張瑞喜，史吉?jiǎng)?，宋日?quán)，李 瑋，馬 鑫，于 健，王雯雯

(內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科學(xué)研究院， 呼和浩特 010020)

0 引 言

地膜覆蓋主要有兩方面的作用，一是改善土壤水分狀況，提高土壤墑情，二是增加土壤耕層溫度[1]。地膜覆蓋可以顯著改善土壤水分狀況，為作物生長(zhǎng)提供重要的水分保障，作物的株高、葉面積、產(chǎn)量和水分利用效率[2]。研究表明在玉米生育前期，地膜覆蓋具有較大的促進(jìn)作用，尤其表現(xiàn)在玉米拔節(jié)-抽雄-雌穗分化的生長(zhǎng)發(fā)育階段[3]。

地膜覆蓋改變了土壤的溫度進(jìn)而改善了作物的生長(zhǎng)環(huán)境[4]。土壤溫度的變化會(huì)顯著地影響土壤物理性質(zhì)和作物生長(zhǎng)狀況[5-8]。研究表明，土壤溫度隨深度的變化而變化，不同土層的土壤溫度日變化規(guī)律呈相同趨勢(shì)，0～20 cm的土壤溫度日變化比較劇烈，而20 cm以下的土壤溫度日變化則相對(duì)平穩(wěn)[9]。由此可知，使用覆膜技術(shù)可改善農(nóng)田土壤溫度和其他物理化學(xué)性質(zhì)。隨著近幾年河套灌區(qū)高效節(jié)水農(nóng)業(yè)的逐步實(shí)施，膜下滴灌技術(shù)得到當(dāng)?shù)乩习傩盏恼J(rèn)可，但是該地區(qū)缺乏覆膜與不覆膜滴灌的系統(tǒng)研究。因此，研究不覆膜滴灌與覆膜滴灌條件下玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量以及地溫變化規(guī)律，為膜下滴灌玉米水肥氣熱協(xié)同調(diào)控等可提供重要支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年5-10月在內(nèi)蒙古自治區(qū)巴彥淖爾市臨河區(qū)雙河鎮(zhèn)進(jìn)步村九莊農(nóng)業(yè)合作社(位于河套灌區(qū)中游，40°41′N，107°18′E，海拔1 041～1 043 m)進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)多年平均降水量142.1 mm，蒸發(fā)量2 306.5 mm，平均氣溫6.9 ℃，0～20 cm土層地溫9.4 ℃，風(fēng)速2.7 m/s，日照時(shí)數(shù)3 189 h，相對(duì)濕度51%，氣壓89.82 kPa，土壤最大凍深1.31 m，無(wú)霜期160 d(最長(zhǎng)180 d，最短129 d)。試驗(yàn)區(qū)土壤為砂壤土，土壤質(zhì)地偏砂，平均土壤容重為1.45 g/cm3，最大田間持水量28.53%。試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分狀況表

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試作物為玉米，品種是西蒙6號(hào)。采用現(xiàn)行的一膜兩行的種植模式，行距為45 cm，株距18 cm，密度為7.5萬(wàn)株/hm2。播種、施基肥、覆膜、鋪滴灌帶一次性完成。

試驗(yàn)設(shè)覆膜、不覆膜2個(gè)處理，小區(qū)面積為0.2 hm2。玉米整個(gè)生育期通過(guò)張力計(jì)指導(dǎo)灌溉，張力計(jì)讀數(shù)達(dá)到-30 kPa時(shí)灌水并追肥，依據(jù)項(xiàng)目組得出的滴灌灌溉制度，每次灌水225 m3/hm2，追肥尿素45 kg/hm2。整個(gè)生育期施肥如下：底肥磷酸二銨600 kg/hm2，追肥尿素450 kg/hm2。

1.3 測(cè)試指標(biāo)及方法

(1)玉米生理指標(biāo)：在玉米苗期、拔節(jié)期、灌漿期、成熟期每個(gè)處理選取10株玉米，測(cè)定株高、莖粗。

(2)玉米產(chǎn)量指標(biāo)：穗粒數(shù)、穗行數(shù)、行粒數(shù)、百粒重等。

(3)土壤溫度：在各處理試驗(yàn)地中間埋設(shè)土壤溫度多點(diǎn)記錄儀，分別在膜下5、10、20、40 cm埋設(shè)4個(gè)溫度探頭，每1 h自動(dòng)記錄1次土壤溫度。不同生育期將溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)出，計(jì)算不同土層土壤日平均氣溫。

