不同覆蓋物對(duì)蕓豆保墑效果及效益的影響研究

高運(yùn)青, 鄭麗珍, 李姝彤, 趙 芳, 尚啟兵, 徐東旭

(張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院, 河北 張家口 075000)

冀西北壩上地區(qū)光照充足,晝夜溫差大,生產(chǎn)的紅蕓豆顆粒大,色澤鮮紅,品質(zhì)上乘。由于氣候干旱、無(wú)霜期短,覆膜的增溫保墑作用在當(dāng)?shù)刈魑锷a(chǎn)中尤為重要。覆膜技術(shù)已在玉米[1-3]、油菜[4-5]、馬鈴薯[6]等作物[7-10]上廣泛應(yīng)用,并対不同覆膜材料、不同顏色地膜或不同覆膜方式對(duì)土壤水熱狀況、理化性質(zhì)、作物干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及品質(zhì)等做了較深入研究,而針對(duì)蕓豆栽培中的覆膜效果研究相對(duì)較少。本試驗(yàn)選用了普通的黑膜、白膜、以及全生物降解滲水地膜,并應(yīng)用了黑膜膜下滴灌技術(shù)進(jìn)行了比較研究,為蕓豆覆膜生產(chǎn)提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在河北省張家口市張北縣二臺(tái)鎮(zhèn)王家村,海拔1 400 m,年日照時(shí)數(shù)2 700 h,年均氣溫2.6 ℃,無(wú)霜期100 d左右。土壤為栗鈣土。供試品種為粒用紅蕓豆冀張蕓2號(hào)。試驗(yàn)于5月19日播種,9月1日收獲。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

設(shè)置5個(gè)處理:不覆膜、黑膜、白膜、全生物降解滲水地膜、黑膜膜下滴灌。試驗(yàn)采取大區(qū)對(duì)比,每處理種植一大區(qū),面積900 m2,行距50 cm,株距20 cm,密度1.3萬(wàn)株/667 m2。試驗(yàn)統(tǒng)一施用桂湖復(fù)合肥(N-P-K=18-18-18)25 kg/667 m2,結(jié)合耕地一次性施入。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

1) 測(cè)定土壤含水量:于種植前、生育期內(nèi)每10 d以及收獲后,測(cè)定0～60 cm土壤含水量,每10 cm測(cè)定一層。監(jiān)測(cè)生育期內(nèi)降水量,監(jiān)測(cè)不覆膜處理噴灌用水量以及膜下滴灌處理灌水量。

水分重量百分?jǐn)?shù)/%=[(濕土重-干土重)/干土重]×100%。

土壤貯水量/%=土層厚度×土壤容重×水分重量百分?jǐn)?shù);

2) 土壤容重:用環(huán)刀法測(cè)定0～60 cm土壤容重。

3) 調(diào)查各處理的植株性狀:每10 d取樣3株,記錄生育時(shí)期、株高、主莖分枝、主莖節(jié)數(shù)、植株葉面積(用葉面積儀測(cè)定)等。

4) 收獲時(shí),測(cè)定株高、主莖分枝數(shù)、主莖節(jié)數(shù)、莢長(zhǎng)、單莢粒數(shù)、單株莢數(shù)等產(chǎn)量性狀,取3點(diǎn)測(cè)定產(chǎn)量。

5) 計(jì)算耗水量、效益、水分利用效率。

作物耗水量=播種期土壤貯水量+生育期降水量+生育期灌水量-收獲期土壤貯水量。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理耗水量分析

由于播種后土壤干旱,嚴(yán)重影響種子發(fā)芽,對(duì)不覆膜處理進(jìn)行了噴灌澆水,噴灌16.7 mm;膜下滴灌處理在生育后期的鼓粒灌漿過程中灌水2次,分別為36.3 mm和31.1 mm。

由表1可以看出,蕓豆全生育期降水量194.8 mm,耗水量在254.9～318.8 mm之間。黑膜與白膜處理的耗水量相差不大,分別為263.0 mm,269.7 mm;滲水膜由于滲水作用,能夠很好地利用雨水透過地膜進(jìn)入土壤中,耗水量最低,為254.9 mm;不覆膜處理耗水量為299.9 mm;膜下滴灌處理耗水量最高,為318.8 mm。

表1 不同處理耗水量

在播種期到開花期這一階段,降水量為120.8 mm,各處理耗水量相差不大,黑膜和膜下滴灌耗水量分別為169.4 mm和169.7 mm;白膜耗水量172.9 mm;滲水膜由于滲水作用耗水量最低,為151.8 mm;不覆膜由于出苗前噴灌16.7 mm,耗水量最高,為184.2 mm。

在開花期到成熟期這一階段,降水量74 mm,各處理耗水量有所差異。黑膜與白膜耗水量相差不大,分別為93.6 mm與96.8 mm;滲水膜耗水量103.1 mm;不覆膜耗水量為115.7 mm;膜下滴灌由于滴灌2次,耗水量最高,為149.1 mm。

