不同棚膜小拱棚地膜處理對(duì)苗期棉花的影響

盧紅琴，柴仲平，白云崗，張江輝，劉洪波，鄭 明，肖 軍

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆水利水電科學(xué)研究院，烏魯木齊 830049）

0 引 言

中國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，同時(shí)又是自然災(zāi)害頻發(fā)的國(guó)家[1]，近年來(lái)，洪澇、干旱、霜凍、低溫冷害、高溫等極端氣候事件向人類不斷襲來(lái)，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大影響[2,3]。近40 年，中國(guó)西北地區(qū)氣候出現(xiàn)由暖干向暖濕轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)，而新疆在整個(gè)西北地區(qū)最為突出。新疆位于中國(guó)的西北邊陲，中部橫亙?nèi)车奶焐缴矫}將全疆分為南、北兩部分，是受全球氣候變化影響最大的地區(qū)之一[4]。2000年以來(lái)新疆主要?dú)庀鬄?zāi)害的受災(zāi)與成災(zāi)面積遠(yuǎn)高于前期各年代，各類災(zāi)害強(qiáng)度呈明顯增加趨勢(shì)[5]，其中，南疆渭干河-庫(kù)車河綠洲是新疆重點(diǎn)雹災(zāi)區(qū)之一，農(nóng)作物生長(zhǎng)季降雹頻繁，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)嚴(yán)重威脅[6]，2021 年5 月15 日，阿克蘇地區(qū)沙雅縣遭遇冰雹，造成3 986.67 萬(wàn)hm2棉田嚴(yán)重受損；4、5 月是南疆棉花播種出苗期，此時(shí)也正值風(fēng)災(zāi)天氣頻發(fā)時(shí)期，且風(fēng)災(zāi)常與浮塵、沙塵暴、霜凍及降溫等天氣相伴，造成棉花爛種、爛芽、死苗及地膜、滴灌帶損壞等，頻繁的大風(fēng)災(zāi)害給棉花生產(chǎn)造成極大的損失[7]；長(zhǎng)期生產(chǎn)實(shí)踐表明，在眾多氣象災(zāi)害中，對(duì)棉花品質(zhì)和產(chǎn)量影響最大的是棉花生長(zhǎng)發(fā)育期間所遭受的低溫冷害[8]，新疆是我國(guó)最大的優(yōu)質(zhì)商品棉生產(chǎn)基地，4、5月的溫度較低，低溫冷害和倒春寒始終是威脅棉花生育前期生長(zhǎng)的主要限制因子，對(duì)棉花產(chǎn)量和品質(zhì)的影響極大[9]。

棉花屬于喜溫作物，種子萌發(fā)最低溫度為10～12 ℃，最適溫度為20～30 ℃,溫度越高，發(fā)芽越快[10]，早春極端氣候致使溫度反復(fù)，遇倒春寒、霜凍、冰雹等不利天氣氣候，幼苗仍不能安全度過(guò)生長(zhǎng)期，甚至毀苗重播，給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展造成難題，而晚播雖然溫度適合種子萌發(fā)，但土壤蒸發(fā)量大，易出現(xiàn)播種后土壤缺水影響出苗，晚播也影響棉花生育進(jìn)程，易出現(xiàn)貪青晚熟[11]，為此，開(kāi)展棉花覆蓋小拱棚的大田試驗(yàn)研究成為保證南疆早春特殊氣候條件下農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑之一。

