保定平原區(qū)棉花地膜覆蓋節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)的研究

樊艷改，王利民

（1.保定市西大洋水庫(kù)管理處，河北 保定072350；2.保定水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河北 保定071000）

保定平原區(qū)棉花地膜覆蓋節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)的研究

樊艷改1，王利民2

（1.保定市西大洋水庫(kù)管理處，河北 保定072350；2.保定水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院，河北 保定071000）

通過(guò)地膜覆蓋的大田試驗(yàn)測(cè)定覆膜田地與對(duì)照露地棉田的土壤含水量、地溫的變化情況，研究了地膜覆蓋對(duì)棉花生長(zhǎng)特性、生育期耗水量、水分利用效率的影響。結(jié)果表明，地膜覆蓋通過(guò)有效防止棵間蒸發(fā)，提高土壤有效水含量和溫度，起到節(jié)水保墑、調(diào)節(jié)土壤三相組成、降低落鈴率、實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)的作用。

地膜覆蓋；棉花；耗水量；產(chǎn)量；水分利用效率

在我國(guó)生產(chǎn)發(fā)展的歷程中，栽培技術(shù)的進(jìn)步對(duì)棉花生產(chǎn)的促進(jìn)作用十分重大。調(diào)查認(rèn)為，栽培技術(shù)在棉花生產(chǎn)增產(chǎn)中占35%以上的份額。地膜覆蓋技術(shù)作為一種成熟的栽培技術(shù)更應(yīng)得到人們的重視和大力推廣。由于地膜覆蓋全部或部分阻斷了土壤表面水分蒸發(fā)，具有節(jié)能、節(jié)水、保墑、抑草、改善土壤結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于干旱半干旱地區(qū)及保護(hù)地作物栽培中。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

試驗(yàn)于2006年4月在河北省保定市河北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)場(chǎng)試驗(yàn)田進(jìn)行，前茬作物為棉花，供試品種為冀棉26號(hào)，采用單因素2個(gè)處理（地膜覆蓋、露地），試驗(yàn)田及對(duì)比田地力中等，土質(zhì)屬中壤土，土壤容重γ=1.51g/cm3，田間持水率為28.5%（占干土重的百分比），耕層土壤的有機(jī)質(zhì)含量為1.6%，全氮0.083%，速效氮、磷分別為45×10-6和45×10-6。 試驗(yàn)田東西長(zhǎng)120m，南北寬25m，面積0.3hm2，其中覆膜示范田0.15hm2，對(duì)比田面積0.15hm2，種植密度為80000株/hm2，行距為0.6m，株距為0.6m，覆膜示范田沿田面坡度方向設(shè)置灌水溝，溝和地面全部采用地膜覆蓋，示范田、對(duì)比田均施以磷酸300kg/hm2、尿素150kg/hm2作為底肥，地膜覆蓋采用先覆膜后播種，田塊采用井水灌溉，水源條件較好。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 作物生長(zhǎng)

作物發(fā)育狀況，棉花株高、葉面積指數(shù)等。

1.2.2 土壤水分觀測(cè)

從覆蓋地膜之日起，每7d測(cè)定1次，在覆膜田地和露地各取3個(gè)樣點(diǎn)測(cè)定土壤含水量，直至棉花收獲。測(cè)定位置在覆膜示范田和露地的棉花行間。用烘干法測(cè)定0～100cm土層的水分。

1.2.3 土壤容重、孔隙度測(cè)定采用環(huán)刀法測(cè)定

土壤密度采用2.65g/cm3。于6月8日、7月28日在覆膜田地和露地各取3個(gè)樣點(diǎn)測(cè)定0～100cm土壤容重、孔隙度，在105～110℃下烘干稱(chēng)重。

1.2.4 地溫的觀測(cè)

將地溫計(jì)分別布置在覆蓋地和露地，觀測(cè)深度為5，10，15，20，25cm，在生育期內(nèi)每日8：00、14：00、20：00定時(shí)觀測(cè)記錄。

