干旱灌區(qū)地膜秸稈帶狀覆蓋對玉米農(nóng)田土壤溫度的調(diào)控效應(yīng)

摘 要 針對長期地膜覆蓋在西北綠洲灌區(qū)造成的殘膜污染嚴(yán)重、土壤質(zhì)量惡化以及玉米產(chǎn)量下降等問題，研究不同耕作（免耕、傳統(tǒng)耕作）與覆蓋方式（全膜覆蓋、70%地膜覆蓋/30%捆狀玉米秸稈覆蓋、70%地膜覆蓋/30%不覆蓋、50%地膜覆蓋/50%捆狀玉米秸稈覆蓋、50%地膜覆蓋/50%不覆蓋）對玉米農(nóng)田土壤溫度及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：地膜秸稈交替覆蓋解決了秸稈覆蓋早春低溫制約因子及地膜覆蓋盛夏極端高溫制約因子，低溫季節(jié)有保持土壤熱量的作用，而在高溫季節(jié)相比于傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋能夠降低土壤熱量，免耕措施下70%地膜覆蓋結(jié)合30%捆狀玉米秸稈覆蓋（NTP7S3）能夠降低玉米農(nóng)田土壤溫度日變化幅度，起到穩(wěn)定土壤溫度的效果；較傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋（CTP）有效改善了玉米農(nóng)田土壤表層熱量條件，較CTP處理全生育期平均土壤溫度降低1.8 ℃～2.9 ℃，土壤積溫降低294 ℃～470 ℃，避免了玉米根系及葉片發(fā)生早衰。同時，NTP7S3處理大氣與玉米農(nóng)田土壤溫度的差值變化幅度最小，較傳統(tǒng)對照CTP處理小1.1 ℃，減少了氣溫變化對玉米生長發(fā)育的過度影響。根據(jù)玉米籽粒產(chǎn)量與土壤溫度及產(chǎn)量構(gòu)成因素的灰色相關(guān)性分析，免耕地膜秸稈帶狀覆蓋獲得較高籽粒產(chǎn)量源于穗數(shù)、穗粒質(zhì)量和千粒質(zhì)量協(xié)同提高，以NTP7S3處理增產(chǎn)效果較好，比CTP增產(chǎn)4.6%。西北綠洲灌區(qū)70%地膜覆蓋與30%捆狀玉米秸稈覆蓋結(jié)合免耕替代傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋能在保證玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的同時減少地膜與機(jī)械投入，是適用于綠洲灌區(qū)玉米高產(chǎn)栽培的耕作覆蓋方式。

關(guān)鍵詞 玉米；地膜秸稈帶狀覆蓋；耕作措施；土壤溫度；干旱灌區(qū)

玉米是世界三大糧食作物之一，其高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)對于糧食安全至關(guān)重要^[1]。玉米的生長發(fā)育受到光、溫、水、肥、土等生態(tài)因素的影響，其中土壤溫度的變化與根系功能和光合作用等作物生長發(fā)育指標(biāo)密切相關(guān)，對作物的生長發(fā)育和產(chǎn)量形成具有重要影響^[2-3]，而耕作措施和覆蓋方式是影響土壤溫度的兩個重要因素^[4-5]。覆蓋是西北內(nèi)陸灌區(qū)農(nóng)田管理中一項重要的農(nóng)藝措施^[6]，起到蓄水保墑、調(diào)節(jié)地溫的作用^[7]。無色聚乙烯塑料薄膜因其可以降低地表蒸發(fā)、減少病蟲害、改善土壤環(huán)境、提高土壤溫度而被廣泛的應(yīng)用^[8]；前人研究證實，半干旱雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)地膜覆蓋可以顯著提高玉米生育期內(nèi)的日平均溫度^[9]，同時可以提高玉米產(chǎn)量，全膜覆蓋較不覆膜處理增產(chǎn)近30%^[10]。秸稈覆蓋具有節(jié)水保墑、調(diào)節(jié)地溫、提高土壤肥力等優(yōu)勢，是干旱半干旱地區(qū)作物生產(chǎn)中重要的覆蓋方式^[11]。在長期的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，單一的地膜與秸稈覆蓋方式均存在不足之處^[12]。如單一地膜覆蓋方式在玉米開花期和灌漿期容易造成根區(qū)土壤的極端高溫，導(dǎo)致玉米根系和葉片的早衰，從而降低玉米的產(chǎn)量^[13-14]；同時因為普通聚乙烯塑料薄膜的抗分解特性，使其殘留在農(nóng)田土壤或進(jìn)入周圍環(huán)境中很難被分解，隨著農(nóng)田殘膜量的逐年增加，對環(huán)境造成的“白色污染”問題已經(jīng)不容忽視^[15-17]。另外，單一的秸稈覆蓋會降低玉米生長前期土壤表層溫度，延緩玉米出苗及正常的生長發(fā)育，且秸稈覆蓋存在覆蓋均勻度不一的問題^[18]。秸稈地膜二元覆蓋可以有效地克服各自的缺點(diǎn)，并促進(jìn)玉米的生長發(fā)育達(dá)到增產(chǎn)增效的作用^[19]。同時，不同的秸稈地膜覆蓋方式通過結(jié)合免耕措施有利于避免地膜和機(jī)械等資源的大量投入，改善耕層土壤結(jié)構(gòu)^[20]，協(xié)調(diào)玉米產(chǎn)量性能指標(biāo)而實現(xiàn)增產(chǎn)^[21]。因此，免耕地膜秸稈二元覆蓋是如何影響玉米農(nóng)田土壤溫度，進(jìn)而影響產(chǎn)量及其構(gòu)成因素值得深入研究。河西綠洲灌區(qū)光熱資源豐富，熱量適于玉米生產(chǎn)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中普遍采用傳統(tǒng)耕作與地膜覆蓋相結(jié)合的方式來提高玉米產(chǎn)量，但農(nóng)田殘膜對環(huán)境造成的污染問題愈發(fā)嚴(yán)重，而免耕結(jié)合地膜秸稈二元覆蓋技術(shù)在玉米生產(chǎn)中的應(yīng)用較少。本試驗以玉米為研究對象，在傳統(tǒng)耕作和免耕兩種耕作措施下，測定不同覆蓋處理間玉米農(nóng)田地溫的差異，系統(tǒng)分析不同秸稈地膜帶狀覆蓋方式下玉米產(chǎn)量與土壤溫度的關(guān)系而篩選合理覆蓋方式，為構(gòu)建玉米高產(chǎn)高效可持續(xù)化生產(chǎn)技術(shù)提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

