不同覆膜方式對旱地大豆農(nóng)田土壤水熱特征及產(chǎn)量的影響

曾芳榮, 殷 文, 張小紅

(1.會寧縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅會寧 730799； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，蘭州 730070)

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不同覆膜方式對旱地大豆農(nóng)田土壤水熱特征及產(chǎn)量的影響

曾芳榮1, 殷 文2, 張小紅1

(1.會寧縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅會寧 730799； 2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，蘭州 730070)

為探求不同覆膜方式對旱地農(nóng)田土壤水溫變化規(guī)律、降水利用特征和作物產(chǎn)量的影響。在甘肅中部半干旱地區(qū)，通過田間小區(qū)試驗(yàn)，研究全膜微壟溝播(PMRF)、全膜雙壟溝播(PDRF)、全膜覆土穴播(PSH)、全膜平鋪穴播(PH)和傳統(tǒng)露地條播(CK)對大豆農(nóng)田土壤水熱特征及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，與CK相比，PMRF、PSH使播前至苗期0～100 cm土壤含水量分別提高5.2%、12.2%；分枝期分別高13.6%、21.8%；PMRF、PH提高開花至結(jié)莢期的土壤含水量分別為12.5%、7.7%。4種地膜覆蓋處理有效提高大豆農(nóng)田全生育期的土壤溫度，其中，PMRF、PDRF處理大豆分枝期之前增溫幅度較大、開花期之后溫度變化幅度較小。與CK相比，地膜覆蓋使籽粒增產(chǎn)36.9%～77.2%，其中PMRF籽粒產(chǎn)量達(dá)到2 500 kg·hm-2，較PDRF、PSH、PH分別高7.2%、23.1%、29.4%。PMRF、PDRF較CK耗水量分別降低5.2%和12.8%，水分利用效率分別提高86.8%、89.6%。全膜壟作溝播能夠調(diào)控土壤的水溫條件，提高大豆產(chǎn)量與水分利用效率，特別是全膜微壟溝播增產(chǎn)、增效效應(yīng)較好，是旱作區(qū)進(jìn)一步挖掘降水潛力和高產(chǎn)大豆創(chuàng)建的有效途徑。

大豆；地膜覆蓋；土壤溫度；土壤水分；產(chǎn)量

土壤水分是作物生長發(fā)育的限制因子[1]，受土壤耕作措施、覆蓋方式等因素的影響[2]，而土壤水分變化與作物產(chǎn)量形成密切相關(guān)[3-4]。土壤溫度作為土壤熱狀況的綜合表征指標(biāo)，其變化與根系功能和光合作用等作物生長發(fā)育指標(biāo)密切相關(guān)，對作物生長發(fā)育具有重要影響[5]。研究表明，地膜覆蓋能夠顯著降低棵間蒸發(fā)，從而改善土壤水熱狀況，提高降水利用效率和作物產(chǎn)量[6-7]，對半干旱生態(tài)類型區(qū)旱作農(nóng)業(yè)的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)起到巨大推動作用[8]。生產(chǎn)實(shí)踐中，地膜的覆蓋方式多種多樣，產(chǎn)生的保水、增溫、提高水分利用的效應(yīng)不同[9-10]，選擇適宜的覆蓋方式是協(xié)同優(yōu)化土壤水熱關(guān)系，提高作物水熱需求與供給吻合度的重要措施。黃土高原隴中半干旱區(qū)降水稀少，且季節(jié)分布不均，蒸發(fā)強(qiáng)烈，自然降水與農(nóng)作物需水供需錯位[11]，提高有限降水的利用效率是種植業(yè)生產(chǎn)面臨的永久課題[12-13]；與水資源不足的制約作用相似，高海拔區(qū)域?qū)е碌臒崃坎蛔闶侵萍s作物高產(chǎn)的另一生態(tài)因子，作物生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化必須同時考慮對土壤水熱特性的綜合影響。

