旱地春玉米不同覆膜種植模式的增產(chǎn)效應(yīng)*

閻旭東, 王秀領(lǐng), 徐玉鵬, 王偉偉, 肖 宇, 劉振敏, 黃素芳, 岳明強(qiáng)

?

旱地春玉米不同覆膜種植模式的增產(chǎn)效應(yīng)*

閻旭東, 王秀領(lǐng), 徐玉鵬, 王偉偉, 肖 宇, 劉振敏, 黃素芳, 岳明強(qiáng)

(滄州市農(nóng)林科學(xué)院 滄州 061001)

覆膜種植是旱地春玉米種植的重要方式, 具有顯著的增產(chǎn)作用。但前人對(duì)旱地春玉米在不同覆膜種植方式下的水分利用、根系發(fā)育及抗倒伏等增產(chǎn)機(jī)理方面研究較少。于2013—2015年在河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院前營試驗(yàn)站開展田間試驗(yàn), 連續(xù)3年研究露地平作(CK)、平作覆膜膜下播種(FC-SUF)、平作覆膜膜側(cè)播種(FC-FSS)、起壟覆膜膜下播種(RC-SUF)、起壟覆膜膜側(cè)播種(RC-FSS)等5種種植模式下春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成要素、土壤水分、作物根系和抗倒伏情況。結(jié)果表明: RC-FSS、RC-SUF、FC-FSS和FC-SUF比CK 3年平均分別增產(chǎn)24.97%、17.75%、11.69%和8.67%, 其中起壟覆膜側(cè)播技術(shù)(RC-FSS)增產(chǎn)效果最優(yōu), 其水分利用效率比CK平均提高26.27%。RC-FSS處理壟溝處0~20 cm土壤含水量比CK增幅達(dá)30.44%~47.66%, 達(dá)極顯著差異; RC-FSS處理的抗倒伏性最好, 其倒伏率僅為0.9%, 抗倒伏力最大為29.4 N, 與CK差異達(dá)顯著水平。在玉米整個(gè)生育期內(nèi), 0~10 cm土壤溫度各覆膜處理比CK平均增加0.3~2.3 ℃, 以RC-SUF種植模式下增溫最顯著。成熟期RC-FSS模式下根系分布直徑、根系干重明顯優(yōu)于RC-SUF、FC-SUF和CK, 差異均達(dá)顯著水平。研究表明, 春玉米起壟覆膜側(cè)播技術(shù)具有集雨保墑、促根壯苗、高抗倒伏、增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的作用, 在春季干旱少雨的濱海平原區(qū)有廣闊的應(yīng)用前景。

春玉米; 旱地; 覆膜種植; 膜側(cè)播種; 水分利用效率; 根系性狀; 增產(chǎn)效應(yīng)

環(huán)渤海低平原區(qū)春玉米(L.)種植面積占玉米總面積的20%左右, 特別是近年來, 隨著節(jié)水壓采政策的實(shí)施, 小麥(L.)等耗水相對(duì)較多的作物種植面積得到壓減, 冬閑田面積進(jìn)一步增加, 為春玉米種植提供了更大空間。然而該區(qū)域春季干旱少雨, 在玉米大喇叭口期極易形成“卡脖旱”, 造成減產(chǎn), 成為春玉米生產(chǎn)的主要限制因子[1-2]。針對(duì)春玉米生產(chǎn)問題, 多位專家根據(jù)不同地區(qū)特點(diǎn)開展了相關(guān)研究, 孔維萍等[3]研究了黃土高原地區(qū)春玉米全膜雙壟溝播種植模式, 結(jié)果表明, 其耕層(0~20 cm)土壤含水率較傳統(tǒng)種植模式顯著提高5.39%, 且顯著改善了土壤水溫條件, 促進(jìn)玉米出苗。孫仕軍等[4]、任新茂等[5]研究了東北雨養(yǎng)地區(qū)玉米露地與覆膜條件下不同種植密度對(duì)春玉米產(chǎn)量和蒸散量的影響, 表明覆膜平均產(chǎn)量和水分利用效率較露地種植分別提高52.79%和60.55%。高翔等[6]從表層土壤溫濕度、土壤呼吸和凈碳交換規(guī)律及作物生長發(fā)育規(guī)律等方面對(duì)玉米覆膜種植開展了研究, 發(fā)現(xiàn)與露地處理比較, 覆膜處理全生育期表層土壤含水率提高18.7%, 提高地溫1.67 ℃。胥凌霄等[7]研究了晉中半干旱地區(qū)不同壟溝種植模式對(duì)土壤理化性狀及水分利用效率的影響, 與露地種植相比, 大壟小溝種植模式土壤平均含水量增加1.39%, 土壤孔隙度增加4%, 蓄水保墑效果最好且有機(jī)質(zhì)增幅最大。

