白嵐方，王尚武，劉景秀，汪耳琪，路戰(zhàn)遠(yuǎn)，王玉芬，張德健，李 娟

（1.內(nèi)蒙古大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010070；2.牧草與特色作物生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古呼和浩特010070；3.赤峰市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，內(nèi)蒙古 赤峰 024000）

我國(guó)西部與北部部分地區(qū)屬干旱半干旱氣候，這里年降水量不足300 mm，而玉米是我國(guó)北方地區(qū)第一大糧食作物，降水不足是影響玉米產(chǎn)量的重要因素之一。農(nóng)田土壤0～30 cm 的土層是受耕作、栽培措施影響最強(qiáng)烈的土層，也是熟化程度、肥力、耕性和生產(chǎn)性能最好的土層，但是，有研究發(fā)現(xiàn)土壤水分的損失會(huì)隨著土壤層次的加深而減少[1]，而玉米的主體根系分布于0～40 cm 的土層中[2]。春玉米在全生育期的耗水規(guī)律主要表現(xiàn)為生育前期少、中期多、后期略少的變化趨勢(shì)[3-4]，但其全生育期需水量會(huì)受產(chǎn)量水平、品種、栽培條件、氣候等眾多因素影響而產(chǎn)生差異。播種期至拔節(jié)期，春玉米的水分消耗主要以土壤蒸發(fā)為主，該時(shí)期的耗水量和耗水強(qiáng)度雖然較低，但苗期卻恰好是田間土壤干旱較為嚴(yán)重的時(shí)期，因此，該階段如果土壤水分不足，則會(huì)直接制約出苗率的提高；拔節(jié)期至抽雄期是春玉米旺盛生長(zhǎng)期，該時(shí)期春玉米葉面積迅速增大，且隨著田間氣溫的升高，田間蒸發(fā)和葉面蒸騰逐漸劇烈，導(dǎo)致春玉米的耗水強(qiáng)度和耗水量迅速增大，但是，玉米拔節(jié)后會(huì)迅速封壟，此時(shí)我國(guó)北方干旱和半干旱地區(qū)也進(jìn)入了雨季，因此，盡管拔節(jié)期至抽雄期時(shí)春玉米的耗水強(qiáng)度和耗水量大，然而該時(shí)期春玉米水分的供需矛盾卻沒(méi)有播種期至拔節(jié)期突出；抽雄期至灌漿期是籽粒形成的重要時(shí)期，該時(shí)期春玉米葉面制造的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)較多，開(kāi)花、授粉、籽粒形成都需要大量水分，此時(shí)如果土壤水分不足則會(huì)導(dǎo)致春玉米減產(chǎn)。采用有效的耕作方法以達(dá)到蓄水保墑增加土壤含水量，進(jìn)一步提高作物產(chǎn)量一直是旱作農(nóng)業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容[5-6]。研究發(fā)現(xiàn)，玉米覆膜栽培對(duì)于減少土壤水分蒸發(fā)、集雨保墑、提高地溫以及對(duì)玉米的出苗、生長(zhǎng)均具有積極作用[1]。本試驗(yàn)對(duì)春玉米田不同覆膜方式下0～30 cm 土層土壤含水量進(jìn)行了測(cè)定，旨在為我國(guó)北方干旱和半干旱地區(qū)春玉米節(jié)水高產(chǎn)種植提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在內(nèi)蒙古赤峰市松山區(qū)夏家店鄉(xiāng)東新井村（42°19′N(xiāo)，119°07′E）進(jìn)行，海拔524 m，該地區(qū)年平均降水量311.8 mm，日照時(shí)數(shù)1 982.9 h，年平均氣溫10 ℃，≥10 ℃的積溫在3 100 ℃左右，無(wú)霜期145 d 左右。試驗(yàn)地土壤類(lèi)型為壤土，年平均土壤pH 值為8.3，有機(jī)質(zhì)含量為24.5 g/kg、全氮含量為1.2 g/kg、有效磷含量為19.9 mg/kg、速效鉀含量為190.0 mg/kg，土壤平均容重1.3 g/cm3。前茬作物為玉米。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，將試驗(yàn)用春玉米田設(shè)3 個(gè)處理，分別為春匯地露地、春匯地半覆膜、春匯地全覆膜，2 次重復(fù)，小區(qū)面積10 m×30 m=300 m2；試驗(yàn)品種為優(yōu)質(zhì)、多抗、豐產(chǎn)玉米品種——秦龍九；2016年4月25日播種，播種密度47 000 株/hm2，覆膜、播種同時(shí)進(jìn)行；在播種期、苗期、拔節(jié)期、灌漿期、完熟期分別測(cè)定各小區(qū)0～10、10～20、20～30 cm 土層土壤含水量。