隨著中國大豆(GlycinemaxL.)生產(chǎn)供需矛盾的加劇，黃土高原大豆播種面積日益增大，研發(fā)大豆生產(chǎn)中的水熱優(yōu)化技術(shù)亟待進(jìn)行。已有研究表明，大豆覆膜栽培能提高降水利用效率和產(chǎn)量，對半干旱區(qū)旱作大豆高產(chǎn)與穩(wěn)產(chǎn)起到推動作用[14-16]，但有關(guān)覆膜栽培種植方式對大豆生育期土壤水分、溫度的協(xié)同效應(yīng)，以及土壤水熱響應(yīng)特征與產(chǎn)量的相關(guān)性研究鮮見報道，使得生產(chǎn)實(shí)踐中缺乏優(yōu)化大豆栽培覆膜方式的理論依據(jù)。本試驗(yàn)在黃土高原隴中半干旱地區(qū)，設(shè)置不同覆蓋方式，研究大豆全生育期土壤溫度和水分的動態(tài)變化，揭示不同覆膜種植方式下土壤水熱效應(yīng)及對大豆產(chǎn)量的影響，闡明不同覆膜方式對土壤水熱效應(yīng)作用機(jī)理，以期為試區(qū)大豆覆膜栽培技術(shù)的改進(jìn)及大豆高產(chǎn)、高效提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

2013年在甘肅省會寧縣中川鄉(xiāng)高陵村進(jìn)行田間試驗(yàn)，試驗(yàn)區(qū)位于會寧縣城南20 km，海拔1 890 m，年降水量約400 mm，年平均氣溫7.5 ℃，≥10 ℃的積溫2 400 ℃，無霜期135 d。耕地類型為旱川地，土壤為黃綿土，土質(zhì)綿軟，土層深厚，質(zhì)地均勻，儲水性能良好；試驗(yàn)初期0～200 cm 平均土壤體積質(zhì)量為 1.25 g·cm-3，pH 8.36；有機(jī)質(zhì)12.37 g· kg-1、全氮0.83 g ·kg-1、全磷0.70 g· kg-1、全鉀14.64 g ·kg-1、速效磷4.69 mg ·kg-1、速效鉀65.34 mg· kg-1、緩效鉀407.73 mg· kg-1。前茬作物全膜雙壟溝播種植玉米，前茬玉米收獲后結(jié)合秋覆膜施入基肥后耙耱保墑，次年種植大豆。試驗(yàn)?zāi)甓鹊慕邓考皻鉁匾妶D1，氣象數(shù)據(jù)(降雨量、氣溫)通過小型氣象站(SL5)自動測定并記錄，距離本試驗(yàn)田大約50 m。

E.上旬 The first ten-day period of a month；M.中旬 The middle ten-day period of a month；L.下旬 The last ten-day period of a month
圖1 大豆生育期內(nèi)的平均氣溫及降雨量
Fig.1 Averaged air temperature and precipitation during whole growth period of soybean

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)全膜微壟溝播(PMRF)、全膜雙壟溝播(PDRF)、全膜覆土穴播(PSH)、全膜平鋪(不覆土)穴播(PH)及對照不覆膜露地條播(CK)，共設(shè)5個處理。全膜微壟溝播：先用行距50 cm的劃行器劃行，然后用50 cm間距的起壟機(jī)全田等距離起微壟，壟寬50 cm、壟高5～10 cm；再用寬120 cm的地膜全地面覆膜，膜與膜相接處在壟面中間位置。全膜微壟溝播大豆采用人工點(diǎn)播器播種，播種深度為3～4 cm，行距均為50 cm，穴距18 cm，每穴播種2粒，密度為11.1萬穴·hm-2，定苗時采取每穴1～2株，保苗13.5萬～15.0萬株·hm-2。全膜雙壟溝播：采取先起雙壟(小壟寬40 cm、壟高15～20 cm，大壟寬60 cm、壟高10～15 cm)，使大小壟相接處形成播種溝，然后采用寬120 cm的薄膜全地面覆蓋，膜與膜的接茬處在大壟中間，最后在溝內(nèi)播種(溝距40 cm、60 cm，大小壟共寬1.0 m)。其他規(guī)格同全膜微壟溝播。全膜覆土穴播：用寬度為100 cm的地膜全膜覆蓋，上面均勻撒一層厚度約1 cm的土，然后采用人工點(diǎn)播器播種，其他規(guī)格同全膜微壟溝播。全膜平鋪(不覆土)穴播：用寬度為100 cm的地膜全膜覆蓋，膜上不覆土，采用人工點(diǎn)播器播種，其他規(guī)格同全膜微壟溝播。不覆膜露地條播：采用人工點(diǎn)播器播種，其他規(guī)格同全膜微壟溝播。每處理重復(fù)3次重復(fù)。

