深溝覆膜對(duì)甜糯玉米采收期及產(chǎn)量的影響

杜如珊，盧保紅，王志虹，馬海林

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所，山西忻州 034000）

0 引言

甜糯玉米營(yíng)養(yǎng)成分豐富，食用口感獨(dú)特，對(duì)推進(jìn)粗糧主食化、改善人民飲食結(jié)構(gòu)和生活水平大有裨益。強(qiáng)大的市場(chǎng)需求促進(jìn)了甜糯玉米產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[1]，目前，中國(guó)甜糯玉米種植面積超過134萬hm2，是世界上最大的甜糯玉米生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)[2]，主要分為東華北區(qū)、黃淮海區(qū)、東南區(qū)和西南區(qū)，各地區(qū)按照當(dāng)?shù)亓?xí)慣采用菜畦作栽培、壟作栽培、溝作栽培、梯田栽培或免耕等耕作模式，同時(shí)其中一部分也會(huì)不同程度利用地膜來調(diào)節(jié)土壤濕熱狀況。地膜覆蓋是栽培中常見的方式，不僅可以解決保溫保墑的問題，也能起到調(diào)節(jié)作物生育期的作用，覆膜后較高的溫度和濕度可以有效加快作物生育進(jìn)程[3]，張冬梅等[4]研究發(fā)現(xiàn)，覆膜后玉米出苗早于裸地對(duì)照，拔節(jié)、抽雄、灌漿和成熟期較對(duì)照也均有提前。同時(shí)地膜覆蓋操作簡(jiǎn)單，固定投入遠(yuǎn)低于大棚，且機(jī)械化程度高，人工投入也小于移苗栽培，覆膜后生育期縮短而采收提前，還有可能錯(cuò)開來自不同緯度的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力。近幾年甜糯玉米市場(chǎng)快速增長(zhǎng)，物流業(yè)流通能力的大幅提升促使甜糯玉米流通行業(yè)逐步壯大，南方玉米在北方市場(chǎng)銷售已成為常態(tài)，因此，瞄準(zhǔn)采收時(shí)間窗口，也是保證甜糯玉米種植效益的重要途徑。

甜糯玉米是山西的特色產(chǎn)業(yè)，從南到北均有種植加工，晉南主要以夏播平作為主，地膜使用較少；中北部以春播平作為主，地膜使用率較高。忻州地處山西中北部，是甜糯玉米之鄉(xiāng)，鮮穗市場(chǎng)和加工產(chǎn)量較大，但采收期受無霜期局限。在前人研究的基礎(chǔ)上，本試驗(yàn)以有效利用早春低溫時(shí)段延長(zhǎng)甜糯玉米采收期為目的，結(jié)合山西忻州當(dāng)?shù)氐姆N植習(xí)慣，集成開深溝溝播、起壟覆寬膜和寬窄行為一體的深溝覆膜栽培方式，研究該方式對(duì)甜糯玉米生育期、干物質(zhì)積累、穗部性狀、產(chǎn)量的影響，以期為甜糯玉米早播早收提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)于2020 年和2022 年在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所實(shí)驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行(112.71°E，38.46°N)。海拔790 m，土質(zhì)為壤土，屬季風(fēng)型大陸性氣候，夏季多東南風(fēng)，無霜期平均167.1 d，年平均降水量為462.5 mm，降水集中于7—9 月，年平均氣溫8℃以上，≥0℃積溫平均為3632℃。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)4個(gè)處理，各處理重復(fù)3次。深溝覆膜（簡(jiǎn)稱深溝），一幅開兩溝，溝內(nèi)種植玉米，溝深約15～20 cm，溝頂寬約40～48 cm，兩溝中心間距50 cm，每?jī)蓽嫌脤?40 cm的地膜覆蓋，呈寬行100 cm、窄行50 cm的寬窄行，膜間不播種，操作使用深溝覆膜機(jī)一次性完成開溝、播種、覆膜。膜側(cè)播種（簡(jiǎn)稱膜側(cè)），不起壟覆蓋寬60 cm 地膜，膜外兩側(cè)播種，行距66 cm。膜上播種（簡(jiǎn)稱膜上），不起壟覆蓋寬80cm 地膜，覆膜的同時(shí)打孔播種，膜上種2行，行距60 cm。裸地平作（CK，簡(jiǎn)稱裸地），不覆蓋地膜平播，采用等行距播種方式，行距60 cm。

