氣溫為6.9 ℃、多年平均蒸發量為2 306.5 mm、多年平均降水量約為142.1 mm，其中蒸發降水比約為16.23。試驗區降水多集中在每年夏季7月至8月，約占全年降水量的60%左右。無霜期約為160 d，年日照時間3 189 h。

圖1 試驗區位置Fig.1 Location of experimental site

該試驗區土壤屬于典型輕度鹽漬化黃河灌淤土，質地主要為砂壤土，耕層平均土壤容重1.43 g/cm3，含有機質7.26 g/kg，全氮105.36 mg/kg，速效磷55.82 mg/kg，速效鉀120.49 mg/kg，土壤鹽分1.19 g/kg。試驗站設有氣象站和地下水監測井，分別對氣象數據和地下水位進行監測。試驗區地下水埋深約為2.0 m 左右。該試驗區每年春季播種前采用引黃水漫灌壓鹽，灌水定額約120 mm。

2021年玉米全生育期內降水量為78.8 mm（圖2），降水最大值出現在播后第44天，降水量為20.4 mm。降水量主要集中在播后44～95 d，占整個生育期降水量的56.09%。2021年玉米生長期平均氣溫為20.5 ℃，最低氣溫出現在播后4 天為11.9 ℃，最高氣溫出現在播后74 天為28.5 ℃。隨著生育期推進，平均氣溫先上升后下降。

圖2 玉米生育期日平均氣溫與降水量Fig.2 The average daily temperature and rainfall of the maize growth period

1.2 試驗設計和田間管理

田間試驗設4 個覆膜灌溉方式（表1）：畦灌+不覆膜（CK）、覆膜畦灌+透明膜（QB）、壟膜溝灌+透明膜（GB）和壟膜溝灌+黑色膜（GH）。每個處理重復3 次，共12 個小區，采用隨機區組設計布置，透明地膜和黑色地膜光學性質如表2所示。根據播前土壤測樣的結果，試驗地鉀含量較高，因此主要施用氮肥和磷肥。氮肥選擇尿素，施氮水平為300 kg N/hm2，磷肥選擇磷酸二銨(NH4)2HPO4，施磷水平為150 kg P/hm2。每個處理的施磷量（P）按照計劃量于播種前全部施入；每個處理施氮量（N）按照50% 計劃量于播種前溝施覆土，其余50%在玉米抽雄期隨灌水施入[5]。春玉米生育期內灌溉定額為360 mm，根據灌區來水分4次于6月1日、7月1日、7月31日和8月15日進行灌溉，灌水定額90 mm。供試春玉米品種為當地常用品種“金蘋628”。

表1 試驗處理Tab.1 Experimental treatment

表2 試驗所用地膜光學特性Tab.2 Optical properties of the film used in the test

壟膜溝灌規格如下（圖3）：壟溝間距120 cm，壟高20 cm，壟底寬70 cm，壟背寬50 cm，每壟栽雙行作物，行距40 cm，株距30 cm。地膜寬110 cm，覆壟壓實。畦灌與壟膜溝灌小區規格保持一致，地膜寬度70 cm，春玉米種植采用常規寬窄行方式：寬行80 cm，窄行40 cm，株距30 cm。覆膜后點播，播種深度5 cm，播種密度5.5 萬株/hm2。試驗小區尺寸均為5 m × 6 m=30 m2，每個小區外側均設0.6 m 寬的緩沖帶，整個試驗區外圍保護帶寬度為2.0 m。

圖3 春玉米壟溝覆膜種植示意圖Fig.3 Schematic diagram of spring maize furrow mulching planting

1.3 觀測指標及測定方法

1.3.1 土壤含水率

在玉米播后30 d、61 d、78 d、107 d 和133 d 用土鉆取壟溝0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 和100～120 cm 的土樣，取畦田膜上與膜間0～20、20～40、40～60、60～80、80～100和100～120 cm的土樣。

