覆膜對晉南旱地冬小麥土壤水分及速效養(yǎng)分含量的影響

趙曉東,謝英荷,李廷亮,馮倩,文德澤,賀麗燕,賀璟

(山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院,山西 太谷 030801)

?

覆膜對晉南旱地冬小麥土壤水分及速效養(yǎng)分含量的影響

趙曉東,謝英荷*,李廷亮,馮倩,文德澤,賀麗燕,賀璟

(山西農(nóng)業(yè)大學 資源環(huán)境學院,山西 太谷 030801)

為探明不同覆膜方式下，晉南旱塬冬小麥田土壤水分、速效磷及速效鉀含量的變化情況，在山西省洪洞縣冬麥區(qū)進行了大田試驗。結果表明：平膜穴播和壟膜溝播這兩種覆膜方式能提高0～80 cm土層土壤含水量，較相同施肥量的測控施肥分別提高17.2 %和7.6 %；并且水分利用率較相同施肥量的測控施肥分別提高28.47 %和10.35 %。而地膜覆蓋對耕層土壤的速效磷和速效鉀的影響不明顯。綜上所述，平膜穴播和壟膜溝播覆膜方式是減緩晉南冬小麥干旱缺水、提高土壤水分含量及水分利用率的重要措施之一。

旱地小麥；覆膜；土壤水分含量；速效磷；速效鉀

旱地小麥在山西小麥生產(chǎn)中占據(jù)很重要的地位，約占全省小麥播種面積的60%以上[1]。晉南地區(qū)是山西省旱地小麥的主要種植區(qū)，該地區(qū)由于地下水位深且無灌溉條件，是典型的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)，再加上其降雨量分布不均勻(主要集中于小麥夏閑期)，干旱少雨嚴重制約著當?shù)匦←湲a(chǎn)量的提高。鄧振鏞等[2]調(diào)查研究表明，北方地區(qū)能被作物利用的降水僅為總降水量的20%～25%，60%～70% 的降水無效蒸發(fā)，10%～15%形成徑流損失。同時，當?shù)剞r(nóng)民不合理的施肥導致旱地麥田的土壤養(yǎng)分不能被作物高效利用，尤其是速效養(yǎng)分利用率較低。因此，在晉南地區(qū)找出一種合理的農(nóng)作措施提高土壤水肥利用率尤為重要。賀立恒等[3]研究表明，夏閑期有效的耕作措施有利于增加旱地小麥底墑，提高播前及各生育期土壤貯水量。李廷亮等[4]研究表明，夏閑期秸稈覆蓋或地膜與秸稈配合覆蓋可有效提高0～40 cm土層速效磷和速效鉀含量。劉銘等[5]研究表明，覆膜可以顯著增加旱作稻田土壤速效磷、速效鉀含量。覆膜對水肥含量的影響因環(huán)境條件不同具有地域差異。因此，本試驗在山西省臨汾市洪洞縣旱地冬小麥種植區(qū)，進行了不同覆膜方式對小麥種植前后土壤水分及速效養(yǎng)分含量影響的研究，旨在為晉南冬小麥高產(chǎn)高效提供科學依據(jù)。

1 試驗材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2011—2012年在洪洞縣劉家垣鎮(zhèn)東良村旱塬麥區(qū)進行，該區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均日照時數(shù)2 419 h左右，有效積溫4 700℃，年均氣溫在12.60℃左右，無霜期180～210 d，年平均降雨量為500 mm左右，主要集中在7、8、9三個月。

供試土壤類型為石灰性褐土，質(zhì)地為中壤土(其中砂粒占68.0%，粘粒占29.2%，粉粒占2.8%)，pH 7.73，耕層土壤有機質(zhì)平均含量14.5 g·kg-1，全氮0.770 g·kg-1，硝態(tài)氮16.3 mg·kg-1，速效磷8.25 mg·kg-1，速效鉀209 mg·kg-1，容重1.36 g·cm-3。

