旱作農業(yè)區(qū)全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻栽培技術研究

孫新榮，仲彩萍，張維彪

(甘肅省定西市渭源縣農業(yè)技術推廣中心，定西 甘肅 748200)

黃土高原旱作農業(yè)區(qū)，干旱少雨，植被稀少，種植結構單一，多年出現(xiàn)連作，病害嚴重，土壤結構和肥力越來越差，農作物持續(xù)增產的潛力越來越小。隨著中央《探索實行耕地輪作休耕制度試點方案》的實施，我們將蠶豆、胡麻作為旱作農業(yè)區(qū)輪作的主要作物，發(fā)揮蠶豆根瘤固氮養(yǎng)地作用，提高土壤肥力，免耕種植胡麻減少地膜污染。地膜覆蓋是旱作農業(yè)區(qū)一項重要的農業(yè)技術，研究表明，地膜覆蓋可明顯提高土壤含水量[1-2]，旱地蠶豆、胡麻采用覆膜栽培對產量構成因素有明顯提高[3-4]，而且舊膜免耕種植胡麻產量和水分利用效率也有明顯提高[5]，地膜覆蓋和免耕在提高農田土壤含水量，提高水分的有效利用方面已成研究熱點[6-9]。定西地區(qū)的主要栽培模式是白膜全膜雙壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻，但是該種栽培模式存在大壟中間種植行不能集雨導致含水量較低的問題，若大壟中間不播種又導致種植密度不合理，水分利用率低，而且土腰帶太多導致舊膜回收難，地膜污染嚴重等問題也普遍存在。如何使地膜覆蓋和留膜免耕效果在蠶豆-胡麻輪作上做到有機結合，我們通過4年試驗，對全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻栽培技術進行了研究，為當?shù)馗弋a高效栽培技術提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2014～2017年在甘肅省定西市渭源縣大安鄉(xiāng)大澇子村進行，海拔2 220 m，年降雨量410 mm，年平均氣溫5℃，≥10℃積溫2 600℃。試驗地土壤為臺地黃綿土，2014年耕作層基礎地力見表1。

1.2 試驗材料

供試蠶豆品種為臨蠶10號，胡麻品種為隴亞10號；肥料為尿素(N46%)、二銨(N18%，P2O546%)、硫酸鉀(K2O 24%)，沃夫特復合肥(N12.5%，P2O52%，K2O 3%)。

1.3 試驗設計

試驗于2014年開始，第一年春季在秋覆膜上播種蠶豆，收獲蠶豆后留好舊膜，于第二年春季留膜免耕播種胡麻，進行蠶豆-胡麻輪作。試驗共設4個處理，隨機排列，3次重復。小區(qū)面積44 m2(2.2 m×20 m)。試驗處理分別為：

表1 供試土壤(0～25 cm)養(yǎng)分狀況

T1(白膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻)：采用白色地膜秋覆膜，幅寬1.2 m，大壟寬40 cm，2個小壟寬30 cm，壟高均為10 cm，地膜合縫在大壟中間，壓土時用鐵鍬在大壟中間順著膜邊均勻取土，使得大壟中間出現(xiàn)一條淺溝，將地膜合縫壓在淺溝內，每隔10～15 m壓一條土腰帶。

T2(黑膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻)：采用黑色地膜秋覆膜，技術規(guī)格同T1。

T3(白膜全膜雙壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻)：采用白色地膜秋覆膜，幅寬1.2 m，大壟寬60 cm，高10 cm，小壟寬40 cm，高15 cm，地膜合縫壓在大壟中間，每隔2～3 m壓一條土腰帶。

T4(露地種植)：不覆膜，露地穴播。

1.4 土壤含水量、溫度測定方法

采用TZS-1土壤水分速測儀，在蠶豆、胡麻主要生育期測定不同處理0～25 cm土壤絕對含水量、溫度。

1.5 覆膜、播種、田間管理及收獲

秋季結合整地施優(yōu)質農家肥45 000 kg·hm-2、尿素37.5 kg·hm-2、磷酸二銨330 kg·hm-2、硫酸鉀300 kg·hm-2，耱平起壟覆膜。蠶豆播種采用人工點播器點播，3月上中旬播種。寬窄行種植，寬行距40 cm，窄行距30 cm，穴距20 cm，全膜微壟溝播全點播在壟溝，全膜雙壟溝播大小壟溝點播加大壟中間(偏離壓土帶)點播一行，每兩行間穴距采用三角形種植。成熟后隨即取30株考種，并統(tǒng)計小區(qū)產量。收獲蠶豆時小心地膜，留好舊膜，來年留膜免耕種植胡麻。

