地膜覆蓋對(duì)甘薯地土壤含水量及土層溫度的影響

劉莉莎++唐明雙++黃迎冬++何素蘭++楊洪康++周全盧++王梅++張玉娟++李東波++李勝

摘要：四川丘陵地區(qū)利用透明膜、黑膜覆蓋進(jìn)行甘薯栽培，在甘薯的整個(gè)生育時(shí)期，分別對(duì)0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤含水量、土壤溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。結(jié)果顯示，透明膜和黑膜覆蓋的平均含水量均比對(duì)照低10%以上，雨后的土壤含水量也比對(duì)照低10%左右。對(duì)分布整個(gè)生育的50 d的土壤溫度的檢測(cè)結(jié)果表明，透明膜覆蓋的處理比對(duì)照的平均土溫高1 ℃，黑膜覆蓋處理比對(duì)照高1.8 ℃；在08：00—14：00，透明膜和黑膜覆蓋處理0～10 cm土層的溫度變化幅度較對(duì)照高20%以上，10～20 cm土層以黑膜覆蓋的溫度變化幅度最大，其次為透明膜覆蓋。而對(duì)照10～30 cm土層的溫度變化幅度最小。研究結(jié)果表明，地膜覆蓋在春季雨水較多的年份可以通過(guò)增加地表徑流的方式有效降低土壤含水量；地膜覆蓋，特別是黑膜覆蓋，在08：00—14：00能有效提高0～30 cm土層的土壤溫度，有利于甘薯根系的早期發(fā)育，促進(jìn)甘薯植株的生長(zhǎng)，有利于產(chǎn)量提高和提前收獲。

關(guān)鍵詞：甘薯；地膜覆蓋；土壤含水量；土層溫度

中圖分類號(hào)： S531.04文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）09-0076-03

甘薯是我國(guó)僅次于水稻、小麥和玉米的第4大糧食作物，在四川種植歷史悠久，種植面積大。四川地形以丘陵山地為主，水利建設(shè)滯后，排灌不便，并且四川丘陵地區(qū)旱澇交替的極端氣候多，降雨集中；四川農(nóng)業(yè)生產(chǎn)普遍受到低溫、干旱、持續(xù)陰雨天氣的影響。特別是早春低溫、夏季持續(xù)伏旱、秋季持續(xù)降雨對(duì)甘薯生產(chǎn)的影響最大。

土壤狀況深刻影響著作物生長(zhǎng)發(fā)育、土壤中水鹽運(yùn)移、生物的數(shù)量與活性、農(nóng)田溫室氣體排放、土壤碳平衡等的重要因素。劉春卿等2007年的研究表明，合適的土壤濕度有利于保持穩(wěn)定，且適宜的土壤水鹽運(yùn)動(dòng)活躍度有利于作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用[1]。陳書(shū)濤等2012年的研究表明，土壤的水分條件適宜的情況下，呼吸底物的擴(kuò)散不受土壤水分的限制，土壤微生物活性也較強(qiáng)，因而此時(shí)土壤呼吸的溫度敏感性較高[2]。[JP3]通常土壤含水量在20%～25%范圍內(nèi)較適宜。陳錫時(shí)等1998年的研究表明棕壤長(zhǎng)期覆膜種植玉米，土壤表層微生物數(shù)量增多，細(xì)菌、放線菌和真菌分別增加22.6%、293%、19.7%[3]。

為了探討地膜覆蓋對(duì)甘薯地土壤含水量和土層溫度的影響，進(jìn)行了甘薯覆黑膜、透明膜、不覆膜的對(duì)比試驗(yàn)，對(duì)甘薯生長(zhǎng)期內(nèi)土壤溫濕度進(jìn)行定點(diǎn)實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，尋找有利于甘薯產(chǎn)量形成、緩解早春低溫和多雨的最優(yōu)覆膜方式。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

1.1.1植物材料甘薯品種西成薯007由筆者所在單位育成并提供。

1.1.2覆蓋材料供試地膜分別為黑色地膜、透明地膜，地膜規(guī)格為寬100 cm，厚0.04 mm。

1.2試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2013年3—10月，在四川省南充市農(nóng)科院瀠溪基地進(jìn)行，試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)3次重復(fù)。甘薯插栽后進(jìn)行黑膜覆蓋、透明膜覆蓋和不覆膜處理，每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)5 m，寬 4 m，面積為20 m2，6壟區(qū)，每壟栽插20株，密度為60 000 株/hm2。6月4日移栽并覆膜，10月22日收獲。根據(jù)土壤肥力情況，合理施用底肥，翻耕均勻，確保土壤肥力均勻一致。