供試品種為‘晉超甜1號(hào)’（超甜型）、‘晉單41’（糯型）、‘晉甜糯8號(hào)’（甜加糯型），種植密度52500株/hm2，大喇叭口期追施尿素300 kg/hm2，深溝播種適時(shí)放苗、圍土，其他管理同大田。播種日期2020 年4 月14 日、2022年4月15日；為測(cè)試深溝覆膜早播效果，‘晉超甜1號(hào)’于2020年3月27日、2022年3月25日播種200 m2。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目和方法

（1）土壤溫度和含水量每個(gè)處理測(cè)定0～10 cm 土層的土壤溫度4個(gè)點(diǎn)、濕度2個(gè)點(diǎn)，使用路格土壤溫度水分測(cè)定儀測(cè)定。

（2）干物質(zhì)積累苗期、拔節(jié)期、成熟期選取有代表性的5株玉米，殺青后烘干至恒重并稱重。

（3）生育期記錄各處理的出苗時(shí)間、散粉時(shí)間、成熟時(shí)間并計(jì)算生育期。

（4）玉米成熟后，選取中間無破壞2行測(cè)產(chǎn)。

（5）甜糯玉米收獲指數(shù)計(jì)算如式(1)。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Microsoft Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，使用DPS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植方式水熱效應(yīng)的比較

2.1.1 土壤溫度比較由表1 可知，深溝覆膜土壤溫度在前期顯著高于其他處理，2020年4月分別比膜側(cè)、膜上、裸地高15.5%、13.7%、21.8%，2022年4月分別比膜側(cè)、膜上、裸地高21.2%、22.4%、18.4%，5月依然有較為明顯的優(yōu)勢(shì)，到6 月以后，隨著氣溫逐漸升高，其升溫作用也逐漸減弱。

表1 各處理土壤平均溫度統(tǒng)計(jì)表 ℃

2.1.2 土壤水分含量比較由圖1 可知，深溝覆膜處理方式在整個(gè)玉米生育過程中土壤水分含量最高，膜上與膜側(cè)播種水分含量相當(dāng)，裸地平播方式含水量最低。

圖1 各月平均土壤含水量變化圖

2.2 不同種植方式對(duì)干物質(zhì)積累的影響

由圖2 可以看出，玉米生長(zhǎng)前期深溝處理下的干物質(zhì)積累具有特別突出的優(yōu)勢(shì)，其次是膜側(cè)和膜上，裸地處理長(zhǎng)勢(shì)最慢。隨著氣溫升高，植株長(zhǎng)大，深溝處理的優(yōu)勢(shì)逐漸弱化，成熟期時(shí)同一品種在不同處理下地上部分干物質(zhì)積累無顯著差異。

圖2 幼苗期、拔節(jié)期、成熟期干物質(zhì)積累

2.3 不同種植方式對(duì)玉米生育期的影響

由表2 可以看出，深溝覆膜出苗早于其他處理，2020年早1～7 d，2022年早5～9 d；深溝處理花期比膜側(cè)膜上早3～9 d，比裸地早7～12 d；成熟期比膜側(cè)膜上早4～8 d，比裸地早5～13 d。深溝早播的‘晉超甜1號(hào)’比4月覆膜的采收日期早10 d左右，比裸地對(duì)照早18 d左右。深溝處理從播種到成熟天數(shù)顯著低于其他處理。

表2 各處理不同玉米品種生育進(jìn)程

2.4 不同種植方式對(duì)甜糯玉米穗部性狀的影響

由表3 可以看出，穗部性狀差異主要發(fā)生在不同品種間，同一品種2020 年基本無差異，2022 年深溝處理下的行粒數(shù)低于其他處理，穗長(zhǎng)略少于其他處理。