2 結(jié)果與分析

2.1 覆膜對(duì)玉米苗期土壤日平均溫度的影響

圖1是不同處理玉米苗期膜下土壤日平均溫度的變化。圖1中(a)、(b)、(c)、(d)分別代表膜下土壤5、10、20、40 cm處土壤日平均溫度。由圖1可見(jiàn)在不同土層，玉米苗期的土壤溫度均呈現(xiàn)覆膜處理高于不覆膜處理，且差異顯著。在玉米苗期，覆膜處理和不覆膜處理不同土層(5、10、20、40 cm)覆膜處理較不覆膜處理土壤日平均溫度增加了6.61、6.08、5.31、4.48 ℃。0～40 cm 耕層土壤的日平均溫度表現(xiàn)為，覆膜處理較不覆膜處理高5.62 ℃。由上可見(jiàn)，覆膜可以顯著的提高耕層土壤溫度，這便為玉米生長(zhǎng)提高了良好的土壤環(huán)境。

2.2 覆膜對(duì)土壤溫度日變化的影響

本研究以玉米出苗后15天的土壤溫度日變化(2015年5月20日，晴朗無(wú)云)為例進(jìn)行對(duì)比研究，不覆膜滴灌和覆膜滴灌不同深度土壤溫度日變化如圖2所示，2個(gè)處理0～40 cm的地溫日變化規(guī)律相同，但是覆膜處理顯著高于不覆膜處理。表層0～10 cm土壤溫度日變化劇烈，而20 cm以下土壤變化相對(duì)平緩。覆膜處理在土壤深度5、10、20、40 cm處最低溫度分別是15.18、15.93、16.87、17.80 ℃，而不覆膜處理分別是10.35、11.52、12.66、13.52 ℃。覆膜處理最高溫度為22.65 ℃，而不覆膜處理是16.45 ℃，較覆膜處理低了6.20 ℃。

2.3 不覆膜滴灌對(duì)玉米生理指標(biāo)的影響

表2 不同處理對(duì)玉米株高和莖粗的影響

圖1 不同處理對(duì)土壤日平均溫度日隨時(shí)間變化的影響

圖2 不同處理對(duì)土壤溫度日變化的影響

從表2可以看出：玉米株高、莖粗隨生育期進(jìn)行而增高、變粗，在灌漿期達(dá)到最大值。不覆膜處理的玉米株高、莖粗均小于同一生育期覆膜玉米。玉米在拔節(jié)到抽雄期(6月20日-7月21日)與抽雄至灌漿期(7月22日-8月26日)生長(zhǎng)迅速，拔節(jié)到抽雄期覆膜處理生長(zhǎng)速率較不覆膜底稿了0.29 cm/d。灌漿期后玉米幾乎停止?fàn)I養(yǎng)生長(zhǎng)。在玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期和灌漿期覆膜滴灌較不覆膜滴灌株高增加了87.03%、80.96%、25.85%和9.00%，覆膜與不覆膜處理在玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期其生理指標(biāo)表現(xiàn)出極大的差異，這與覆膜增加土壤溫度有明顯的相關(guān)性。同樣，玉米莖粗在該階段(6月20日-8月26日)增加最快，在成熟階段表現(xiàn)為莖粗較灌漿期有所減小。

2.4 不覆膜滴灌對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子主要包括穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)以及百粒重。從表3可以看出，不同處理玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子中行粒數(shù)、穗長(zhǎng)之間基本沒(méi)有差異，但是穗粗、穗行數(shù)、百粒重和產(chǎn)量之間有一定的差異，特別是百粒重和產(chǎn)量，不覆膜處理和覆膜處理存在顯著差異。玉米不覆膜滴灌處理較覆膜處理穗粗、穗行數(shù)、百粒重和產(chǎn)量分別下降了5.73%、3.94%、10.36%和15.87%。

表3 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響

3 結(jié) 語(yǔ)

(1)玉米在拔節(jié)期到抽雄期生長(zhǎng)迅速，玉米營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，覆膜處理玉米及莖粗顯著高于不覆膜處理。玉米覆膜滴灌較不覆膜滴灌產(chǎn)量提高15.87%，差異顯著。

(2)地下5、10、20、40 cm不同土層土壤溫度均呈現(xiàn)覆膜處理高于不覆膜處理，覆膜可顯著的提高土壤溫度，為玉米生長(zhǎng)提供更為適宜的土壤環(huán)境。

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