盡管一些專家[8-18]對(duì)玉米覆膜種植、壟溝種植等技術(shù)進(jìn)行了研究, 但針對(duì)環(huán)渤海低平原區(qū)自然特點(diǎn)的春玉米旱作種植技術(shù)研究較少。本試驗(yàn)以增溫集雨保墑、促苗早發(fā)、苗全苗壯為突破口, 通過研究起壟、覆膜、膜下、膜側(cè)播種等不同種植模式對(duì)雨養(yǎng)春玉米產(chǎn)量形成及水分利用效率的影響, 確立該區(qū)域春玉米最佳種植模式, 為該地區(qū)玉米節(jié)水高產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2013—2015年在位于環(huán)渤海低平原區(qū)的河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院前營試驗(yàn)站進(jìn)行(116o44′3″E, 38o14′23″N), 屬暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候, 是典型的一年兩熟旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)域年總降雨量400~600 mm, 80%集中在7—9月。2013年、2014年和2015年春玉米生育期降雨量分別為480.7 mm、254.9 mm和404.2 mm。土壤為壤土, 年均溫13 ℃, ≥10 ℃積溫4 349 ℃。0~20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量15.4 g?kg-1, 堿解氮含量22.3 mg?kg-1, 速效磷含量17.9 mg?kg-1, 速效鉀含量103.0 mg?kg-1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用裂區(qū)設(shè)計(jì), 主區(qū)為耕作方式, 分別為平作覆膜(FC)和壟作覆膜(RC), 起壟方式為壟寬70 cm, 壟高15~20 cm, 壟距40 cm; 副區(qū)為播種位置, 分別為膜下播種(SUF)和膜側(cè)播種(FSS); 另設(shè)露地平作為對(duì)照(CK), 具體見表1。所有處理均采用寬窄行播種方式, 寬行距70 cm, 窄行距40 cm, 株距24 cm, 密度75 000 株?hm-2。小區(qū)面積為8 m×5 m=40 m2, 3次重復(fù)。

表1 試驗(yàn)各處理概況

試驗(yàn)春玉米品種為‘鄭單958’。2013年5月1日播種, 8月25—30日收獲; 2014年4月25日播種, 8月26—31日收獲; 2015年4月30日播種, 8月29日—9月3日收獲(不同處理玉米成熟時(shí)間不同)。試驗(yàn)地播種前底施玉米緩釋肥(肥力控24-16-10, 天津市天正天農(nóng)業(yè)科技有限公司)600 kg?hm-2, 利用滄州市農(nóng)林科學(xué)院研制的起壟覆膜機(jī)械播種, 對(duì)照露地平作機(jī)械播種(農(nóng)哈哈2BY-4玉米播種機(jī)), 播深3~3.5 cm, 在玉米心葉期每公頃用3%辛硫磷顆粒劑3.75 kg, 加入75 kg細(xì)砂拌勻, 施入心葉中, 其他管理方式同大田。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成

2013—2015年玉米成熟后, 每小區(qū)選取中間無破壞行4行, 行長3 m測產(chǎn), 用水分儀測定籽粒含水量, 按14%含水率折合成產(chǎn)量, 重復(fù)3次。每小區(qū)隨機(jī)選取連續(xù)15株, 按常規(guī)方法測定穗粒數(shù)、百粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.3.2 模擬降水試驗(yàn)

2016年9月在田間進(jìn)行模擬降雨試驗(yàn)。種植模式設(shè)2個(gè)處理, 分別為1): 起壟覆膜, 壟底寬70 cm, 壟高15~20 cm, 壟距40 cm, 壟上覆寬為80 cm的地膜; 2): 空白露地(對(duì)照), 不做任何處理。模擬降雨量設(shè)5個(gè)處理, 分別是0 mm、5 mm、10 mm、15 mm和20 mm。共10個(gè)處理, 每個(gè)處理1個(gè)小區(qū), 小區(qū)寬5.5 m(5個(gè)帶), 長2 m。在玉米生長至五葉期開始人工模擬降水, 每間隔24 h取土樣, 用烘干法測定不同降雨量下起壟覆膜壟溝位置和空白露地0~20 cm、20~40 cm土層的土壤含水量, 以測定集雨效果。