采用烘干法測量土壤質量含水率，在烘箱用105 ℃烘干至恒重后測量土壤質量含水率。土壤儲水量的計算公式如下[17]：

式中：H為土壤儲水量，mm；Qi為第i層土壤質量含水率，%；γi為第i層土壤容重，g/cm3；hi為第i層土壤厚度，cm；n為測土壤質量含水率時的層序。

采用水量平衡法計算玉米耗水量ET（evapotranspiration,mm）：

式中：ΔW為播前和收獲后的土壤儲水量之差，mm；P為生育期有效降水量，mm；I為生育期總灌水量，mm；G為生育期地下水的補給量，mm；R為生育期地表徑流量，mm，試驗區地勢平坦，無地表徑流產生；F為生育期深層滲漏量，mm。

滲漏和地下水補充量的總和記為Q，其計算公式為[12]：

式中：K(θ)為非飽和土壤導水率，cm/d；φ110和φ90為110 cm 和90 cm 的土壤基質勢，kPa；θ為土壤含水率，cm3/cm3；θe為土壤相對飽和度；θr、θs為殘余土壤含水率、飽和土壤含水率，%；Ks為土壤飽和導水率，cm/d；h為土壤水勢，cm；n、m、α為經驗參數；l為孔隙關聯度參數。

1.3.2 土壤溫度

將紐扣溫度計埋深至地下15 cm 處，用紐扣地溫計監測15 cm 土層全生育期土壤溫度[18]，記錄頻率為1 h 一次，監測玉米播后30 d、61 d、78 d、107 d和133 d每日土壤溫度變化。同時根據每天24 個土壤溫度記錄計算日均土壤溫度，以地表下15 cm 平均土壤溫度高于10 ℃的溫度部分求和作為土壤有效積溫，低于10 ℃的溫度當作0 ℃處理。計算日均土壤溫度高于10 ℃的土壤有效積溫TTS。

土壤有效積溫（TTS）的計算公式為[19]：

式中：TTS為土壤有效積溫，℃·d；Tsi為第i天土壤平均溫度，℃；Tbi為玉米生物學下限溫度，為固定值10 ℃；i表示播后第i天。

1.3.3 作物產量、水分利用效率及溫度生產效率

待玉米成熟后，在每個小區中間兩行隨機取10 株玉米測定穗長、禿尖長、穗粒數和穗行數等性狀，經人工脫粒和烘干后稱量籽粒總重，計算單位面積籽粒產量。水分利用效率（WUE）是由單位面積作物產量除以耗水量計算得出，反映了作物節水效益狀況[20]。土壤有效積溫生產效率（TUE）由單位面積作物產量除以土壤有效積溫得出，反映了作物對土壤溫度利用狀況。

1.3.4 氣象參數

采用Weather Hawk 500 自動氣象站（Campbell Scientific，美國）連續記錄試驗田大氣溫度和降水等參數。自動氣象站安裝高度距地面2 m，距試驗田約50 m。地下水位觀測井距試驗田約20 m，逐日自動記錄地下水位數據。

1.4 統計分析方法

采用Microsoft Excel 2019 和SPSS 26.0 軟件進行數據處理和分析，采用LSD（Least significant difference）法進行方差分析和差異顯著性檢驗（α=0.05），同時采用Microsoft Excel 2019軟件作圖。

