不同覆膜材料下旱地種植對高粱產(chǎn)量性狀的影響

王玉斌，平俊愛，牛 皓，呂 鑫，李慧明，楚建強

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 高粱研究所/高粱遺傳與種質(zhì)創(chuàng)新山西省重點實驗室,山西 晉中 030600;2.農(nóng)業(yè)部黃土高原作物基因資源與種質(zhì)創(chuàng)制重點實驗室,山西 太原 030031)

伴隨著全球干旱的加劇，干旱成為了農(nóng)作物生長的主要限制性因素之一[1]。黃土高原北部是全國主要的干旱地區(qū)，由于水資源缺乏陜北地區(qū)80%以上耕地為旱地[2]，嚴重制約了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，也是造成當(dāng)?shù)剞r(nóng)村貧困的主要因素之一[3]。佳縣位于陜西省東北部，黃河中游西岸，總土地面積20.27萬hm2，耕地面積5.4萬hm2，糧田面積5.07萬hm2，耕種土質(zhì)以黃綿土和綿沙土為主，晝夜溫差大，年平均降水量400 mm左右，年平均氣溫10℃左右，年平均日照時數(shù)為2 754.5 h，無霜期159 d。佳縣是典型旱作農(nóng)業(yè)縣，適宜高粱、綠豆和馬鈴薯等農(nóng)作物生長[4]。佳縣常年高粱播種面積0.67萬hm2。高粱是一種綜合抗旱性能較強的作物，具有食用、釀造和飼料等多種使用價值。開展高粱旱地種植研究對干旱貧困地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和農(nóng)村脫貧有重要的意義[1]。地膜覆蓋因具有提高土壤溫度，保存降雨資源，減少土壤水分蒸發(fā)，提高水分利用效率，促進產(chǎn)量提高的作用，被作為干旱半干旱地區(qū)的主要節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)[5]。前人對高粱覆膜技術(shù)已經(jīng)開展了廣泛的研究。主要:①高粱覆膜栽培技術(shù)研究如：武海棟(2013年)對黃河三角洲鹽堿地甜高粱栽培技術(shù)研究證明地膜覆蓋甜高粱，可提前兩周成熟[4]；劉天朋等(2014年)開展了川東南雜交糯高粱覆膜直播技術(shù)的研究[6]；郭永鵬等(2016年)開展了敖漢旗全覆膜水肥一體化高粱高產(chǎn)栽培技術(shù)研究[7]。②高粱覆膜栽培對產(chǎn)量及養(yǎng)分利用效率的影響研究：曾令琴等(2015年)開展了不同覆膜種植方式對酒用高粱產(chǎn)量的影響研究[8]；曹雄等(2016年)開展了覆膜與氮肥對高粱生育時期、水分消耗及產(chǎn)量的影響研究[9]；梁曉紅等(2019年)開展了覆膜與施氮互作對高粱產(chǎn)量及水氮利用效率的影響[10]。前人研究采用的方法多數(shù)為單一材料的覆膜研究，且研究并未將覆膜與旱地種植結(jié)合。筆者研究采用兩種材料薄膜覆蓋的方法在旱地開展不同高粱品種的產(chǎn)量性狀研究，對干旱地區(qū)高粱種植具有參考價值。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

試驗為2019年在陜西省佳縣方塌鎮(zhèn)謝家溝村、通鎮(zhèn)王家川村和佳縣工業(yè)園區(qū)(38°01′N，111°25′E)3個地方開展。試驗地為黃土干旱坡地，該地區(qū)全年平均降雨量386 mm，無霜期200 d。

1.2 試驗材料

試驗所用高粱品種為山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院高粱研究所提供的中晚熟品種晉中0592、晉中7742和晉夏2842。試驗所用塑料薄膜分為0.007 mm的ppc基生物降解滲水膜和0.01 mm滲水地膜，均由山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院資源與經(jīng)濟作物所提供。

1.3 試驗設(shè)計

3個品種分別分為大田種植、降解膜覆蓋種植和滲水膜覆蓋種植3種種植模式處理設(shè)計3次重復(fù)。試驗采用小區(qū)種植方式，小區(qū)面積3 m×5 m共15 m2。4月底隨降雨適時播種，播種前統(tǒng)一施復(fù)合肥1 200 kg·hm-2(總養(yǎng)分≥40%(22%N、9%P2O5和9%K2O)播種行距40 cm,品種出苗后定苗株距20 cm，全生育期適時除草，灌溉依靠當(dāng)?shù)刈匀唤涤?。成熟后調(diào)查株高、穗長、千粒重和小區(qū)產(chǎn)量，數(shù)據(jù)處理取3地的平均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS7.05及Excel2003進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 旱地種植下高粱品種的產(chǎn)量差異

試驗用高粱品種都在旱地自然降水條件下種植，在無覆蓋、降解膜和滲水膜3種種植模式下產(chǎn)量性狀存在差異。根據(jù)表1在無覆蓋種植模式下小區(qū)產(chǎn)量為晉中0592>晉中7742>晉夏2842；在覆蓋降解膜種植模式下小區(qū)產(chǎn)量為晉中7742>晉中0592>晉夏2842；在滲水膜覆蓋種植模式下小區(qū)產(chǎn)量為晉中0592>晉中7742>晉夏2842。根據(jù)平均值結(jié)果可以看出小區(qū)產(chǎn)量為晉中0592>晉中7742>晉夏2842。根據(jù)試驗結(jié)果可以認為晉中0592在佳縣的產(chǎn)量最高。

