唐文雪，馬忠明，連彩云，張立勤

（1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省農(nóng)業(yè)科學院，甘肅蘭州 730070）

間套作是我國人民經(jīng)過長期實踐認識和掌握的一種增產(chǎn)技術，是通過將生理和生態(tài)特性上具有差異互補的作物組合在同一群體內(nèi)，實現(xiàn)了光、熱、水、土、肥利用效率的提高［1］。不同作物合理的間套作可增產(chǎn)30%～50%［2］，與單作比較具有較高的水分生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益［3～4］。甘肅河西綠洲灌溉區(qū)光、熱資源豐富，適宜發(fā)展間作套種，隨著水資源缺乏的日益加劇，以節(jié)水型間套作模式替代傳統(tǒng)高耗水模式的種植方式發(fā)展迅速，其中玉米間作豌豆條膜覆蓋平作栽培模式已逐步成為該區(qū)間套作的主體模式。2007—2009年，僅武威市的涼州區(qū)、張掖市的甘州區(qū)、酒泉市的肅州區(qū)種植面積達8萬hm2，在增加糧食產(chǎn)量、提高土地等資源利用方面發(fā)揮了重要作用。作物壟作栽培能夠改變土壤的微地形，在單作栽培條件下具有極好的增溫效應，在減少灌溉量的同時，可提高作物產(chǎn)量和水資源利用效率［5～9］。國內(nèi)外基于壟作栽培模式的研究多集中在單一作物或單一季節(jié)，對壟作栽培下不同作物間作模式的研究尚鮮見報道。為此，研究玉米間作針葉豌豆壟作栽培條件下的土壤溫度、水分及作物產(chǎn)量變化，有利于深層次挖掘當前主體間作模式的節(jié)水增產(chǎn)潛力，為玉米間作豌豆栽培模式產(chǎn)量及水分利用效率的進一步提高提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示玉米品種為沈單16號，豌豆品種為隴豌2號。

1.2 試驗方法

試驗于2010年3—10月在甘肅省農(nóng)業(yè)科學院張掖節(jié)水農(nóng)業(yè)試驗站進行。試驗站位于甘肅省河西走廊中部，海拔1 570 m，年日照時數(shù)3 085 h，晝夜溫差13.00～16.07℃，年均氣溫7.0℃，≥0℃積溫3 388℃，≥10℃積溫2 896℃，年均蒸發(fā)量2 075 mm，年降水量不足130 mm，干旱指數(shù)10.3，無霜期153 d。土壤屬輕壤土，0～200 cm平均土壤容重1.376 g/mL，有機質(zhì)含量17.98 g/kg，速效磷含量24.7 mg/kg，速效鉀含量82 mg/kg，屬典型的干旱農(nóng)業(yè)灌溉區(qū)，具有西北綠洲灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)的典型特征。

試驗設壟作栽培處理和平作栽培處理（CK）2種栽培模式。小區(qū)面積28.8 m2（4.8 m×6.0 m），3次重復。壟作栽培處理在豌豆播種前起壟覆膜，壟幅寬120 cm，壟面寬50 cm，壟高20 cm；壟面種植2行玉米，行距40 cm，株距20 cm；壟溝內(nèi)種植3行豌豆，行距15 cm，株距5 cm。平作栽培處理采用寬窄行種植，窄行40 cm（豌豆播種前覆膜），種植2行玉米，行距40 cm，株距20 cm；寬行80 cm，種植3行豌豆，行距15 cm，株距5 cm。結合整地基施N 120 kg/hm2、P2O5225 kg/hm2，玉米大喇叭口期、吐絲期結合灌水分別追施N 90 kg/hm2。壟作栽培處理灌溉定額為4 050 m3/hm2，灌水時小水溝內(nèi)滲灌，避免淹沒壟面。平作栽培處理灌溉定額為5 250 m3/hm2，全生育期灌水4次，其比例分別為20%、30%、30%、20%，采用水表量水灌溉。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 土壤含水率 采用烘干法，于播種前、苗期、拔節(jié)期、灌漿期和收獲后測定，以對角線法確定測點位置，每小區(qū)測定6個點。壟作栽培處理每小區(qū)分別在壟面正中和壟溝底部各測定3個點，平作栽培處理每小區(qū)分別在寬行和窄行各測定3個點，計算6個點各層土壤水分平均值。測定層次分別為0～10、10～20、20～30、30～40、40～60、60～80、80～100、100～120 cm。0～120 cm，測定值采用加權平均。

