地膜覆蓋對青海東部旱作農(nóng)業(yè)區(qū)春油菜的增產(chǎn)效應(yīng)

許顯虹，胥婷婷，張 洋，王明文，張 榮*，侯萬宏

(1.青海大學(xué)農(nóng)林科學(xué)院，青海 西寧 810016； 2.貴南草業(yè)開發(fā)有限責(zé)任公司，青海 貴南 813100)

青海省東部地處黃土高原的邊緣地帶，海拔較高、太陽輻射強(qiáng)、氣溫較低、日照時(shí)間長、空氣濕度小、晝夜溫差大，使春油菜出油率高、品質(zhì)較好，具有良好的市場前景。春油菜已成為青海省優(yōu)勢經(jīng)濟(jì)作物，種植面積達(dá)到14.82萬hm2，占中國北方春油菜總播種面積的30%左右。目前，青海省是我國北方春油菜的主產(chǎn)區(qū)之一。

青海省耕地總面積58.57萬hm2，其中山旱地占總面積比例為68.38%。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方面，地膜覆蓋技術(shù)因具有較好的保水增溫保肥增產(chǎn)作用得到了大面積的推廣應(yīng)用，在小麥、馬鈴薯、蠶豆和玉米等農(nóng)作物的種植上，地膜覆蓋技術(shù)研究較多[1-4]，但在覆膜條件下，旱作春油菜生育期內(nèi)土壤水分、養(yǎng)分的動(dòng)態(tài)變化以及對春油菜產(chǎn)量形成的研究較少。本文將通過田間試驗(yàn)探討覆膜對春油菜的增產(chǎn)效應(yīng)，為覆膜旱作春油菜的示范推廣提供基礎(chǔ)理論依據(jù)和支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于青海省海東市互助縣東和鄉(xiāng)卓扎灘村(36°52′N、102°00′E)，海拔2 635 m。全年平均氣溫3.4 ℃，年降水量300～600 mm，栗鈣土。土壤有機(jī)質(zhì)含量27.81 g/kg，全氮含量1.93 g/kg，全磷含量2.09 g/kg，全鉀含量24.98 g/kg，堿解氮含量122.00 mg/kg，速效磷含量14.10 mg/kg，速效鉀含量163.00 mg/kg，pH 8.38。

1.2 試驗(yàn)材料

選用中晚熟甘藍(lán)型雜交春油菜品種“青雜6號”，覆膜材料選用青海省生產(chǎn)資料集團(tuán)公司的黑色聚乙烯薄膜，膜厚度為0.010 mm，寬度為1.2 m。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)為露地和覆膜種植兩個(gè)處理，三次重復(fù)。兩個(gè)處理的施肥量均為N120 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 37.5 kg/hm2。播種時(shí)人工覆膜點(diǎn)播，每個(gè)覆膜小區(qū)三幅膜，每幅膜上種植4行，寬行 40 cm，窄行20 cm，株距15 cm，膜間距30 cm。露地種植為人工條播，按照覆膜的行間距播種。地膜幅寬為1.2 m，寬行和窄行的比例為2∶1。播種深度3～4 cm，春油菜五葉期間定苗，保苗密度20萬株/hm2，常規(guī)田間管理。

1.4 測定指標(biāo)及測定方法

土壤水分測定采用烘干稱重法；土壤硝態(tài)氮用Bremner法浸取(1 mol/L KCl 50 mL+5 g土壤，振蕩1 h過濾)后，利用德國SEALAA3流動(dòng)注射分析儀測定[5-6]。

植株樣品在烘箱中(105 ℃)殺青30 min， 80 ℃烘干至恒重后稱重，粉碎后過篩。樣品采用濃H2SO4-H2O2消煮，凱氏法測定全氮含量。每個(gè)小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)，最后折算成公頃產(chǎn)量，收獲后的春油菜樣品室內(nèi)考種。