1.3土壤溫濕度數(shù)據(jù)的采集

利用托普牌便攜式農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)儀于5月31日至6月9日、6月29日至7月8日、7月28日至8月6日、8月26日至9月4日、9月24日至10月3日采集土壤溫度數(shù)據(jù)，分別對(duì) 0～10、10～20、20～30 cm土層的土壤溫度變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。分別在栽后30、60、90、120 d及收獲時(shí)利用環(huán)刀法測(cè)定土壤含水量。

2結(jié)果與分析

2.1不同覆膜處理對(duì)甘薯整個(gè)生育期土壤含水量的影響

覆膜處理地膜覆蓋可以有效降低各土層土壤的含水量（表1）。在甘薯整個(gè)生育期，覆蓋地膜處理的土壤在0～20 cm土層的平均含水量均低于對(duì)照10%左右，而透明膜覆蓋的20～30 cm土層的平均含水量低于對(duì)照21.2%，黑膜覆蓋的20～30 cm土層的平均含水量低于對(duì)照29.2%?？梢?jiàn)地膜覆蓋可以有效降低多雨年份的土壤含水量，特別是降低 20～30 cm 土層的含水量，有利于增加甘薯根際土壤的透氣性，保證作物的正常生長(zhǎng)。同時(shí)覆膜顯著降低了土壤表層的濕度梯度，維持了根際土壤性狀的均一性。

2.2不同覆膜處理對(duì)雨后土壤含水量的影響

雨后2 d各處理平均含水量均高于生育期平均含水量，其中不覆膜處理的土壤平均含水量最高，其次為透明膜覆蓋，而黑膜覆蓋的平均含水量明顯低于對(duì)照，比對(duì)照降低163%，同時(shí)明顯低于透明膜覆蓋處理（表2）。這可能是因?yàn)楹谀じ采w在降雨前的土層含水量較小，所以降雨后土壤含水量依然低于透明膜覆蓋的處理。同時(shí)，覆膜處理?xiàng)l件下大部分雨水以地表徑流的形式排出，使土壤在多雨季節(jié)能保持較低的土壤濕度。

2.3不同覆膜處理對(duì)土層積溫的影響

50 d追蹤監(jiān)測(cè)各處理土溫結(jié)果表明，地膜覆蓋可明顯提高表層土壤的積溫和平均溫度，其中透明膜覆蓋平均溫度較對(duì)照增加1.0 ℃，黑膜覆蓋平均溫度較對(duì)照增加1.8 ℃。3個(gè)處理

2.4不同覆膜處理對(duì)不同土層土壤溫度日變化幅度的影響

黑膜覆蓋處理的各土層溫差均大于其他處理，黑膜覆蓋處理的0～10 cm土層的平均日溫差最大，達(dá)到4.27 ℃；其次為透明膜覆蓋處理，為4.15 ℃；不覆膜的溫差最小，為 3.37 ℃。同時(shí)，3個(gè)處理的0～10 cm溫度變化幅度最大，10～20 cm處溫度日變化幅度均較小，2種覆膜方式之間差別不大（圖1）。

2.5不同覆膜處理對(duì)雨（中雨）后土壤溫度變化的影響

降雨24 h后，覆蓋薄膜的2個(gè)處理溫度降幅均大于對(duì)照，主要原因是降雨前覆膜處理溫度明顯高于對(duì)照，而降雨后，表層土壤溫度均接近25 ℃。0～10 cm處降雨引起土溫降低最明顯的是黑膜覆蓋的處理，其次為透明膜。而10～20 cm 和20～30 cm處黑膜覆蓋與透明膜覆蓋的溫度下降比較接近，均大于不覆膜處理的下降幅度（圖2）。

2.6不同覆膜處理對(duì)雨后晴天土壤溫度變化的影響

雨后晴天0～10 cm土層地溫上升最明顯的是覆蓋黑膜處理；10～20 cm土層上升最快的為透明膜覆蓋的處理；而不覆膜處理除表層土溫有一定幅度上升外， 10～30 cm 土層溫度上升都非常緩慢（圖3）。

2.7不同覆膜方式對(duì)甘薯產(chǎn)量的影響

黑膜處理的鮮薯產(chǎn)量最高，比對(duì)照高31.5%；而透明膜處[CM（25]理的薯干產(chǎn)量最高，比對(duì)照高40.1%。二者均極顯著高于對(duì)照（表4），說(shuō)明黑色地膜和透明地膜覆蓋處理均可以極顯著提高甘薯的鮮薯產(chǎn)量和薯干產(chǎn)量。

3結(jié)論與討論

覆膜處理在低溫多雨年份可改善甘薯的根際土壤條件。表層土壤是土壤與大氣熱量交換的界面，也是甘薯根系分布的主要區(qū)域，土壤表層的溫度穩(wěn)定對(duì)甘薯的生長(zhǎng)至關(guān)重要。

