旱地玉米不同覆膜方式與覆膜時期節(jié)水增產(chǎn)效應研究

張正卓，李得舉，郭愛民

（1.甘肅省靖遠縣農(nóng)牧局，甘肅 靖遠 730600；2.甘肅省白銀市農(nóng)業(yè)技術服務中心，甘肅 白銀 730900）

靖遠縣位于甘肅省中部，屬典型的干旱半干旱地區(qū)，年平均氣溫6～9℃，年平均降水量185～450 mm，無霜期130～200 d，年日照時數(shù)2500～2800 h，年蒸發(fā)量1600～2200 mm。降水稀少，蒸發(fā)量大，氣候干燥，降水集中期與作物需水關鍵期錯位大，水分利用率低，導致大多數(shù)耕地作物產(chǎn)量低而不穩(wěn)。傳統(tǒng)地膜覆蓋技術雖然大幅度提高了旱作區(qū)玉米產(chǎn)量，但對雨水的保蓄率低，特別是小于10 mm的降水不能有效的集蓄和利用［1～5］。為了能將全年的降水合理有效利用，最大限度地挖掘旱地作物生產(chǎn)潛力，增加旱地作物糧食產(chǎn)量，我們試驗研究了不同覆膜方式和不同覆膜時期對干旱山區(qū)玉米產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率的影響?，F(xiàn)將結(jié)果報道如下。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示玉米品種為東單11號。供試地膜為幅寬100 cm、厚0.008 mm的普通無色透明膜。供試氮肥為尿素（含N46%），蘭州劉家峽化工廠生產(chǎn)；磷肥為普通過磷酸鈣（含P2O512%），甘肅白銀虎豹化工有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗方法

試驗地位于靖遠縣若笠鄉(xiāng)，海拔1802m，前茬為小麥，土層深厚，肥力中等。土壤為發(fā)育在沖洪積黃土母質(zhì)上的川地黃麻土，地貌類型為山塬地。

覆膜方式試驗設4個處理，處理①全膜雙壟溝播。處理②全膜平鋪。處理③半膜雙壟溝播。處理④半膜平鋪（CK）。覆膜時間為頂凌覆膜，即在春季土壤10 cm表層晝消夜凍時（3月20日）進行，于4月18日播種。

覆膜時期試驗設4個處理，處理A全膜雙壟溝播秋覆膜，處理B全膜雙壟溝播頂凌覆膜，處理C半膜平鋪穴播秋覆膜，處理D半膜平鋪穴播頂凌覆膜。秋覆膜在上一年土壤封凍前（10月15日）進行，頂凌覆膜在春季土壤10 cm表層晝消夜凍時（3月20日）進行，于4月18日播種。

試驗隨機區(qū)組設計，重復3次，小區(qū)面積30.8m2（7.0 m×4.4 m），每小區(qū)4個種植帶，保苗55500株/hm2。壟作覆蓋種植帶幅110 cm，大壟寬70 cm、高10 m，小壟寬40 cm、高15～20 m，每帶種2行玉米，株距33 cm。全膜平鋪覆蓋種植帶幅110 cm，每帶種3行，株距48 cm。半膜平鋪種植帶幅130 cm，膜間距30 cm，行距43 cm，株距42 cm。人工覆膜點播，每穴2～3粒，播深3 cm。各處理施肥量相同，播前施純氮207 kg/hm2、五氧化二磷90 kg/hm2。6月17日補灌1次，灌水量450 m3/hm2。其它管理與大田管理一致。生育期每30 d測定0～100 cm土樣2次，監(jiān)測土層土壤水分變化動態(tài)。記載經(jīng)濟性狀，并用烘干法測定水分。收獲時每小區(qū)在中間2帶連續(xù)取樣10株進行室內(nèi)考種，并按小區(qū)單收計產(chǎn)。用Excel進行數(shù)據(jù)處理和繪圖，用DPS軟件進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜方式對玉米經(jīng)濟性狀和產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，全、半膜雙壟溝播玉米行粒數(shù)、穗粒重、百粒重等經(jīng)濟指標明顯高于全、半膜平鋪覆蓋。全膜雙壟溝播處理較全膜平鋪覆膜處理行粒數(shù)增加2.0粒，穗粒數(shù)增加41粒，穗粒重增加44.5 g，百粒重增加6.1 g；較半膜雙壟溝播處理行粒數(shù)增加1.7粒，穗粒數(shù)增加51粒，穗粒重增加24.5 g，百粒重增加1.5 g；較半膜平鋪覆蓋處理（CK）行粒數(shù)增加6.0粒，穗粒數(shù)增加95粒，穗粒重增加72.1 g，百粒重增加10.5 g。半膜雙壟溝播處理較半膜平鋪覆膜處理（CK）行粒數(shù)增加4.3粒，穗粒數(shù)增加44粒，穗粒重增加47.6 g，百粒重增加9.0 g。穗行數(shù)各處理均低于半膜平鋪覆膜處理（CK）0.2～0.8行。壟作覆膜處理玉米普遍莖稈粗壯，粒稈比低于平鋪覆蓋處理。