本試驗在典型的干旱內(nèi)陸綠洲灌區(qū)武威市黃羊鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)工程研究院-甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)綠洲農(nóng)業(yè)科研教學(xué)基地（103°5′E，37°30′N）進(jìn)行。該基地位于甘肅省武威市涼州區(qū)，屬寒溫帶干旱氣候區(qū)，海拔1 506 m，無霜期約155 d，多年平均降雨量約156 mm、年蒸發(fā)量約2 400 mm，干燥度 5.85，年平均氣溫7.2 ℃，≥0 ℃和≥10 ℃的積溫分別為3 513.4 ℃和2 985.4" ℃；日照時數(shù) 2 945 h，是典型的灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)。試驗區(qū)0～30 cm土層中的有機(jī)碳、NH+4-N和NO-3-N含量分別為11.2" g·kg^-1、1.78 mg·kg^-1和12.5" mg·kg^-1。玉米是該區(qū)的主要作物，播種面積占糧食作物總面積的30%以上。試驗?zāi)甓?，玉米生育期?nèi)降水及氣溫狀況如圖1所示。同時，該區(qū)域普遍采用深耕翻埋的傳統(tǒng)耕作方式；地膜使用量大，但回收率低，造成了嚴(yán)重的土壤污染；作物秸稈還田技術(shù)尚未成熟，沒有得到大面積推廣，嚴(yán)重浪費(fèi)，亟需研發(fā)有效的秸稈還田技術(shù)。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

2013年度開展預(yù)備試驗，采用2015年的試驗數(shù)據(jù)。裂區(qū)設(shè)計試驗，主區(qū)為2種耕作方式，設(shè)免耕（NT）和傳統(tǒng)耕作（CT）；裂區(qū)為5種覆蓋方式，全膜覆蓋（P）；70%地膜覆蓋/30%捆狀玉米秸稈覆蓋（P7S3）；70%地膜覆蓋/30%不覆蓋（P7S0）；50%地膜覆蓋/50%捆狀玉米秸稈覆蓋（P5S5）；50%地膜覆蓋/50%不覆蓋（P5S0）。共組成10個處理（表1），每處理設(shè)3次重復(fù)，小區(qū)面積57.6 m²（4.8 m×12 m）主區(qū)內(nèi)覆蓋方式隨機(jī)排列。P模式田間結(jié)構(gòu)為：覆蓋寬度140 cm的地膜，每幅膜種3行，行距50 cm；P7S3與P7S0模式田間結(jié)構(gòu)為：覆蓋寬度90 cm的地膜，每幅膜種2行，行距50 cm；P5S5與P5S0模式田間結(jié)構(gòu)為：覆蓋寬度70 cm的地膜，每幅膜種2行，行距40 cm。P7S3模式玉米秸稈還田量約 45 000" kg·hm^-2，捆狀厚度約25 cm；P5S5模式玉米秸稈還田量約75 000 kg·hm^-2，捆狀厚度約 25 cm；各處理播種密度均為82 500 株·hm^-2，株距均為24 cm處理代碼。施肥水平為純N 450" kg·hm^-2，按基肥∶大喇叭口期追肥∶灌漿期追肥=3∶6 ∶1分施，純P₂O₅ 225" kg·hm^-2，全作基肥；灌水水平為冬儲灌120 mm，在玉米拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄吐絲期、開花期、灌漿期分別灌水90、75、90、75、75 mm；田間結(jié)構(gòu)如圖2。

1.3 測定指標(biāo)和計算方法

1.3.1 土壤溫度

用地溫計測定5～25 cm的土壤溫度，每5 cm分為一層。根據(jù)玉米的生育時期每隔5～7 d連續(xù)測定3 d土壤溫度，每天8：00、14：00和18：00測定，3次平均代表整天的土壤溫度。在地膜覆蓋帶、秸稈覆蓋帶、不覆蓋帶分帶測定，兩個帶內(nèi)測定值的平均值即是該小區(qū)土壤溫度。

1.3.2 土壤積溫

玉米某一階段平均土壤溫度和天數(shù)的乘積即為該生育階段的土壤積溫^[22]。

1.3.3 氣溫

通過小型氣象站（SL5）自動測定并記錄。

1.3.4 產(chǎn)量與產(chǎn)量性狀

玉米成熟后按小區(qū)單獨(dú)收獲計產(chǎn)和測定單位面積穗數(shù)（除去取樣植株所占面積），計算產(chǎn)量時籽粒含水量為13%。同時，每個小區(qū)取樣10株，測定穗粒數(shù)和千粒質(zhì)量等。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用Microsoft Excel 2016整理、匯總和灰色關(guān)聯(lián)矩陣分析數(shù)據(jù)，Origin 2021軟件制作圖表以及進(jìn)行相關(guān)性分析，使用SPSS 20.0 軟件進(jìn)行方差分析、顯著性檢驗（Duncan法，Plt;0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 秸稈地膜帶狀覆蓋玉米農(nóng)田土壤溫度變化

2.1.1 土壤溫度全生育期動態(tài)

不同地膜、秸稈帶狀覆蓋方式下玉米全生育期土壤溫度的動態(tài)變化呈雙峰變化趨勢，兩個峰值分別出現(xiàn)在拔節(jié)期和灌漿初期（圖3）。耕作措施對玉米農(nóng)田土壤溫度無顯著影響。苗期至拔節(jié)期的種植系統(tǒng)內(nèi)，NTP7S3與NTP5S5較NTP土壤溫度降低 2.8 ℃～4.5 ℃； CTP7S3與CTP5S5較CTP土壤溫度降低3.4 ℃～4.8 ℃；免耕措施下NTP7S3與NTP5S5較傳統(tǒng)耕作措施CTP相比土壤溫度分別降低2.9 ℃與4.6 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶之間的土壤溫度，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度降低5.6 ℃～7.0 ℃；NTP5S0處理不覆蓋帶較地膜帶土壤溫度降低1.4 ℃。拔節(jié)至灌漿初期的種植系統(tǒng)內(nèi)，NTP5S5較NTP土壤溫度降低1.3 ℃；CTP7S3與CTP5S5較CTP土壤溫度降低1.1 ℃～ 1.3 ℃；NTP5S5與CTP相比土壤溫度降低 1.7 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶間的土壤溫度，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度降低2.6 ℃～3.8 ℃；NTP5S0不覆蓋帶較地膜帶土壤溫度降低1.2 ℃。灌漿初期至完熟期；NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較NTP分別提高2.4 ℃與2.2 ℃；CTP7S3與CTP5S5地膜帶土壤溫度較CTP分別提高 0.8 ℃與 1.1 ℃；免耕措施下NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較傳統(tǒng)耕作CTP相比分別提高 2.2 ℃與 2.0 ℃。種植系統(tǒng)內(nèi)，NTP7S3與NTP5S5土壤溫度較NTP分別提高1.6 ℃與 1.3 ℃；CTP7S3與CTP5S5土壤溫度較CTP分別提高1.1 ℃與0.8 ℃；免耕措施下NTP7S3與NTP5S5土壤溫度較傳統(tǒng)耕作CTP相比分別提高1.3 ℃與1.1 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶土壤溫度，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度均降低1.7 ℃；NTP5S0不覆蓋帶較地膜帶土壤溫度降低0.9 ℃?？傊?，地膜秸稈帶狀覆蓋在低溫季有保持土壤熱量的作用，而在高溫季相比于傳統(tǒng)全膜覆蓋能夠降低土壤溫度，是減少土壤溫度對玉米生長發(fā)育過度影響的有效措施。