1.5 數(shù)據(jù)分析

植株N積累量(kg/hm2)=植株含N量×植株干物質(zhì)積累量

水分利用率(kg/(hm2·mm))=產(chǎn)量/總耗水量

采用Microsoft Excel 2019處理分析土壤和春油菜的各個(gè)測定指標(biāo)，SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的方差分析，用Duncan法分析比較處理間春油菜產(chǎn)量的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 地膜覆蓋對春油菜產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 地膜覆蓋對春油菜產(chǎn)量的影響

覆膜種植與露地種植春油菜產(chǎn)量分別為3 329、2 926 kg/hm2，氮肥偏生產(chǎn)力分別為27.74、24.38 kg/kg，增產(chǎn)率為13.78%，地膜覆蓋表現(xiàn)出顯著的增產(chǎn)效應(yīng)(表1)。

表1 不同種植模式對春油菜產(chǎn)量的影響

2.1.2 地膜覆蓋對春油菜農(nóng)藝性狀的影響

不同種植模式對青油菜農(nóng)藝性狀的影響見表2。兩種種植條件下一次分枝數(shù)相近。覆膜種植的春油菜株高、二次分枝數(shù)較露地種植分別提高16.43%、46.67%，春油菜單株角果數(shù)、每角粒數(shù)、千粒重較露地種植分別提高27.27%、10.34%、11.11%。說明覆膜種植主要通過提高春油菜的二次分枝數(shù)和角果數(shù)等與產(chǎn)量相關(guān)的性狀來增加產(chǎn)量。

表2 不同種植模式對春油菜農(nóng)藝性狀的影響

2.2 地膜覆蓋對春油菜吸收利用氮素及土壤硝態(tài)氮含量的影響

2.2.1 地膜覆蓋對春油菜干物質(zhì)與氮積累的影響

兩種種植方式下春油菜干物質(zhì)積累量隨著生育期的推移逐漸增大，覆膜種植干物質(zhì)積累量是露地種植整個(gè)生育期總干物質(zhì)積累量的1.6倍(表3)。播種—苗期、苗期—初花期、初花期—角果期、角果期—成熟期覆膜種植干物質(zhì)積累量較露地種植分別提高28.64%、22.08%、43.33%、82.31%。地膜覆蓋加速了春油菜葉片、莖稈干物質(zhì)向角果轉(zhuǎn)移，促進(jìn)油菜干物質(zhì)積累進(jìn)程。

表3 春油菜不同生育期干物質(zhì)積累

兩種種植方式下春油菜植株各器官中的氮素累積量均為籽粒>葉>角果殼>莖(表4)，露地、覆膜種植春油菜氮素收獲指數(shù)分別為50.02%、58.68%，覆膜后春油菜葉中氮素積累量較露地處理降低17.34%，莖、籽粒、總氮素積累量較露地種植分別增加82.04%、68.22%、43.39%，覆膜處理角果殼氮素積累量增幅最大，較露地處理提高了1.02倍。

表4 春油菜收獲不同器官N的積累與分配

地膜覆蓋通過增加春油菜開花以后時(shí)期的莖、角果和籽粒氮素的累積增加了春油菜的產(chǎn)量。

2.2.2 地膜覆蓋對春油菜生育期內(nèi)土壤硝態(tài)氮含量的影響

圖1 地膜覆蓋對春油菜生育期內(nèi)不同土層硝態(tài)氮含量的影響Fig.1 Effects of plastic mulching on the content of nitrate nitrogen in different soil layers during the growth periods of spring rape

2.3 地膜覆蓋對春油菜水分利用及土壤含水量的影響

2.3.1 地膜覆蓋對春油菜水分利用率的影響

成熟時(shí)覆膜種植在0～100 cm土層貯水量較露地增加8.39%(表5)，覆膜種植總耗水量較露地處理降低4.85%。覆膜種植與露地種植水分利用率分別為11.87、9.93 kg/(hm2·mm)，覆膜種植水分利用率較露地種植提高19.54%。