表3 甜糯玉米穗部性狀表

2.5 不同種植方式對(duì)產(chǎn)量的影響

從表4 可以看出，‘晉超甜1 號(hào)’在2022 年的深溝處理產(chǎn)量顯著高于其他處理，其他品種在不同年份使用不同的種植方式產(chǎn)量無顯著差異。

表4 甜糯玉米產(chǎn)量 kg/hm2

2.6 不同種植方式對(duì)收獲指數(shù)的影響

由表5 可以看出，收獲指數(shù)除‘晉甜糯8 號(hào)’在2020 年、‘晉單41’在2022 年顯著高于其他處理外，其他品種不同處理間無顯著差異，且2年結(jié)果一致，但深溝處理的收獲指數(shù)在不同品種和不同年份均較高。

表5 各處理收獲指數(shù) %

3 討論

3.1 不同方式土壤水熱效應(yīng)對(duì)玉米的影響

土壤供給作物生長(zhǎng)所需的水肥氣熱，水氣傳輸性是土壤質(zhì)量的決定性因素[5-6]，地膜覆蓋能增加耕層土壤導(dǎo)氣率、相對(duì)氣體擴(kuò)散率和飽和倒水率[7]，起到蓄水保墑的作用，提供了更多的水熱供應(yīng)，且增溫效應(yīng)在生育前期明顯[8-11]。植株長(zhǎng)大后對(duì)地表遮蔽度提高，到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射減少，地膜對(duì)土壤溫度的提升作用也逐漸減弱[12]。本試驗(yàn)中深溝處理在4—5 月的保溫保濕效果比其他幾種處理都突出，后期弱化，與前人結(jié)果一致，其較高的水熱條件促進(jìn)了玉米生育前期干物質(zhì)的快速積累。

3.2 不同方式對(duì)生育周期的影響

錢銳等[13]研究發(fā)現(xiàn)，覆膜處理并未改變玉米根系溫度的三基點(diǎn)，而是保證了玉米生殖生長(zhǎng)階段對(duì)最低溫度的需求，深溝覆膜處理在壟溝作的調(diào)控下阻止了白天升溫過高和夜間降溫較大，出苗期間土壤溫度濕度較為恒定，促進(jìn)了玉米出苗，出苗率及整齊度高于平作[14]?？拙S萍等[15]在全膜雙壟溝播頂凌覆膜栽培技術(shù)研究中發(fā)現(xiàn)，土壤表面積溫的提高促使作物快速的間苗、成苗，有效地緩解了旱區(qū)“旱播”和“倒春寒”等對(duì)作物苗期生長(zhǎng)的影響。本試驗(yàn)中同期播種的4種處理玉米出苗時(shí)間呈現(xiàn)覆蓋早于裸地趨勢(shì)，深溝覆膜處理出苗后玉米幼苗期生長(zhǎng)在深溝形成的小溫室內(nèi)，在早春低溫階段各品種生長(zhǎng)速率均高于其他覆膜方式，比裸地平播優(yōu)勢(shì)更為突出，縮短了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)間，加之前期較高的積溫，最終導(dǎo)致花期提前，成熟期也隨之提前，總生育期小于其他處理。

3.3 覆膜、壟溝作和寬窄行的疊加效應(yīng)

謝軍紅等[16]研究發(fā)現(xiàn)，覆膜和溝壟作形成的疊加效應(yīng)明顯提升了產(chǎn)量和水分利用率，促進(jìn)了春玉米出苗和早發(fā)快長(zhǎng)，通過改變作物生長(zhǎng)微環(huán)境促進(jìn)玉米根系發(fā)育，總根長(zhǎng)、根體積、根表面積和總根干質(zhì)量顯著大于裸地，株高、莖粗、單株葉面積、葉面積指數(shù)和地上部干物質(zhì)量均優(yōu)于對(duì)照，且顯著提高了玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)和百粒重[17]。董飛等[18]的研究則表明，溝播種植模式有明顯的邊行效應(yīng)，較平播增加了玉米株高，使莖粗和單株干物質(zhì)量降低，但葉片中葉綠素含量始終高于平播，生育期延長(zhǎng)，為后期籽粒形成提供了物質(zhì)保障。而寬窄行種植能有效調(diào)節(jié)玉米生長(zhǎng)環(huán)境，使玉米群體和個(gè)體對(duì)光照的利用更加充分，提高了玉米冠層透光率，在吐絲期穗位葉和穗上葉的葉面積指數(shù)顯著大于等行模式，乳熟期，除穗位下葉片外，其他葉片葉面積指數(shù)下降顯著慢于等行模式，且寬窄行穗位葉片葉綠素含量、可溶性糖和蛋白質(zhì)含量均高于等行模式[19-20]。本研究中，深溝覆膜處理在覆膜、溝壟作、寬窄行的共同作用下促進(jìn)了玉米早發(fā)快長(zhǎng)，前期積累了更多干物質(zhì)，在縮短生育期的情況下，成熟期穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)、禿尖長(zhǎng)度、單穗重與其他處理無顯著差異。