小拱棚有較好的防風(fēng)、防雹效果，棉田覆蓋小拱棚種植措施可克服新疆地區(qū)早春低溫、多風(fēng)、沙塵和冰雹的不利影響，提高耕層土壤溫度和棚內(nèi)棉田小環(huán)境氣溫。為探索棉花高產(chǎn)高效栽培模式，甘肅省敦煌市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心于2008-2010 年在敦煌市累計(jì)示范小拱棚壟作栽培棉花24.35 hm2[12]，但此試驗(yàn)用竹片或竹桿作為棚架不具有可機(jī)械操作性，且只觀測(cè)株高、單株結(jié)鈴數(shù)及產(chǎn)量，對(duì)土壤及棉花其他理化性狀不做分析。除此之外，對(duì)于大田棉花覆蓋小拱棚的試驗(yàn)研究鮮少，本試驗(yàn)通過(guò)分析3種不同材質(zhì)棚膜及有無(wú)地膜兩種處理方式下不同覆膜措施對(duì)土壤溫度、棚內(nèi)氣溫、土壤含水率、出苗率及棉花生育期的影響，研究棉花覆蓋小拱棚對(duì)苗期棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期打破早春制約棉花生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵氣候因素限制，為南疆特殊氣候條件下棉田現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)進(jìn)程提供科學(xué)理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2022 年在新疆阿克蘇地區(qū)沙雅縣海樓鎮(zhèn)試驗(yàn)田進(jìn)行，該地區(qū)位于新疆西南部，阿克蘇東偏南地區(qū)，處于塔里木盆地北部，渭干河綠洲平原南端，北靠天山，南依塔克拉瑪干沙漠，地勢(shì)北高南低，屬于溫帶大陸性氣候,沙雅縣歷年降水量為56.8 mm，降水具有各季節(jié)和各年分布不均的特征，年平均溫度為11.5 ℃，年總蒸發(fā)量為2 072.6 mm[13]，氣候干燥溫和，降雨量少，光照充沛，熱量充足，晝夜溫差大，適宜棉花生長(zhǎng)。

試驗(yàn)地土壤質(zhì)地多為輕壤土，土壤肥力中等，墑情適宜。0～100 cm 土層土壤平均容重為1.53 g/cm3，播前土壤平均體積含水率為39%（見(jiàn)表1）。棉花品種選用試驗(yàn)區(qū)主栽棉種“新陸中54號(hào)”。

表1 試驗(yàn)區(qū)土壤物理性狀Tab.1 Soil physical properties in experimental area

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)棉田采用“一膜三管六行”種植模式，寬、窄、間行距離分別為66、10、46 cm（見(jiàn)圖1），于2022 年4 月16 日播種結(jié)束后，在棉花種植膜上搭建棚底寬2 m、拱架間距30 cm、中心位置高65～70 cm 的拱棚（見(jiàn)圖1），試驗(yàn)共設(shè)計(jì)3 種不同材質(zhì)棚膜（M1 （聚乙烯（PE） 膜）、M2 （聚氯乙烯（PVC）膜）、M3（聚丙烯（PP）膜））（見(jiàn)表2），每種棚膜設(shè)置有無(wú)地膜兩種處理方式（有地膜：M1W、M2W、M3W；無(wú)地膜：M1J、M2J、M3J），選取當(dāng)?shù)囟嗝尢铮o(wú)小拱棚，有地膜）作為對(duì)照處理(CK)，每個(gè)處理設(shè)3 個(gè)重復(fù)，與大田對(duì)照共7組處理，每個(gè)處理小區(qū)面積為720 m2。

圖1 種植方式和滴灌帶布置圖（單位：cm）Fig.1 Planting pattern and drip irrigation belt layout

表2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Tab.2 Experimental design

1.3 儀器布設(shè)

每個(gè)處理埋設(shè)土壤水-鹽-熱及養(yǎng)分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀器（見(jiàn)圖2），選取土壤理化性質(zhì)較均一的地點(diǎn)，將傳感器均勻的布置于土壤垂直剖面上，第一層傳感器設(shè)置于距表層10 cm 處，以此為準(zhǔn)，于土壤深度10、20、30、50、80 cm 處布設(shè)傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)土壤水分、土壤溫度。