2 結果與分析

2.1 不同覆膜灌溉方式對土壤水分的影響

土壤體積含水率對覆膜灌溉方式的響應特征如圖4 所示。不同覆膜灌溉方式下土壤體積含水率均隨土層深度增加而增大，120 cm 土層處達到最大值。玉米播后30 d，GH、GB 和QB 處理0～20 cm 土壤體積含水率分別為20.71%、19.43%和19.36%，顯著高于CK的15.94%（P＜ 0.05）；GH、GB和QB分別較CK 提升29.92%、21.89%和21.46%。壟膜溝灌20～40 cm處土壤含水率顯著高于畦灌；40 cm 以下深度不同處理之間土壤體積含水率無顯著差異。玉米播后61 d，QB 與CK 之間0-60 cm 土壤含水率無顯著差異，GB 下土壤體積含水率顯著大于QB 和CK，略高于GH。播后78 d，覆膜下0～60 cm 土層土壤體積含水率顯著高于不覆膜處理，80～120 cm 土層4 個處理之間土壤含水率無顯著差異。玉米播后107 d 和133 d，40～80 cm 土層GH 處理土壤含水率顯著高于QB 與CK，其中播后107 d，GH 下40～80 cm 土壤平均含水率較GB、QB 和CK 提升23.61%、23.78%和24.21%；播后133 d，4 個處理表層土壤含水率無顯著性差異。

圖4 玉米不同生長階段土壤體積含水率Fig.4 Soil volume moisture content at different growth stages of maize

不同覆膜灌溉方式下土壤體積含水率時間變化特征由圖5可知，玉米生育期內，20～60 cm 平均土壤體積含水率變化最大，0～20 cm 次之，60～120 cm 變化最小。整個生育期0～20 cm處CK的土壤含水率最低，播后30 d GB較CK提升21.88%。播后61 d GB 較CK 提升71.32%，較QB 提升70.54%；GH 較CK提升42.97%，較QB 提升42.31%。播后107 d 和133 d，4 個處理間無顯著差異。20～60 cm 處土壤含水率隨生育階段變化波動明顯，可能是由于玉米生長需要根系吸收大量水分。玉米播后30 d，4 個處理之間無明顯差異。播后61 d GB 較CK 提升45.47%，較QB 提升31.51%；GH 較CK 提升36.91%，較QB 提升23.78%。由于灌水導致土壤含水率在播后78 d達到最大值。灌漿至成熟，GH 顯著高于CK。60～120 cm 土壤含水率變化最小，可能是由于地下水位埋深較淺可以及時補充的原因。

圖5 玉米不同生長階段不同土層土壤含水率Fig.5 Soil moisture content in different soil layers at different growth stages of maize

春玉米不同時期0～60 cm 土層儲水量變化情況如圖6 所示。受春玉米生長以及灌溉降水影響，4個處理之間土壤根系層儲水量隨玉米生育期推進均呈現出下降-上升-下降-上升的“W”形變化趨勢。玉米播后30 d 土壤儲水量大小表現為GH＞GB＞QB＞CK，無顯著差異。播后61 d 土壤儲水量表現為GB＞GH＞QB＞CK，壟膜溝灌下土壤儲水量顯著高于畦灌處理。其中GB 較QB 和CK 提高38.83 mm 和45.71 mm，GH 較QB 和CK 提高26.73 mm 和33.62 mm，起壟覆透明膜又顯著高于起壟覆黑色膜，增加10.01%。播后78 d，GB、GH 和QB 處理土壤儲水量分別較CK 增加36.61%、36.01%和21.37%，且壟膜溝灌顯著高于覆膜畦灌，GH 和GB較QB增加18.20 mm 和18.95 mm。玉米播后107 d，各處理土壤儲水量表現為GH＞QB＞CK＞GB。玉米播后133 d，各處理土壤儲水量表現為GH＞GB＞CK＞QB， 其中GH 高于CK 19.02%、 高于QB 17.40%。

圖6 玉米根區土壤儲水量Fig.6 Soil water storage in the root zone of maize

2.2 不同覆膜灌溉方式對土壤溫度的影響

不同覆膜灌溉方式對耕層土壤溫度日變化的影響如圖7所示。15 cm 土層溫度日變化從01:00-24:00，各處理下土層溫度均表現為先下降再上升然后下降的趨勢。玉米播后30 d 覆膜處理所有時刻土壤溫度均顯著高于CK。其中，GB增溫效果最大值出現在18:00 時刻，較CK 處理增大12.60%；GB 增溫效果最小值出現在10:00 時刻，較CK 增大10.41%。播后61 d 19:00-24:00 時段，GB 土壤溫度顯著高于QB 和CK。播后107 d，壟膜溝灌處理在17:00-24:00時段土壤溫度顯著高于畦灌處理，其中GB 較QB 和CK 平均增加8.93%和8.91%，GH 較QB和CK平均增加7.28%和7.26%。