玉米平均折合產(chǎn)量以全膜雙壟溝播處理最高，為8570.58 kg/hm2，較半膜平鋪處理（CK）增產(chǎn)22.4%；其次是半膜雙壟溝播處理，為8153.10 kg/hm2，較半膜平鋪處理（CK）增產(chǎn)16.5%。經(jīng)方差分析表明，不同覆膜方式之間差異極顯著（F=19.421＞F0.01=9.780），區(qū)組間差異不顯著。進一步用最小顯著極差法進行多重比較，全膜雙壟溝播處理與半膜雙壟溝播處理差異不顯著，與其余處理差異極顯著；半膜雙壟溝播處理與全膜平鋪覆蓋處理差異不顯著，與半膜雙壟溝播處理差異極顯著。

2.2 覆膜時期對玉米經(jīng)濟性狀和產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，同一覆膜方式下，秋覆膜處理的行粒數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、百粒重、粒稈比等均高于頂凌覆膜處理，而穗行數(shù)頂凌覆膜處理高于秋覆膜處理。全膜雙壟秋覆膜處理較全膜雙壟頂凌覆膜處理行粒數(shù)增加2.1粒，穗粒數(shù)增加28.6粒，穗粒重增加9.7 g，百粒重增加0.9 g；較半膜平鋪秋覆膜處理行粒數(shù)增加4.0粒，穗粒數(shù)增加90.2粒，穗粒重增加1.0 g，百粒重增加2.1 g；較半膜平鋪頂凌覆膜處理行粒數(shù)增加4.2粒，穗粒數(shù)增加104.4粒，穗粒重增加27.4 g，百粒重增加6.3 g。全膜雙壟頂凌覆膜處理較半膜平鋪秋覆膜處理行粒數(shù)增加1.9粒，穗粒數(shù)增加61.6粒，百粒重增加1.2 g；較半膜平鋪頂凌覆膜處理行粒數(shù)增加，2.1粒，穗粒數(shù)增加75.8粒，穗粒重增加17.7 g，百粒重增加5.4 g。說明同一覆膜方式下，隨著覆膜時間提早，粒數(shù)、粒重增加，粒稈比增大。

表1 不同覆膜方式玉米的經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量

表2 不同覆膜時期玉米的經(jīng)濟性狀及產(chǎn)量

玉米平均折合產(chǎn)量以全膜雙壟秋覆膜處理最高，為8700.00 kg/hm2，較全膜雙壟頂凌覆膜增產(chǎn)9.8%，較半膜平鋪秋覆膜處理增產(chǎn)14.6%，較半膜平鋪頂凌覆膜增產(chǎn)21.0%；其次是全膜雙壟頂凌覆膜處理，為7926.00 kg/hm2，較半膜平鋪秋覆膜處理增產(chǎn)4.4%，較半膜平鋪頂凌覆膜顯著增產(chǎn)10.2%。方差分析表明，不同覆膜時期之間差異極顯著（F=40.66＞F0.01=9.780）。進一步用最小顯著極差法進行多重比較，全膜雙壟溝播秋覆膜處理與全膜雙壟溝播頂凌覆膜處理差異不顯著，與其余處理差異極顯著；全膜雙壟溝播頂凌覆膜處理與半膜平鋪秋覆膜處理差異不顯著，與半膜平鋪頂凌覆膜處理差異極顯著。說明全膜雙壟播栽培顯著優(yōu)于半膜平鋪覆蓋栽培，秋季覆膜明顯好于春季。