供試品種為當?shù)?130號。

1.2 試驗設計

共設置4個處理4次重復，小區(qū)面積為500 m2。處理1為農(nóng)戶模式，即N150P60；處理2為測控施肥，即N255P135K60；處理3為壟膜溝播，即壟上覆膜、溝內(nèi)膜側播種，壟寬35 cm，溝寬30 cm；處理4為平膜穴播，即全地面平鋪地膜，膜上覆土厚度0.5～1.0 cm左右，行距15～16 cm，穴距12 cm。播種時間為2011年10月2日，收獲時間為2012年6月8日，冬小麥生育期不進行灌溉。

氮肥采用尿素(含N 46%)，磷肥為過磷酸鈣(含P2O511%)，鉀肥為氯化鉀(含K2O 60%)，全部做底肥，底施部分在小麥播種前均勻撒入相應小區(qū)，翻入耕層后耙平。

具體試驗方案見表1。

表1 旱地冬小麥不同施肥種植模式試驗方案Table 1 Different planting fertilization patterns pilot program of winter wheat in rainfed lands

1.3 樣品采集

播前、收獲后，分別在各小區(qū)采集0～200 cm各層多點混合土樣，每20 cm為一層，測定土壤含水量，并測定耕層土壤的速效磷與速效鉀含量。

1.4 分析項目及測定方法

水分的測定：烘干法；

速效磷的測定：0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-鉬藍比色法；

速效鉀的測定：NH4OAc浸提-火焰光度法。

1.5 數(shù)據(jù)處理分析方法

試驗數(shù)據(jù)均用Excel 2003和DPS v 7.05 版等軟件進行數(shù)據(jù)處理和顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 不同覆膜方式對旱地冬小麥土壤水分含量的影響

土壤中水分的含量反映著不同覆蓋方式的保水能力。由圖1可以看出，各處理收獲后的土壤水分含量較播前的土壤水分含量均有所下降，農(nóng)戶、測控施肥、壟膜溝播、平膜穴播處理較播前分別下降56.57%、54.93%、54.70%和52.26%，這說明冬小麥的生長發(fā)育需要大量的水分。所以蓄水保墑是晉南小麥生育期的關鍵措施。

同時,由圖1也可以看出，收獲后2 m土層平膜穴播較測控施肥和農(nóng)戶模式分別提高5.59%和9.03%，這說明平膜穴播能夠有效保持土壤水分，減少土壤水分的無效蒸發(fā)。這與王懷珠等[6]研究結果相似。由圖1還可以看出，不同種植方式對0～80 cm土層水分含量的影響較大，平膜穴播和壟膜溝播這兩種覆膜方式在0～80 cm與相同施肥量的測控施肥相比，土壤含水量分別提高17.20%和7.60%，壟膜溝播較農(nóng)戶提高14.6 6%，而80～200 cm各處理水分含量差異不明顯。隨著土層的加深各處理的水分含量整體呈上升趨勢，這可能是因為小麥生長發(fā)育主要依靠耕層土壤水分供給的緣故。

圖1 不同覆膜方式對不同土層深度水分貯量的影響Fig.1 Effect of different plastic film mulching treatments on Water storage content of different soil depths

2.2 不同覆膜方式對旱地冬小麥水分利用率的影響

覆膜能改變土壤水分的運移方式，阻斷土壤水分的垂直蒸發(fā)和亂流[7]，減少土壤水分的無效蒸發(fā)，增強深層土壤水分上升和利用，改善作物的吸水能力和生長發(fā)育狀況[8,9]，從而提高作物水分利用率，最終達到作物增產(chǎn)的目的。