1.2.5 蕾鈴脫落測(cè)定

從棉花開(kāi)始現(xiàn)蕾起，每2d觀測(cè)1次。

1.2.6 測(cè)產(chǎn)

覆膜地和露地各選取代表性的植株20株，掛牌標(biāo)號(hào)，每隔7d采收1次吐絮棉桃，掛牌棉花另收另曬，待棉花全部收獲后，在室內(nèi)測(cè)定棉花的皮棉產(chǎn)量。

皮棉產(chǎn)量（kg/hm2）=試驗(yàn)田皮棉產(chǎn)量/田株數(shù)×80000

2 結(jié)果與分析

2.1 地膜覆蓋對(duì)棉花生育期、株高、葉面積的影響

通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)及對(duì)棉花的葉面積指數(shù)（LAI）和株高資料（圖1、表1、表2）分析表明，覆蓋地棉花生長(zhǎng)快、周期短，葉面積大，植株明顯粗大的現(xiàn)象，對(duì)照棉花的最終高度僅為覆蓋的84%，LAI為覆蓋的39.5%，尤其在開(kāi)花前差別尤為顯著，進(jìn)入花期以后，棉花生長(zhǎng)以生殖生長(zhǎng)為優(yōu)勢(shì)，且地膜增溫保墑效果減退，對(duì)株高和LAI影響微弱。

圖1 不同處理棉花葉面積指數(shù)

表1 不同覆蓋條件下棉花生長(zhǎng)天數(shù)對(duì)照表 單位：d

表2 不同覆蓋條件下棉花生長(zhǎng)高度對(duì)照表

2.2 不同覆蓋條件下棉田土壤水分變化和耗水量的計(jì)算

2.2.1 不同時(shí)期棉田土壤含水量變化動(dòng)態(tài)

如圖2所示，地膜覆蓋為棉花根系的生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造了良好的水分條件，在整個(gè)生育期內(nèi)地膜覆蓋土壤含水量均高于露地。特別在棉花營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)都很旺盛的7月（最大土壤含水量差為1.9%），蒸騰耗水量增大，較高的土壤含水量有利于棉花的生長(zhǎng)發(fā)育，為棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定了良好的水分基礎(chǔ)。

圖2 不同處理各時(shí)期土壤含水量變化

2.2.2 耗水量計(jì)算

根據(jù)《灌溉試驗(yàn)規(guī)范》棉花植株耗水量計(jì)算公式為：式中 ET1-2為階段耗水量（mm）；θi1、θi2為第i層土壤在計(jì)算時(shí)段始末的重量含水率（%）；γi為第i層土壤的干容重（g/cm3）；hi為第i層土壤的厚度（mm）；M、P、K、C分別為時(shí)段內(nèi)灌水量、降雨量、地下水補(bǔ)給量和排水量（mm）。

以無(wú)灌水和降雨時(shí)段內(nèi)的土壤含水率作為計(jì)算依據(jù)，結(jié)合試驗(yàn)區(qū)條件M＝P＝K＝C＝0。

從表3看出，覆蓋處理的棉花的耗水量明顯減小，作物耗水節(jié)水率達(dá)到27.6%，地膜覆蓋棉花各個(gè)生長(zhǎng)期的日均耗水量均比對(duì)照減少，尤其在現(xiàn)蕾以前差別尤為明顯。

表3 不同覆蓋條件下棉花日均耗水量對(duì)照表

表4 不同覆蓋條件下土壤容重、孔隙度及三相關(guān)系對(duì)照表

2.3 不同處理棉花對(duì)土壤容重、孔隙度及三相的影響

從表4可以看出，地膜覆蓋的土壤容重要小于露地。土壤的孔隙度與容重相反，地膜覆蓋的土壤孔隙度要大于露地。以上結(jié)果表明，地膜覆蓋的土壤疏松多孔，土壤結(jié)構(gòu)性比露地明顯優(yōu)越，更有利于棉花生長(zhǎng)發(fā)育。