1.3.3 根系性狀

每小區(qū)選擇有代表性的植株, 連續(xù)4株96 cm長, 去除地上部分后, 挖出96 cm×30 cm×60 cm的樣方, 測定根系分布范圍的深度和寬度, 計(jì)數(shù)側(cè)根條數(shù)(毛細(xì)根除外), 將全部根系烘干稱重。

1.3.4 土壤溫度

2013—2015年測定各處理不同時(shí)間(從春玉米苗期到成熟期每隔6 d)0~10 cm土層的土壤溫度, 每個(gè)處理測定5個(gè)點(diǎn), 利用WET-HH2土壤水分鹽分溫度速測儀測定。

1.3.5 抗倒伏力

2013—2015年每年春玉米成熟期每小區(qū)選取有代表性的植株, 連續(xù)5株, 使用植物倒伏儀(型號(hào)DIK-7401,日本)在距地面80 cm處推動(dòng)玉米植株,記錄植株與地面呈45度夾角時(shí)所需要的力, 即為植株的抗倒伏力。

1.3.6 水分利用效率(WUE)

2013—2015年利用水分平衡法, 根據(jù)不同時(shí)段土壤含水量測定結(jié)果, 按照以下公式[19]計(jì)算農(nóng)田耗水量(ET):

ET=++--±Δ(1)

式中:為時(shí)段內(nèi)灌水量(mm);為時(shí)段內(nèi)有效降水量(mm);為地下水通過毛管作用上移補(bǔ)給作物水量(mm);為地表徑流量(mm);為補(bǔ)給地下水量(mm); Δ為時(shí)段內(nèi)土壤儲(chǔ)水變化量, 即土壤貯水消耗量。本試驗(yàn)在旱地進(jìn)行, 灌水量為零; 試驗(yàn)地地勢平坦, 視為地表徑流為零; 地下水埋深4 m以下, 可視為地下水補(bǔ)給量為零; 降水入滲深度不超過2 m, 可視深層滲漏為零,、、、值可以忽略不計(jì)。農(nóng)田耗水量簡化為ET=±Δ。

水分利用效率(WUE)[20]:

WUE=GY/ET (2)

式中: WUE為籽粒產(chǎn)量水分利用效率(kg·hm-2·mm-1), GY為籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2), ET為農(nóng)田耗水量(mm)。

在玉米種植前及收獲后用烘干法測定1 m土體土壤含水量(0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm、80~100 cm)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理, 采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式對(duì)春玉米生育時(shí)期的影響

由表2可知, 玉米覆膜比露地平作出苗提前2~4 d, 相同種植模式下膜側(cè)播種比膜下播種出苗天數(shù)延長2 d。與CK相比, 平作覆膜側(cè)播處理(FC-FSS)對(duì)營養(yǎng)生長期天數(shù)無影響, 壟作覆膜側(cè)播(RC-FSS)可以縮短營養(yǎng)生長期2 d, 平作膜下和壟作膜下播種(FC/RC-SUF)均縮短營養(yǎng)生長期3 d。在平作(FC)模式下, 膜下播種(SUF)處理玉米營養(yǎng)生長期天數(shù)比膜側(cè)播種(FSS)處理縮短3 d; 而在壟作(RC)模式下, SUF處理玉米營養(yǎng)生長期天數(shù)比FSS處理縮短1 d; 玉米覆膜后生殖生長期比露地平作延長2~9 d, 年際間趨勢表現(xiàn)一致, 總體上表現(xiàn)為FC-SUF處理延長的天數(shù)最短(2~7 d), RC-FSS延長的天數(shù)最長(7~9 d)。在FC模式下, SUF處理玉米生殖生長期天數(shù)比FSS處理延長0~3 d; 而在RC模式下, SUF處理玉米生殖生長期天數(shù)比FSS處理縮短2 d。