胡麻播種選用人力穴播機，次年春季，3月中下旬開始留膜免耕播種。播種時將種子與適量過篩羊糞或雞糞混合沃夫特復合肥(300 kg·hm-2)混勻后裝入穴播機，控制每穴8～12粒(平均10粒)種子，寬窄行種植，寬行距30 cm，窄行距20 cm，穴距12.5 cm，全膜微壟壟溝點播加寬壟中間(偏離壓土帶)點播一行，全膜雙壟大小壟溝點播加大、小壟中間(大壟中間偏離壓土帶)各點播一行，每兩行間穴距采用三角形種植。成熟后隨即取30株考種，并統(tǒng)計小區(qū)產量。收獲胡麻后揭膜整地。

1.6 數(shù)據分析

2014～2017年各年試驗數(shù)據分作物進行整理，蠶豆2014～2016年試驗數(shù)據平均值和胡麻2015～2017年試驗數(shù)據平均值分別采用Excel處理數(shù)據、繪圖，DPS進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式對土壤含水量、降水利用率的影響

圖1結果表明，3種覆膜方式蠶豆-胡麻輪作中，新膜蠶豆和舊膜胡麻苗期0～25 cm土層3年平均土壤含水量差異均不明顯，但苗期之后T1、T2均比T3土壤含水量較高。田間測量表明，T3主要是大壟壟面播種行土壤含水量低。

T1、T2土壤含水量高的優(yōu)勢一直保持到成熟期，為旱地蠶豆-胡麻輪作高產穩(wěn)產創(chuàng)造了條件。T1蠶豆和胡麻全生育期土壤平均含水量分別為13.55%、11.93%，分別較T2全生育期土壤含水量(蠶豆13.05%、胡麻11.63%)高0.50%、0.30%，分別較T3全生育期土壤含水量(蠶豆11.64%、胡麻10.34%)高1.91%、1.59%，分別較T4(CK)全生育期土壤平均含水量(蠶豆9.05%、胡麻8.68%)高4.5%、3.25%；T2蠶豆和胡麻全生育期土壤平均含水量分別為13.05%、11.63%，分別較T3全生育期土壤含水量(蠶豆11.64%、胡麻10.34%)高1.41%、1.29%，分別較T4(CK)全生育期土壤平均含水量(蠶豆9.05%、胡麻8.68%)高4.0%、2.95%。

表2表明，T1、T2由于增加了集雨壟溝，保墑的效果和降水利用率顯著提高。T1蠶豆和胡麻降水利用率分別為19.9、16.9 kg·hm-2mm-1，分別較T2蠶豆和胡麻降水利用率(16.0、14.7 kg·hm-2mm-1)提高24.4%、15.0%，分別較T3蠶豆和胡麻降水利用率(12.8、14.1 kg·hm-2mm-1)提高55.5%、19.9%，分別較T4(CK)蠶豆和胡麻降水利用率(6.9、6.6 kg·hm-2mm-1)提高188.4%、156.1%；T2蠶豆和胡麻降水利用率為16.0、14.7 kg·hm-2mm-1，分別較T3蠶豆和胡麻降水利用率(12.8、14.1 kg·hm-2mm-1)提高25.0%、4.1%，分別較T4(CK)蠶豆和胡麻降水利用率(6.9、6.6 kg·hm-2mm-1)提高131.9%、113.6%。

可見，全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻明顯提高了土壤含水量和降水利用率，充分體現(xiàn)出全膜微壟比傳統(tǒng)全膜雙壟在蠶豆-胡麻輪作種植中的抗旱優(yōu)勢。

圖1 主要生育期平均土壤含水量Fig.1 Average soil moisture content at different growth stages of faba bean and flax