圖2 儀器布設(shè)Fig.2 Instrument deployment

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

（1）土壤溫度測(cè)定。用溫濕度自動(dòng)記錄儀（EasyLog-USB-2，LASCAR，UK）埋于每個(gè)處理棚膜50 m、土壤深度5 cm 處，頻率為2 h，從播種日期開(kāi)始記錄，其余土層土壤溫度以土壤水-鹽-熱及養(yǎng)分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀的傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

（2）棚內(nèi)氣溫測(cè)定。用溫濕度自動(dòng)記錄儀（EasyLog-USB-2，LASCAR，UK）掛于不同棚膜內(nèi)50 m 處，頻率為1 h。自播種第二天搭建好拱棚膜開(kāi)始記錄。

（3）土壤水分測(cè)定。以土壤水-鹽-熱及養(yǎng)分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)儀的傳感器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

（4）株高、莖粗測(cè)定。棉花苗期每組處理分別選取具有代表性的植株3 株，用卷尺(精度1 mm)測(cè)定株高，游標(biāo)卡尺（精度0.01 mm）測(cè)定莖。

（5）地上部干物質(zhì)量的測(cè)定。棉花苗期每組處理分別選取具有代表性的植株3株，將植株樣品地上各部分稱重后放入烘箱105 ℃殺青30 min 后，于70 ℃烘至恒重，計(jì)算地上部干物質(zhì)量。

（6）出苗率測(cè)定。播種20 d后對(duì)不同處理沿行隨機(jī)劃分3組2 m×2 m 大小的樣點(diǎn)進(jìn)行出苗率測(cè)定，出苗率=（實(shí)出株數(shù)/應(yīng)出株數(shù)）×100%。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Excel 2021 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)；SPSS 22.0 軟件對(duì)不同處理間各指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析；Origin 2021軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗期不同土層土壤溫度日變化情況分析

5 月15 日棉田CK 處理株高達(dá)到15 cm 左右，屬于棉花壯苗期，以當(dāng)天數(shù)據(jù)為例進(jìn)行試驗(yàn)分析，棉田覆蓋小拱棚對(duì)0～30 cm土層土壤溫度及含水率的影響顯著，對(duì)50 cm及80 cm土層影響甚微，因此本文只分析不同材質(zhì)棚膜下棉田覆蓋小拱棚對(duì)0～30 cm土層土壤溫度及含水率的影響。

苗期5 月15 日不同處理各土層土壤溫度日變化如圖3 所示，由圖3(a)可知，5 cm 土層土壤溫度波動(dòng)幅度最大且各處理最高、最低值依次出現(xiàn)在18:00 與08:00 左右，由圖3(d)可知，30 cm 土層土壤溫度變化平緩且各處理最高值出現(xiàn)在02:00～04:00，較5cm 土層土壤溫度有所提前、最低值出現(xiàn)在16:00-18:00，較5 cm土層土壤溫度出現(xiàn)滯后效應(yīng)。

由表3可知，各處理不同土層土壤溫度日均值存在顯著差異且土壤溫度日均值隨土壤深度增加逐漸降低，不同材質(zhì)棚膜及有無(wú)地膜兩種方式下各處理5 cm 土層土壤溫度日均值較CK處理差異最顯著。

表3 不同深度土壤溫度日均值Tab.3 Daily variation of soil temperature at different depths

從5 cm 深度范圍內(nèi)的土壤溫度日均值來(lái)看，M1、M2、M3 有地膜處理土壤溫度日均值依次較無(wú)地膜處理高4.2、4.0、2.9 ℃，土壤溫度日均值隨棚膜材質(zhì)變化而變化，表現(xiàn)為M1＞M2＞M3；有地膜處理土壤溫度日均值均高于無(wú)地膜處理，因?yàn)橄嗤馁|(zhì)棚膜下，地膜切斷土壤水分蒸發(fā)，降低潛熱消耗，促使土壤溫度升高；與CK 處理相比，M1、M2、M3 棚膜下5、10、20、30 cm 土層覆蓋小拱棚有地膜處理土壤溫度日均值較CK 處理依次增加6.3、5.6、3.8 ℃，2.6、2.2、1.5℃，2.1、2.0、1.3 ℃和1.8、1.7、0.9 ℃，隨土壤深度增加，拱棚增溫效果逐漸減緩。新疆早春多變的氣候條件下，棉花覆蓋小拱棚有地膜栽培具有明顯的增溫效果。

