河套灌區(qū)向日葵溝膜壟植抗旱種植技術(shù)的生態(tài)效應(yīng)

杜 超，溫埃清，李 軍，鄔雪瑞，王 剛，張俊峰，任志遠(yuǎn)，賈志平，馬忠林，溫瑞強(qiáng)

（巴彥淖爾市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古臨河 015000）

河套灌區(qū)作為全國(guó)最大的向日葵生產(chǎn)基地和集散地，對(duì)國(guó)家向日葵產(chǎn)業(yè)發(fā)展起關(guān)鍵性作用[1]。河套灌區(qū)氣候干燥、降雨量少、蒸發(fā)量大，導(dǎo)致土壤干旱和鹽漬化嚴(yán)重。在干旱環(huán)境下，向日葵生育期特別是現(xiàn)蕾期易因水分供應(yīng)不足導(dǎo)致減產(chǎn)[2-5]，且易發(fā)生向日葵列當(dāng)寄生[6]。中度鹽堿地種植向日葵易導(dǎo)致生理干旱且保苗難、長(zhǎng)勢(shì)弱、產(chǎn)量低、效益差[7]，因此，在向日葵生長(zhǎng)期緩解旱情意義重大。已有研究表明，地膜覆蓋可以緩解旱情，但常規(guī)地膜覆蓋方式在作物的關(guān)鍵需水期，土壤含水量仍處于較低水平，使作物生長(zhǎng)發(fā)育受限[8-9]；生育期灌溉雖然是緩解旱情的有效措施，但因河套地區(qū)向日葵生育期灌水易倒伏及鹽堿地死苗等問(wèn)題，生產(chǎn)上在向日葵生育期不灌水，導(dǎo)致向日葵生長(zhǎng)后期因受旱而減產(chǎn)嚴(yán)重[10-11]。地膜覆于壟上溝內(nèi)種植的溝壟集雨方式具有一定的抗旱作用[12-14]，但向日葵種植采用機(jī)械一次性開溝、施肥、地膜覆蓋溝底至坡頂，將種子播于坡肩的溝膜壟植技術(shù)還未見報(bào)道。為此，本試驗(yàn)在研制配套溝膜壟植機(jī)械的基礎(chǔ)上，分別在向日葵生育期補(bǔ)灌水的輕度鹽堿地、列當(dāng)輕度發(fā)生地、中度鹽堿地進(jìn)行了試驗(yàn)，以探究溝膜壟植對(duì)地溫、土壤含水量、土壤鹽分、列當(dāng)寄生、向日葵生長(zhǎng)等情況的影響，以期解決向日葵生長(zhǎng)后期因受旱而減產(chǎn)嚴(yán)重的問(wèn)題。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

2019年試驗(yàn)在內(nèi)蒙古巴彥淖爾市臨河區(qū)干召?gòu)R鎮(zhèn)巴彥淖爾市農(nóng)牧業(yè)科學(xué)研究院試驗(yàn)園區(qū)（40°79′N，107°28′E）實(shí)施。分別在向日葵生育期補(bǔ)灌水的輕度鹽堿地、列當(dāng)輕度發(fā)生地、中度鹽堿地進(jìn)行試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和方法

供試品種為食葵JK601。各區(qū)試驗(yàn)均設(shè)置2 個(gè)處理，分別為溝膜壟植和常規(guī)平作（對(duì)照），3 次重復(fù)，小區(qū)隨機(jī)排列，面積225 m2（25 m×9 m）。溝膜壟植是在整地后，選用寬130 cm 的黑色地膜，開溝覆膜機(jī)一次性完成開溝、起壟、覆膜、施種肥，種植規(guī)格為壟溝上開口40 cm、溝深20 cm、壟溝間距160 cm，溝底至壟肩全覆膜，機(jī)械中耕培土（圖1）。常規(guī)平作是整地后選用70 cm 的黑色地膜（圖2），覆膜機(jī)械一次性完成覆膜、施種肥，機(jī)械中耕。2019年5月初在播種前春灌，灌后及時(shí)播種。溝膜壟植向日葵在壟肩上種植，常規(guī)平作在地膜兩側(cè)種植，密度均為24 000 株/hm2。5月31日播種，人工點(diǎn)播，播深2～3 cm，蓋沙封穴。

在向日葵生育期補(bǔ)灌水的輕度鹽堿地于2019年7月11日現(xiàn)蕾期灌水450 m3/hm2、8月14日開花初期灌水300 m3/hm2；列當(dāng)輕度發(fā)生地和中度鹽堿地全生育期不灌水。其他田間管理與大田生產(chǎn)一致。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和計(jì)算方法