表2 不同種植模式對(duì)春玉米生育期的影響

2.2 不同種植模式對(duì)春玉米產(chǎn)量的影響

表3表明, FC-SUF、FC-FSS、RC-SUF和RC-FSS分別比對(duì)照增產(chǎn)8.67%、11.69%、17.75%和24.97%, 達(dá)顯著水平。FC和RC模式均顯著提高了春玉米產(chǎn)量, 分別比對(duì)照增產(chǎn)10.2%和21.4%; RC模式比FC模式產(chǎn)量平均提高11.2%, 年際間趨勢一致。另外, FSS比SUF產(chǎn)量提高5.12%。起壟覆膜側(cè)播種處理表現(xiàn)出產(chǎn)量最高, 技術(shù)效果最優(yōu)。

產(chǎn)量構(gòu)成因素分析表明, 4種種植模式對(duì)春玉米穗數(shù)和百粒重?zé)o顯著影響, 產(chǎn)量差異主要表現(xiàn)在穗粒數(shù)的變化。綜合3年平均數(shù)據(jù), RC模式和FC模式的穗粒數(shù)分別比CK增加17.5%和10.3%, 且RC種植模式比FC種植模式的穗粒數(shù)平均增加6.56%。

表3 不同種植模式對(duì)春玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量要素的影響

同列不同字母表示不同處理間差異顯著(<0.05), *和**分別表示0.05和0.01水平差異顯著, ns表示無顯著差異。Different letters within the same column mean significant differences (< 0.05), * and ** indicate significant differences on 0.05 and 0.01 levels, respectively. ns means no significant difference.

2.3 不同種植模式對(duì)春玉米水分利用效率的影響

從表4可以看出, RC處理下春玉米水分利用效率比其他種植方式提高16.45%~34.30%; 其中3年RC-FSS種植方式比CK提高34.30%、21.47%和23.04%, 且均比其他種植方式水分利用效率高。在降雨較多年份(2013年480.7 mm, 2015年404.2 mm)水分利用效率均在20.17~25.53 kg·hm-2·mm-1; 而在玉米生育期降雨較少的年份(2014年254.9 mm)水分利用效率均在35.18~ 40.56 kg·hm-2·mm-1, 且RC模式比FC模式下水分利用效率分別增加7.24%、11.83%和11.84%。RC模式與CK處理比較均達(dá)到顯著差異, 說明在雨養(yǎng)旱作區(qū)起壟覆膜種植方式能較大幅度提高水分利用率。

表4 不同種植模式對(duì)春玉米耕層土壤水分利用效率的影響

2013—2015年玉米全生育期的降雨量分別為480.7 mm、254.9 mm和404.2 mm。同列不同字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。The total rainfall during the whole growth period of maize in 2013, 2014 and 2015 was 480.7 mm, 254.9 mm and 404.2 mm. Different letters within the same column mean significant differences (< 0.05).

2.4 起壟膜側(cè)種植模式的集雨效果

由表5知, 與FC處理相比, RC-FSS具有顯著的集雨效果。當(dāng)模擬降雨分別為5 mm、10 mm、15 mm和20 mm時(shí), RC-FSS模式壟溝處0~20 cm土層的土壤含水量分別比CK增加4.04%、5.69%、6.36%和7.22%, 增幅分別為30.44%、41.81%、43.68%和47.66%, 其差異均達(dá)極顯著水平; 20~40 cm土層的土壤含水量分別比對(duì)照增加2.31%、3.40%、4.63%和5.85%, 增幅分別為16.39%、23.50%、31.24%和38.01%, 其差異達(dá)極顯著水平。RC-FSS模式下0~20 cm耕層的土壤含水量增加更明顯。

2.5 不同種植模式的土壤增溫效果

表6表明, 各覆膜處理比CK增溫0.3~2.3 ℃。在FC模式和RC模式下, SUF處理比FSS處理耕層土壤溫度分別提高1.13 ℃(<0.05)和1.28 ℃(<0.05), 以RC-SUF種植模式下增溫最顯著。隨著生育時(shí)期的推進(jìn), 覆膜的增溫效果逐漸下降, 以膜下播種的降幅最大。

表5 模擬降雨量下不同起壟膜側(cè)種植模式不同土層的土壤含水量

不同字母表示不同模擬降雨量間差異顯著(<0.05)。Different letters within the same column mean significant differences (< 0.05) among different simulated rainfalls.