1.3.2 土壤溫度 采用曲管地溫計人工測定和氣象站自動采集相結合。將曲管地溫計在各處理小區(qū)內(nèi)分5、10、15、20、25 cm 5個層次埋設，5月1—29日分別于8：00、14：00、20：00時測定。采用試驗站建有的小型氣象站測定生育期的降水量，并計算作物生育期耗水量及水分利用效率。作物成熟時每小區(qū)除去邊行，隨機取20株進行室內(nèi)考種，按小區(qū)單收計產(chǎn)。試驗數(shù)據(jù)采用SPSS軟件處理。生育期耗水量由田間水分平衡方程式計算，水分利用效率計算公式為：WUE=Y/ET

式中，Y為作物籽粒產(chǎn)量（kg/hm2），ET為作物生育期耗水量（mm）。

2 結果與分析

2.1 不同栽培方式對土壤溫度的影響

研究表明，溫度對農(nóng)作物生產(chǎn)有很大的影響，地溫是改變植物所受溫度變化的基礎，是植物保持根系活力的重要因子，而根系是維持植物生命活動的重要器官，與植物的生長和產(chǎn)量的形成有密切的關系［15］。壟作栽培土壤表面由平面形改變?yōu)椴ɡ诵?，擴大了土壤表面積，增加了太陽能吸收，壟面覆膜還增強了土壤增溫保溫效果，有效提高了耕層土壤地溫。地溫觀測結果表明（圖1），壟作栽培處理具有明顯的增溫效應，在同一深度土層，壟作栽培處理日均地溫均高于平作栽培處理，其中5～25 cm土層的日均地溫較平作栽培處理高0.92℃；在5～15 cm土層，隨著土層深度的增大，其增溫效果逐漸增大，并在10～15 cm處達到最大；在15～25 cm土層，隨著土層深度的增加，增溫效果反而逐漸減小。壟作栽培方式的增溫效應，增加了作物生長期內(nèi)的有效積溫，弱化了河西綠洲灌區(qū)早春低溫與玉米幼苗生長緩慢和壯苗早發(fā)之間的矛盾，為根系早發(fā)快長、多生根、深扎根和提高吸收功能創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件［5，9，11～12］，為農(nóng)作物豐產(chǎn)奠定了基礎。

圖1 不同栽培方式下的土壤溫度變化

2.2 不同栽培方式對田間土壤水分的影響

壟作栽培處理灌水時沿壟溝進行，可降低灌水后田間水分的無效蒸發(fā)，在減少灌水量的同時，還增加了土壤蓄水能力，提高水資源的利用效率［8，13～14］。從圖2可以看出，在苗期（圖2-a），0～90 cm土壤含水量壟作栽培處理高于平作栽培處理，0～30 cm土壤含水量比較穩(wěn)定，30～90 cm土壤含水量隨著土層的加深壟作栽培處理呈先升后降的趨勢，60 cm時達最大，90 cm后低于平作栽培處理。在拔節(jié)期（圖2-b），不同土層土壤含水量壟作栽培處理均高于平作栽培處理，0～20 cm土壤含水量壟作、平作栽培處理均呈下降趨勢且差異不明顯，20 cm后壟作栽培處理的土壤含水量呈上升趨勢。在灌漿期（圖2-c），不同土層壟作栽培處理的土壤含水量均高于平作栽培處理，0～80 cm土層土壤含水量差異明顯，80～120 cm隨著土壤土層的加深，其差異呈先減后增的趨勢。收獲后（圖2-d），壟作栽培處理的土壤含水量高于平作栽培處理，且土壤含水量隨著土層的加深均呈下降趨勢。從苗期、拔節(jié)期等不同生育時期的水分變化來看，在灌水量減少1 200 m3/hm2的前提下，壟作栽培處理的土壤含水量比平作栽培處理高19.1 g/kg，貯水量比平作栽培處理高315 m3/hm2，這為灌溉水利用效率及作物水分利用率的提高提供了依據(jù)。