大豆于2013-04-26播種，于2013-10-03收獲。供試大豆(GlycinemaxL.)品種為‘中黃30’。采用統(tǒng)一施肥水平，純N 75 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2，全做基肥。小區(qū)面積為32 m2(4.0 m×8 m )，每小區(qū)播種8行。

1.3 測定指標(biāo)及方法

土壤溫度： 采用曲管地溫計測定0～25 cm土層土壤溫度，每5 cm為一層，分別在大豆播種期、出苗期、分枝期、開花期、果實(shí)發(fā)育期、采收期，選擇晴朗天，于11:00按行方向在任意2株中間測定不同土層的地溫。

土壤水分： 采用烘干法測定，播前、收獲期測0～200 cm土壤含水量，播種期、苗期、分枝期、開花期、結(jié)莢期測0～100 cm土壤含水量，0～20 cm每10 cm為一層，20 cm以下每20 cm為一層。

全生育期耗水量為：

ET=P+SWSo-SWSh

式中，P為作物生育期內(nèi)降雨量(mm)，SWSo為播種期土壤貯水量(mm)，SWSh為收獲期土壤貯水量(mm)。

產(chǎn)量：每小區(qū)單獨(dú)收獲計產(chǎn)(除去取樣植株所占面積)，大豆隨機(jī)選取10株進(jìn)行考種，測定其產(chǎn)量性狀。

水分利用效率(WUE)為：

WUE=GY/ET

式中，GY為籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)，ET為作物全生育期內(nèi)耗水量(mm)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2007對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、繪制圖表，用SPSS 17.0進(jìn)行單因素(One．Way ANOVA)分析，不同處理之間多重比較采用Duncan’s新復(fù)極差方法，然后經(jīng)過F檢驗(yàn)(α=0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜方式對大豆農(nóng)田土壤含水量時空變化的影響

2.1.1 不同處理土壤含水量的時間動態(tài) 播前至苗期， PMRF、PSH、PH處理大豆農(nóng)田0～100 cm 土層土壤含水量較CK分別高5.2%、12.2%、9.7%，較PDRF分別高22.6%、30.6%、27.8%，以PSH播前至苗期的土壤含水量較高(圖2)。分枝期，PMRF、PDRF、PSH、PH處理明顯提高大豆農(nóng)田土壤含水量，較CK分別高13.6%、14.8%、21.8%、22.4%，PSH、PH比PMRF、PDRF高6.1%～7.7%。開花至結(jié)莢期，PMRF、PH的土壤含水量較CK分別高12.5%、7.7%，較PSH分別高18.4%、13.5%。成熟至收獲期，4種地膜覆蓋大豆農(nóng)田土壤含水量分別較CK高20.5%、11.4%、11.1%、10.3%；4種地膜覆蓋處理中以PMRF土壤含水量最高，較其他處理平均高8.2%～9.5%。總之，大豆全生育期PMRF的平均土壤含水量最高，較CK高11.0%，為大豆生長發(fā)育創(chuàng)造良好的水分環(huán)境。

2.1.2 不同處理土壤含水量的空間變化 不同覆膜方式對大豆全生育期 0～100 cm 土層平均土壤含水量的影響隨著土層的加深逐漸減弱，對土壤含水量的作用區(qū)域主要表現(xiàn)在 0～80 cm 土層(圖3)。PMRF、PSH、PH耕層0～40 cm土層土壤含水量較CK分別高13.6%、11.6%、13.5%，較PDRF分別高20.6%、18.5 %、20.7%，PMRF與PSH之間差異不顯著。與耕層相似，深層40～80 cm 土層土壤含水量表現(xiàn)為PMRF、PSH、PH處理高于CK、PDRF，分別高12.7%、12.8%、13.3%與7.9%、8.0%、8.9%。比較0～100 cm土層全生育期平均土壤含水量，PMRF、PSH、PH較PDRF分別高12.5%、10.8%、12.8%較CK分別高11.0%、9.4%、11.4%，以PMRF、PH保水效應(yīng)較好。