1.3 土壤含水量測(cè)定方法

土壤含水量的測(cè)定采用土鉆取土，各小區(qū)均采用梅花形布點(diǎn)（7 個(gè)點(diǎn)）取樣，每個(gè)土層重復(fù)取樣3 次，各重復(fù)分別取0.5 kg 土樣混合均勻，然后再?gòu)钠渲蟹Q(chēng)取0.5 kg 左右的土樣在105 ℃的烘箱內(nèi)烘干至恒重并稱(chēng)重，用以計(jì)算土壤含水量。其公式為：

土壤含水量/%=［（濕土重-干土重）/干土重］×100

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

應(yīng) 用 Microsoft Excel 2001 和 SPSS（PASS Statistics）18.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜方式不同土層春玉米各生育時(shí)期土壤含水量變化

由表1 可知，不同覆膜方式下各土層土壤含水量第一個(gè)峰值均出現(xiàn)在播種期，第二個(gè)峰值春匯地露地和春匯地半覆膜出現(xiàn)在拔節(jié)期，而春匯地全覆膜則出現(xiàn)在灌漿期，比其他2 種覆膜方式第二峰值晚了一個(gè)生育期。春玉米不同生育時(shí)期3 種覆膜方式各土層間土壤含水量除春匯地露地苗期、灌漿期和春匯地半覆膜灌漿期、完熟期差異不顯著外，其他均呈現(xiàn)顯著差異水平，且春玉米整個(gè)生育時(shí)期春匯地全覆膜在0～10、10～20、20～30 cm 土層的土壤含水量比春匯地露地分別高74.77%、73.39%、40.43%，比春匯地半覆膜分別高39.89%、36.79%、33.47%。播種期3 種覆膜方式均為20～30 cm 土層土壤含水量最高，分別為18.54%、19.60%、27.41%；10～20 cm 土層土壤含水量最低，分別為15.04%、14.93%、22.99%，其中春匯地露地各土層土壤含水量相互之間均達(dá)到顯著差異水平（P<0.05）；春匯地半覆膜和春匯地全覆膜20～30 cm 土層土壤含水量與其他兩個(gè)土層的土壤含水量差異顯著（P<0.05）。

苗期春匯地露地不同覆膜方式下各土層間土壤含水量均無(wú)顯著差異（P>0.05）。春匯地半覆膜10～20 cm 土層土壤含水量最高，為15.57%；20～30 cm土層土壤含水量最低，為10.41 %；10～20 cm 土層土壤含水量較其他兩個(gè)土層土壤含水量均高出27.41%以上。春匯地全覆膜各土層間土壤含水量均達(dá)到顯著差異水平（P<0.05），其中，0～10 cm 土層土壤含水量最高，為19.92%；20～30 cm 土壤含水量最低，為13.69%。

拔節(jié)期不同覆膜方式下各土層間土壤含水量均達(dá)到顯著差異水平（P<0.05），其中，春匯地露地20～30 cm 土層土壤含水量最高，為20.42%；春匯地半覆膜0 ～10 cm 土層土壤含水量最高，為20.78%；春匯地全覆膜10～20 cm 土層土壤含水量最高，為22.48%。

灌漿期春匯地露地和春匯地半覆膜不同覆膜方式下各土層間土壤含水量均無(wú)顯著差異（P>0.05）。春匯地全覆膜0～10 cm 土層土壤含水量最高，為23.58%；20 ～30 cm 土 層 土 壤 含 水 量 最 低，為21.29%；0～10 cm 與20～30 cm 土層土壤含水量差異顯著（P<0.05）。

完熟期春匯地露地和春匯地半覆膜均為20～30 cm土層土壤含水量最高，分別為7.00%和11.03%。春匯地全覆膜0～10 cm 土層土壤含水量最高，為17.36%；20 ～30 cm 土 層 土 壤 含 水 量 最 低，為14.22%；0～10 cm 土層土壤含水量與其他兩個(gè)土層土壤含水量間差異顯著（P<0.05）。

表1 不同覆膜方式不同土層各生育時(shí)期土壤含水量變化

2.2 不同土層不同覆膜方式春玉米各生育階段土壤含水量絕對(duì)變化量

由表2 可知，苗期與播種期相比，除春匯地半覆膜10～20 cm 土層土壤含水量有所升高外，其他土層在不同覆膜方式下苗期土壤含水量均小于播種期，降幅為3.24%～13.71 %；拔節(jié)期與苗期相比，不同覆膜方式下各土層土壤含水量均有不同程度的升高；灌漿期與拔節(jié)期相比，除20～30 cm 土層土壤含水量有不同程度的升高外，其他土層在不同覆膜方式下灌漿期土壤含水量均小于拔節(jié)期，降低幅度為1.74%～9.92%；完熟期與灌漿期相比，不同覆膜方式下各土層土壤含水量均有不同程度的降低，降低幅度為3.17%～7.17%；完熟期與播種期相比，不同覆膜方式下各土層土壤含水量均有不同程度的降低，降低幅度為4.03%～13.19%。