表5 不同種植模式對春油菜水分利用率影響

2.3.2 地膜覆蓋對春油菜生育期內(nèi)土壤含水量的影響

露地種植各土層水分隨春油菜的生育進(jìn)程變化較大，而覆膜種植各土層水分隨生育期變化較平緩(圖2)。覆膜處理0～20 cm土層平均含水量較露地處理增加7.40%；覆膜處理20～40 cm土層平均含水量較露地處理增加19.24%；覆膜處理40～60 cm土層平均含水量較露地處理增加5.02%。春油菜播種至苗期，覆膜處理0～20、20～40和40～60 cm土層含水量較露地處理分別增加9.91%、52.28%和5.00%，苗期至抽薹期，覆膜處理0～20、20～40和40～60 cm土層含水量較露地處理分別提高15.71%、12.34%和1.07%。抽薹期至盛花期兩處理0～20 cm土層含水量相近，覆膜處理20～40 cm土層含水量較露地處理降低11.77%，覆膜處理40～60 cm土層含水量較露地處理增加4.77%。盛花期至角果期覆膜處理0～20、20～40和40～60 cm土層含水量較露地處理分別提高12.11%、28.27%和12.92%。角果期至收獲，0～20、20～40和40～60 cm土層含水量較露地種植分別提高2.45%、21.07%和3.29%。在青海東部旱作農(nóng)業(yè)區(qū)，春油菜覆膜種植較傳統(tǒng)露地種植有效提高了各土層含水量，尤其是20～40 cm土層。

圖2 地膜覆蓋對春油菜生育期內(nèi)不同土層含水量的影響Fig.2 Effects of plastic film mulching on the content of soil moisture in different soil layers during the growth periods of spring rape

3 討論與結(jié)論

(1)覆膜栽培有利于春油菜花芽的分化，增加春油菜的分枝數(shù)和角果數(shù)。地膜覆蓋加速了春油菜葉片、莖稈干物質(zhì)向角果轉(zhuǎn)移，促進(jìn)油菜干物質(zhì)積累[7-9]。相關(guān)研究結(jié)果表明，中晚熟甘藍(lán)型春油菜品種“青雜6號”覆膜栽培比露地栽培增產(chǎn)16.15%～28.68%，地膜覆蓋增加高緯度和高海拔地帶的積溫，從而顯著增產(chǎn)[10-11]。

(3)覆膜處理0～20 cm和20～40 cm土層平均含水量較露地處理增加，這與前人研究[17-18]一致。播前至苗期春油菜生長緩慢，土壤平均含水量最高，覆膜保水蓄水效果最明顯；苗期至抽薹期降雨較少，而春油菜所需水分增多，各土層水分雖均有所消耗，但土壤平均含水量增加，表明覆膜減小了土壤水分蒸發(fā)，根系在20～40 cm土層處利用水分最多，20～40 cm土層含水量開始下降且達(dá)到最小值。抽薹期至盛花期40～60 cm土層水分減少，0～40 cm土層水分增加，一方面是由于春油菜細(xì)根通常集中在20～30 cm土層中，截留下滲的土壤水分[19]，另一方面是因?yàn)槭⒒ㄆ跉鉁刈罡撸?0～60 cm土層水分向上移動(dòng)[20-21]。盛花期至角果期營養(yǎng)生長與生殖生長同時(shí)進(jìn)行，蒸騰作用的加劇使兩種處理下土壤含水量同時(shí)減小，覆膜使土層表面溫度增加明顯，20～60 cm土層水分上移。角果期至收獲覆膜使春油菜耗水深度增加，40～60 cm土層水分被根系利用[22]。由于覆膜種植土壤蒸發(fā)受到抑制，土壤水分消耗少，從而減小了不同深度土壤水分的季節(jié)波動(dòng)幅度，有利于春油菜生長發(fā)育。

因此，地膜覆蓋在一定程度上改善了青海東部旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的土壤水熱條件，促進(jìn)了春油菜吸收利用水分和硝態(tài)氮，提高了春油菜的經(jīng)濟(jì)性狀，達(dá)到了顯著的增產(chǎn)效應(yīng)，覆膜已經(jīng)成為廣大干旱地區(qū)推廣種植春油菜的重要技術(shù)。