地膜覆蓋作物農(nóng)田光溫效應(yīng)研究

董秀榮,王榮堂 (長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院,湖北荊州434025)

干旱缺水或光、溫、水等資源分配不均等是限制我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要因素之一,而地膜覆蓋是解決此問題的有效措施之一[1,2]。本研究探討了地膜覆蓋對棉花、玉米和大豆生育期增溫、降溫效應(yīng)及作物經(jīng)濟(jì)性狀的影響。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2005年開始,連續(xù)3年在湖北省荊州市長江大學(xué)教學(xué)農(nóng)場進(jìn)行,該地位于北緯30°21′、東經(jīng)119°09′區(qū)域內(nèi),屬亞熱帶季風(fēng)氣候,年均氣溫15～17℃,≥10℃年活動(dòng)積溫5 200～5 400°,年降水量1 050～1 150 mm,年蒸發(fā)量1 040～1 140 mm,年日照時(shí)數(shù)1 800～2 200 h,年無霜期220～260 d,適宜水稻、棉花、小麥、大豆和玉米等多種作物種植。供試棉花品種為 “鄂棉15號”,玉米為 “西玉3號”,大豆為 “鄂豆4號”,均于4月20日播種,用對比法根據(jù)作物種類不同分區(qū)進(jìn)行試驗(yàn),每種作物設(shè)覆膜與對照2個(gè)小區(qū),每小區(qū)面積100 m2。于播種前1天每小區(qū)埋設(shè)地面溫度表 (測定0 cm地面最高和最低溫度)和曲管地溫表 (測定5、10、15、20 cm土層溫度),自播種之日始至作物生育后期 (棉花吐絮期、玉米和大豆黃熟期)每天3次 (8:00,14:00和20:00)連續(xù)進(jìn)行土壤溫度觀測。作物旺盛生長期 (棉花開花～吐絮期、玉米抽雄穗～乳熟期、大豆開花～結(jié)莢期)開始用照度計(jì)每天5次(8:00,10:00,12:00,14:00和16:00)測定作物株間光照度 (每次觀測冠層上部、作物外活動(dòng)面處和根部地面3個(gè)高度)。并觀測棉花出苗、現(xiàn)蕾、開花、成鈴和吐絮,玉米出苗、七葉、抽雄、雌穗、乳熟和黃熟,大豆出苗、開花、結(jié)莢、乳熟和黃熟期農(nóng)藝性狀及其株高。

2 結(jié)果與分析

2.1 地膜覆蓋對作物生育前期增溫與旺盛生長期降溫效應(yīng)

研究表明地膜覆蓋對作物生育前期有明顯增溫效應(yīng),使種子萌發(fā)快、出苗迅速,這與前人研究結(jié)論一致[3,4]。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,棉花、玉米和大豆4～5月份地表與5、10、15、20 cm土層土壤平均溫度覆膜比對照分別高1.1～3.8℃、2.1～3.0℃及0.8～3.5℃(表1)。連續(xù)3年地溫觀測資料表明 (表2)棉花、玉米和大豆旺長期覆膜比對照地溫均有所降低,0 cm地表降溫分別為1.1、0.9、0.7℃;5～20 cm土層土壤溫度降溫為0.3～0.6℃,其中以白天最高溫度降溫最明顯,棉花、玉米、大豆分別降溫3.1、2.7、2.5℃。

表1 不同作物生育前期平均地溫比較(2005～2007)

表2 不同作物生育盛期平均溫度比較(2005～2007)

2.2 地膜覆蓋對農(nóng)田光照強(qiáng)度的影響

農(nóng)田作物群體中光照強(qiáng)度的大小是影響作物光合作用進(jìn)而影響作物生育和產(chǎn)量的決定性因素,農(nóng)田覆蓋地膜后對作物生育前期有增溫、保濕和保肥作用,使作物生長迅速,至作物旺盛生長期地膜覆蓋作物比對照枝葉茂盛,葉面積系數(shù)增大,白天截留的太陽直接輻射和散射輻射量多,最終減少地膜覆蓋作物田中光能[5]。3年觀測數(shù)據(jù)表明地膜覆蓋作物地2/3株高處 (即作物外活動(dòng)面)和根部地面光照強(qiáng)度明顯低于對照 (表3),這可能是地膜覆蓋作物旺盛生長期降溫效應(yīng)的主要原因。

表3 不同作物旺盛生長期光照強(qiáng)度比較 klx

2.3 地膜覆蓋對作物經(jīng)濟(jì)性狀的影響

連續(xù)3年作物考種統(tǒng)計(jì)分析表明3種覆膜處理作物經(jīng)濟(jì)性狀均優(yōu)于對照,且以產(chǎn)量因素最顯著;3年平均皮棉增產(chǎn)25.00%,玉米增產(chǎn)13.60%,大豆增產(chǎn)25.90%(表4～6)。

表4 地膜覆蓋對棉花主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響(2005～2007)

表5 地膜覆蓋對玉米主要經(jīng)濟(jì)性狀的形響(2005～2007)

表6 地膜覆蓋對大豆主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響(2005～2007)

3 小結(jié)

地膜覆蓋作物旺盛生長期可使棉花、玉米與大豆分別降溫3.1、2.7、2.5℃,其降溫效應(yīng)可減輕夏季高溫對作物生育的危害[6]而利于增產(chǎn),為進(jìn)一步推廣地膜覆蓋栽培作物提供了新的農(nóng)業(yè)氣象依據(jù)。地膜覆蓋小氣候效應(yīng)主要表現(xiàn)為作物生育前期即苗期具有增溫保濕作用和作物生育中期降溫效應(yīng),使作物增產(chǎn)。

[1]賀菊美,王一鳴.不同覆蓋材料對玉米土壤環(huán)境及產(chǎn)量效應(yīng)的研究[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,1996,17(3):33-36.

[2]鐘兆站,趙聚寶.草纖維膜與塑料地膜覆蓋農(nóng)田的生態(tài)效益比較 [J].中國農(nóng)業(yè)氣象,1996,17(4):28-33.

[3]齊文虎,馮新靈.農(nóng)業(yè)氣象 [M].鄭州:河南農(nóng)業(yè)出版社,1988.283-284.

[4]貢復(fù)俊.農(nóng)業(yè)氣象[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1993.243-244.

[5]劉衛(wèi)東.溫度對棉花發(fā)育影響的研究進(jìn)展 [J].中國農(nóng)業(yè)氣象,1992,(4):53-54.

[6]杜 勇.我國西部山區(qū)玉米覆膜栽培的氣候生態(tài)效益研究 [J].中國農(nóng)業(yè)氣象,1992,(5):47-49.