2.2 苗期不同處理棚內(nèi)氣溫日變化分析

苗期5月15日不同處理棚內(nèi)氣溫日變化如圖4所示，由圖4 可知，各處理棚內(nèi)氣溫日變化趨勢(shì)相同，最高值出現(xiàn)在15:00 左右，最低值出現(xiàn)在07:00 左右，整體上表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M1J＞M2J＞M3W＞M3J＞CK。

圖4 不同處理棚內(nèi)氣溫日變化Fig.4 Diurnal variation of temperature in different treatment sheds

由圖4（a）～圖4（c）可知，M1、M2、M3 有地膜處理棚內(nèi)氣溫最高值依次較無(wú)地膜處理高3.0、2.9、0.5 ℃，均表現(xiàn)為W＞J；由圖4（d）可知，M1、M2、M3 覆蓋小拱棚有地膜處理棚內(nèi)氣溫最高值依次較CK 處理高5.0、4.7、1.5 ℃，表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M3W＞CK。覆蓋小拱棚有地膜處理能顯著提高棉田微環(huán)境氣溫，為早春極端氣候下棉苗生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境。

2.3 苗期土壤水分變化分析

苗期5 月15 日不同處理土壤含水率如圖5 所示，由圖5 可知，與播前土壤含水率相比，各處理0～30 cm 土層土壤含水率降低趨勢(shì)高于50 及80 cm，說(shuō)明棉花苗期0～30 cm 土層土壤水分消耗較快，水分消耗速率隨土層加深逐漸減緩。

圖5 苗期不同處理土層含水率對(duì)比Fig.5 Comparison of soil moisture content of different treatments at seedling stage

由圖5（a）～圖5（c）可知，M1、M2、M3有地膜處理0～30 cm 土層平均土壤含水率依次較無(wú)地膜處理高6.70%、6.57%、6.13%，均表現(xiàn)為M＞J；由圖5（d）可知，M1、M2、M3 覆蓋小拱棚有地膜處理0～30 cm 土層平均土壤含水率依次較播前低7.31%、8.13%、10.50%，較CK 處理高4.36%、3.54%、1.17%，表現(xiàn)為播前＞M1W＞M2W＞M3W＞CK。覆蓋小拱棚有地膜處理能增加棉田耕層（0～30 cm） 土壤含水率。

2.4 不同覆膜措施對(duì)苗期株高莖粗的影響

苗期不同覆膜措施對(duì)棉花株高、莖粗的影響如圖6 所示，由圖6可知，各處理棉花株高與莖粗變化趨勢(shì)相似，整體上均表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M3W＞CK＞M1J＞M2J＞M3J。

圖6 苗期不同處理株高、莖粗對(duì)比Fig.6 Comparison of plant height and stem diameter of different treatments at seedling stage

M1、M2、M3 覆蓋小拱棚有地膜處理較無(wú)地膜處理棉花株高、莖粗分別提高了7.23、6.67、7.67 cm 和1.74、1.87、2.39 mm，均表現(xiàn)為W＞J；M1、M2、M3覆蓋小拱棚有地膜處理較CK 處理棉花株高、莖粗分別提高了3.23、2.33、1.50 cm和1.62、1.39、0.78 mm，表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M3W＞CK；總體來(lái)看，覆蓋小拱棚有地膜處理株高、莖粗明顯高于無(wú)地膜與CK 處理，由此可以看出覆蓋小拱棚有地膜處理對(duì)棉花株高、莖粗影響顯著。