2.2 不同覆膜方式對大豆農(nóng)田土壤溫度時空變化的影響

2.2.1 不同處理土壤溫度的時間動態(tài) 地膜覆蓋明顯提高大豆全生育期內(nèi)農(nóng)田0～25 cm的土壤溫度(圖4)。播種期，4種地膜覆蓋(PMRF、PDRF、PSH、PH)0～25 cm土層平均土壤溫度明顯高于CK，分別高6.1、5.9、4.5、6.5 ℃，其中，全膜壟作溝播對大豆農(nóng)田土壤溫度沒有造成影響，而PH的土壤溫度比PSH高2.0 ℃。苗期PMRF、PDRF、PH處理的土壤溫度較CK分別高4.4、7.5、4.6 ℃，較PSH分別高3.4、6.5、3.6 ℃，以PDRF的增溫效應(yīng)最好。分枝期，PDRF、PH處理的土壤溫度較CK分別高4.0、4.8 ℃。與苗期相似，開花至收獲期，PMRF、PDRF、PH處理的土壤溫度較CK分別高2.6、2.8、2.9 ℃。總之，地膜覆蓋處理有效增加全生育期大豆農(nóng)田的土壤溫度，但在開花至結(jié)莢期，增溫效應(yīng)緩慢，溫度變化幅度降低，與PH相比，PMRF、PDRF穩(wěn)溫效應(yīng)顯著，是減少氣溫變化對大豆生長發(fā)育過度影響的重要機(jī)制。

圖2 不同處理全生育期0～100 cm土層土壤含水量動態(tài)Fig.2 Dynamic of soil water content in 0 to 100 cm soil layer during the whole growth period of different treatments

圖3 不同處理0～100 cm土層土壤含水量的空間變化Fig.3 Spatial change of soil water content in 0 to 100 cm soil layer of different treatments

2.2.2 不同處理土壤溫度的空間變化 地膜覆蓋可提高大豆農(nóng)田0～25 cm土層的土壤溫度，隨著土層的加深，其增溫效應(yīng)降低(圖5)。地表5 cm處，4種地膜覆蓋處理(PMRF、PDRF、PSH、PH)的土壤溫度較CK分別高4.2、6.0、1.9、4.4 ℃，PMRF、PDRF、PH較PSH分別高2.3、4.1、2.6 ℃，以PDRF處理5 cm處的增溫幅度較大。與5 cm處相似，4種地膜覆蓋處理10 cm的土壤溫度較CK依次提高4.3、5.1、2.7、5.6 ℃，PMRF、PDRF、PH較PSH分別高1.6、2.5、2.9 ℃，以PDRF、PH的增溫效應(yīng)突出。類似地，15 cm 土層，PMRF、PDRF、PSH、PH較CK分別高3.2、3.9、3.4、5.0 ℃，PMRF、PH較PSH分別高0.6、1.7 ℃。20～25 cm，PMRF、PDRF、PSH、PH較CK分別高2.6、3.3、1.3、2.8 ℃，PMRF、PDRF、PH較PSH高1.3、2.0、1.5 ℃，以PDRF處理的深層保溫效果較好。

圖4 不同處理全生育期0～25 cm土層平均土壤溫度動態(tài)Fig.4 Dynamic of averaged soil temperature in 0 to 25 cm soil layer during the whole growth period of different treatments

2.3 不同覆膜方式對大豆籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量性狀和水分利用效率的影響

2.3.1 不同處理大豆籽粒產(chǎn)量表現(xiàn) 地膜覆蓋可顯著提高大豆的籽粒產(chǎn)量(表1)。PMRF、PDRF較CK分別增產(chǎn)77.2%、65.3%，PSH、PH較CK分別增產(chǎn)43.9%、36.9%，以PMRF、PDRF的增產(chǎn)幅度較大，分別較PSH增產(chǎn)23.1%、14.9%，分別較PH增產(chǎn)29.4%、20.8%。地膜覆蓋處理中以PMRF籽粒產(chǎn)量最高，達(dá)2 500 kg·hm-2，較PDRF增產(chǎn)7.2%。說明全膜微壟溝播種植方式利于大豆高產(chǎn)。