圖7 玉米不同生長階段土深15cm處土壤溫度Fig.7 The soil temperature at a depth of 15 cm at different growth stages of maize

日均土壤溫度隨玉米生長呈先上升后下降特征（圖8），各處理日最高土溫均出現在玉米播后78 d，日最低土溫均出現在玉米播后133 d。整個生育期壟膜溝灌提高土壤溫度下限，GB日均土壤溫度較CK 提高1.02～2.44℃，較QB 提高0.15～1.77 ℃；GH日均土壤溫度較CK 提高0.42～2.13℃，較QB 提高0.18～1.68 ℃。玉米播后30 d 覆膜處理日均土壤溫度均顯著高于CK，GB、GH 和QB 較CK 增加11.42%、10.08%和8.32%。播后61 d，GB日均土壤溫度顯著高于其他處理，GB 較GH、QB 和CK 增加2.50%、3.26%和4.93%。播后78 d，4 個處理日平均溫度均達到整個生育期最大值，壟膜溝灌顯著高于畦灌，GH 與GB 較CK 分別提升5.69%和6.13%。玉米播后107 d，4個處理日均溫度較播后78 d 均有所下降，GH 與GB 的日均溫度較CK 分別提高1.54 ℃和1.80 ℃。玉米播后133 d，4 個處理間日均溫度達到整個生育期最小值，GH、GB、QB 和CK 的日平均溫度分別為19.79、19.28、19.12和18.18 ℃。

圖8 玉米不同生長階段土深15 cm處日均土壤溫度Fig.8 The average daily temperature at a depth of 15 cm at different growth stages of maize

不同覆膜灌溉方式下玉米不同生育階段土壤有效積溫如表3所示。整個生育期，覆膜畦灌顯著提升土壤有效積溫，起壟后土壤有效積溫進一步提高，而壟膜溝灌下改變覆膜顏色對土壤有效積溫影響不顯著。其中QB 較CK 增加7.72%；GB處理最高，為1 674.7 ℃·d，較QB 提高7.78%，較CK 提升16.70%；GH 處理較QB 提高6.26%，較CK 提升14.46%。苗期QB 較CK 提升21.65%，GB 較QB 和CK 提升8.36%和31.82%。拔節期，4 個處理土壤有效積溫均為整個生育期最大，GH、GB、QB 和CK 4 個處理分別增大78.58%、78.32%、74.07%和100.68%，其中GB 是4 個處理中土壤有效積溫累積最高值，GH次之，二者均顯著高于CK。抽雄期，僅GB高于QB與CK，GH 與其他3 個處理之間均無顯著差異。灌漿期與整個生育階段情況相似，覆膜土壤有效積溫顯著高于不覆膜處理，同時壟膜溝灌顯著高于畦灌處理，GH 與GB 較CK 分別增加36.35和34.89 ℃·d。玉米成熟期4 種處理下累積土壤有效積溫均為整個生育階段最小，GH與GB顯著高于CK。

表3 玉米不同生長階段土壤有效積溫℃·dTab.3 Effective soil temperature accumulation in different growth stages of maize

2.3 不同覆膜灌溉方式對作物產量及水熱利用效率的影響

由表4可知，采取不同覆膜灌溉方式對玉米產量構成有非常顯著的影響。QB 較CK 穗長顯著增加4.03%；GB 穗長較QB提升3.98%，較CK 提升8.14%，GB 與GH 之間無顯著差異。4個處理之間穗行數之間無顯著差異，大小關系為QB＞CK＞GB≥GH；行粒數呈現覆膜顯著高于不覆膜處理，壟膜溝灌下玉米穗行粒數與覆膜畦灌之間無顯著差異。GH、GB 和QB 百粒重顯著高于CK，且GH 和GB 下百粒重顯著高于QB。春玉米產量呈現出與百粒重結果相同的顯著性差異，其中QB 較CK 顯著提升16.19%，GB 較QB 顯著提升13.64%，較CK 顯著提升32.04%；GB產量高于GH，但無顯著差異。

