覆蓋方式對土壤溫度和春玉米產(chǎn)量的影響

張文偉，宋亞麗，耿智廣，李 峰，蘇 龍，李可夫

（慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 慶陽 745000）

隴東地區(qū)屬于干旱半干旱的黃土高原丘陵區(qū)，熱量條件一季有余、兩季不足；降水多集中于7—9月，降水期與玉米最大生長期基本吻合，種植玉米能夠獲得較高的經(jīng)濟效益。研究表明，地膜覆蓋在春季可使5～15 cm土層地溫提高2～4℃，且保墑效應(yīng)明顯，能夠顯著提高玉米的灌漿速率、產(chǎn)量和水分利用效率[1-2]。但是，地膜種植所引起的“白色污染”不容忽視。據(jù)統(tǒng)計，過去30 a大約200萬t的殘膜被遺留在土壤中[3]。同時，全球變暖已成為不爭的事實，花期前后地膜覆蓋的增溫效應(yīng)影響干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，導(dǎo)致玉米產(chǎn)量降低[4]。秸稈帶狀覆蓋是一種利用玉米整稈局部覆蓋、抗旱保墑的作物種植新技術(shù)，在冬小麥和馬鈴薯兩種作物上增產(chǎn)效果顯著[5-6]。我們以露地平作為對照，通過研究各種覆蓋方式對土壤溫度和玉米產(chǎn)量的影響，以期為秸稈帶狀覆蓋技術(shù)的完善提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017年4—9月在慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院和盛科研基地進行。試驗區(qū)為黃土高原雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)典型代表區(qū)，屬溫帶半干旱性季風(fēng)氣候，海拔1 480 m，年日照時數(shù)2 250～2 600 h，年均溫8.7℃，無霜期160～180 d，年蒸發(fā)量>520 mm；年均降水量600 mm，且主要集中于7—9月份。試驗地土壤為黑壚土，肥沃疏松，質(zhì)地均一，前茬為春玉米。

1.2 試驗材料

指示玉米品種為先玉335，由慶陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院提供。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)3個處理。秸稈帶狀覆蓋（SM）處理：秸稈覆蓋帶和種植帶相間排列，分別為50 cm和70 cm，秸稈量約9 000 kg/hm2。地膜覆蓋（PM）處理：壟寬70 cm、壟高15 cm，壟溝寬50 cm，用幅寬120 cm、厚0.008 mm的白色聚乙烯地膜覆蓋壟面，壟溝不覆蓋。露地平作（CK）：平作不覆膜，等行距種植。試驗隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積54 m2（6 m×9 m）。播種前旋耕整地并施底肥，N、P2O5、K2O施肥量分別為 225、150、135 kg/hm2。于2017年4月19日人工點播，行距60 cm，株距27 cm，每種植帶種2行。9月30日收獲，玉米生長期間按常規(guī)管理。

1.4 測定項目與方法

1.4.1 土壤溫度測定 采用曲管地溫計測定。每5支為1組埋入各小區(qū)行間，分別于玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期和灌漿期，在8：00、14：00、20：00 時分別測定 5、10、15、20 和 25 cm土層溫度。

1.4.2 玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素測定 成熟期每小區(qū)取樣20株，玉米籽粒自然風(fēng)干后進行室內(nèi)考種，測定穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因子。按小區(qū)單收計產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋方式對玉米田0～25 cm土層溫度的影響

由圖1可知，從玉米出苗期至灌漿期，0～25 cm土層溫度呈先增加后降低的趨勢，PM處理的土層溫度以拔節(jié)期最高，SM處理以大喇叭口期最高，CK處理以抽雄期最高。與CK相比，PM處理在各生育期均表現(xiàn)為增溫效應(yīng)，出苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期和灌漿期分別比CK高2.48、2.13、1.10、1.17、1.23℃；SM處理在各生育期均表現(xiàn)為降溫效應(yīng)，分別比CK低1.05、0.88、0.25、0.83、1.35℃。從各生育期土壤溫度變化趨勢看，出苗期至拔節(jié)期，玉米植株小，地表裸露，地膜處理的土壤升溫快，土壤溫度明顯高于秸稈帶狀覆蓋和露地種植。從大喇叭口期開始，玉米葉面積指數(shù)升高，土壤溫度降低，且處理間0～25 cm土層溫度差異減小。