2.4 不同處理棉花的地溫對(duì)比情況

（1）地膜覆膜在棉花生長(zhǎng)前期的增溫效應(yīng)：從4月下旬的播種期到6月上旬的苗期地膜覆蓋地比對(duì)照平均增溫2.45℃，從6月中旬的苗期到7月中旬的現(xiàn)蕾期平均增溫1.34℃，進(jìn)入7月中旬后，增溫效應(yīng)降低，這主要是覆膜地棉花枝葉繁茂，葉面積系數(shù)大，莖葉截獲的太陽(yáng)直接輻射和散射輻射比對(duì)照地多的原因。

（2）覆膜在棉花旺盛生長(zhǎng)期的降溫效應(yīng)：7月中旬開(kāi)始棉花生長(zhǎng)進(jìn)入旺盛期，枝葉繁茂，中午前后膜內(nèi)溫度低于對(duì)照地（主要是最高溫度），這主要是由于此時(shí)能夠直射到地面的光能減少，而膜又具有一定的反射作用。另外，由于覆膜地濕度比對(duì)照地大，水的比熱較土壤大，相對(duì)吸熱多，溫度上升慢，因而比對(duì)照地低。這種效應(yīng)可減輕高溫天氣對(duì)棉花的危害。

2.5 不同處理的棉花蕾鈴脫落情況

表5中數(shù)據(jù)于2006年6月12日至7月15日測(cè)定，從脫落率上看，地膜覆蓋脫落率比露地低15個(gè)百分點(diǎn)。地膜覆蓋的落鈴率比露地少21.8個(gè)百分點(diǎn)。由此可知，地膜覆蓋棉花技術(shù)可大大降低落鈴率與脫落率，從而增大成鈴率。

表5 不同覆蓋條件下棉花蕾鈴脫落情況對(duì)照表

2.6 不同處理對(duì)皮棉產(chǎn)量和水分利用效率的影響

根據(jù)實(shí)測(cè)土壤含水量、灌水量、降雨量資料，采用水量平衡方程，逐時(shí)段計(jì)算出各處理棉田的蒸散量。各時(shí)段農(nóng)田蒸散量的累加即可獲得棉花在整個(gè)生育期內(nèi)的農(nóng)田蒸散量。各處理皮棉產(chǎn)量采用3個(gè)重復(fù)的產(chǎn)量均值來(lái)代表該處理的實(shí)際產(chǎn)量水平。 各處理的農(nóng)田蒸散量（m3/hm2）、皮棉產(chǎn)量（kg/hm2）和水分利用效率WUE（kg/m3）的測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 不同覆蓋條件下水分利用效率對(duì)照表

從表6看出，0～100mm土層在儲(chǔ)水量和降水量相同的情況下，覆蓋試驗(yàn)區(qū)棉花的平均產(chǎn)量為1528kg/hm2，而對(duì)比露地平均產(chǎn)量為1380kg/hm2，增產(chǎn)率為10.7%；水分利用效率明顯高于露地對(duì)照，水分利用效率提高26.8%。從耗水量的變化情況可以看出，地膜覆蓋對(duì)改善土壤儲(chǔ)水量具有明顯的作用，這主要是因?yàn)榈啬じ采w相當(dāng)于在地表形成了一個(gè)保護(hù)層，有利于降水從膜孔均勻入滲，又可防止土壤水分過(guò)多蒸發(fā)，還可使作物根區(qū)土壤水分保持相對(duì)穩(wěn)定，提高了水分利用率，同時(shí)還為下一季作物的生長(zhǎng)提供良好的水分條件。