2.3.2 不同處理大豆產(chǎn)量性狀差異 地膜覆蓋方式對大豆的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒質(zhì)量、百粒質(zhì)量的影響較大，而對單莢粒數(shù)影響不明顯(表1)。與CK相比，PMRF、PDRF、PSH、PH處理使大豆單株莢數(shù)提高216.7%、191.7%、158.3%、150.0%，單株粒數(shù)提高64.7%、52.9%、35.3%、29.4%，單株粒質(zhì)量提高100.8%、85.5%、63.1%、54.7%，百粒質(zhì)量提高22.0%、21.3%、20.5%、19.6%?？梢姷啬じ采w對大豆具有增產(chǎn)作用，主要來自增加大豆的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)及單株粒質(zhì)量。在4種地膜覆蓋處理中均以PMRF與PDRF的產(chǎn)量構(gòu)成因素最高，是大豆獲得高產(chǎn)的基礎(chǔ)。

2.4 不同覆膜方式對大豆耗水量及水分利用效率的影響

PMRF、PDRF明顯降低大豆全生育期內(nèi)耗水量(圖6)，分別較CK降低5.2%、12.8%，較PSH分別降低8.5%、15.9%。

地膜覆蓋具有提高大豆農(nóng)田的水分利用效率的作用(圖6)，與CK相比，PMRF、PDRF處理分別提高86.8%、89.6%，PSH、PH分別提高38.9%、40.0%，以PMRF、PDRF處理提高幅度較大，較PSH分別提高34.5%、36.5%，較PH

分別提高33.4%、35.4%，但PMRF與PDRF，PPSH與PH間差異不顯著。說明全膜溝播技術(shù)可作為提高大豆農(nóng)田水分利用效率的適宜地膜覆蓋栽培技術(shù)。

圖5 不同處理0～25 cm土層土壤溫度的空間變化Fig.5 Spatial changes on soil temperature in 0 to 25 cm soil layer of different treatments

表1 不同處理大豆的籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成Table 1 Component factors and grain yield of soybean under different treatments

注:各列不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。
Note:The lowercase letters in each column shows significantly different between different treatments(P<0.05).

不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05) Different lowercase letters show significant difference amony different treatments(P<0.05)
圖6 不同處理耗水量及水分利用效率
Fig.6 Water consumption and water use efficiency of different treatments

3 討 論

地膜覆蓋具有集雨、抑制蒸發(fā)、提高降水入滲率和保蓄率，充分高效利用有限降水，對促進(jìn)旱地作物高產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[17-18]，同時地膜覆蓋可在作物需水較少的苗期貯存水分，供需水旺盛期利用，優(yōu)化耗水結(jié)構(gòu)，提高水分利用效率[19]。本研究表明，全膜微壟溝播、全膜覆土穴播及全膜平鋪穴播處理大豆農(nóng)田在不同生育時期土壤含水量均高于傳統(tǒng)露地條播，而3個地膜覆蓋處理中，全膜微壟溝播土壤含水量明顯高于全膜覆土穴播、全膜平鋪穴播，這是因?yàn)槿の艤喜サ乇硗耆采w，阻斷了土壤水分的無效蒸發(fā)，同時田間大小相間的集水面，使一切形式的降水通過集水面聚集于播種溝內(nèi)并下滲到根系周圍，提高作物生長的水分滿足率[20]，相對豐裕的水分條件促進(jìn)大豆的生殖生長，使大豆的單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、粒質(zhì)量均增加，顯著提高產(chǎn)量和水分利用效率。另外，播前至苗期，全膜覆土穴播0～100 cm土層的土壤含水量高于全膜微壟溝播與全膜平鋪穴播，這是因?yàn)槟じ餐裂úソ档屯寥罍囟?，延緩生長初期大豆的生長發(fā)育，降低水分消耗，而大豆分枝期以后，全膜覆土穴播適宜的土壤溫度加快大豆生長，增加水分使用，降低土壤含水量。大豆生育期結(jié)束時，全膜溝播保持較高的土壤水分含量，這可能是由于全膜溝播加快大豆的生育進(jìn)程，提早成熟，后期對土壤水分的利用降低。地膜覆蓋具有降低耗水的效應(yīng)已被研究所證實(shí)[21-22]，壟膜溝播使壟面膜上自然降雨向溝內(nèi)富集，有效地集蓄自然降水，特別是提高小于10 mm 農(nóng)田降水資源化程度，改善作物根際土壤水分狀況，在干旱和正常雨水年份均能顯著提高作物產(chǎn)量及水分利用效率，是旱作區(qū)進(jìn)一步挖掘降水潛力和高產(chǎn)田創(chuàng)建的有效途徑[6,23]。本試驗(yàn)中，與傳統(tǒng)露地條播相比，全膜溝播降低大豆農(nóng)田耗水量，提高水分利用效率，值得進(jìn)一步研究。