在向日葵生育期補(bǔ)灌水的輕度鹽堿地測(cè)定指標(biāo)如下：

地溫：用地溫計(jì)測(cè)向日葵生長(zhǎng)根部周圍5、10、15、20、25、30 cm 土壤地溫，計(jì)算0～30 cm 平均值。

土壤含水量：采用烘干法。用土鉆取樣，稱量濕土重，在105 ℃烘箱內(nèi)將土樣烘6～8 h 至恒重，然后測(cè)定烘干土樣。計(jì)算公式

土壤含水量/%=［（濕重-干重）/干重］×100 （1）

根系長(zhǎng)、根系縱深和根系鮮重：每個(gè)小區(qū)取10 株，用直尺測(cè)量根系水平分布直徑、根系垂直深度，并用電子天平稱量根系鮮重，取平均值。成熟期測(cè)定20 株植株株高、莖粗、花盤直徑、倒伏率和產(chǎn)量。

在列當(dāng)輕度發(fā)生地測(cè)定指標(biāo)：土壤含水量、列當(dāng)出土?xí)r間、數(shù)量，并計(jì)算處理間防效，成熟期測(cè)產(chǎn)。列當(dāng)防效計(jì)算公式

防效/%=［（對(duì)照樣本平均每株寄生列當(dāng)數(shù)-處理樣本平均每株寄生列當(dāng)數(shù)）/對(duì)照樣本平均每株寄生列當(dāng)數(shù)］×100[15]（2）

在中度鹽堿地測(cè)定指標(biāo)：向日葵苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、灌漿期測(cè)定根系周圍0～20 cm 土壤全鹽量，并計(jì)算處理間脫鹽率；調(diào)查出苗率、保苗率，成熟期測(cè)產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2003 軟件數(shù)據(jù)整理與分析計(jì)算，制作圖表。方差分析采用LSD 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)地溫的影響

由表1 可知，溝膜壟植在向日葵播種期、苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、灌漿期地溫（0～30 cm）比常規(guī)平作分別提高了1.1、2.3、1.6、2.2、0.7 ℃，各生育時(shí)期處理間差異極顯著（P＜0.01）。

表1 不同處理對(duì)向日葵不同生育時(shí)期0～30 cm 根層地溫影響 單位：℃

2.2 不同處理對(duì)土壤含水量的影響

由表2 可知，溝膜壟植在苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、灌漿期0～30 cm 根層土壤含水量分別為22.70%、19.45%、16.55%、16.50%，比常規(guī)平作根層（0～30 cm）土壤含水量分別提高8.87%、13.28%、8.55%、8.36%，各生育時(shí)期處理間差異極顯著（P＜0.01）。

表2 不同處理對(duì)向日葵不同生育時(shí)期0～30 cm 根層土壤含水量影響 單位：%

2.3 不同處理對(duì)向日葵根系生長(zhǎng)的影響

由表3 可知，溝膜壟植比常規(guī)平作向日葵主要生育時(shí)期根系水平分布直徑、垂直深度、鮮重均明顯提高。溝膜壟植現(xiàn)蕾期根系水平分布直徑、垂直深度和鮮重分別為38.50 cm、17.00 cm 、57.44 g，比常規(guī)平作分別提高30.51%、34.18%、13.29%，差異極顯著（P＜0.01）。溝膜壟植開花期根系水平分布直徑、垂直深度和鮮重分別為48.67 cm、27.00 cm 、588.03 g，比常規(guī)平作分別提高10.61%、22.73%、60.90%，差異極顯著（P＜0.01）。溝膜壟植灌漿期根系水平分布直徑、垂直深度和鮮重分別為66.00 cm、32.67 cm、867.33 g，比常規(guī)平作分別提高26.92%、30.68%、81.23%，差異極顯著（P＜0.01）。

2.4 不同處理對(duì)向日葵長(zhǎng)勢(shì)的影響

由表4 可知，溝膜壟植比常規(guī)平作成熟期田間長(zhǎng)勢(shì)好。溝膜壟植向日葵成熟期株高、莖粗、花盤直徑分別為193.33、3.20、24.67 cm，比常規(guī)平作分別增加6.42%、23.08%、8.82%，株高、莖粗與常規(guī)平作相比差異極顯著（P＜0.01），但花盤直徑與常規(guī)平作相比差異不顯著（P＞0.05）。