2.2 葉面積測(cè)定分析

在蕓豆生育期中,從6月30日到8月22日對(duì)各處理分別進(jìn)行了葉面積的測(cè)定,到8月底蕓豆成熟,葉片變黃,不再測(cè)定葉面積。由圖1可以看出,各覆膜處理葉面積在各時(shí)期均高于不覆膜處理,8月10日前后,各處理葉面積均達(dá)到最大值,隨后快速下降,8月22日測(cè)定葉面積,白膜葉面積下降較快,出現(xiàn)衰敗,其他處理葉面積高于不覆膜處理,而膜下滴灌處理由于后期水分充足,葉面積最大。

圖1 各處理不同時(shí)期葉面積

2.3 各處理產(chǎn)量性狀分析

由表2可以看出,在5個(gè)處理中,覆膜可以增加植株高度,白膜株高最高,為47.2 cm,其次是黑膜(44.0 cm),膜下滴灌(43.4 cm),不覆膜株高最低,為34.8 cm;單莢粒數(shù)不覆膜最低,為4.2粒/莢,膜下滴灌為5.2粒/莢,白膜4.8粒/莢,黑膜5.4粒/莢,滲水膜4.6粒/莢;單株莢數(shù)中,膜下滴灌最高,為12.2個(gè)/株,其次為黑膜(11.6個(gè)/株),白膜10.2個(gè)/株,滲水膜8.0個(gè)/株,不覆膜9.0個(gè)/株。產(chǎn)量以膜下滴灌最高,為2 335.6 kg/hm2,比不覆膜增產(chǎn)30.0%;白膜其次,為2 047.7 kg/hm2,比不覆膜增產(chǎn)14.0%;黑膜為1 942.5 kg/hm2,比不覆膜增產(chǎn)8.1%,滲水膜最低,為1 790.9 kg/hm2,比不覆膜減產(chǎn)0.3%。

表2 各處理產(chǎn)量性狀調(diào)查

2.4 各處理經(jīng)濟(jì)效益與水分利用效率

產(chǎn)量效益按蕓豆價(jià)格8元/kg計(jì)算。成本計(jì)算中,耕地、播種與收獲機(jī)械費(fèi)1 650元/hm2,中耕機(jī)械費(fèi)375元/hm2,無(wú)人機(jī)飛防150元/hm2,種子費(fèi)750元/hm2,防控藥劑費(fèi)750元/hm2,肥料1 500元/hm2,黑膜600元/hm2,白膜600元/hm2,滲水膜1 800元/hm2,滴灌帶1 350元/hm2。由于不覆膜處理雜草較多,于6月12日人工除草1次,7月10日人工拔大草1次,所用人工費(fèi)用計(jì)入成本。

表3表明,種植蕓豆收益以膜下滴灌最高,為11 559.8元/hm2,其次為白膜(10 606.6元/hm2),黑膜為9 765.0元/hm2,滲水膜7 352.2元/hm2,不覆膜由于人工費(fèi)用高,收益最低,為6 996.0元/hm2。

表3 各處理經(jīng)濟(jì)效益與水分利用效率

結(jié)合耗水量計(jì)算水分利用效率,白膜水分利用率最高,為7.59 kg/(hm2·mm);黑膜與膜下滴灌相差不大,分別為7.39 kg/(hm2·mm)與7.33 kg/(hm2·mm);滲水膜為7.03 kg/(hm2·mm),不覆膜最低,為5.99 kg/(hm2·mm)。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明,蕓豆全生育期耗水量在254.9～318.8 mm之間。滲水膜耗水量最低,為254.9 mm;膜下滴灌耗水量最高,為318.8 mm;黑膜與白膜處理的耗水量相差不大,分別為263.0 mm與269.7 mm;不覆膜處理耗水量299.9 mm。

種植蕓豆收益以膜下滴灌最高,為11 559.8元/hm2,其次為白膜(10 606.6元/hm2),黑膜為9 765.0元/hm2,滲水膜7 352.2元/hm2,不覆膜由于人工費(fèi)用高,收益最低,為6 996.0元/hm2。白膜水分利用效率最高,為7.59 kg/(hm2·mm);黑膜與膜下滴灌相差不大,分別為7.39 kg/(hm2·mm)與7.33 kg/(hm2·mm);滲水膜為7.03 kg/(hm2·mm),不覆膜最低,為5.99 kg/(hm2·mm)。

覆膜可以增加作物產(chǎn)量,與田效琴等[5]對(duì)油菜、王雯等[2]對(duì)春玉米的研究一致。覆膜可以提高水分利用效率,與王雯等[2]對(duì)不同覆膜材料下春玉米產(chǎn)量及水分利用效率高于裸地的研究結(jié)果相一致。

在本試驗(yàn)中,滲水膜無(wú)論是株高還是產(chǎn)量,都沒有表現(xiàn)出覆膜的優(yōu)勢(shì),可能是在高寒區(qū),溫度對(duì)植物生長(zhǎng)起著關(guān)鍵作用,植株生長(zhǎng)需要足夠的積溫,白膜可以迅速增溫,促進(jìn)植株生長(zhǎng),產(chǎn)量也相應(yīng)比黑膜、滲水膜要高,而滲水膜易開裂,保溫效果不如普通地膜效果好。