溫度對作物生產(chǎn)具有重要影響，而土壤溫度是改變植物所受溫度變化的基礎(chǔ)，是植物保持根系活力的重要因素，對農(nóng)田生產(chǎn)力具有較大影響[24-25]。本研究表明，地膜覆蓋可以明顯改善表層土壤熱量條件，全生育期內(nèi)不同測定時期，不同地膜覆蓋方式其熱量效應(yīng)表現(xiàn)出差異，與傳統(tǒng)露地條播處理相比，明顯提高土壤溫度，這是因?yàn)榇蠖垢采w地膜后，白天由于塑料薄膜的透光率很高，太陽輻射的光能透過薄膜直接投射到膜下的地面之上，把光能轉(zhuǎn)化成熱能后，由于地膜上凝結(jié)露珠可以阻隔長波通過因而地面升溫，并向下層土壤輸送熱量，從而提高土壤各層溫度[26]。然而，隨著大豆生育進(jìn)程的推進(jìn)，其地膜覆蓋的增溫效應(yīng)減弱，且溫度變化幅度降低，特別是全膜微壟溝播、全膜雙壟溝播前期增溫、后期降低溫度變化幅度的效應(yīng)突出，為大豆根部發(fā)育創(chuàng)造良好的土壤溫度。另外，全膜覆土穴播，由于土覆于地膜之上，降低導(dǎo)熱性，太陽輻射條件下土壤溫度上升及失熱時溫度下降的速度較慢，在0～25 cm土層表現(xiàn)出較低的土壤溫度，但高于傳統(tǒng)露地條播，表現(xiàn)前期延緩大豆生長、后期加快生長。

水熱條件是影響作物生長發(fā)育最重要的因素，作物產(chǎn)量的形成往往是二者綜合作用的結(jié)果[27]。本研究證實(shí)，地膜覆蓋大豆后，既提高膜下土壤溫度，又增加膜下土壤含水量，為大豆生長發(fā)育創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，因而達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)水、增效的目的。雖然地膜覆蓋可顯著地改善土壤水分條件，但由于全膜平作覆蓋往往造成作物根區(qū)極端高的土壤溫度，特別是作物旺盛生長期，導(dǎo)致根系及葉片發(fā)生早衰現(xiàn)象，影響產(chǎn)量[28]，因此，選擇適宜的地膜覆蓋方式亟待進(jìn)行。而本研究全膜微壟溝播與全膜雙壟溝播技術(shù)大豆開花結(jié)莢至灌漿期的土壤溫度均低于全膜平鋪穴播，但總高于傳統(tǒng)露地條播，避免大豆根系及葉片發(fā)生早衰現(xiàn)象，有利于延長灌漿時間，為大豆高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)?？傊喜ゴ蠖乖耘嗖坏邆涞啬じ采w的蓄水保墑優(yōu)點(diǎn)，而且還通過壟溝栽培顯著地改善土壤表層的熱量條件，解決地膜平鋪覆蓋盛夏極端高溫制約因子和傳統(tǒng)露地條播的低溫制約因子，并將前者的保水蓄水優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為最終的產(chǎn)量優(yōu)勢，顯著提高大豆的籽粒產(chǎn)量和水分利用效率，特別是全膜微壟溝播栽培技術(shù)效應(yīng)更為突出，為解決傳統(tǒng)露地條播的低溫效應(yīng)與地膜平鋪覆蓋的高溫效應(yīng)等問題提供科學(xué)依據(jù)和理論支持。