2.6 不同種植方式對(duì)玉米根系性狀的影響

玉米成熟期分別測定根系分布直徑、根系長、根系干重等。結(jié)果表明, 與露地平作相比, RC-FSS種植模式下根系分布直徑、根系干重、側(cè)根條數(shù)均達(dá)到顯著水平, 但與根系長度差異不明顯。因此, 起壟覆膜側(cè)播種植模式可以促進(jìn)根系發(fā)育, 特別是增加了根系直徑和根系干物重, 這是其增產(chǎn)的重要原因(表7)。

2.7 不同種植模式對(duì)玉米抗倒性的影響

表8表明, 不同覆膜種植模式比較, 膜側(cè)播種表現(xiàn)出明顯的抗倒伏優(yōu)勢, 膜下播種抗倒性較差, 對(duì)照處理抗倒伏性最差。RC-FSS處理玉米抗倒伏性最好, 其倒伏率為0.9%, 抗倒伏力最大, 為29.4 N, 該處理與RC-SUF、FC-SUF及CK間差異均達(dá)顯著水平, 與FC-FSS處理差異不顯著。

表6 不同種植模式在春玉米不同生育期的土壤增溫效果

同列同一年份不同字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。Different letters within the same column in the same year mean significant differences (< 0.05).

表7 不同種植模式下春玉米成熟期的根系性狀

同列不同字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。Different letters within the same column mean significant differences (< 0.05).

表8 不同種植模式對(duì)春玉米倒伏率和抗倒伏力

同列不同字母表示不同處理間差異顯著(<0.05)。Different letters within the same column mean significant differences (< 0.05).

3 討論

環(huán)渤海低平原雨養(yǎng)旱作區(qū), 春季地溫低, 雨水少, 傳統(tǒng)的春玉米種植方式受播種時(shí)氣溫、地溫、墑情等因素的影響, 常出現(xiàn)苗不齊、苗不壯、發(fā)苗慢等現(xiàn)象。受5、6月干旱少雨影響, 在春玉米需水需肥關(guān)鍵時(shí)期大喇叭口期形成“卡脖旱”, 造成減產(chǎn), 嚴(yán)重制約了該地區(qū)的春玉米生產(chǎn)[1-2]。

張曉輝[21]研究表明, 地膜覆蓋技術(shù)不僅能夠提高土壤溫度, 減少土壤水分蒸發(fā), 改善土壤的水熱條件, 提高土壤生物活性, 抑制返鹽和雜草生長等, 還能促進(jìn)作物生長發(fā)育和豐產(chǎn)早熟。王耀林等[22]和馬金虎等[23]研究證明, 利用地膜覆蓋種植玉米, 增產(chǎn)幅度達(dá)30%~60%, 可獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益。因此, 地膜覆蓋技術(shù)已經(jīng)成為旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中協(xié)調(diào)水熱資源重要栽培措施之一[24]。本研究結(jié)果表明, 覆膜播種能提高土壤溫度、水分, 改善土壤的水熱條件, 對(duì)玉米株高、葉面積、干物質(zhì)積累均有促進(jìn)作用, 通過增加穗粒數(shù)、百粒重來提高籽粒產(chǎn)量, 這與前人研究結(jié)果基本一致。

此外, 本研究還明確了環(huán)渤海低平原雨養(yǎng)旱作區(qū)不同覆膜播種模式的技術(shù)效果, 確定了該區(qū)域采用起壟覆膜側(cè)播的技術(shù)模式產(chǎn)量最高, 技術(shù)效果最優(yōu), 有效解決了玉米需水需肥關(guān)鍵時(shí)期大喇叭口期形成“卡脖旱”的問題。其原因主要是起壟覆膜膜側(cè)種植模式有集雨效果, 使環(huán)渤海低平原雨養(yǎng)旱作區(qū)春季少量多次的無效降雨變?yōu)榇河衩咨L發(fā)育所需要的有效水分, 有效地改善了作物根區(qū)的土壤水分狀況, 顯著提高了水分利用率。采取起壟覆膜膜側(cè)播技術(shù), 解決了傳統(tǒng)膜下播種技術(shù)土壤過松, 玉米生長后期遇雨易倒伏的難題, 提高了春玉米的穩(wěn)產(chǎn)性。

4 結(jié)論

1)起壟覆膜種植模式能顯著提高春玉米產(chǎn)量。起壟覆膜種植模式比平作覆膜種植模式增產(chǎn)11.37%, 其中, 起壟覆膜側(cè)播技術(shù)比對(duì)照露地平作方式平均增產(chǎn)24.97%, 比起壟膜下種植平均增產(chǎn)13.3%。