2.1.2 土壤溫度日變化

由圖4可知，不同地膜秸稈帶狀覆蓋玉米農(nóng)田土壤溫度日變化從早上8：00開始至下午18：00變化趨勢為先增大后降低，峰值在14：00處（圖4）。耕作措施對土壤溫度無顯著影響，覆蓋方式對土壤溫度存在顯著影響。

8：00土壤溫度最低，NTP7S3與NTP5S5較NTP地膜帶土壤溫度分別提高1.0 ℃與1.1 ℃；CTP7S3與CTP5S5較CTP地膜帶土壤溫度分別降低0.2 ℃與0.5 ℃。NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較CTP提高0.5 ℃～0.7 ℃、秸稈帶土壤溫度較CTP降低0.4 ℃～0.8 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶土壤溫度，NTP7S3、NTP5S5處理秸稈帶較地膜帶土壤溫度分別降低1.0 ℃、1.4 ℃。隨著氣溫的上升，土壤溫度在14：00達(dá)到全天最高值。NTP7S3與NTP5S5較NTP地膜帶土壤溫度分別提高1.6 ℃與1.0 ℃；CTP7S3與CTP5S5較CTP地膜帶土壤溫度分別降低0.7 ℃與0.6 ℃。免耕措施下的NTP7S3與NTP5S5處理地膜帶土壤溫度較傳統(tǒng)耕作CTP處理提高0.7 ℃～1.4 ℃、秸稈帶土壤溫度較CTP降低3.3 ℃～4.8 ℃。在種植系統(tǒng)內(nèi)，NTP7S3與NTP5S5較NTP土壤溫度降低 0.7 ℃～1.8 ℃；CTP7S3和CTP5S5較CTP土壤溫度降低1.5 ℃～1.7 ℃；與傳統(tǒng)對照CTP相比，NTP7S3和NTP5S5土壤溫度降低1.0 ℃～2.1 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶，NTP7S3、NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度分別降低 4.7 ℃、5.6 ℃。18：00時，NTP7S3與NTP5S地膜帶土壤溫度較CTP提高0.6 ℃～1.1 ℃、秸稈帶土壤溫度較CTP降低1.8 ℃～3.3 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶，NTP7S3、NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度分別降低3.0 ℃、3.8 ℃。說明免耕措施下地膜秸稈二元覆蓋方式較傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋能夠降低土壤溫度日變化幅度，其中以70%地膜覆蓋、30%秸稈覆蓋對土壤溫度的穩(wěn)定效果最好，創(chuàng)造了有利于玉米生長發(fā)育的土壤熱量環(huán)境，而對于玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)而言，溫度的穩(wěn)定性將會有利于產(chǎn)量的提高。

2.1.3 土壤溫度垂直變化

不同地膜秸稈二元覆蓋方式對玉米全生育期5～25 cm土層平均土壤溫度隨著土層的加深影響逐漸減弱（圖5）。耕作措施對玉米全生育期各土層平均土壤溫度空間變化無顯著影響，而覆蓋方式對玉米全生育期階段土壤溫度空間變化存在顯著影響。在5 cm土層，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較CTP提高6.1%～7.6%、秸稈帶土壤溫度較CTP降低11.4%～21.9%；比較同一處理不同覆蓋帶的土壤溫度發(fā)現(xiàn)，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度分別降低21.5%與35.8%。在10 cm土層，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度較CTP降低13.8%～25.6%；比較同一處理不同覆蓋帶的土壤溫度發(fā)現(xiàn)，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度分別降低18.1%與 25.6%，NTP7S0與NTP5S0不覆蓋帶土壤溫度較地膜帶分別降低5.1%與8.2%。在15 cm土層，NTP7S3地膜帶土壤溫度較CTP提高 5.8%，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度較CTP降低7.6%～14.5%；種植系統(tǒng)內(nèi)，免耕措施下，NTP5S5較NTP土壤溫度降低7.6%；傳統(tǒng)耕作措施下CTP7S3與CTP5S5較CTP土壤溫度降低6.0%～6.6%；與傳統(tǒng)對照CTP相比，NTP5S5土壤溫度降低6.5%。比較同一處理不同覆蓋帶的土壤溫度，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較秸稈帶分別降低14.4%與24.0%。在15～25 cm土層，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度較CTP降低6.7%～6.7%；比較同一處理不同覆蓋帶，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度較地膜帶分別降低12.7%與11.5%。

2.2 不同秸稈地膜帶狀覆蓋方式下大氣溫度與玉米農(nóng)田土壤溫度差

通過大氣溫度與表層土壤溫度差可以判斷不同地膜秸稈二元覆蓋方式對玉米農(nóng)田土壤溫度穩(wěn)定性的影響（圖6），免耕較傳統(tǒng)耕作大氣溫度與土壤溫度差降低7%。NTP7S3與NTP5S5較NTP地膜覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差分別降低1.3 ℃與1.5 ℃；CTP7S3與CTP5S5較CTP地膜覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差均降低 0.8 ℃；與傳統(tǒng)對照CTP相比，免耕措施下NTP7S3與NTP5S5地膜覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差分別降低1.2 ℃與1.3 ℃，且NTP7S3秸稈覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差較CTP降低1.1 ℃。在種植系統(tǒng)內(nèi)，NTP7S3與NTP5S5較NTP大氣溫度與土壤溫度差分別降低0.8 ℃與1.2 ℃；CTP7S3較CTP大氣溫度與土壤溫度差降低0.7 ℃；與傳統(tǒng)對照CTP相比，NTP7S3與NTP5S5大氣溫度與土壤溫度差分別降低1.1 ℃與0.7 ℃。比較同一處理不同覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差，NTP5S5地膜覆蓋帶較秸稈覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差降低1.3 ℃，CTP5S5地膜覆蓋帶較秸稈覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差降低0.4 ℃；NTP7S0地膜覆蓋帶較秸稈覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差提高0.3 ℃，CTP5S0地膜覆蓋帶較不覆蓋帶大氣溫度與土壤溫度差提高0.4 ℃。綜上所述，NTP7S3處理玉米農(nóng)田大氣溫度與土壤溫度差最低，說明免耕措施配套70%地膜覆蓋結(jié)合30%捆狀玉米秸稈覆蓋可以提高玉米農(nóng)田土壤溫度的穩(wěn)定性。