覆蓋黑膜處理可以提高0～30 cm土層平均溫度1.8 ℃，覆蓋透明膜處理可以提高0～30 cm土層平均溫度1.0 ℃。黑膜的增溫效應(yīng)高于透明膜，同時(shí)對(duì)土壤表層增溫最明顯。這同蘭孟焦等的研究結(jié)果一致：透明膜、黑膜覆蓋處理下，壟內(nèi)不同層次地溫均比不覆膜處理高；距離壟面越近的土層，覆膜后溫度增加得越多；隨著土層加深，地膜覆蓋增溫效應(yīng)減弱[4]。

在遇到降雨量較大、氣溫下降明顯的情況下，24 h后，薄膜覆蓋的保溫作用不明顯?？赡茉蚴堑蜏赜晁ㄟ^(guò)薄膜開(kāi)口迅速進(jìn)入膜下土壤，使0～20 cm土壤溫度迅速下降至接近氣溫的水平。

雨后晴天，覆蓋透明膜處理各土層平均溫度上升最明顯，而覆蓋黑膜的土壤表面溫度上升最快，均明顯高于對(duì)照。說(shuō)明在光照條件好的情況下，薄膜覆蓋對(duì)于甘薯壟內(nèi)土壤的升溫作用明顯。綜合來(lái)看，透明膜覆蓋溫度上升較快，且有利于10 cm以下土層溫度的上升。黑膜覆蓋的表層土壤溫度上升最快，是由于其吸熱快，紅外輻射使表層土壤快速升溫，但是向下的熱傳遞能力弱；而透明膜覆蓋處理陽(yáng)光對(duì)膜下空氣的加熱效應(yīng)強(qiáng)，熱量更易于向下擴(kuò)散。

薄膜覆蓋可以有效降低0～30 cm土層的土壤含水量。在多雨的年份，薄膜覆蓋能有效增加地表徑流，降低膜下土壤濕度，有利于減輕病害的發(fā)生，提高甘薯根系的呼吸作用，維持甘薯的正常生長(zhǎng)。收獲前，保持較低的土壤濕度，有利于甘薯的收獲，提高甘薯的干率和耐貯性。本研究結(jié)果與江燕等的研究結(jié)果[5]不一致，他們發(fā)現(xiàn)對(duì)照的土壤含水量較高的原因可能是受早期溫度低、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)量小的影響，消耗的水分少，而薄膜覆蓋處理因?yàn)闋I(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)量大、耗水量多，所以也會(huì)相對(duì)降低膜下土壤的含水量。

肖利貞等研究表明，甘薯生長(zhǎng)前期土壤含水量在18%～22%之間，后期含水量在15.5%～18%之間，較利于甘薯產(chǎn)量的提高[6]。從各處理甘薯的產(chǎn)量結(jié)果來(lái)看，與李雪英等的研究結(jié)果[7]一致。

從本試驗(yàn)的3個(gè)處理的含水量數(shù)據(jù)來(lái)看，黑膜覆蓋處理的土壤含水量處于較適宜的范圍。綜合考慮產(chǎn)量水平和雜草防控等因素，黑膜覆蓋是較優(yōu)的選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉春卿，楊勁松，陳小兵，等. 滴灌流量對(duì)土壤水鹽運(yùn)移及再分布的作用規(guī)律研究[J]. 土壤學(xué)報(bào)，2007，44（6）：1016-1021

[2]陳書(shū)濤，張勇，胡正華，等. 臭氧濃度升高與土壤濕度對(duì)農(nóng)田土壤微生物呼吸溫度敏感性的影響[J]. 環(huán)境科學(xué)，2012， 33（5）：1476-1483

[3]陳錫時(shí)，郭樹(shù)凡，汪景寬，等. 地膜覆蓋栽培對(duì)土壤微生物種群和生物活性的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，1998，9（4）：435-439

[4]蘭孟焦，吳問(wèn)勝，潘浩，等. 不同地膜覆蓋對(duì)土壤溫度和甘薯產(chǎn)量的影響[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（1）：104-105.

[5]江燕，史春余，王振振，等. 地膜覆蓋對(duì)耕層土壤溫度水分和甘薯產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，22（6）：627-634.

[6]肖利貞，王暢，金先春，等. 土壤水分對(duì)甘薯生態(tài)生理的影響[J]. 河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，1989，4（3）：5-6.

[7]李雪英，朱海波，劉剛，等. 地膜覆蓋對(duì)甘薯壟內(nèi)溫度和產(chǎn)量的影響[J]. 作物雜志，2012（1）：121-123.