處理Treatment生育期平均降雨Average rainfall duringwhole growth period/mm蠶豆1)Faba bean胡麻2)Flax降水利用率Rainfall use efficiency/(kg·hm-2mm-1)蠶豆Faba bean胡麻Flax降水利用率提高/%Increase rate of rainfall use蠶豆 Faba beanT1T2T3胡麻 FlaxT1T2T3T1123.6111.219.916.9T2123.6111.216.014.724.4 15.0T3123.6111.212.814.155.525.019.94.3T4(CK)123.6111.26.96.6188.4131.985.5156.1122.7113.6

注：1)蠶豆生育期平均降雨量為2014～2016年3年3月20日～7月30日的降水平均值；2)胡麻生育期平均降雨量為2015～2017年3年3月20日～7月30日的降水平均值。

Note: 1)Average rainfall during growth season of faba bean was calculated based on the rainfall during March 20 to July 30 in 2014-2016. 2)Average rainfall during whole growth period of flax was calculated based on the rainfall during March 20 to July 30 in 2015-2017.

2.2 不同栽培方式對耕作層地溫的影響

圖2表明，3種覆膜方式蠶豆-胡麻輪作中，新膜蠶豆和舊膜胡麻生育期0～25 cm土層3年平均地溫表現(xiàn)為T1和T3均較高，明顯高于T2和T4(CK)。T1蠶豆和胡麻生育期平均地溫分別為14.7℃、17.3℃，分別較T2蠶豆和胡麻生育期平均地溫(13.7℃、15.9℃)提高7.3%、8.8%，分別較T3蠶豆和胡麻生育期平均地溫(14.6℃、17.1℃)提高0.7%、1.2%，分別較T4(CK)蠶豆和胡麻生育期平均地溫(13.0℃、15.1℃)提高13.1%、14.6%；T3蠶豆和胡麻生育期平均地溫分別為13.7℃、15.9℃，分別較T2蠶豆和胡麻生育期平均地溫(13.7℃、15.9℃)提高6.6%、7.5%，分別較T4(CK)蠶豆和胡麻生育期平均地溫(13.0℃、15.1℃)提高12.3%、13.2%。

2.3 不同栽培方式對蠶豆、胡麻經濟性狀的影響

表3表明，T1新膜蠶豆株高、有效分枝、單株莢數(shù)、莢粒數(shù)、百粒重極顯著或顯著高于T2、T3和T4(CK)，其中株高分別增加6.8%、9.6%、74.6%，有效分枝分別增加23.8%、13.8%、73.7%, 單株莢數(shù)分別增加10.0%、27.8%、95.7%，莢粒數(shù)分別增加10.2%、20.0%、28.6%，百粒重分別增加0.5%、1.0%、13.7%。

表4表明，T1舊膜胡麻株高、有效分枝、全株蒴果數(shù)、蒴果粒數(shù)、千粒重極顯著或顯著高于T2、T3和T4(CK)，其中株高分別增加1.0%、3.7%、57.7%，有效分枝分別增加6.2%、13.3%、30.8%，全株蒴果數(shù)分別增加8.25%、10.6%、56.6%，蒴果粒數(shù)分別增加5.1%、7.1%、52.8%，千粒重分別增加0.3%、0.4%、6.5%。

可見，白膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻種植技術明顯改善了新膜蠶豆和舊膜胡麻的主要農藝性狀和經濟性狀。

2.4 不同栽培方式對蠶豆、胡麻產量的影響

表5表明，T1新膜蠶豆3年平均產量為2 454.5 kg·hm-2，分別較T2、T3和T4(CK)增產23.8%、54.9%、186.2%；T2蠶豆3年平均產量為1 983.4 kg·hm-2，分別較T3和T4(CK)增產25.2%、131.3%。

表6表明，T1舊膜胡麻3年平均產量為1 875.6 kg·hm-2，分別較T2、T3和T4(CK)增產14.9%、19.6%、154.3%；T2胡麻3年平均產量為1 632.1 kg·hm-2，分別較T3和T4(CK)增產4.1%、121.3%。

2.5 不同栽培方式對蠶豆、胡麻經濟效益分析

表7表明，T1、T2、T3分別較T4(CK)多投入900元·hm-2地膜，T4耕地、除草與T1和T2覆膜、舊膜回收勞動費一致，但T3較T1、T2多投入舊膜回收勞動費375元·hm-2。

可見，白膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻經濟效益非常顯著。

圖2 主要生育期0～25 cm平均地溫/℃Fig.2 Average soil temperature in 0～25 cm layer at different growth stages of faba bean and flax