圖2 壟作玉米間作豌豆不同生長階段田間土壤水分變化

2.3 不同栽培方式對作物產(chǎn)量及水分利用效率的影響

2.3.1 對作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構成要素的影響 從表1可以看出，壟作栽培處理對豌豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構成因素的影響大于平作栽培處理。壟作栽培處理的豌豆株粒數(shù)和百粒重比平作栽培處理減少0.93粒和0.68 g，豌豆折合產(chǎn)量比平作栽培處理減少171.6 kg/hm2，減產(chǎn)率為9.33%；但壟作栽培處理玉米產(chǎn)量明顯高于平作栽培處理；與平作栽培處理相比，壟作栽培處理玉米的穗粒數(shù)增加17.29粒，千粒重增加11.26 g，折合產(chǎn)量增加2 371.2 kg/hm2，增產(chǎn)率為18.44%。表明壟作栽培處理豌豆折合產(chǎn)量雖低于平作栽培處理，但玉米壟作栽培比平作栽培增產(chǎn)顯著，使混合產(chǎn)量顯著高于平作栽培處理。

表1 不同栽培方式對作物產(chǎn)量及產(chǎn)量構成要素的影響

2.3.2 對作物水分利用效率的影響 王法宏等研究指出，冬小麥壟作栽培通過改變大水漫灌為小水溝內(nèi)滲灌，可提高水分利用效率，節(jié)水30%，增產(chǎn)10%以上［8］。壟作栽培處理結合秸稈覆蓋節(jié)水效果更加明顯，夏玉米壟作覆蓋比平作可增產(chǎn)14.2%～58.1%［11］，水分利用率提高24.3%［15～18］。從表2可以看出，壟作栽培處理的灌水量比平作栽培處理減少1 200 m3/hm2，生育期耗水量是平作栽培處理的83.35%；節(jié)水1 268.4 m3/hm2，節(jié)水率為16.65%。水分利用效率比平作栽培處理提高7.32 kg/（hm2·mm），增幅達37.95%?？梢?，壟作栽培的作物水分利用率顯著高于平作栽培處理。

表2 不同栽培方式對水分利用效率的影響

3 小結

1）河西綠洲灌區(qū)玉米間作豌豆栽培模式下，壟作溝灌栽培較平作栽培具有明顯的增溫效應。采用壟作溝灌栽培的作物苗期5～25 cm土層日均地溫較平作栽培提高0.92℃，可有效改善玉米、豌豆苗期的生態(tài)環(huán)境，促進根系生長發(fā)育。

2）壟作溝灌栽培具有明顯的增產(chǎn)節(jié)水效果。壟作栽培產(chǎn)量達16 895.3 kg/hm2，比平作栽培增產(chǎn)2 199.6 kg/hm2，增產(chǎn)率為14.97%；水分利用效率為26.61 kg/（hm2·mm），比平作栽培提高7.32 kg/（hm2·mm），增幅為37.95%。

3）試驗僅對河西綠洲灌區(qū)玉米間作豌豆壟作溝灌栽培條件下土壤溫度變化及對作物產(chǎn)量、水分利用效率的影響進行了初步探討，關于壟作溝灌栽培條件下玉米豌豆增產(chǎn)節(jié)水效應生長機理尚缺系統(tǒng)研究，有待進一步探索。

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