2.2 不同覆蓋模式下高粱產(chǎn)量相關(guān)性狀的分析

根據(jù)表1可以看出在不同覆蓋種植模式下品種的株高存在差異。株高依次為晉中7742>晉中0592>晉夏2842；且3個品種株高都為滲水膜模式>降解膜模式>無覆蓋模式。由此可以看出覆膜種植會增加高粱的株高，由表1可以看出增長幅度為晉夏2842>晉中7742>晉中0592。高粱較高的株高會造成倒伏影響產(chǎn)量，試驗結(jié)果可以看出晉中0592在覆膜種植模式下株高增長最低。由表1可以看出高粱穗長在不同種植模式下存在差異，晉夏2842穗長為滲水膜模式>降解膜模式>無覆蓋模式；晉中7742穗長為降解膜模式>滲水膜模式>無覆蓋模式；晉中0592穗長為降解膜模式>滲水膜模式>無覆蓋模式。結(jié)果可以看出高粱穗長在覆膜種植模式下>無覆蓋種植模式。由表1可以看出高粱千粒重在不同種植模式下存在差異。晉夏2842和晉中0592千粒重都為降解膜模式>滲水膜模式>無覆蓋模式；晉中7742千粒重為滲水膜模式>降解膜模式>無覆蓋模式。結(jié)果可以看出高粱千粒重在覆膜種植模式下>無覆蓋種植模式。

表1 高粱不同覆膜種植的產(chǎn)量性狀

2.3 覆膜種植模式的經(jīng)濟效益分析

覆膜種植可以提高高粱的產(chǎn)量，同時也增加了生產(chǎn)成本。筆者試驗以降解地膜市場價26元·kg-1覆膜量為4 kg·667m-2計算小區(qū)(15 m2)成本為2.34元，以高粱收購價2元·kg-1計算收益得到如下結(jié)果(表2)。3個品種在覆膜種植模式下增加產(chǎn)量的同時增加了經(jīng)濟效益，其中2種覆膜種植模式增加的經(jīng)濟效益依次為晉夏2842>晉中7742>晉中0592。根據(jù)表2種平均經(jīng)濟效益結(jié)果可以看出滲水地膜覆蓋種植增加的經(jīng)濟效益大于降解地膜種植模式。

表2 高粱不同覆膜種植的經(jīng)濟效益分析 (15 m2)

3 結(jié)論與討論

3.1 高粱品種晉中0592更適合佳縣旱地種植

多變低水是西部農(nóng)業(yè)的生態(tài)環(huán)境，而高粱可在玉米、小麥、大豆不能忍耐的干旱地區(qū)獲得一定產(chǎn)量[10]。盡管食用高粱種植面積在下降但作為酒用釀造高粱在陜西仍有大量種植[4]，在陜西北部地區(qū)發(fā)展專用釀造高粱種植對當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)發(fā)展和脫貧工作有極其重要的意義[11]。山侖等研究證實高粱屬于一種抗旱性很強且能在嚴重干旱條件下保持較高產(chǎn)量水平的作物，在干旱條件下高粱耗水量降低，水分利用率提高[3]。筆者研究結(jié)果也證實了高粱具有較強的抗旱性。3個高粱品種在3個種植模式下產(chǎn)量結(jié)果都比較理想，其中晉中0592相對產(chǎn)量較高。晉中0592在2種覆膜種植模式下比無覆蓋種植模式相比其余兩個品種增產(chǎn)較小，可能說明該品種穩(wěn)產(chǎn)性好，陜北地區(qū)雨水年季之間較為多變，應(yīng)種植抗旱性比較穩(wěn)定的高粱品種，用以保證產(chǎn)量穩(wěn)定。

3.2 覆膜種植模式能增加高粱產(chǎn)量和經(jīng)濟效益

土壤水分是作物需水的直接來源[12]，地膜覆蓋因具有提高土壤溫度，保存降雨資源，減少土壤水分蒸發(fā)[13]，提高水分利用效率，促進產(chǎn)量提高的作用[14]，被作為干旱半干旱地區(qū)的主要節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)大范圍推廣[15]。同時也帶來環(huán)境污染、增加成本等問題[14]。針對這些問題科研人員研究出可降解地膜種植方式。筆者研究結(jié)果表明覆蓋降解膜和滲水膜種植均會提高高粱產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。根據(jù)經(jīng)濟效益分析結(jié)果滲水膜覆蓋的種植方式經(jīng)濟效益最高。但是滲水膜在大田降解較慢，降解膜覆蓋的生態(tài)效益較高。

3.3 高粱旱地種植模式的分析

高粱具有較強的耐旱性，覆膜種植可以有效提高高粱出苗率[16]，但是不同品種之間頂土力存在差異[17]，同一生態(tài)區(qū)種植不同品種也存在出苗弱出苗不齊的問題，補種會增加勞動量和成本[18]。旱地覆膜種植高粱首先要選擇頂土力好的優(yōu)良種子以保證出苗。

研究結(jié)果顯示覆膜會增加高粱株高，較高的株高會造成倒伏從而影響產(chǎn)量[19]，所以旱地覆膜應(yīng)選擇株高150 cm左右的品種為宜。同時地膜覆蓋高粱不能一味地強調(diào)密植，要根據(jù)品種、地力等條件確定適宜的密度。降解膜覆蓋種植高粱產(chǎn)量結(jié)果大于滲水膜但降解膜成本較高，所以滲水膜覆蓋種植經(jīng)濟效益最高。從生態(tài)效益角度考慮，如果有政府補貼應(yīng)優(yōu)先考慮覆蓋降解膜種植。