表4 不同處理下的玉米產量構成Tab.4 Composition of maize yield under different treatments

整個生育期，CK 處理水分滲漏與補給量總和最高（見表5），顯著高于GH 19.05 mm、GB 20.60 mm，較QB 無顯著性差異。壟膜溝灌玉米生育期耗水量顯著低于畦灌處理，其中QB下玉米生育期耗水量最高，為456.93 mm，顯著高于GB 與GH處理。在資源利用方面，GB 的水分利用效率（WUE）和土壤有效積溫生產效率（TUE）較QB 顯著提升25.79%和5.41%，較CK 顯著提升45.69%和13.66%；QB 的WUE和TUE較CK 顯著增加15.82%和7.82%，GH 與GB 之間無顯著差異。4個處理中同為畦灌處理，QB 較CK 作物產量和資源利用效率均有顯著提升；同為覆透明膜處理，GB 較QB 作物產量和資源利用效率也有顯著提升且GB 較CK 處理提升效果更明顯；同為壟膜溝灌，GB 作物產量和資源利用效率與GH 處理無顯著性差異。4個處理在水熱利用效率中均呈現出相同的顯著性差異。

表5 2021年不同處理下的玉米資源利用效率Tab.5 The utilization efficiency of maize resources under different treatments

3 討 論

河套灌區地處干旱半干旱氣候區，降水稀少且蒸發強烈[21]。覆膜可提高表層土壤含水率[22]，這是由于地表與空氣間隔地膜，阻礙土壤水分縱向運移，迫使水分橫向運移[23]。且地表蒸發的水蒸氣會在膜下液化成水珠返回地表并不斷重復此過程[24]，減少土壤蒸發[25]，表現出覆膜后表層土壤含水率增加[26]，土壤儲水量提高[27]。本研究結果表明，玉米播種107 d前覆膜處理0～20 cm 土壤含水率高于不覆膜處理，其中播后30 d提升最顯著；而播后61 d和78d GB處理0～20 cm土壤含水率較QB 顯著提高，可能是GB 處理改變微地形，使溝中水分向壟上側滲，減小溝內水分垂直下滲[28]。玉米播種107 d 后，在0～40 cm 處4 個處理無顯著性差異，可能是壟膜溝灌改善玉米根系生長狀況，促進玉米生長[29]，增加蒸騰作用，增強葉片持水能力，最終可能抵消覆膜改善土壤含水率的作用[13]。整個生育期GH和GB處理0～20 cm土壤含水率無顯著性差異，壟膜溝灌下覆膜顏色改變對0～20 cm 土壤含水率影響不顯著。4 個處理玉米根系層土壤儲水量在播后30 d 無明顯差異，可能是苗期玉米生長緩慢，對根系層土壤儲水量消耗較低。播種61 d后，玉米根系層儲水量發生巨大變化，溝灌處理下降緩慢，可能是壟膜溝灌起壟后改變地形，結合覆膜后較畦灌有更高的集水效率和更低的土壤蒸發[30]。播后78 d由于灌溉根系層土壤儲水量增加，而后隨玉米生育期推進，土壤儲水量繼續降低。