2.3 覆膜方式和覆膜時期對土壤水分的影響

從圖1可以看出，不同覆膜方式下，全膜雙壟溝播處理的土壤含水量均高于其它處理，顯示出了其獨特的集雨保墑效應。平鋪覆蓋處理的土壤含水量變化較平緩，全膜平鋪覆蓋處理與半膜平鋪覆蓋處理各土層土壤含水量變化趨勢一致，不同生育期土壤含水量相差不大。5月中旬（出苗期）有降水，全膜雙壟溝播處理和半膜雙壟溝播處理0～40 cm土層含水量出現(xiàn)峰值；5月中旬到7月下旬（抽穗期），各處理均呈總體下降趨勢。40～100 cm土層各處理均在5月下旬到7月中旬出現(xiàn)峰值區(qū)域，這是補充灌溉所致。所有處理在7月上旬土壤含水量開始迅速下降，至7月25日（抽穗期）達到最低值，此時正是玉米需水高峰時期。玉米播種到成熟，全膜雙壟溝播處理0～100 cm土層含水量降低60.4 g/kg，折合減少水量69.40 mm，加上生育期降水量和補灌量，生育期總計耗水302.45 mm。半膜雙壟溝播處理0～100 cm土層含水量降低58.6 g/kg，折合減少水量67.40 mm，總耗水300.4 mm半膜平鋪覆蓋處理（CK）0～100 cm土層含水量減少81.0 g/kg，折合減少水量93.20 mm，總耗水326.16 mm，比全膜雙壟溝播增加水分消耗23.71 mm，這部分耗水就是棵間無效蒸發(fā)。

圖1 不同覆膜方式0～100 cm土層土壤水分變化曲線

從圖2可以看出，不同覆膜時期0～100 cm土層水分7月中旬含水量急劇下降，至7月25日（抽雄）出現(xiàn)最低值，6月下旬（大喇叭口期）至7月中旬出現(xiàn)峰值。0～20 cm土層土壤含水量全膜雙壟溝播秋覆膜明顯高于其它處理，并在5月中旬（苗期）出現(xiàn)峰值。40 cm以下土層土壤含水量各處理比較相近，說明不同覆膜時期及方式對深層土壤含水量的影響較小。不同覆膜時期下玉米不同生育時期0～100 cm土層土壤含水量及耗水量不同。從播種到成熟，全膜雙壟溝播秋覆膜處理0～100 cm土層土壤含水量降低68.6 g/kg，折合減少水量78.90 mm，生育期總耗水311.90 mm，土壤含水量較全膜雙壟溝播頂凌覆膜處理增加15.40 mm，較半膜平鋪秋覆膜覆蓋處理增加11.20 mm。全膜雙壟溝播頂凌覆膜從播種到收獲0～100 cm土層含水量減少55.20 g/kg，折合減少水量63.50 mm，較半膜平鋪覆蓋頂凌覆膜處理減少5.30 mm。說明全膜覆蓋能減少行間蒸發(fā)，比半膜平覆節(jié)約水分，但隨著覆膜時期的提前，土壤溫度、水分條件好，作物發(fā)育快，耗水相應增多。

圖2 不同覆膜時期0～100 cm土層水分變化曲線

2.4 覆膜方式和覆膜時期對水分生產(chǎn)效率的影響

從表3可以看出，不同覆膜方式下的水分生產(chǎn)效率以全膜雙壟溝播處理最高，為1.89 kg/mm，較全膜平鋪覆蓋處理提高0.31 kg/mm，較半膜雙壟溝播處理提高0.08 kg/mm，比常規(guī)半膜平鋪覆蓋處理（CK）提高0.45 kg/mm；全膜平鋪覆蓋處理較常規(guī)半膜平鋪覆蓋處理（CK）提高0.15 kg/mm。