2.3 不同處理玉米不同生育階段土壤溫度與土壤積溫的差異

免耕與傳統(tǒng)耕作措施間土壤溫度與土壤積溫?zé)o顯著差異（表2）。就土壤溫度而言，玉米苗期至拔節(jié)期，NTP5S5處理地膜帶較NTP土壤溫度降低1.0 ℃；CTP7S3與CTP5S5地膜帶較CTP土壤溫度降低0.7 ℃～2.1 ℃。與傳統(tǒng)對照CTP相比，NTP5S5處理地膜帶土壤溫度降低1.1 ℃，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度降低 5.7 ℃～8.1 ℃。NTP7S3與NTP5S5處理秸稈帶較地膜帶土壤溫度降低5.6 ℃～7.0 ℃；NTP7S0處理不覆蓋帶較地膜帶土壤溫度降低0.7 ℃。玉米拔節(jié)至大喇叭口期，免耕措施下NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度較傳統(tǒng)對照CTP降低4.0 ℃～5.2 ℃。NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度降低3.3 ℃～4.5 ℃。玉米大喇叭口至吐絲期，免耕措施下NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較傳統(tǒng)耕作CTP處理均提高 0.9 ℃；NTP5S5秸稈帶土壤溫度較CTP降低 1.6 ℃。NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度降低1.2 ℃～2.5 ℃。玉米吐絲至灌漿末期，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較CTP提高1.7 ℃～2.1 ℃。玉米灌漿末至完熟期，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較CTP提高2.0 ℃～2.1 ℃。玉米整個生育時期內(nèi)，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度較NTP提高1.0 ℃～1.3 ℃。免耕措施下NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤溫度與傳統(tǒng)對照CTP相比提高0.7 ℃～1.0 ℃，" NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤溫度與CTP相比降低1.8 ℃～2.9 ℃。NTP7S3與NTP5S5秸稈帶較地膜帶土壤溫度降低2.8 ℃～3.6 ℃。雖然NTP7S3與NTP5S5在播種至拔節(jié)期土壤溫度低于CTP，延緩了玉米的出苗，但在吐絲至灌漿期免耕措施結(jié)合不同的地膜秸稈二元覆蓋方式能夠降低土壤溫度，避免了玉米根系及葉片發(fā)生早衰。就土壤積溫而言，玉米苗期至拔節(jié)期，NTP5S5較CTP地膜帶土壤積溫降低34 ℃，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤積溫較CTP相比降低182 ℃～259 ℃；玉米拔節(jié)至大喇叭口期，NTP7S3與NTP5S5秸稈帶土壤積溫較CTP相比分別降低103 ℃～134 ℃；玉米大喇叭口至吐絲期，NTP5S5秸稈帶土壤積溫較CTP降低 37 ℃；玉米吐絲至灌漿末期，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤積溫較CTP提高98 ℃～126 ℃；玉米灌漿末至完熟期，NTP7S3與NTP5S5地膜帶土壤積溫較CTP均提高39 ℃；玉米整個生育時期內(nèi)，NTP5S5地膜帶土壤積溫較CTP提高104 ℃、秸稈帶土壤積溫較CTP處理降低470 ℃。

2.4 不同秸稈地膜帶狀覆蓋方式下玉米籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)

2.4.1 籽粒產(chǎn)量

不同耕作措施與覆蓋方式對玉米籽粒產(chǎn)量影響顯著（圖7），但是二者的交互作用并不顯著。免耕較傳統(tǒng)耕作玉米籽粒產(chǎn)量低6.6%。免耕措施下，NTP7S3處理玉米產(chǎn)量達(dá)到13 472 kg·hm^-2，較NTP、NTP7S0和NTP5S0玉米增產(chǎn)6.2%、15.1%和21.4%，但NTP7S3和NTP5S5籽粒產(chǎn)量無顯著差異。傳統(tǒng)耕作措施下，CTP7S3處理玉米產(chǎn)量達(dá)到14 441" kg·hm^-2，較CTP、CTP7S0和CTP5S0增產(chǎn)10.5%～23.2%，CTP7S3和CTP5S5處理之間籽粒產(chǎn)量無顯著差異。綜合耕作措施與覆蓋方式，NTP7S3較CTP玉米增產(chǎn)4.6%，說明免耕措施下70%地膜覆蓋、30%秸稈覆蓋處理可以在減少地膜的基礎(chǔ)上獲得高產(chǎn)。

2.4.2 產(chǎn)量構(gòu)成因素 [HT]覆蓋方式對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素具有顯著影響，而耕作措施對玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素?zé)o顯著影響（圖8）。對玉米穗數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，NTP7S3處理玉米穗數(shù)最多，較免耕下其他處理穗數(shù)增加8.7%～19.0%； CTP7S3較CTP處理穗數(shù)增加10.3%，與其余處理之間無顯著差異；其中NTP7S3較傳統(tǒng)對照CTP玉米穗數(shù)增加20.0%。比較不同處理下玉米穗粒數(shù)，免耕措施下，NTP7S3較NTP、NTP7S0、NTP5S0玉米穗粒數(shù)分別增加10.3%、5.0%、8.6%；傳統(tǒng)耕作措施下，CTP7S3較CTP、CTP7S0、CTP5S0玉米穗粒數(shù)分別增加6.7%、4.4%、5.9%；其中NTP7S3較CTP玉米穗粒數(shù)增加9.0%。地膜秸稈二元覆蓋方式明顯提高了玉米的千粒質(zhì)量，免耕措施下，以NTP5S5處理千粒質(zhì)量最高，較NTP、NTP7S0、NTP5S0高出8.2%～14.8%；傳統(tǒng)耕作措施下，CTP7S3處理千粒質(zhì)量最高，較CTP、CTP7S0、CTP5S0高出6.9%～13.7%。結(jié)合耕作措施與覆蓋方式，NTP7S3與NTP5S5較傳統(tǒng)對照CTP千粒質(zhì)量增加5.0%與9.1%。綜上所述，免耕措施下70%地膜覆蓋、30%秸稈覆蓋處理玉米增產(chǎn)歸功于穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量三者的協(xié)同提高。