2)起壟覆膜膜側(cè)種植模式具有明顯的集雨效果。起壟覆膜壟溝處0~20 cm土層的土壤含水量分別比對(duì)照增加30.44%、41.81%、43.68%和47.66%, 達(dá)極顯著水平, 在RC-FSS模式下0~20 cm耕層的土壤含水量增加更明顯。

3)覆膜種植能顯著提高水分利用效率。與其他種植方式相比, RC模式下水分利用效率可提高16.45%~34.30%, 其中RC-FSS比CK平均提高26.27%, 與產(chǎn)量的增產(chǎn)效果呈正相關(guān)。

4)起壟覆膜種植可有效促進(jìn)根系發(fā)育, 顯著降低春玉米倒伏率。與CK相比, RC-FSS種植模式下, 根系分布寬度、側(cè)根條數(shù)和根系干重均顯著增加, 同時(shí)增加了春玉米的抗倒性。起壟覆膜側(cè)播處理的抗倒伏力最大, 為29.4 N, 倒伏率僅為0.9%。

5)根據(jù)本研究形成的起壟覆膜側(cè)播種植模式, 具有顯著的集雨保墑、促根壯苗、抗倒伏、穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的作用, 可有效緩解環(huán)渤海低平原區(qū)春玉米種植中春季地溫低、苗期降水少所帶來的生產(chǎn)難題, 在該區(qū)域春玉米生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

[1] 劉明, 陶洪斌, 王璞, 等. 播期對(duì)春玉米生長發(fā)育與產(chǎn)量形成的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2009, 17(1): 18?23 Liu M, Tao H B, Wang P, et al. Effect of sowing date on growth and yield of spring-maize[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2009, 17(1): 18?23

[2] 唐小明, 李尚中, 樊廷錄, 等. 不同覆膜方式對(duì)旱地玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響[J]. 玉米科學(xué), 2011, 19(4): 103–107 Tang X M, Li S Z, Fan T L, et al. Effects of different plastic film mulching modes on growth and yield of dry land maize[J]. Journal of Maize Sciences, 2011, 19(4): 103–107

[3] 孔維萍, 成自勇, 張芮, 等. 不同覆蓋及種植方式下旱地玉米前期水熱及出苗效應(yīng)[J]. 灌溉排水學(xué)報(bào), 2014, 33(3): 119–121 Kong W P, Cheng Z Y, Zhang R, et al. Effects of different covers modes and cropping patterns on water and heat in early stage and seeding rates of maize in dry land[J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2014, 33(3): 119–121

[4] 孫仕軍, 樊玉苗, 許志浩, 等. 東北雨養(yǎng)區(qū)地膜覆蓋條件下種植密度對(duì)玉米田間土壤水分和產(chǎn)量的影響[J]. 生物學(xué)雜志, 2014, 33(10): 2650–2655 Sun S J, Fan Y M, Xu Z H, et al. Effects of planting density on soil moisture and corn yield under plastic film mulching in a rain-fed region of northeast China[J]. Chinese Journal of Ecology, 2014, 33(10): 2650–2655

[5] 任新茂, 孫東寶, 王慶鎖. 覆膜和種植密度對(duì)旱作春玉米產(chǎn)量和蒸散量的影響[J]. 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2017, 48(1): 206–211 Ren X M, Sun D B, Wang Q S. Effects of plastic film mulching and plant density on yield and evapotranspiration of rainfed spring maize[J]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery, 2017, 48(1): 206–211

[6] 高翔, 龔道枝, 顧峰雪, 等. 覆膜抑制土壤呼吸提高旱作春玉米產(chǎn)量[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30(6): 62–70 Gao X, Gong D Z, Gu F X, et al. Inhibiting soil respiration and improving yield of spring maize in fields with plastic film mulching[J]. Transactions of the CSAE, 2014, 30(6): 62–70

[7] 胥凌霄, 段喜明, 劉瑞龍. 不同溝壟種植模式對(duì)土壤理化性狀及水分利用效率的影響[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2017, 37(2): 83–88 Xu L X, Duan X M, Liu R L. The effect of different ridge and furrow planting pattern on the physical and chemical characteristics of soil and efficient utilization of water[J]. Journal of Shanxi Agricultural University: Natural Science Edition, 2017, 37(2): 83–88