處理Treatment株高/cmPlant height有效分枝/個Effective branches單株莢數(shù)/個Pod number莢粒數(shù)/粒Grain number per pod百粒重/g100-grain weightT197.8±2.6aA3.3±0.2aA9.2±0.9aA1.8±0.3aA115.1±2.5aAT291.5±4.6bB2.7±0.4bB8.4±0.9bB1.6±0.2bAB114.6±2.0aABT389.3±4.2bB2.9±0.3C7.2±0.6cC1.5±0.2cBC113.9±1.5bT4(CK)56±3.3cC1.9±0.3dD4.7±0.4dD1.4±0.1cC101.2±2.0cC

注：小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)，大寫字母不同表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note：Different small letters indicate significantly difference atP=5% level, different capital letters indicate significantly difference atP=1% level, the same below.

表4 胡麻主要農藝性狀和經濟性狀

表5 蠶豆產量分析

表6 胡麻產量分析

表7 不同栽培模式經濟效益分析

Table 7 Analysis of economic benefit under different cultivations

處理Treatment投入 Input/(元·hm-2)物化投入/(元·hm-2)Material input活勞動投入/(元·hm-2)Labor input合計Total總產值/(元·hm-2)Gross output純收入/(元·hm-2)Net incomeT12238.7537505988.7512700.856712.10T22238.7537505988.7510670.854682.10T32238.7541256363.759450.003086.25T4(CK)1338.7537505088.754725.00-363.75

3 結論與討論

1)本研究表明，T1、T2、T3不同覆膜方式新膜蠶豆產量分別為2 454.5、1 983.4、1 584.1 kg·hm-2，0～25 cm土層平均土壤含水量分別為13.55%、13.05%、11.64%，0～25 cm土層平均地溫分別為14.7℃、13.7℃、14.6℃；舊膜胡麻產量分別為1 875.6、1 632.1、1 568.5 kg·hm-2，平均土壤含水量分別為11.93%、11.63%、10.34%，平均地溫分別為17.3℃、15.9℃、17.1℃。

可見，T1、T2通過改變覆膜方式，增加了集雨壟溝，明顯提高了降水利用率，T1新膜蠶豆和舊膜胡麻降水利用率分別較T3提高55.5%、19.9%。田間測量表明T3大壟中間種植行不能集雨，含水量較低，導致蠶豆、胡麻產量較低；黑色地膜增溫不及白色地膜,導致T2蠶豆、胡麻出苗均較T1遲。大田記載表明，T2蠶豆、胡麻出苗分別較T1遲8、6 d，2016年、2017年均出現(xiàn)初夏旱，使得T2蠶豆、胡麻落花嚴重，特別是蠶豆出現(xiàn)高溫逼熟，生育期明顯縮短，導致產量明顯減少。說明白膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻栽培技術更適合旱作農業(yè)區(qū)蠶豆-胡麻輪作種植。

2)全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻栽培技術增加集雨壟溝，充分利用自然降水，將無效降水變?yōu)橛行Ы邓?，提高降水利用率，并且有效提高地溫，通過保墑增溫來改善作物農藝性狀和經濟性狀，增加產量。郭興蓮等[3]研究表明旱作區(qū)蠶豆地膜覆蓋栽培土壤地溫、土壤含水量、農藝性狀和經濟性狀均有所提高。吳兵[5]，余海英[6]，張建軍[7]，趙財[8]，張雷[9]等研究表明舊膜留膜免耕仍具有一定的保墑增溫效應。這與本研究結論一致，同時，本研究認為不同覆膜方式存在顯著差異，白膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻栽培技術更有利于降水利用率、土壤溫度、土壤含水量的提高，更能提高蠶豆、胡麻主要農藝性狀和經濟性狀、產量，而且地膜合縫在淺溝里，起到防止大風揭膜，同時減少土腰帶數(shù)量，降低了舊膜回收難度，達到保護生態(tài)環(huán)境效果。說明白膜全膜微壟溝播蠶豆留膜免耕穴播胡麻栽培技術是旱作農業(yè)區(qū)一種節(jié)本增效、穩(wěn)產高產、效益顯著、生態(tài)環(huán)保的蠶豆-胡麻輪作栽培技術。