3.4 不同方式對(duì)產(chǎn)量的影響

覆膜在改變土壤水熱條件及空氣光照等因素的同時(shí)，也導(dǎo)致了土壤物理化學(xué)性質(zhì)及生物學(xué)性質(zhì)變化，其中氣候條件、土壤類型、水熱、通氣性、肥料、微生物活動(dòng)、養(yǎng)分、pH、作物生長(zhǎng)情況等多因素對(duì)土壤酶活性產(chǎn)生了影響，進(jìn)而影響了土壤肥力水平，最終干預(yù)了作物的生長(zhǎng)發(fā)育。閻旭東等[21]認(rèn)為，起壟覆膜能有效促進(jìn)根系發(fā)育，降低玉米倒伏率，顯著提高春玉米產(chǎn)量；李娟等[22]研究表明，溝壟作不僅提高水分利用效率還提高養(yǎng)分利用效率；合理的株行距配置能提高光合速率，延緩葉片衰老，提高群體干物質(zhì)積累量，最終提高穗粒數(shù)和千粒重，為玉米高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)[23]，這也與王佳旭等[24]關(guān)于不均勻種植方式營(yíng)養(yǎng)器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)對(duì)產(chǎn)量貢獻(xiàn)率高于等行距方式的結(jié)論一致。深溝覆膜處理符合覆膜、溝壟作、寬窄行理論，構(gòu)建了較好的冠層結(jié)構(gòu)，提高了群體的光合效率，雖然收獲指數(shù)比其他處理高，但未形成顯著的增產(chǎn)或減產(chǎn)，其可能與生育期縮短有較為密切的關(guān)系。另一方面，覆膜的增產(chǎn)效應(yīng)對(duì)于干旱半干旱地區(qū)非常突出，而本試驗(yàn)處于水肥條件較好的地塊，覆膜的主要作用表現(xiàn)在前期對(duì)玉米出苗和營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)的促進(jìn)，增產(chǎn)效應(yīng)不顯著。

4 結(jié)論

（1）深溝覆膜播種形成了小溫室，提高了土壤溫度，4 月平均溫度比膜側(cè)、膜上、裸地高13.7%～22.4%，同時(shí)保持了較高的濕度，比其他方式高8.4%～29.3%，甜糯玉米出苗早于膜側(cè)、膜上、裸地1～9 d，膜內(nèi)還可避免發(fā)生板結(jié)現(xiàn)象。

（2）深溝覆膜方式可早于其他方式播種，玉米利用早春低溫時(shí)期早發(fā)快長(zhǎng)，前期干物質(zhì)積累顯著高于其他處理，采收時(shí)間可提前4～19 d，從而實(shí)現(xiàn)甜糯玉米的早播早收，積溫較低地區(qū)可以提早播種生育期更長(zhǎng)的品種。

（3）深溝覆膜方式在產(chǎn)量和穗部性狀與其他方式相當(dāng)?shù)那闆r下，使甜糯玉米有較高的收獲指數(shù)，除2022年‘晉超甜1號(hào)’結(jié)果低于膜側(cè)、裸地及‘晉甜糯8號(hào)’結(jié)果低于裸地，其余年份各品種收獲指數(shù)比其他栽培方式高0.6%～7.1%。