[8] 張俊鵬, 孫景生, 劉祖貴, 等. 不同水分條件和覆蓋處理對(duì)夏玉米籽粒灌漿特性和產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 18(3): 501–506 Zhang J P, Sun J S, Liu Z G, et al. Effect of moisture and mulching on filling characteristics and yield of summer maize[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2010, 18(3): 501–506

[9] Li J, Xie R Z, Wang K R, et al. Variations in maize dry matter, harvest index, and grain yield with plant density[J]. Agronomy Journal, 2015, 107(3): 829–834

[10] Antonietta M, Fanello D D, Acciaresi H A, et al. Senescence and yield responses to plant density in stay green and earlier-senescing maize hybrids from Argentina[J]. Field Crops Research, 2014, 155: 111–119

[11] Zhou L M, Li F M, Jin S L, et al. How two ridges and the furrow 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(1): 41–47

[12] Bruns H A, Abbas H K. Ultra-high plant populations and nitrogen fertility effects on corn in the Mississippi Valley[J]. Agronomy Journal, 2005, 97(4): 1136–1140

[13] Li R, Hou X Q, Jia Z K, et al. Effects on soil temperature, moisture, and maize yield of cultivation with ridge and furrow mulching in the rained area of the Loess Plateau, China[J]. Agricultural Water Management, 2013, 116: 101–109

[14] Zhou L M, Jin S L, Liu C A, et al. Ridge-furrow and plastic-mulching tillage enhances maize-soil interactions: Opportunities and challenges in a semiarid agroecosystem[J]. Field Crops Research, 2012, 126: 181–188

[15] 徐瀾, 安偉, 郝建平. 滲水地膜覆蓋對(duì)旱作玉米生理特性、產(chǎn)量構(gòu)成因素及產(chǎn)量的影響[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2010, 24(8): 180–185 Xu L, An W, Hao J P. The effect of water-osmosis plastic membrane on physiology、yield component and yield for drought maize[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2010, 24(8): 180–185

[16] 李洪勛, 吳伯志. 地膜覆蓋對(duì)玉米生理指標(biāo)的影響研究綜述[J]. 玉米科學(xué), 2004, 12(S1): 66–69Li H X, Wu B Z. Summary of polythene mulch on physiological index of maize[J]. Journal of Maize Sciences, 2004, 12(S1): 66–69

[17] 劉曉偉, 何寶林, 郭天文. 全膜雙壟溝不同覆膜時(shí)期對(duì)玉米土壤水分和產(chǎn)量的影響[J]. 核農(nóng)學(xué)報(bào), 2012, 26(3): 602–608Liu X W, He B L, Guo T W. Effects of full mulching on double ridges with different mulching methods on soil water content and maize yield in dryland[J]. Acta Agriculturae Nucleatae Sinica, 2012, 26(3): 602–608

[18] 高玉紅, ?？×x, 閆志利, 等. 不同覆膜栽培方式對(duì)玉米干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 20(4): 440–446Gao Y H, Niu J Y, Yan Z L, et al. Effects of different plastic-film mulching techniques on maize (L.) dry matter accumulation and yield[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2012, 20(4): 440?446

[19] 江曉東, 李增嘉, 侯連濤, 等. 少免耕對(duì)灌溉農(nóng)田冬小麥/夏玉米作物水、肥利用的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2005, 21(7): 20–24Jiang X D, Li Z J, Hou L T, et al. Impacts of minimum tillage and no-tillage systems on soil NO3--N content and water use efficiency of winter wheat /summer corn cultivation[J]. Transactions of the CSAE, 2005, 21(7): 20–24

[20] 侯連濤, 江曉東, 韓賓, 等. 不同覆蓋處理對(duì)冬小麥氣體交換參數(shù)及水分利用效率的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2006, 22(9): 58–63Hou L T, Jiang X D, Han B, et al. Effects of different mulching treatments on the gas exchange parameters and water use efficiency of winter wheat[J]. Transactions of the CSAE, 2006, 22(9): 58–63

[21] 張曉輝. 地膜集水技術(shù)在北方旱作玉米栽培中的應(yīng)用[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2006, 34(23): 6151–6153Zhang X H. Application of the technique of water-collecting with plastic film in corn cultivation in dry-land[J]. Journal of Anhui Agricultural Sciences, 2006, 34(23): 6151–6153