2.5 玉米籽粒產(chǎn)量與土壤溫度及其構(gòu)成因素的關(guān)系

西北灌區(qū)玉米產(chǎn)量的提高需要營造適宜的土壤熱量環(huán)境來促進(jìn)玉米的生長發(fā)育及產(chǎn)量形成。為探明不同地膜秸稈帶狀覆蓋方式下土壤溫度對玉米產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響，采用灰色關(guān)聯(lián)分析的方法分析了土壤溫度于產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系（表3）。分析發(fā)現(xiàn)，玉米全生育期5～25 cm土層土壤溫度、積溫、穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量對玉米籽粒產(chǎn)量均存在相關(guān)性的影響。土壤溫度及產(chǎn)量構(gòu)成因素與產(chǎn)量之間的關(guān)聯(lián)度依次為積溫gt;溫度gt;穗粒數(shù)gt;穗數(shù)gt;千粒質(zhì)量。按照灰色系統(tǒng)理論分析中關(guān)聯(lián)分析原則，說明適宜的土壤溫度通過協(xié)同調(diào)控玉米產(chǎn)量構(gòu)成要素而實現(xiàn)其高產(chǎn)。

3 討" 論

3.1 秸稈地膜帶狀覆蓋對玉米農(nóng)田土壤溫度的調(diào)控效應(yīng)

溫度對作物生產(chǎn)具有重要影響^[23]，而土壤溫度是改變植物所受溫度變化的基礎(chǔ)，是植株保持根系活力的重要因素，對農(nóng)田生產(chǎn)力具有較大影響^[24-25]。本研究中，從玉米全生育期看，地膜秸稈二元覆蓋方式下的土壤溫度始終小于傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋。玉米播種至拔節(jié)期，各處理土壤溫度均存在上升趨勢，拔節(jié)至大喇叭口期，各處理土壤溫度出現(xiàn)下降趨勢，這可能是受降雨和灌水的影響，大喇叭口至開花期各溫度呈上升趨勢，開花至成熟期，受葉面積指數(shù)的影響，玉米植株遮蔭作用增強(qiáng)，耕層溫度受秸稈覆蓋的影響降低^[26]。本研究表明不同的地膜秸稈二元覆蓋可以明顯改變表層土壤的熱量條件，但同一天不同測定時段，不同地膜秸稈覆蓋方式表現(xiàn)出差異，與傳統(tǒng)地膜覆蓋相比，在8：00到14：00的增溫階段土壤溫度增幅較小，在14：00至18：00的降溫階段土壤溫度降低幅度也較小，表現(xiàn)出保溫與穩(wěn)定溫度的效果。土壤溫度的垂直變化是反映單位垂直距離內(nèi)的溫度變化和垂直變化方向的熱量傳輸強(qiáng)度^[27]，本研究中不同耕作措施與覆蓋方式在5～25 cm土層土壤溫度變化趨勢基本一致；且隨著土壤深度的增加，各處理對土壤溫度的影響逐漸降低；不同處理對土壤溫度的影響主要是在5～15 cm土層，其中免耕地膜秸稈二元覆蓋（NTP7S3與NTP5S5）較傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋（CTP）土壤溫度降低了 6.5%～9.4%，這是由于秸稈覆蓋阻擋了太陽輻射及熱量的傳導(dǎo)，太陽輻射條件下土壤溫度上升速度較慢^[28]。通過大氣溫度與表層土壤溫度差可知，免耕措施較傳統(tǒng)耕作措施大氣與土壤溫度差減小7%，其中免耕下以NTP7S3處理大氣與土壤溫度的差值變化幅度最小，表明免耕結(jié)合合理的地膜秸稈覆蓋具有穩(wěn)定玉米農(nóng)田土壤溫度的作用，這是減少氣溫變化對玉米生長發(fā)育過度影響的重要機(jī)制。土壤積溫是反應(yīng)作物生長發(fā)育期間對土壤熱量資源獲取的綜合表征指標(biāo)^[29]。本研究表明，自玉米播種至灌漿期，5～25 cm土層土壤積溫表現(xiàn)為免耕措施的土壤積溫低于傳統(tǒng)耕作，其中NTP7S3與NTP5S5土壤積溫間無顯著差異，在玉米生育前期可提高土壤積溫，促進(jìn)玉米出苗，而在吐絲至灌漿期NTP7S3處理可以降低5～25 cm土層土壤積溫，保證了玉米正常的生長發(fā)育，利于玉米穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

3.2 產(chǎn)量形成對秸稈地膜帶狀覆蓋方式的響應(yīng)

作物的高產(chǎn)取決于作物產(chǎn)量性能之間的協(xié)調(diào)提高^[30]，而土壤溫度是影響作物產(chǎn)量性能與作物生長發(fā)育的重要影響因素。前人研究表明，單一的秸稈覆蓋早春地溫較低使得前期作物的生長發(fā)育緩慢，導(dǎo)致減產(chǎn)；在高溫季節(jié)，單一的地膜覆蓋往往容易造成作物根區(qū)極端高的土壤溫度，導(dǎo)致作物根系及葉片發(fā)生早衰現(xiàn)象，從而影響產(chǎn)量^[7，31]。本研究將耕作措施與不同的地膜秸稈覆蓋結(jié)合形成一種玉米的新型生產(chǎn)模式，免耕措施下地膜秸稈二元覆蓋在玉米生育前期土壤溫度較低，但總高于單一秸稈覆蓋^[32]，而且表層土壤溫度影響玉米出苗，溫度低出苗慢，但對出苗率無明顯影響^[33]。當(dāng)氣溫迅速升高，傳統(tǒng)覆膜在高溫季節(jié)明顯超過了玉米根系發(fā)育35 ℃的適溫閾值，而免耕措施下地膜秸稈二元覆蓋可降玉米吐絲至灌漿期的土壤溫度，避免了玉米根系及葉片發(fā)生早衰現(xiàn)象^[34-35]。結(jié)果表明，耕作措施與覆蓋方式對玉米籽粒產(chǎn)量的影響達(dá)到極顯著水平，其中免耕和傳統(tǒng)耕作措施下均以70%地膜覆蓋與30%秸稈覆蓋玉米籽粒產(chǎn)量最高，但二者無顯著性差異，說明免耕措施下70%地膜覆蓋與30%秸稈覆蓋可以實現(xiàn)資源循環(huán)利用的同時提高玉米產(chǎn)量。玉米的產(chǎn)量主要是穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒質(zhì)量決定^[36]。本研究表明，免耕措施下70%地膜覆蓋結(jié)合30%秸稈覆蓋對玉米的穗數(shù)、穗粒數(shù)以及千粒質(zhì)量均有所提高，其中免耕處理的穗數(shù)明顯高于其他處理，主要是提高了玉米的雙穗率^[21]。另一個增產(chǎn)原因是免耕地膜秸稈交替覆蓋顯著降低了玉米全生育期5～25 cm土層土壤溫度，延緩了玉米生長前期的生長發(fā)育，將土壤養(yǎng)分通過“錯期分配”滿足玉米生育后期旺盛生長的養(yǎng)分需求，使得玉米灌漿后期還維持較大的綠色葉面積，利于籽粒灌漿而促進(jìn)增產(chǎn)^[37]。綜上所述，免耕地膜秸稈二元覆蓋改善了土壤表層的熱量條件，解決了秸稈覆蓋早春低溫制約因子及地膜覆蓋盛夏極端高溫制約因子，顯著提高了玉米的產(chǎn)量。因此，在河西綠洲灌區(qū)免耕措施下70%地膜覆蓋結(jié)合30%秸稈覆蓋可以有效地協(xié)調(diào)玉米籽粒產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素之間的關(guān)系，進(jìn)而實現(xiàn)玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)。