不同覆膜方式下小麥水分利用率見表2。由表2可知，不同處理的水分利用率總體表現(xiàn)為：平膜穴播(14.89 kg·hm-2·mm-1)>壟膜溝播(12.79 kg·hm-2·mm-1)>測控施肥(11.59 kg·hm-2·mm-1)>農(nóng)戶模式(10.50 kg·hm-2·mm-1)，且覆膜種植比其他兩個處理的水分利用率顯著提高。研究表明，覆膜可提高小麥生育期水分利用效率，其中平膜穴播和壟膜溝播較相同施肥量的測控施肥水分利用率分別提高28.5% (P<0.05)和10.4%。說明平膜穴播和壟膜溝播有助于接納蓄積降水，增加耕層土壤貯水量，提高土壤水分利用率，這與王穎慧等[10]關于覆膜對土壤水分利用率的相關研究一致。

表2 不同覆膜方式對冬小麥水分利用率的影響Table 2 Effects of different plastic film mulching treatments on water use efficiency of winter wheat

2.3 不同覆膜方式對旱地冬小麥耕層土壤速效磷、速效鉀含量的影響

不同覆膜方式下旱地冬小麥耕層土壤速效磷含量測定結果見表3。由表3可知，耕層土壤除農(nóng)戶模式外，收獲后各處理的速效磷含量較播前均有所提高，其中平膜穴播和壟膜溝播處理較播前分別提高了44.41%和43.90%，差異顯著，同時，平膜穴播和壟膜溝播與相同施肥量的測控施肥相比，速效磷含量有所下降，但差異不顯著，這與方日堯等[11]研究結果一致，這可能是因為覆膜改善了耕層土壤的水分和溫度條件，致使土壤中一部分緩效養(yǎng)分轉化為速效養(yǎng)分，同時提高了作物對養(yǎng)分的吸收利用效率，從而導致土壤中速效磷含量的降低[12]。

土壤速效鉀可以改善碳水化合物與蛋白質(zhì)的合成與運輸，增強作物的抗逆性。同時，對作物體內(nèi)的許多酶具有活化作用[13]。不同覆膜方式下旱地麥田耕層土壤速效鉀含量測定結果見表3，由表3可以看出，農(nóng)戶模式、測控施肥、壟膜溝播和平膜穴播與播前相比，耕層土壤的速效鉀含量分別降低了20.9 1 %、13.8 1 %、16.0 8 %和14.8 2 %，這與張鵬等人[14]的研究結果一致，這可能是因為經(jīng)過一個生育期之后作物對速效鉀的吸收攜出，同時小麥生育期的干濕交替促進了速效鉀的晶層固定，也導致收獲后速效鉀含量的降低[4]。收獲后平膜穴播和壟膜溝播較相同施肥量的測控施肥各土層土壤速效鉀含量均略有降低，但變化幅度不大。

表3 耕層土壤速效磷、速效鉀含量
Table 3 Available P and available K content in the surface soil

耕層土樣Surfacesoil播前/mg·kg-1Beforesowing/mg·kg-1收獲后/mg·kg-1Afterharvest/mg·kg-1農(nóng)戶模式Farmernormalmethod測控施肥Themeasurement-controltreatment壟膜溝播Theridgefilmfurrowsowing平膜穴播Flatfilmdibblingtreatments速效磷含量8.25b8.23b13.21a11.87a11.91a速效鉀含量200.42a158.51b172.74a168.19ab170.71a

3 討論與結論

覆膜可以通過減少棵間蒸發(fā)，進而降低土壤水分虧缺程度[15]，是提高土壤含水量的重要措施之一。李廷亮等[16]研究表明，覆膜壟溝種植可以有效抑制土壤水分的無效蒸發(fā)，收獲后該種植模式2 m土層的貯水量顯著高于其他處理。張平良等[17]研究表明，全膜覆土穴播模式能更好地抑蒸保墑，大大提高了土壤含水量。本研究結果與前人的研究基本一致，平膜穴播和壟膜溝播處理可以有效提高晉南冬小麥的土壤含水量，耕層土壤尤為明顯。因此，平膜穴播和壟膜溝播對于旱地麥田蓄水保墑具有積極的促進作用，平膜穴播覆膜方式效果最優(yōu)。