覆膜不僅提高表層土壤含水率，還增加表層土壤溫度[31]。Hughie 等發現覆膜改變地表孔隙特征，影響土壤對太陽輻射的吸收與反射，提高土壤溫度，具有抑蒸保墑作用[32]。本試驗中玉米播后30 d，覆膜日均土壤溫度顯著高于不覆膜處理，這與王紅麗研究結果一致[33]。播種61 d后，壟膜溝灌處理提高土層溫度效果較覆膜畦灌更為顯著，可能是壟膜溝灌通過起壟改變田間微地形，增加土壤表面積，改變土壤光熱條件[34]。由于黑色地膜增加輻射吸收量，導致黑色地膜覆蓋的土壤溫度低于透明地膜覆蓋[35]。玉米播后133 d，4個處理之間日均溫度無顯著性差異，一方面天氣變冷氣溫降低影響土壤溫度，另一方面玉米成熟葉片對地面起到遮蓋作用，阻礙太陽輻射至地面加熱土壤。土壤溫度隨氣溫變化而變化且存在一定滯后性[36]，玉米播后61 d 12:00-18:00、播后78 d 14:00-20:00 和播后133 d 12:00-22:00 時段，在每日氣溫最高的時刻，4 個處理之間無顯著差異，其余時段壟膜溝灌處理顯著高于其他處理，說明壟膜溝灌處理可保證土壤溫度下限，壟膜溝灌處理提高土壤溫度是提高土壤溫度的下限。這點在土壤有效積溫方面也有體現，土壤有效積溫是作物某生育時期內土壤有效溫度的總和[19]。在播種61 d前，玉米生長緩慢，受到覆膜影響以及溝灌獨有的地形特征，土壤有效積溫表現出GB＞QB＞CK 且均具有顯著性差異。播種61 d 后，葉片隨玉米快速生長變大阻礙太陽輻射[37]，覆膜增溫效果并不明顯[38]，而GB和GH處理增溫效果更好，可能是由于起壟后改變地形增大與太陽光的接觸面積[33]。

覆膜減少土壤水分蒸發，阻隔土壤水分縱向運移，促進土壤水分橫向運移，改善土壤根系層的水分條件[39]。壟膜溝灌不僅降低土壤水分消耗，還增加水分入滲[40]，進一步提高作物水分利用效率。另外覆膜提高土壤溫度[41]，覆膜的增溫效應可改善籽粒灌漿過程，是促進玉米高產的基礎條件之一[42]。GB處理提升溫度效果最好，GH 處理次之，主要是在氣溫較低時保證溫度下限，覆蓋處理增加了夜間土壤溫度[11]。夜間較高的土壤溫度有利于早晨根系活動的快速恢復[43]。較高的土壤溫度加上較低的晝夜溫差為作物生長提供了更有利的土壤溫度環境[13]，特別是在GB 處理下。王曉凌等指出，覆膜提升土壤溫度和玉米作物水分利用效率，實現玉米增產[44]，這與本研究結果一致。起壟后GB 較QB 處理作物水分利用效率和土壤溫度提升更顯著，說明壟溝覆膜更好地改善土壤微生態系統[45]，促進玉米的生長發育[46]，這可能是GB 產量高出QB 的原因。同為壟膜溝灌，GH 的作物水分利用效率和溫度的提升較GB 處理不顯著，但顯著高于QB 和CK 處理，說明起壟后灌溉方式對于春玉米產量的影響效果高于覆膜顏色的變化。

4 結 論

（1）溝灌+透明地膜壟體覆蓋可以顯著的增加根系層土壤含水率，保證根層土壤儲水量。GB 最低溫度較QB 和CK 平均增加0.38 和0.88 ℃，提高土壤溫度下限，土壤有效積溫較QB提高7.78%，較CK 提升16.70%，壟膜溝灌改變覆膜顏色對有效積溫影響不顯著。

（2）溝灌+透明地膜壟體覆蓋玉米產量較QB 處理顯著提升13.64%，對比CK 處理顯著提升32.04%，高于GH 處理但不顯著。同時改善玉米作物的水熱資源利用效率，提高產量保證糧食安全。

綜上，建議在內蒙古河套灌區推行溝灌+透明地膜壟體覆蓋技術，以提高春玉米產量及水熱資源利用效率。