4 結(jié)" 論

地膜秸稈二元覆蓋（NTP7S3與NTP5S5）較傳統(tǒng)耕作全膜覆蓋（CTP）改善了玉米農(nóng)田土壤表層的熱量條件，全生育期內(nèi)平均土壤溫度降低 1.8 ℃～2.9 ℃，土壤積溫降低294 ℃～470 ℃；其中苗期至拔節(jié)期土壤溫度降低5.7 ℃～ 8.1 ℃，土壤積溫低182 ℃～259 ℃；玉米吐絲至灌漿末土壤溫度低0.1 ℃～1.0 ℃，土壤積溫低 5 ℃～54 ℃，避免了玉米根系及葉片發(fā)生早衰。同時，免耕70%地膜覆蓋結(jié)合30%捆狀玉米秸稈覆蓋（NTP7S3）處理玉米農(nóng)田日變化幅度、大氣與土壤溫度的差值變化幅度較小，穩(wěn)定了玉米農(nóng)田土壤溫度，減少了氣溫變化對玉米生長發(fā)育的負(fù)面影響。因而，NTP7S3處理增產(chǎn)效果突出，較CTP增產(chǎn)4.6%。故此，免耕70%地膜覆蓋結(jié)合30%捆狀玉米秸稈覆蓋是河西綠洲灌區(qū)適宜玉米高產(chǎn)的耕作覆蓋措施。

參考文獻(xiàn) Reference：

［1］ 沈玉芳，段長林，岳善超，等.黃土高原南部塬區(qū)春玉米生產(chǎn)施肥現(xiàn)狀評價[J].玉米科學(xué)，2021，29（3）：145-150.

SHEN Y F，DUAN CH" L，YUE SH CH，et al.Evaluation of fertilizer application on spring maize production inthe dryland of southern loess plateau[J].Journal of Maize Sciences，2021，29（3）：145-150.

[2]ZHOU L，LI F，JIN S，et al.How two ridges and the furrow mulched with plastic film affect soil water，soil temperature and yield of maize on the semiarid Loess Plateau of China[J].Field Crops Research，2009，113（1）：41-47.

[3]YIN W，CHAI Q，GUO Y，et al.Straw and plastic management regulate air-soil temperature amplitude and wetting-drying alternation in soil to promote intercrop productivity in arid regions[J].Field Crops Research， 2020，249：107758.

[4]常 磊，韓凡香，柴雨葳，等.秸稈帶狀覆蓋對半干旱雨養(yǎng)區(qū)冬小麥田地溫和產(chǎn)量的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2018， 29（9）：2949-2958.

CHANG L，HAN F X，CHAI Y W，et al.Effect of straw belt-mulching on soil temperature and yield of winter wheat in rain-fed semiarid region[J].Chinese Journal of Applied Ecology，2018，29（9）：2949-2958.

[5]陳繼康，李素娟，張 宇，等.不同耕作方式麥田土壤溫度及其對氣溫的響應(yīng)特征——土壤溫度日變化及其對氣溫的響應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（7）：2592-2600.

CHEN J K，LI S J，ZHANG Y，et al.Characteristics of soil temperature and response to air temperature under different tillage systems—diurnal dynamic of soil temperature and its response to air temperature[J].Scientia Agricultura Sinica，2009，42（7）：2592-2600.

[6]殷 文，柴 強(qiáng)，胡發(fā)龍，等.干旱內(nèi)陸灌區(qū)不同秸稈還田方式下春小麥田土壤水分利用特征[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，52（7）：1247-1259.

YIN W，CHAI Q，HU F L，et al.Characteristics of soil water utilization in spring wheat field with different straw retention approaches in dry inland irrigation areas[J].Scientia Agricultura Sinica，2019，52（7）：1247-1259.

[7]王 敏，王海霞，韓清芳，等.不同材料覆蓋的土壤水溫效應(yīng)及對玉米生長的影響[J].作物學(xué)報，2011，37（7）：1249-1258.

WANG M，WANG H X，HAN Q F，et al.Effects of different mulching materials on soil water，temperature，and corn growth[J].Acta Agronomica Sinica，2011，37（7）：1249-1258.

[8]杜社妮，白崗栓.玉米地膜覆蓋的土壤環(huán)境效應(yīng)[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25（5）：56-59.

DU SH N，BAI G SH.Studies on effects of plastic film mulching on soil environment of maize field[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2007，25（5）：56-59.

[9]趙 財，陳桂平，柴 強(qiáng)，等.不同灌水水平下少耕地膜覆蓋對玉米農(nóng)田土壤溫度和水分利用效率的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2017，35（1）：152-157.

ZHAO C，CHEN" G P，CHAI Q，et al.The effect of minimum tillage and mulching on soil temperature and WUE of maize under different irrigation levels[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2017，35（1）：152-157.

[10] 于愛忠，柴 強(qiáng).供水與地膜覆蓋對干旱灌區(qū)玉米產(chǎn)量的影響[J].作物學(xué)報，2015，41（5）：778-786.

YU A ZH，CHAI Q.Effects of plastic mulching and irrigation on yield of corn in arid oasis irrigation area[J].Acta Agronomica Sinica，2015，41（5）：778-786.

[11]吳涌泉，屈 明，孫 芬，等.秸稈覆蓋對土壤理化性狀、微生物及生態(tài)環(huán)境的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2009，25（14）：263-268.

WU Y Q，QU M，SUN F，et al.Effect of straw mulching on soil physical and chemical properties，soil microorganism and environment[J].Chinese Agricultural Science Bulletin，2009，25（14）：263-268.

[12]卜玉山，苗果園，周乃健，等.地膜和秸稈覆蓋土壤肥力效應(yīng)分析與比較[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，39（5）：1069-1075.

BU Y SH，MIAO G Y，ZHOU N J，et al.Analysis and comparison of the effects of plastic film mulching and straw mulching on soil fertility[J].Scientia Agricultura Sinica，2006，39（5）：1069-1075.

[13]YIN W，F(xiàn)ENG F X，ZHAO C，et al.Integrated double mulching practices optimizes soil temperature and improves soil water utilization in arid environments [J].International journal of biometeorology，2016，60（9）：1423-1437.