王紅麗等[18]研究表明，全膜覆土穴播處理較對照能提高小麥全生育期的水分利用率，且差異顯著。張宏等[19]研究表明，壟溝模式能夠有效地抑制蒸發(fā)并能增加降水的入滲，從而改善土壤水分狀況，最終提高了冬小麥的水分利用率。本研究結果與前人基本一致，不同覆膜方式下水分利用率變化大小依次為：平膜穴播>壟膜溝播>測控施肥>農(nóng)戶模式，這說明平膜穴播覆膜方式可以有效提高土壤水分利用率，降低水分的無效損耗，最終將對旱地麥田產(chǎn)量有積極的影響。

徐文強等[20]研究表明，全膜雙壟溝和免耕留茬一膜兩年用處理較露地播種處理的耕層土壤速效磷和速效鉀含量均有所降低。楊海迪等[21]研究表明，地膜覆蓋處理與對照處理相比，0～20 cm土層土壤的速效磷和速效鉀含量均呈降低趨勢。本研究結果與前人基本一致，不同覆膜措施與相同施肥量的測控施肥相比，土壤速效磷和速效鉀含量均有所降低，但差異不顯著。這可能是因為地膜覆蓋改善了耕層土壤的溫度條件，提高了微生物分解有機質(zhì)的能力，從而增強作物對耕層土壤中速效養(yǎng)分的利用效率，最終導致收獲后土壤中速效養(yǎng)分含量的降低[22]。

綜上所述，平膜穴播和壟膜溝播這兩種覆膜方式可以有效地蓄水保墑，是提高晉南地區(qū)旱地麥田土壤含水量和冬小麥水分利用率的重要措施。

[1]李廷亮,謝英荷,洪堅平,等.施氮量對晉南旱地冬小麥光合特性、產(chǎn)量及氮素利用的影響[J].作物學報，2013,39(4):704-711.

[2]鄧振鏞,張毅,郝志毅.半干旱半濕潤氣候區(qū)實施集雨節(jié)灌農(nóng)業(yè)技術的研究[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2003,24(4): 16-19.

[3]賀立恒,高志強,孫敏,等.旱地小麥休閑期不同耕作措施對土壤水分蓄納利用與產(chǎn)量形成的影響[J].中國農(nóng)學通報,2012,28(15):106-111.

[4]李廷亮,謝英荷,洪堅平,等.晉南旱地麥田夏閑期土壤水分和養(yǎng)分變化特征[J].應用生態(tài)學報,2013,24(6):1601-1608.

[5]劉銘,吳良歡.覆膜旱作稻田土壤肥力變化的研究[J].浙江農(nóng)業(yè)學報,2003,15(1):8-12.

[6]王懷珠,胡玉錄,郭紅英.不同起壟覆膜方式對土壤水分及煙株前期生長的影響[J].水土保持學報，2006,20(1):190-192.

[7]Zhou LM,Li FM,Jin SL,et al.How double ridges and furrows mulched with plastic film affect soil water,soil temperature and yield of maize on the semiarid Loess Plateau of China[J].Field Crops Research,2009,113:41-47.

[8]Liu CA,Jin SL,Zhou LM,et al.Effects of plastic film mulch and tillage on maize productivity and soil parameters[J].European Journal of Agronomy,2009,31：241-249.

[9]王紅麗,張緒成,宋尚有.半干旱區(qū)旱地不同覆蓋種植方式玉米田的土壤水分和產(chǎn)量效應[J].植物生態(tài)學報,2011,35(8):825-833.

[10]王穎慧,蒙美蓮,陳有君,等.覆膜方式對旱作馬鈴薯產(chǎn)量和土壤水分的影響[J].中國農(nóng)學通報,2013,29(3):147-152.

