環(huán)渤海低平原區(qū)青貯玉米壟作覆膜種植模式研究初報(bào)

劉 震，王秀領(lǐng)，徐玉鵬，閆旭東

（滄州市農(nóng)林科學(xué)院，河北滄州 061001）

我國(guó)是水資源匱乏的國(guó)家之一，農(nóng)業(yè)用水嚴(yán)重制約著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展［1，2］。近年來(lái)，隨著“地下水限采”、“糧改飼”等政策的實(shí)施，環(huán)渤海低平原區(qū)小麥等耗水相對(duì)較多的作物種植面積壓減，冬閑田面積進(jìn)一步增加，為青貯玉米種植提供了更大空間。然而該區(qū)域春季地溫低，雨水少［3］，傳統(tǒng)的青貯玉米種植方式受播種時(shí)氣溫、地溫、墑情等因素的影響［4～6］，常出現(xiàn)苗不齊、苗不壯、發(fā)苗慢等現(xiàn)象，在青貯玉米大喇叭口期極易形成“卡脖旱”，造成減產(chǎn)，成為青貯玉米生產(chǎn)的主要限制因子［7～9］。針對(duì)青貯玉米生產(chǎn)問題，有些專家根據(jù)不同地區(qū)特點(diǎn)開展了相關(guān)研究，但針對(duì)環(huán)渤海低平原區(qū)自然特點(diǎn)的青貯玉米旱作種植技術(shù)研究較少［10］。本試驗(yàn)以增溫集雨保墑、促苗早發(fā)、苗全苗壯為突破口，通過研究不同覆膜方式對(duì)雨養(yǎng)青貯玉米光合特性、耕層土壤水分、溫度變化以及產(chǎn)量表現(xiàn)的影響，確定該區(qū)域青貯玉米最佳種植模式，為該地區(qū)青貯玉米節(jié)水高產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年在河北省滄州市農(nóng)林科學(xué)院前營(yíng)試驗(yàn)站進(jìn)行。試驗(yàn)站位于東經(jīng)116°44′3，北緯38°14′23，屬暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候，土壤為壤土，年均溫13℃，≥10℃積溫4349℃。0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為15.4 g／kg，堿解氮含量為22.3 mg／kg，有效磷含量為17.9 mg／kg，速效鉀含量為103.0 mg／kg，是典型的一年兩熟旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。該區(qū)域年總降雨量為400～600 mm，80%集中在7～9月份。2018年青貯玉米生育期降雨量404.2 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試青貯玉米品種為金嶺青貯10，小區(qū)面積11 m×5 m＝55 m2。試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理（表1），以當(dāng)?shù)啬壳稗r(nóng)戶常見的等行距種植模式55／55 cm露地平作為對(duì)照（CK），重復(fù)3次，隨機(jī)區(qū)組排列。密度75 000株／hm2，4月30日播種，生育期內(nèi)進(jìn)行常規(guī)管理。

表1 試驗(yàn)各處理情況Table 1 Different treatments in the experiment

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

玉米乳熟期選擇晴天上午10∶00～12∶00，分別用光合測(cè)定儀、葉綠素測(cè)定儀測(cè)定青貯玉米穗位葉中部的光合速率、葉綠素含量。用植株冠層分析儀測(cè)定青貯玉米的葉面積指數(shù)。

自青貯玉米出苗至蠟熟期，用W.E.T-HH2土壤水分鹽分溫度速測(cè)儀測(cè)定青貯玉米植株間0～20 cm土層土壤含水量。用地溫計(jì)測(cè)定上午9∶00～10∶00青貯玉米棵間0～20 cm土壤溫度。大喇叭口期以前每7 d測(cè)定1次，大喇叭口期以后每14 d測(cè)定1次。

青貯玉米蠟熟前期小區(qū)實(shí)收測(cè)定各處理重量，然后按照單位面積折算產(chǎn)量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Sigmaplot14.0軟件繪制圖表。

2 結(jié)果分析

2.1 不同種植模式對(duì)青貯玉米光合特性的影響

表2數(shù)據(jù)表明，寬窄行種植模式青貯玉米光合速率、葉綠素含量和葉面積指數(shù)均高于等行距種植模式（CK），其中，寬窄行種植模式青貯玉米的光合速率與對(duì)照間差異均達(dá)顯著水平，不同寬窄行種植模式間青貯玉米的光合速率差異均不顯著。不同寬窄行種植模式中，覆膜處理青貯玉米光合速率、葉綠素含量和葉面積指數(shù)均高于不覆膜處理，并均以40／70壟作膜側(cè)處理最高。覆膜處理青貯玉米的葉面積指數(shù)與不覆膜處理差異均達(dá)顯著水平，4個(gè)覆膜處理間、2個(gè)不覆膜處理間葉面積指數(shù)差異均不顯著。各處理青貯玉米葉綠素含量差異均不顯著?？偟恼f來(lái)，青貯玉米的光合速率、葉綠素含量、葉面積指數(shù)均表現(xiàn)為寬窄行高于等行距，覆膜高于露地，壟作高于平作。

表2 不同種植模式青貯玉米的光合速率和葉綠素含量Table 2 Photosynthetic rate and chlorophyll content of silagemaize in different planting patterns