[22] 王耀林. 花生玉米棉花西瓜地膜覆蓋高產(chǎn)早熟栽培技術(shù)[M]. 北京: 金盾出版社, 1988: 66–69Wang Y L. Cultivation Techniques of High Yield and Early Maturity for Peanut, Maize, Cotton and Watermelon Plastic Film Mulching[M]. Beijing: Golden Shield Press, 1988: 66–69

[23] 馬金虎, 田恩平, 王永成. 秋季覆膜技術(shù)在玉米上應(yīng)用效果試驗(yàn)初報(bào)[J]. 寧夏農(nóng)林科技, 2007, (5): 31–39Ma J H, Tian E P, Wang Y C. Preliminary report on application effect of mulch film technology in maize in autumn[J]. Ningxia Agriculture and Forestry Science and Technology, 2007, (5): 31–39

[24] 邢勝利, 魏延安, 李思訓(xùn). 陜西省農(nóng)作物地膜栽培發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2002, 20(1): 10–13Xing S L, Wei Y A, Li S X. Present status and prospect of film-mulching cultivation of crops in Shaanxi Province[J]. Agricultural Research in the Arid Areas, 2002, 20(1): 10–13

Yield-increase effect of film-mulching and planting pattern on dryland spring maize*

YAN Xudong, WANG Xiuling, XU Yupeng, WANG Weiwei, XIAO Yu, LIU Zhenmin, HUANG Sufang, YUE Mingqiang

(Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry, Cangzhou 061001, China)

Film mulching is the main mode of cultivation of spring maize in drylands. However, few studies have been conducted on the water use, root development and anti-collapse mechanisms of dry spring maize under different mulching conditions. A field research was carried out in 2013–2015 at Qianying Experimental Station of Cangzhou Academy of Agriculture and Forestry Sciences. Spring maize (Zhengdan 958) was grown for 3 years under five film-mulching and planting patterns, which were flat planting without film mulching (CK), flat film mulching and sowing under film (FC-SUF), flat film mulching and film skirting sowing (FC-FSS), film mulching on ridge and sowing under film (RC-SUF), and film mulching on ridge and film skirting sowing (RC-FSS). Yield, yield components, soil moisture, roots and lodging resistance of spring maize were investigated at different growth stages. The results showed that yields of maize under RC-FSS, RC-SUF, FC-FSS and FC-SUF increased respectively by 24.97%, 17.75%, 11.69% and 17.75% over that of CK, with RC-FSS having the highest yield. Water use efficiency (WUE) under RC-FSS increased by 26.27% compared to CK. In the 0-20 cm soil layer, soil water content was increased by 30.44%-47.66% (< 0.01) under RC-FSS compared with CK. Spring maize under RC-FSS had the maximum lodging resistance (29.4 N), which was significantly higher than that of CK (< 0.05). Film mulching increased soil temperature in the 0-10 cm soil layer to 0.3-2.3 ℃, and RC-SUF had the maximum soil temperature. RC-FSS had greater root diameter and dry weight of spring maize than RC-SUF, FC-SUF and CK (< 0.05). This study indicated that film mulching on ridge and film skirting sowing increased or maintained yield of spring maize by increasing rainwater storage and soil moisture conservation, root growth promotion and lodging resistance. It implied that it was possible to extensively apply film mulching in the coastal plain areas with drought and little rainfall in spring.

Spring maize; Dryland; Film mulching; Film skirting sowing; Water use efficiency; Root trait; Yield- increase effect

, YAN Xudong, E-mail:yxd7826@126.com

Mar. 19, 2017; accepted Jun. 20, 2017

10.13930/j.cnki.cjea.170236

S513

A

1671-3990(2018)01-0075-08

2017-03-19

2017-06-20

* This research was supported by the National Key Technology Research and Development Program of China (2013BAD05B0504) and the National Key Research and Development Project of China (2016YFD0300305).

*國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2013BAD05B0504)和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0300305)資助

閻旭東, 主要從事旱地作物栽培技術(shù)的研究。E-mail: yxd7826@126.com

閻旭東, 王秀領(lǐng), 徐玉鵬, 王偉偉, 肖宇, 劉振敏, 黃素芳, 岳明強(qiáng). 旱地春玉米不同覆膜種植模式的增產(chǎn)效應(yīng)[J]. 中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2018, 26(1): 75-82

YAN X D, WANG X L, XU Y P, WANG W W, XIAO Y, LIU Z M, HUANG S F, YUE M Q. Yield-increase effect of film-mulching and planting pattern on dryland spring maize[J]. Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2018, 26(1): 75-82