4 結(jié) 論

地膜覆蓋可提高大豆全生育期0～100 cm土壤含水量，以全膜微壟溝播提高土壤水分效應(yīng)最突出，比傳統(tǒng)露地條播高11.0%，特別是提高大豆開花至結(jié)莢期的土壤含水量12.5%。地膜覆蓋處理有效提高大豆農(nóng)田全生育期的土壤溫度，其中，全膜壟作溝播大豆分枝期之前增溫幅度較大、開花期之后溫度變化幅度較小。與傳統(tǒng)露地條播相比，地膜覆蓋提高大豆的籽粒產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度為36.9%～77.2%，其中全膜微壟溝播籽粒產(chǎn)量最高，達(dá)到2 500 kg·hm-2，較全膜雙壟溝播、全膜覆土穴播、全膜平鋪穴播處理分別增產(chǎn)7.2%、23.1%、29.4%。全膜微壟溝播及雙壟溝播降低大豆農(nóng)田耗水量，較傳統(tǒng)露地條播分別降低5.2%、12.8%；提高水分利用效率分別為86.8%、89.6%?？v觀土壤水熱特性及產(chǎn)量效應(yīng)，全膜微壟溝播增產(chǎn)及提高水分利用效率效應(yīng)較好，可作為優(yōu)化干旱地區(qū)大豆農(nóng)田土壤水熱特性的理想地膜覆蓋栽培技術(shù)。

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(責(zé)任編輯：史亞歌 Responsible editor:SHI Yage)

Effects of Plastic Mulching Modes on Soil Moisture, Temperature and Yield of Soybean in Semi-arid Region.

ZENG Fangrong1, YIN Wen2and ZHANG Xiaohong1.

(1.Huining Agricultural Technology Extension Center, Huining Gansu 730799,China; 2.Agronomy College, Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

To study the effects of different plastic mulching modes on the change pattern of the soil moisture and temperature, the utilization of precipitation resource and yield of soybean (GlycinemaxL.) in dry-land is meaningful for establishing efficient cropping systems. In this study, a field experiment was carried out in typical semi-arid region in Gansu province, so as to optimize soil water and temperature under different plastic mulching modes of soybean. Five mulching modes were whole field surface plastic mulching and micro ridge-furrow planting (PMRF), whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow planting (PDRF), whole field plastic mulching and hole planting (PSH), whole field plastic mulching and hole planting (PH), and uncovered drilling as a control treatment (CK). The results showed that PMRF and PSH treatment significantly increased soil water content by 5.2% and 12.2% in 0 to 100 cm soil layer from before sowing to seedling stage, 13.6% and 21.8% at branching stage, respectively, compared with CK. PMRF and PH significantly increased soil water content by 12.5% and 7.7% from flowering to pod-setting stage over CK treatment. Soil water content of PMRF was the highest from flowering to pod-setting stage. Plastic mulching significantly increased soil temperature in 0 to 25 cm soil layer in during the whole growth period of soybean, compared with CK, the treatment of PMRF and PDRF had the best effect on increasing soil temperature and lowering the range of soil temperature. Soybean grain yield was 36.9% to 77.2% higher in the four plastic mulching treatments than that in CK; the grain yield of PMRF reached for 2 500 kg·hm-2, which was 7.2%, 23.1%, and 29.4% higher than PDRF, PSH, and PH, respectively. PMRF and PDRF decreased water consumption by 5.2% and 12.8%, but they improved water use efficiency by 86.8% and 89.6% than CK, respectively. In conclusion, whole field surface plastic mulching and ridge-furrow planting (i.e., PMRF, PDRF) could regulate soil water and temperature, improve grain yield and water use efficiency. Especially, the treatment on PMRF had the best effect on the increasing of grain yield and water use efficiency. They were effective ways to further exploit rainfall productive potential and create high-yielding fields of soybean in dry farming areas.

Soybean; Plastic mulching; Soil temperature; Soil moisture; Yield

2016-06-01 Returned 2016-07-05

ZENG Fangrong,male,agronomist.Research area:agricultural technology extension.E-mail:178264758@qq.com

ZHANG Xiaohong, female,senior agronomist.Research area:agricultural technology extension.E-mail:zxhnjzx@sina.com

日期：2017-06-29

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170629.1109.038.html

2016-06-01

2016-07-05

曾芳榮，男，農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)技推廣工作。E-mail：178264758@qq.com 通信作者：張小紅，女，高級農(nóng)藝師，主要從事農(nóng)技推廣工作。E-mail：zxhnjzx@sina.com

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1004-1389(2017)07-1090-09