3 結(jié)果與討論

3.1 地膜覆蓋改善了棉田土壤生態(tài)環(huán)境

研究結(jié)果表明知，地膜覆蓋的增溫、保水、提熵及改善土壤理化特性的作用明顯，塑膜隔斷了土壤水分與大氣交流的通道，特別是在前期膜內(nèi)溫差較大，土壤水分上升以氣態(tài)的形式不斷向上運(yùn)動(dòng)，觸膜后水汽凝結(jié)成水滴保留在土壤表層，因而水分只能在膜內(nèi)循環(huán)，特別是在干旱的地區(qū)或季節(jié)，效果尤為明顯。

3.2 地膜覆蓋對(duì)旱作物和節(jié)水農(nóng)業(yè)的意義

在同等條件下，地膜覆蓋總耗水量比露地降低3.6%，水分利用效率提高26.8%，增產(chǎn)10.7%；這一結(jié)果對(duì)北方半干旱地區(qū)特別是河北省保定平原區(qū)的旱作物棉花如何提高水分利用效率具有十分重要的指導(dǎo)價(jià)值。

3.3 地膜覆蓋對(duì)光、溫、水、氣、土壤的調(diào)控作用有待進(jìn)一步研究

大量事實(shí)數(shù)據(jù)都證明地膜覆蓋在節(jié)水、增溫、保墑改善土壤結(jié)構(gòu)、增產(chǎn)等諸多方面具有優(yōu)勢(shì)，地膜覆蓋可以通過(guò)防止蒸發(fā)和提升土壤深層水分，以增加作物可利用土壤中有效水含量，利于作物生長(zhǎng)利用。地膜覆蓋的增溫保墑作用有利于作物前期生長(zhǎng)和水分利用，覆膜棉花在各個(gè)指標(biāo)中都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)照指標(biāo)，從而證明棉花地膜覆蓋是一項(xiàng)合理的、成熟的、可操作的、益推廣的現(xiàn)代科學(xué)農(nóng)業(yè)技術(shù)，如能大面積推廣，則對(duì)我省的現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)建設(shè)，乃至社會(huì)的和諧、可持續(xù)發(fā)展具有重大的推動(dòng)作用。所以，地膜覆蓋技術(shù)非常適宜在我省進(jìn)行大面積的推廣。

［1］王硯田，徐祝齡.內(nèi)蒙古武川半干旱偏旱地區(qū)農(nóng)田土壤水分特征［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1990（4）：17-22.

［2］陳素英，張喜英，裴冬，等.秸稈覆蓋對(duì)夏玉米田棵間蒸發(fā)和土壤溫度的影響［J］.灌溉排水學(xué)報(bào)，2004，23（4）：34-38.

［3］立國(guó)軍.可降解地膜覆蓋棉花增產(chǎn)效應(yīng)的研究［M］.北京：商務(wù)印書(shū)館，2004.

［4］李紅，周連第，侯旭峰，等.京郊平原區(qū)糧田深層土壤水分的預(yù)測(cè)［J］.節(jié)水灌溉，2002（2）：20-23.

The saving water and increasing yield effects of plastic film mulching on the cottons in Baoding plain

FAN Yan-gai1，WANG Li-min2
（1.Reservoir Management Office of Xidayang Baoding，Baoding072350,China；2.Baoding Designinstitute of water conservatncy&hydroelectric power，Baoding071000,China）

Through the experimentation of plastic film mulching on the cottons，mensurate the soil moisture content and geothermal changing instance， and learn the impact of film mulching on cotton growth characteristic， consumption water volume， water use efficiency.Indicate that film mulch can serve the function of water conservation and preserve soil moisture，regulate Threephase of soil compose， cut down boll shedding rate， promote accumulation of substance and increase the yield.

cotton film；mulch；consumption water volume；yield；water use efficiency

TV213.9

A

1672-9900（2010）03-0026-03

2010-04-26

樊艷改（1980－），女（漢族），河北清苑人，助理工程師，主要從事農(nóng)田水利工程設(shè)計(jì)工作，（Tel）13102979696。