圖1 玉米生育期的0～25 cm土層平均溫度

2.2 不同覆蓋方式對玉米各生育期土壤溫度的影響

通過對各生育期、各土層土壤溫度（圖2）比較可知，PM處理0～15 cm土層溫度在各時期均處于最高，20～25 cm土層溫度大喇叭口期前明顯高于CK，大喇叭口期后與CK無明顯差異。SM處理0～25 cm各土層溫度在各生育期均處于最低。不同處理間土壤溫度的變化在大喇叭口期前15 cm以上土層明顯大于15 cm以下土層，從大喇叭口期開始處理間溫度差異減小。從各土層土壤溫度變化趨勢看，苗期至拔節(jié)期，隨土層加深，土壤溫度逐漸降低；大喇叭口期至灌漿期，各土層土壤溫度差異變小。

圖2 各生育期土壤溫度隨土層深度的變化

2.3 不同覆蓋方式對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1可知，不同覆蓋處理均能顯著增加玉米產(chǎn)量。PM處理和SM處理籽粒產(chǎn)量分別為8 332.05、7 520.09 kg/hm2，比CK分別增產(chǎn)25.5%和13.3%，處理間差異顯著。在產(chǎn)量構(gòu)成因素方面，穗長、行粒數(shù)和百粒重PM處理和SM處理顯著高于CK；PM處理和SM處理差異不顯著，與CK差異顯著。穗長PM處理和SM處理分別為17.14、17.25 cm，比CK分別增加7.4%和8.1%；PM處理和SM處理差異不顯著，與CK差異顯著。行粒數(shù)分別為33.48、34.28粒，比CK分別增加3.2%和5.7%。百粒重分別為34.54、33.79 g，比CK分別增加7.0%和4.7%。穗行數(shù)PM處理和SM處理分別為16.92、16.71行，比CK分別增加6.8%和5.5%；PM處理顯著高于CK，與SM處理差異不顯著，與CK差異顯著。說明不同覆蓋處理增產(chǎn)的原因是行粒數(shù)和百粒重的顯著增加。

表1 不同覆膜方式下春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

3 小結(jié)與討論

在隴東旱塬地區(qū)對不同覆蓋方式的土壤溫度效應(yīng)和增產(chǎn)效果進行了試驗，結(jié)果表明，地膜覆蓋0～25 cm土層溫度在玉米各生育期均處于最高，抽雄期和灌漿期分別比秸稈帶狀覆蓋高2.00℃和2.58℃。從春玉米播種至成苗，氣溫低，地膜覆蓋下玉米幼苗生長較快，但進入6月后，氣溫迅速升高，地膜處理0～5 cm土層溫度在中午達到45℃，土壤溫度升高加劇了土壤水分從苗孔蒸發(fā)，從而使旱情加劇。秸稈覆蓋下0～5 cm土層溫度為37℃，比露地低4℃，能有效延緩玉米早衰，促進玉米干物質(zhì)的轉(zhuǎn)運。與對照露地平作相比，地膜覆蓋處理在各生育時期均表現(xiàn)為增溫效應(yīng)，秸稈帶狀覆蓋處理在各生育時期均表現(xiàn)為降溫效應(yīng)。地膜覆蓋處理和秸稈帶狀覆蓋處理均可顯著提高春玉米產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度分別為25.5%和13.3%。

農(nóng)田覆蓋改變了地表與深層土壤的能量和物質(zhì)交換，能顯著改善農(nóng)田小氣候[7]。不同覆蓋種植模式下農(nóng)田土壤溫度差異對玉米生長發(fā)育有重要意義，同時地溫高低也直接影響土壤水分運行和吸收，最終影響產(chǎn)量[8]。地膜覆蓋的增溫效應(yīng)已被大量試驗所證實[9-11]。秸稈帶狀覆蓋種植下，明顯減少覆蓋帶的太陽輻射，平抑土壤溫度的日變化，有利于玉米后期生長，且覆蓋帶與種植帶相間排列，使田間小環(huán)境得以改善，玉米群體受光均勻[12-13]。玉米是受極端高溫天氣影響較大的作物之一，抽雄吐絲期的高溫將降低玉米籽粒灌漿速率，進而降低玉米產(chǎn)量[4]。

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