表3 不同覆膜方式的水分生產(chǎn)效率

表4 不同覆膜時期的水分生產(chǎn)效率

從表4可以看出，不同覆膜時期的水分生產(chǎn)效率以全膜雙壟秋覆膜處理最高，為1.86 kg/mm，較全膜雙壟頂凌覆膜處理提高0.08 kg/mm，較半膜平鋪秋覆膜處理提高0.18 kg/mm，較半膜平鋪頂凌覆膜處理提高0.27 kg/mm；其次為全膜雙壟頂凌覆膜處理，為1.78 kg/mm，較半膜平鋪秋覆膜處理提高0.19 kg/mm；半膜平鋪秋覆膜處理居第3位，較頂凌覆膜提高0.09 kg/mm。隨著全膜覆膜時期的提早，水分生產(chǎn)效率提高，半膜平鋪處理增幅高于全膜壟作處理。水分生產(chǎn)效率壟作覆蓋處理高于平鋪覆蓋處理，全膜處理高于半膜處理。

3 小結(jié)

1）不同覆膜方式條件下，全、半膜雙壟溝播栽培由于壟面集雨作用，改善了種植溝水分條件，玉米的行粒數(shù)、穗粒重、百粒重等經(jīng)濟指標明顯高于全、半膜平鋪覆蓋。壟作栽培處理玉米普遍莖稈粗壯，粒稈比普遍低于平鋪覆蓋處理。玉米的平均折合產(chǎn)量以全膜雙壟溝播處理最高，為8570.58kg/hm2，較半膜平鋪覆蓋處理增產(chǎn)22.4%；其次是半膜雙壟溝播處理，為8153.10kg/hm2，較半膜平鋪處理增產(chǎn)16.5%。全膜雙壟溝播處理的土壤含水量均高于其它處理，顯示出了其獨特的集雨保墑效應。水分生產(chǎn)效率以全膜雙壟溝播處理最高，為1.89 kg/mm比常規(guī)半膜平鋪覆蓋處理提高0.45 kg/mm；全膜平鋪覆蓋處理較常規(guī)半膜平鋪覆蓋處理提高0.15 kg/mm。綜合考慮，全膜雙壟溝播栽培玉米的生物和經(jīng)濟性狀均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)半膜平覆覆蓋，生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率顯著提高。

2）同一覆膜方式下，秋覆膜處理的玉米行粒數(shù)、穗粒數(shù)、穗粒重、百粒重、粒稈比等均高于頂凌覆膜處理。除穗行數(shù)以外，其余經(jīng)濟性狀均以全膜雙壟秋覆膜處理最好，說明同一覆膜方式下，隨著覆膜時間提早，粒數(shù)、粒重增加，粒稈比增大。玉米的平均折合產(chǎn)量以全膜雙壟秋覆膜處理最高，為8700.00kg/hm2，較半膜平鋪頂凌覆膜增產(chǎn)21.0%；其次是全膜雙壟頂凌覆膜處理，為7926.00kg/hm2，較半膜平鋪頂凌覆膜顯著增產(chǎn)10.2%。不同覆膜時期0～100 cm土層水分6月下旬（大喇叭口期）至7月中旬出現(xiàn)峰值，7月中旬土壤含水量急劇下降，至7月25日（抽雄）出現(xiàn)最低值。說明全膜覆蓋能減少行間蒸發(fā)，比半膜平覆節(jié)約水分，但隨著覆膜時期的提前，土壤溫度、水分條件好，作物發(fā)育快，耗水相應增多。水分生產(chǎn)效率以全膜雙壟秋覆膜處理最高，其次為全膜雙壟頂凌覆膜處理。綜合考慮，秋覆膜顯著高于頂凌覆膜。全膜秋覆膜較頂凌覆膜生產(chǎn)能力提高4.5%，半膜秋覆膜比頂凌覆膜生產(chǎn)能力提高5.7%。因此，玉米地膜覆蓋栽培以全膜雙壟溝播效果最好，覆膜時期以秋覆膜最好。

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