2.5 不同覆膜措施對(duì)苗期地上部干物質(zhì)量的影響

不同覆膜措施對(duì)棉花苗期地上部干物質(zhì)量的影響如表4所示，M1、M2、M3 覆蓋小拱棚有地膜處理較無(wú)地膜處理地上部干物質(zhì)量依次增加17.41、18.89、19.87 g，均表現(xiàn)為W＞J；不同材質(zhì)棚膜下：M1、M2、M3 覆蓋小拱棚有地膜處理地上部干物質(zhì)量較CK 處理依次增加7.57、7.24、4.44 g，表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M3W＞CK。覆蓋小拱棚有地膜處理能顯著促進(jìn)棉花地上部干物質(zhì)量的累積。

表4 不同處理苗期地上部干物質(zhì)量對(duì)比Tab.4 Comparison of aboveground dry matter quality of different treatments at seedling stage

2.6 不同覆膜措施對(duì)棉花生育期的影響

不同覆膜措施對(duì)棉花生育期的影響如表5 所示，由表5 可知，M1、M2、M3 覆蓋小拱棚有地膜處理較無(wú)地膜處理出苗提前3～4 d，現(xiàn)蕾提前9～10 d，苗期天數(shù)減少4～6 d，苗期生育時(shí)長(zhǎng)均表現(xiàn)為W＜J；與CK 處理相比，覆蓋小拱棚有地膜處理出苗提前2～3 d，現(xiàn)蕾提前4～7 d 天，苗期天數(shù)減少2～4 d，苗期生育時(shí)長(zhǎng)表現(xiàn)為M1W＜M2W＜M3W＜CK。覆蓋小拱棚有地膜處理能顯著提高耕層土壤溫度和棚內(nèi)氣溫，有利于保障棉花出苗所需的溫度和墑情，實(shí)現(xiàn)提早出苗。由于出苗期的提前，相對(duì)延長(zhǎng)了全生育期，為以后現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期、吐絮期的物質(zhì)積累打下基礎(chǔ)。

表5 不同處理生育期對(duì)比Tab.5 Comparison of growth period of different treatments

2.7 棉花出苗率和土壤溫度、棚內(nèi)氣溫及含水率的相關(guān)性分析

對(duì)棉花出苗率（見(jiàn)圖7）與5 cm、10 cm 土層日均土壤溫度、日均棚內(nèi)氣溫及0～30 cm 土層土壤含水率進(jìn)行皮爾遜相關(guān)分析（見(jiàn)表6），結(jié)果表明出苗率與5 cm 土層日均土壤溫度、10 cm 土層日均土壤溫度、0～30 cm 土層土壤含水率呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.902、0.884、0.972。說(shuō)明此試驗(yàn)中，棉花出苗率主要受5 cm、10 cm土層日均土壤溫度以及0～30 cm 土層土壤含水率的影響，棚內(nèi)氣溫對(duì)棉花出苗影響較小。

圖7 不同處理出苗率Fig.7 Emergence rate of different treatments

表6 棉花出苗率和土壤溫度、棚內(nèi)氣溫及土壤含水率的相關(guān)性分析Tab.6 Correlation analysis of cotton emergence rate with soil temperature, greenhouse air temperature and soil moisture content

棚內(nèi)氣溫與5 cm、10 cm 土層日均土壤溫度呈極顯著的正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)依次為0.904、0.932，表明棚內(nèi)氣溫是影響耕層土壤溫度的重要因素，拱棚直接接觸大氣將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，棚內(nèi)氣溫越高，表層土壤溫度越高。