[14]GAO Y，XIE Y，JIANG" H，et al.Soil water status and root distribution across the rooting zone in maize with plastic film mulching[J].Field Crops Research，2014，156：40-47.

[15]張建軍，樊廷錄，趙 剛，等.旱地玉米留膜留茬免耕栽培的土壤水熱及產(chǎn)量效應(yīng)[J].核農(nóng)學(xué)報，2016，30（11）：2274-2281.

ZHANG J J，F(xiàn)AN Tnbsp; L，ZHAO G，et al.Effects of no-tillage cultivation reserved plastic and stubbles on soil moisture temperature and yield of dryland maize[J].Journal of Nuclear Agricultural Sciences，2016，30（11）：2274-2281.

[16]嚴(yán)昌榮，劉恩科，舒 帆，等.我國地膜覆蓋和殘留污染特點(diǎn)與防控技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報，2014，31（2）：95-102.

YAN CH R，LIU E K，SHU F，et al.Review of agricultural plastic mulching and its residual pollution and prevention measures in China[J].Journal of Agricultural Resources and" Environment，2014，31（2）：95-102.

[17]LIU E K，HE W Q，YAN C R.‘White revolution’ to ‘white pollution’—agricultural plastic film mulch in China[J].Environmental Research Letters，2014，9（9）：091001

[18]李娜娜，池寶亮，梁改梅.旱地玉米秸稈地膜二元覆蓋的土壤水熱效應(yīng)研究[J].水土保持學(xué)報，2017，31（4）：248-253.

LI N N，CHI B L，LIANG G M.Study on soil water and heat effect of plastic film combined with straw mulch in dryland maize field[J].Journal of Soil and Water Conservation，2017，31（4）：248-253.

[19]解文艷，周懷平，楊振興，等.不同覆蓋方式對旱地春玉米土壤水分及作物生產(chǎn)力的影響[J].水土保持學(xué)報，2014，28（4）：128-133.

XIE W Y，ZHOU H P，YANG ZH" X，et al.Effect of different mulching patterns on soil moisture and crop productivity of spring maize[J].Journal of Soil and Water Conservation，2014，28（4）：248-253.

[20]徐福利，梁銀麗，汪有科，等.秸桿覆蓋保護(hù)耕作法土壤水分和溫度變化及玉米產(chǎn)量效應(yīng)[J].土壤通報，2006， 37（4）：648-650.

XU F L，LIANG Y L，WANG Y K，et al.Effect of stock mulch conservation method on soil moisture soil temperature and corn yield[J].Chinese Journal of Soil Science，2006，37（4）：648-650.

[21]郭 瑤，柴 強(qiáng)，殷 文，等.綠洲灌區(qū)小麥免耕秸稈還田對后作玉米產(chǎn)量性能指標(biāo)的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，25（1）：69-77.

GUO Y，CHAI Q，YIN W，et al.Effect of wheat straw return to soil with zero-tillage on maize yield in irrigated oases[J].China Journal of Eco-Agriculture，2017，25（1）：69-77.

[22]吳 楊，賈志寬，邊少鋒，等.不同方式周年覆蓋對黃土高原玉米農(nóng)田土壤水熱的調(diào)控效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2018，51（15）：2872-2885.

WU Y，JIA ZH" K，BIAN SH F，et al.Regulation effects of different mulching patterns during the whole season on soil water and temperature in the maize field of loess plateau[J].Scientia Agricultura Sinica，2018，51（15）：2872-2885.

[23]姚凡云，曹玉軍，王虹霏，等.秸稈還田對東北半干旱區(qū)玉米‖花生輪作系統(tǒng)土壤水熱特性及作物產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2020，28（4）：86-95.

YAO F Y，CAOY J，WANG H F，et al.Effects of straw returning on soil hydro-thermal properties and crop yield of maize ‖ peanut rotation system in semi-arid area of northeast China[J].Journal of Maize Sciences，2020， 28（4）：86-95.

[24]STONE P J，SORENSEN I B，JAMIESON P D.Effect of soil temperature on phenology，canopy development，biomass and yield of maize in a cool-temperate climate[J].Field Crops Research，1999，63（2）：169-178

[25]王 俊，李鳳民，宋秋華，等.地膜覆蓋對土壤水溫和春小麥產(chǎn)量形成的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003，14（2）：205-210.

WANG J，LI F M，SONG Q H，et al.Effects of plastic film mulching on soil temperature and moisture and on yield formation of spring wheat[J].Chinese Journal of Applied Ecology，2003，14（2）：205-210.

[26]張麗華，徐 晨，閆偉平，等.半干旱區(qū)地表覆蓋方式對土壤水溫效應(yīng)及玉米產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2023，41（2）：179-192.

ZHANG L H，XU CH，YAN W P，et al.Effects of surface mulching on soil water and temperature efficiency and maize yield in semi-arid area[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2023，41（2）：179-192.

[27]李鎖鎖，呂世華，奧銀煥，等.黃河上游地區(qū)輻射收支及土壤熱狀況季節(jié)變化特征[J].太陽能學(xué)報，2009，30（2）：156-162.

LI S S，L" SH H，AO Y H，et al.The seasonal variation character of radiation budget and soil heat condition in the upper yellow river[J].Acta Energiae Solaris Sinica，2009，30（2）：156-162.

[28]朱 琳，劉 毅，徐洪敏，等.黃土旱塬不同水分管理模式對旱作春玉米土壤溫度的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，42（12）：4396-4402.

ZHU L，LIU Y，XU H M，et al.Effects of water management patterns in spring maize cultivation on the dryland soil temperature dynamics in the loess plateau[J].Scientia Agricultura Sinica，2009，42（12）：4396-4402.

[29]楊祁峰，岳 云，熊春蓉，等.不同覆膜方式對隴東旱塬玉米田土壤溫度的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2008， 26（6）：29-33.

YANG Q F，YUE Y，XIONG CH R，et al.Influence of different approaches of plastic film mulching on soil temperature of maize field in dry plateau of Longdong[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2008，26（6）：29-33.

[30]李 榮，侯賢清，賈志寬.溝壟二元覆蓋對渭北旱塬區(qū)土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響[J].土壤學(xué)報，2017，54（5）：1259-1268.

LI R，HOU X Q，JIA ZH" K.Effects of dual-mulching of ridge and furrow on soil fertility and maize yield in the Weibei Tablelands[J].Acta Pedologica Sinica，2017， 54（5）：1259-1268.

[31]殷 文，陳桂平，柴 強(qiáng)，等.前茬小麥秸稈處理方式對河西走廊地膜覆蓋玉米農(nóng)田土壤水熱特性的影響[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，49（15）：2898-2908.