2.2 不同種植模式對(duì)0～20 cm土層土壤含水量影響

圖1數(shù)據(jù)表明，與露地平作相比，覆膜顯著提高了耕層土壤含水量，青貯玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和生殖生長(zhǎng)期分別提高2.46%和3.38%。起壟覆膜模式耕層土壤含水量高于平作覆膜模式，且膜側(cè)播種處理的調(diào)控效應(yīng)大于膜下播種處理；在平作覆膜模式下，膜側(cè)播種與膜下播種在青貯玉米全生育期內(nèi)耕層土壤含水量差異均未達(dá)顯著水平；在壟作模式下，在青貯玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期膜側(cè)比膜下高2.27%，差異達(dá)顯著水平，生殖生長(zhǎng)期膜側(cè)與膜下差異不顯著。寬窄行露地平作與等行距露地平作土壤含水量無(wú)明顯差異。

圖1 玉米全生育期各處理0～20 cm土壤含水量變化Fig.1 Change of 0-20 cm soil moisture content in the whole grow th period ofmaize

2.3 不同種植模式對(duì)0～20 cm土層土壤溫度影響

與露地平作相比，覆膜能顯著提高耕層土壤溫度（圖2），且表現(xiàn)為起壟覆膜高于平作覆膜模式，膜下種植模式顯著高于膜側(cè)種植模式，以起壟膜下種植模式增溫效果最好。試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，覆膜后在青貯玉米吐絲期前耕層地溫提高1.60℃，顯著大于吐絲期后的增溫效應(yīng)（0.59℃）。在青貯玉米吐絲前，膜下種植處理地溫顯著高于膜側(cè)種植處理，吐絲期后，膜下種植處理與膜側(cè)種植處理地溫差異不顯著。與等行距露地平作相比，寬窄行露地平作對(duì)地溫?zé)o明顯影響。

圖2 玉米全生育期各處理0～20 cm土壤溫度變化Fig.2 Change of 0-20 cm soil temperature in the whole grow th period of maize

2.4 不同種植模式對(duì)青貯玉米產(chǎn)量的影響

表3數(shù)據(jù)表明，40／70露地平作、40／70平作膜下、40／70平作膜側(cè)、40／70壟作膜下和40／70壟作膜側(cè)分別比對(duì)照增產(chǎn)9.92%、15.89%、19.00%、26.08%和30.52%，均達(dá)顯著水平。覆膜比露地模式產(chǎn)量平均提高17.07%，壟作覆膜比平作覆膜產(chǎn)量平均提高9.24%。另外，膜側(cè)種植模式比膜下種植模式產(chǎn)量提高3.12%。起壟覆膜側(cè)播處理表現(xiàn)出產(chǎn)量最高，技術(shù)效果最優(yōu)。

表3 不同種植模式青貯玉米產(chǎn)量Table 3 Silage corn yield in different planting patterns

3 結(jié)論與討論

壟作覆膜栽培模式可以影響玉米產(chǎn)量及土壤溫濕度。多數(shù)研究表明，壟作覆膜可以減少土壤水分蒸發(fā)，通過隔絕土壤與外界的水熱交換，減少不利環(huán)境對(duì)玉米的影響，增強(qiáng)抵抗逆境的能力。謝永春研究表明，地膜覆蓋可以明顯促進(jìn)玉米產(chǎn)量，與對(duì)照相比，覆膜處理比平作處理產(chǎn)量平均提高118.15%～217.65%［11］。趙冀研究發(fā)現(xiàn)，壟溝栽培對(duì)春玉米生育期內(nèi)土壤含水量會(huì)產(chǎn)生一定影響，平均可提高0～40 cm土壤含水量約13.27%［12］。本試驗(yàn)結(jié)果表明，寬窄行種植和起壟覆膜均能提高青貯玉米的光合速率、葉綠素含量和葉面積指數(shù)，同時(shí)各覆膜處理均能提高0～20 cm耕層的土壤含水量和土壤溫度，與露地平作相比，覆膜顯著提高耕層土壤含水量，青貯玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期和生殖生長(zhǎng)期分別提高2.46%和3.38%，說明覆膜對(duì)減少土壤水分蒸發(fā)起到了促進(jìn)作用。同時(shí)，在壟作模式下，青貯玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期膜側(cè)土壤含水量較膜下高2.27%。造成此情況的原因可能是由于起壟后膜側(cè)處于壟溝底部，對(duì)自然降水起到了聚集作用。因此，在測(cè)量時(shí)膜側(cè)土壤含水量高于膜下含水量。同時(shí)，與對(duì)照相比，覆膜能顯著提高耕層土壤溫度，覆膜后青貯玉米吐絲期前耕層地溫可提高1.60℃，地溫增加后可以促進(jìn)玉米早期發(fā)育［13］。

本研究明確了青貯玉米不同栽培模式間光合效率、葉面積指數(shù)及土壤溫濕度的差異，確定了在6種種植模式中，40／70壟作膜側(cè)種植模式效果最優(yōu)。該種植模式具有顯著的集雨保墑、壯苗穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的作用，可有效緩解環(huán)渤海低平原區(qū)青貯玉米種植中春季地溫低、苗期降水少所帶來(lái)的生產(chǎn)難題，在該區(qū)域青貯玉米生產(chǎn)中具有廣闊的應(yīng)用前景。