3 討 論

土壤的水、熱條件是影響作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量形成的重要因素[14]，研究表明不同覆膜措施對(duì)土壤水分和土壤溫度有顯著影響：MI處理耕層土壤溫度日均值、0～30 cm土層平均土壤含水率均高于M2、M3 處理，且表現(xiàn)為W＞J，與CK 處理相比，M1、M2、M3 棚膜下覆蓋小拱棚有地膜處理耕層土壤溫度日均值、0～30 cm 土層平均土壤含水率依次增加3.2、2.9、1.9 ℃與4.36%、3.54%、1.17%，表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M3W＞CK。苗期由于沒(méi)有灌溉，0～30 cm 土層土壤含水率消耗較快，覆蓋小拱棚有地膜處理可明顯降低0～30 cm 土層土壤含水率的消耗速率，從而實(shí)現(xiàn)棉苗生長(zhǎng)所需水分，促進(jìn)棉花生育進(jìn)程；研究發(fā)現(xiàn)，棚膜材質(zhì)對(duì)棚內(nèi)氣溫的影響作用與土壤水、熱不同，不同材質(zhì)棚膜下，有無(wú)地膜處理在夜間21:00-08:00 棚內(nèi)氣溫變化差異不大，而晝間09:00-20:00 有地膜處理棚內(nèi)氣溫最高值高于無(wú)地膜處理0.5～3.0 ℃，均表現(xiàn)為W＞J，與CK 處理相比，M1、M2、M3 棚膜下覆蓋小拱棚有地膜處理棚內(nèi)氣溫最高值提高1.5～5.0 ℃，整體上表現(xiàn)為M1W＞M2W＞M1J＞M2J＞M3W＞M3J＞CK，覆蓋小拱棚有地膜處理在苗期發(fā)揮了重要的增溫效果，由于棚膜避免陽(yáng)光直射土壤，減少棵間蒸發(fā)，提高水分利用效率，一定程度上增加了地膜的增溫保墑作用；合理的株高、莖粗是評(píng)估棉花生長(zhǎng)、調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和估計(jì)產(chǎn)量的重要依據(jù)[15,16]，M1、M2、M3 棚膜下覆蓋小拱棚有地膜處理株高、莖粗明顯高于CK 處理，棉花地上部干物質(zhì)累積量與株高、莖粗變化相同，均表現(xiàn)為M1＞M2＞M3＞CK，覆蓋小拱棚有地膜處理下較好的土壤水、熱環(huán)境是苗期棉花提早出苗及株高、莖粗、地上部干物質(zhì)量明顯高于CK 處理與無(wú)地膜處理的主要原因。