YIN W，CHEN G P，CHAI Q，et al.Responses of soil water and temperature to previous wheat straw treatments in plastic film mulching maize field at Hexi corridor[J].Scientia Agricultura Sinica，2016，49（15）：2898-2908.

[32]殷 濤，何文清，嚴(yán)昌榮，等.地膜秸稈雙覆蓋對免耕種植玉米田土壤水熱效應(yīng)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2014， 30（19）：78-87.

YIN T，HE W Q，YAN CH R，et al.Effects of plastic mulching on surface of no-till straw mulching on soil water and temperature[J].Transactions of The Chinese Society of Agricultural，2014，30（19）：78-87.

[33]馬樹慶，王 琪，呂厚荃，等.水分和溫度對春玉米出苗速度和出苗率的影響[J].生態(tài)學(xué)報，2012，32（11）：3378-3385.

MA SH Q，WANG Q，L" H Q，et al.Impact of water and temperature on spring maize emergence speed and emergence rate[J].Acta Ecologica Sinica，2012，32（11）：3378-3385.

[34]陶志強(qiáng)，陳源泉，隋 鵬，等.華北春玉米高溫脅迫影響機(jī)理及其技術(shù)應(yīng)對探討[J].中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2013， 18（4）：20-27.

TAO ZH Q，CHEN Y Q，SUI P，et al.Effects of high temperature stress on spring maize and its technologic solutions in North China Plain[J].Journal of China Agricultural University，2013，18（4）：20-27.

[35]BU L D，ZHU L，LIU J L，et al.Source-sink capacity responsible for higher maize yield with removal of plastic film[J].Agronomy Journal，2013，105（3）：591-598.

[36]曹冬梅，孫艷春，王秀艷.利用玉米穗粒性狀三要素估測產(chǎn)量水平[J].玉米科學(xué)，2006，14（1）：141-143.

CAO D M，SUN Y CH，WANG X Y.Utilizing the three key elements of maize spike and granule character to estimate yield level[J].Journal of Maize Sciences，2006， 14（1）：141-143.

[37]陳桂平，鄭德陽，郭 瑤，等.綠洲灌區(qū)地膜秸稈交替覆蓋玉米農(nóng)田土壤水分利用特征[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2021，39（4）：54-63.

CHEN G P，ZHENG D Y，GUO Y，et al.Soil water use characteristics of maize field alternatively mulched with straw and plastic film in oasis irrigation area[J].Agricultural Research in the Arid Areas，2021，39（4）：54-63.

Regulation Effect of Strip Mulching with Plastic and Straw on Soil Temperature for Maize Farmland in Arid Irrigated Areas

SHAO Guangui，LI Pan，HU Falong，F(xiàn)AN Zhilong，F(xiàn)AN Hong，HE Wei，WANG Feng，SUN Yali，YIN Wen and CHEN Guiping

（State Key Laboratory of Arid Land Crop Science/College of Agronomy，Gansu Agricultural" University，Lanzhou 730070，China）

Abstract This study addresses the serious issues of residual plastic film pollution，soil quality deterioration and maize yield decline caused by long-term plastic film mulching in the oasis region of northwest China.A field" experiment was conducted to investigate the effects of different tillage practices （no tillage and conventional tillage） and five mulching methods （whole plastic film mulching，70% plastic film mulching combined with 30% straw mulching，70% plastic film mulching combined with no straw mulching，50% plastic film mulching combined with 50% straw mulching，50% plastic film mulching combined with 50% no mulching） on soil temperature and grain yield in these irrigated areas. The results showed that the alternating mulching of plastic film and straw effectively addressed the constraints of low temperatures in early spring and extremely high temperatures in summer. This method maintained soil heat during low temperature periods and reduced soil heat during high temperature periods compared with conventional tillage with whole plastic mulching （CTP）. The no tillage with 70% plastic film mulching and 30% straw mulching （NTP7S3） reduced the daily variation range of soil temperature and stabilized soil temperature in maize farmland，the NTP7S3 treatment significantly improved the heat conditions of the soil surface layer when compared to the CTP treatment，with the average soil temperature reduced by 1.8 ℃ to 2.9 ℃ and soil accumulated temperature decreased by 294 ℃ to 470 ℃ over the whole growth period，thereby preventing premature senescence of maize roots and leaves.Meanwhile，the difference between atmospheric and soil temperatures in maize farmland treated with NTP7S3 exhibited the least variation，being 1.1 ℃ lower than that in the CTP treatment，which mitigated the excessive influence of temperature fluctuations on maize growth and development. According to the grey correlation analysis of maize grain yield with soil temperature and yield components，the higher grain yield obtained with the NTP7S3 treatment resulted from a synergistic increase in ear number，kernel number per ear，and thousand kernel" mass，with the grain yield increase of 4.6% over the CTP treatment. These findings suggest that the combination of 70% plastic and 30% maize straw with no tillage can ensure high and stable maize yield while reducing the inputs of plastic film and machinery，which is a feasible cultivation practice for maize production in northwest oasis irrigation areas.

Key words Maize; Strip mulching with plastic and straw; Tillage practice; Soil temperature; Arid irrigated areas

Received" 2023-07-23""" Returned 2023-10-09

Foundation item The Youth Mentor Support Fund of Gansu Agricultural University （No.GAU-QDFC-2022-1）; the National Natural Science Foundation of China （No.32372238， No.32101857， No.U21A20218）; the Fuxi Young Talents Fund of Gansu Agricultural University （No.Gaufx-03Y10）.

First author SHAO Guangui，male，master student. Research area：multiple cropping，water-saving agriculture. E-mail：shaogg0206@163.com

Corresponding"" author YIN Wen，male，Ph.D，professor. Research area：multiple cropping，water-saving agriculture，conservative tillage technology and theoretical research. E-mail：yinwen@gsau.edu.cn

CHEN Guiping，female，master，senior experimentalist.Research area：water-saving agriculture，laboratory measurements，etc. E-mail：chengp@gsau.edu.cn

（責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor：CHENG" Min）

基金項目：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)青年導(dǎo)師扶持基金（GAU-QDFC-2022-1）;國家自然科學(xué)基金（32372238，32101857，U21A20218）;甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)伏羲青年人才項目（Gaufx-03Y10）。

第一作者：邵冠貴，男，碩士研究生，從事多熟種植、節(jié)水農(nóng)業(yè)研究。E-mail：shaogg0206@163.com

通信作者：殷 文，男，博士，教授，主要從事多熟種植、節(jié)水農(nóng)業(yè)、保護(hù)性耕作技術(shù)與理論研究。E-mail：yinwen@gsau.edu.cn

陳桂平，女，碩士，高級實驗師，主要從事節(jié)水農(nóng)業(yè)、實驗室測定等工作。E-mail：chengp@gsau.edu.cn