[11]方日堯,同延安,梁東麗,等.渭北旱塬不同覆蓋對冬小麥生產(chǎn)綜合效應研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2004，20(1):72-75.

[12]宋秋華.半干旱黃土高原區(qū)地膜覆蓋春小麥土壤微生物特征與養(yǎng)分轉化[D].蘭州：蘭州大學.2006.

[13]劉麗萍.施肥種植方式對旱地小麥生長發(fā)育及土壤肥力的影響[D].太谷：山西農(nóng)業(yè)大學.2012.

[14]張鵬.不同覆膜種植方式對冬小麥生理指標及產(chǎn)量的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學.2012.

[15]鄧研,高志強,孫敏,等.夏閑期深翻覆蓋對旱地麥田土壤水分及產(chǎn)量的影響[J].應用生態(tài)學報，2014,25(1):132-138.

[16]李廷亮,謝英荷,任苗苗,等.施肥和覆膜壟溝種植對旱地小麥產(chǎn)量及水氮利用的影響[J].生態(tài)學報，2011,31(1):0212-0220.

[17]張平良,郭天文,侯慧芝,等.不同穴播種植方式與平衡施肥對旱地春小麥產(chǎn)量及水分利用率的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究,2012,30(1):132-137.

[18]王紅麗,宋尚有,張緒成,等.半干旱區(qū)旱地春小麥全膜覆土穴播對土壤水熱效應及產(chǎn)量的影響[J].生態(tài)學報,2013,33(18): 5580-5588.

[19]張宏，周建斌，王春陽，等.栽培模式及施氮對冬小麥-夏玉米體系產(chǎn)量與水分利用效率的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學報,2010,16(5):1078-1085.

[20]徐文強，熊春蓉，張永祥，等.全膜雙壟溝與秸稈還田技術對土壤理化性質(zhì)及玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究,2013,34(2):226-229.

[21]楊海迪.地膜覆蓋對旱地冬小麥生長發(fā)育及土壤水肥的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學.2011.

[22]馮倩.不同覆膜栽培對晉南旱塬小麥產(chǎn)量及水肥利用的影響[D].太谷：山西農(nóng)業(yè)大學.2013.

(編輯：武英耀)

Effect of Plastic Film Mulching on Soil Moisture and Available Nutrient Content of Winter Wheat on Rainfed Lands in Southern Shanxi

Zhao Xiaodong,Xie Yinghe*,Li Tingliang,Feng Qian,Wen Deze,He Liyan,He Jing

(CollegeofResourcesandEnvironment,ShanxiAgriculturalUniversity,TaiguShanxi030801,China)

A field experiment was conducted in winter wheat area of Hongtong county,Shanxi province ,in order to study the effect of plastic film mulching on soil moisture and available nutrient P and K of winter wheat.The results showed that,compared with the measurement-control treatment with the same fertilization level,flat film dibbling and the ridge film furrow sowing treatments could improve soil moisture content in the 0～80cm layer by 17.2%、7.6%,respectively; and their water use efficiency improved respectively by 28.47%、10.35%.Effect of plastic film mulching treatment on available P and available K content in the surface soil were not obvious.In conclusion,flat film dibbling and the ridge film furrow sowing treatments was one of important measures to mitigate drought and water shortage and to improve soil moisture content and water use efficiency of winter wheat in Southern Shanxi.

Dryland wheat; Plastic film mulching treatment; Soil moisture content; Available P; Available K

2014-12-30

2015-01-19

趙曉東(1990-)，男(漢)，山西長治人，碩士，研究方向：土壤與環(huán)境

*通訊作者：謝英荷，教授，碩士生導師。Tel：0354-6288322；E-mail: xieyinghe@163 com

國家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201303104)；山西省青年科技基金(2013021027-1)

S512.1+1；S158.2

A

1671-8151(2015)03-0262-04