棉花屬于喜溫作物，低溫冷害是棉花生長(zhǎng)發(fā)育的主要逆境因子，貫穿棉花的整個(gè)生長(zhǎng)季節(jié)[17]，在一定積溫基礎(chǔ)上，出苗速率主要受5 cm 土壤溫度波動(dòng)影響，播種應(yīng)選擇在不低于12 ℃的溫度條件下進(jìn)行，發(fā)芽期的適宜溫度在28～30 ℃[18]，而試驗(yàn)地區(qū)早春溫度反復(fù)，以全球變暖為主的氣候變化對(duì)氣候系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生了極大影響，導(dǎo)致極端事件頻繁發(fā)生[19]，棉花覆蓋小拱棚不止能提高耕層土壤溫度使棉花順利出苗，且在極端氣候如大風(fēng)、冰雹天氣下保障棉苗健康生長(zhǎng)。耕層土壤溫度與棚內(nèi)氣溫互相影響，陽(yáng)光直射使得棚內(nèi)氣溫與耕層土壤溫度同時(shí)增高，隨棉苗生長(zhǎng)，耕層土壤溫度隨環(huán)境溫度增高，蕾前期需采取揭膜措施，一方面取消棚內(nèi)氣溫對(duì)耕層土壤溫度的影響，另一方面增大土壤的透氣性，加強(qiáng)根系呼吸作用，防止后期植株早衰[20]。耕層土壤含水率與棚內(nèi)氣溫同樣相互影響，土壤含水率是土壤重要的物理性狀之一，不同材質(zhì)棚膜下土壤含水率存在顯著差異，且有無(wú)地膜覆蓋也改變了土壤的水熱耦合特性：地膜覆蓋能夠提高地下0～20 cm 的土壤溫度以及地表至40 cm 處的土壤水分[21]，地膜阻隔了土壤與大氣之間的潛熱交換，土壤接收到太陽(yáng)輻射使土壤溫度升高，引起土壤水分蒸發(fā)而在地膜下表面凝結(jié)，然后凝結(jié)水又回落到土壤中，造成上層土壤含水率增大，形成了通常意義上的保墑、提墑、增溫效應(yīng)。拱棚棚膜增加了棚內(nèi)氣溫及土壤溫度，使土壤水分蒸發(fā)量增大，地膜下凝結(jié)回落到土壤的水分使得表層土壤含水率增加，棚膜材質(zhì)不同，表現(xiàn)為M1＞M2＞M3＞CK。無(wú)地膜處理失去了地膜的增溫保墑作用，導(dǎo)致表層土壤水分損失快，隨土壤深度增加土壤含水率受地膜影響的程度逐漸減弱[22]，除了地膜的保水作用，無(wú)地膜覆蓋條件下，地面的蒸發(fā)作用對(duì)土壤含水率的影響同樣很明顯[23]，拱棚膜折射了部分太陽(yáng)光照且降低了水分向大氣的蒸發(fā)速率，因此，不同材質(zhì)棚膜下，無(wú)地膜處理耕層土壤含水率表現(xiàn)為CK＞M1＞M2＞M3。綜合分析，覆蓋小拱棚有地膜處理有效緩解了高土壤溫度低含水率或高含水率低土壤溫度的矛盾，使土壤達(dá)到了較好的水熱狀況。綜合表明：棉花覆蓋小拱棚有地膜處理能有效提高土壤溫度，而M1 材質(zhì)效果更佳，為播種后加速種子吸水、萌動(dòng)提供了很好的溫度環(huán)境，有效促進(jìn)了棉花出苗，體現(xiàn)了大田棉花覆蓋小拱棚種植措施的優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié) 論

棉田小拱棚不同覆膜措施下，土壤水熱呈現(xiàn)出不同的時(shí)間和空間分布，棚膜材質(zhì)、地膜覆蓋2重因素作用于棉花苗期生長(zhǎng)，形成不同處理土壤溫度、棚內(nèi)氣溫及土壤含水率變化及分布的不同規(guī)律。

（1）覆蓋小拱棚有地膜處理耕層土壤溫度日均值較CK 處理升高1.9～3.2 ℃、棚內(nèi)氣溫最高值較CK 處理升高1.5～5.0 ℃、0～30 cm 土層平均土壤含水率較CK 處理增加1.17%～4.36%，覆蓋小拱棚使耕層土壤與棉田小環(huán)境內(nèi)溫度升高，降低棉田的水分蒸發(fā)和散失速率。

（2）覆蓋小拱棚有地膜處理對(duì)棉花株高、莖粗及地上部干物質(zhì)量的積累影響顯著，且棉花出苗率較CK 處理提高6%～9%。

（3）覆蓋小拱棚有地膜處理使棉花生育期提前，促進(jìn)棉花早發(fā)，從而達(dá)到早熟、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的目的。

（4）M1（聚乙烯（PE）膜）屬無(wú)滴膜，耐性強(qiáng)，透光性較差；M2（聚氯乙烯（PVC）膜）屬有滴膜，透光性強(qiáng)；M3（聚丙烯（PP）膜）屬無(wú)紡布膜，通風(fēng)透氣性強(qiáng)，耐性差。新疆早春極端氣溫反復(fù)，大田試驗(yàn)結(jié)果表明，M1 材質(zhì)棚膜與地膜覆蓋相結(jié)合的棉田小拱棚措施效果最佳。