2.5 不同處理對(duì)向日葵抗倒伏的影響

由表5 可知，輕度鹽堿地生育期補(bǔ)灌后，溝膜壟植比常規(guī)平作倒伏率降低21.66 個(gè)百分點(diǎn)，差異極顯著（P＜0.01）。溝膜壟植產(chǎn)量為5 883.60 kg/hm2，比常規(guī)平作增產(chǎn)16.07%，差異極顯著（P＜0.01）。

表3 不同處理對(duì)向日葵不同生育時(shí)期0～30 cm 根系生長(zhǎng)調(diào)查

表4 不同處理向日葵成熟期長(zhǎng)勢(shì)調(diào)查 單位：cm

表5 輕度鹽堿地補(bǔ)灌地向日葵倒伏和產(chǎn)量調(diào)查

2.6 不同處理對(duì)列當(dāng)寄生的影響

由表6 可知，列當(dāng)輕度發(fā)生地向日葵苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、灌漿期溝膜壟植比常規(guī)平作根層（0～30 cm）土壤含水量分別提高5.34%、14.35%、6.81%、3.82%，差異均極顯著（P＜0.01）。列當(dāng)出土比常規(guī)平作推遲20 d，平均每株寄生列當(dāng)株數(shù)減少1.65，差異極顯著（P＜0.01），對(duì)列當(dāng)寄生的防效為54.10%；溝膜壟植產(chǎn)量為4 308.45 kg/hm2，溝膜壟植比常規(guī)平作增產(chǎn)20.58%，差異極顯著（P＜0.01）。

表6 列當(dāng)輕度發(fā)生地土壤含水量、列當(dāng)寄生和向日葵產(chǎn)量調(diào)查

2.7 不同處理對(duì)土壤鹽分的影響

由表7 可知，中度鹽堿地向日葵苗期、現(xiàn)蕾期、開花期、灌漿期溝膜壟植比常規(guī)平作根層（0～20 cm）土壤脫鹽率分別提高9.26%、14.41%、21.62%、28.80%，處理間均差異極顯著（P＜0.01），4 個(gè)生育時(shí)期平均脫鹽率提高18.53%。向日葵溝膜壟植出苗率和灌漿期保苗率分別比對(duì)照提高12 和16 個(gè)百分點(diǎn)，與常規(guī)平作相比差異極顯著（P＜0.01）；向日葵溝膜壟植產(chǎn)量為2 151.00 kg/hm2，比常規(guī)平作增產(chǎn)29.17%，與常規(guī)平作相比差異極顯著（P＜0.01）。

3 結(jié)論與討論

向日葵溝膜壟植技術(shù)可保水、養(yǎng)根、抗倒伏、耐列當(dāng)、抑制鹽分，從而增產(chǎn)，適宜在河套灌區(qū)中輕度鹽堿地、列當(dāng)輕度發(fā)生地等多種類型的地塊應(yīng)用。

表7 不同處理向日葵不同生育時(shí)期土壤全鹽含量、出苗率、產(chǎn)量調(diào)查

溝膜壟植種植表現(xiàn)出較好的土壤保水、增溫、降鹽堿、抗列當(dāng)、增產(chǎn)效果，與常規(guī)平作相比，溝膜壟植地膜覆蓋呈“U”形，增大了地表吸收太陽(yáng)輻射量，有助于提高0～30 cm 根層地溫，這與楊封科[16]關(guān)于旱作春小麥壟膜溝種的研究結(jié)果趨于一致。地膜覆蓋于潮濕的溝坡與溝底，有利于減少溝底蒸發(fā)、地膜集露水于溝底、集雨和補(bǔ)灌緩滲于溝底，保持根部較長(zhǎng)時(shí)間水分的均勻供應(yīng)，便于根系擴(kuò)展延伸，緩解了向日葵關(guān)鍵需水期土壤旱情，提高了根系的生長(zhǎng)量和抗倒伏性，與白秀梅[17]關(guān)于旱地起壟覆膜微集水種植玉米技術(shù)的研究結(jié)果基本相符，但使耕層水分供應(yīng)區(qū)域更均勻，向日葵生長(zhǎng)也更有保障。由于耕層水分的增加，列當(dāng)出土推遲、寄生數(shù)量減少、減輕了列當(dāng)?shù)奈：Γc石畢顯等[18]關(guān)于列當(dāng)寄生與水分關(guān)系的研究結(jié)果相符。鹽堿地溝膜壟植改變了原耕層鹽堿表層集聚的空間分布，相對(duì)降低向日葵種植根層鹽分，提高了出苗保苗率，增產(chǎn)效果明顯。