由表2 還可以看出，苗期相較于播種期，各土層春匯地全覆膜土壤含水量降低幅度均高于春匯地露地；20～30 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地全覆膜>春匯地半覆膜>春匯地露地，春匯地全覆膜和春匯地半覆膜降低幅度分別為13.71%和4.01%。

拔節(jié)期相較于苗期，不同覆膜方式下各土層土壤含水量均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，其中，0～10 cm 土層土壤含水量升高幅度為春匯地全覆膜>春匯地露地>春匯地半覆膜、10～20 cm 土層土壤含水量升高幅度為春匯地露地>春匯地全覆膜>春匯地半覆膜、20～30 cm土層土壤含水量升高幅度為春匯地全覆膜>春匯地半覆膜>春匯地露地。

灌漿期相較于拔節(jié)期，不同覆膜方式下0～10 cm和10～20 cm 土層土壤含水量均呈降低趨勢(shì)，其中，0～10 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地全覆膜>春匯地露地>春匯地半覆膜、10～20 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地露地>春匯地半覆膜>春匯地全覆膜；不同覆膜方式下20～30 cm 土層土壤含水量呈升高趨勢(shì)，其升高幅度為春匯地全覆膜>春匯地露地>春匯地半覆膜。

完熟期相較于灌漿期，不同覆膜方式下各土層土壤含水量均呈降低趨勢(shì)，其中，0～10 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地半覆膜>春匯地露地>春匯地全覆膜、10～20 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地露地>春匯地半覆膜>春匯地全覆膜、20～30 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地半覆膜>春匯地全覆膜>春匯地露地。

在完熟期相較于播種期的春玉米全生育期中，0～10 cm 和10～20 cm 土層土壤含水量降低幅度均為春匯地全覆膜>春匯地露地>春匯地半覆膜，20～30 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地全覆膜>春匯地半覆膜>春匯地露地。

表2 不同土層不同覆膜方式各生育階段土壤含水量絕對(duì)變化量

3 討論

在春玉米整個(gè)生育時(shí)期中，春匯地全覆膜各土層土壤含水量要高于春匯地露地和春匯地半覆膜，其原因可能是由于春匯地全覆膜在地膜的阻擋下，降低了地表空氣與大氣間的對(duì)流強(qiáng)度，從而抑制了地表水分的無(wú)效蒸發(fā)，因此更好地改善了土壤耕層的水分狀況，具有保墑的效果。屈俊成等[7]研究認(rèn)為，在干旱和半干旱地區(qū)，與露地和半膜覆蓋相比，全膜覆蓋能夠提高土壤含水量，該結(jié)果與本試驗(yàn)結(jié)果相一致。

農(nóng)田土壤水分充足與否是作物生長(zhǎng)的關(guān)鍵，同時(shí)作物生長(zhǎng)耗水也是農(nóng)田土壤貯水量下降的主要因素。本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，苗期相較于播種期，春匯地全覆膜各土層土壤含水量降低幅度均高于春匯地露地，且20～30 cm 土層土壤含水量降低幅度為春匯地全覆膜>春匯地半覆膜>春匯地露地，可以認(rèn)為春匯地全覆膜能夠更好地利用各層土壤的水分，有利于春玉米出苗率的提高，并能實(shí)現(xiàn)苗全、苗壯的目的，進(jìn)而為春玉米的高產(chǎn)奠定良好基礎(chǔ)。此外在拔節(jié)期—灌漿期，0～10 cm 土層春匯地全覆膜土壤含水量降低幅度最高，10～20 cm 土層春匯地全覆膜土壤含水量降低幅度最小，20～30 cm 土層春匯地全覆膜土壤含水量升高幅度最大，這可能是由于拔節(jié)期后玉米很快封壟，土壤幾乎不能直接接受太陽(yáng)輻射，全膜覆蓋由于有地膜的保護(hù)，減少了土壤水分蒸發(fā)量[8]，因此可以認(rèn)為春匯地全覆膜為春玉米拔節(jié)期到灌漿期的旺盛生長(zhǎng)及對(duì)水分的需求提供了保障。在完熟期相較于播種期的春玉米全生育期中，各土層土壤含水量降低幅度均為春匯地全覆膜最高，0～10 cm 和10～20 cm 土層中，春匯地露地土壤含水量的降低幅度均僅次于春匯地全覆膜，可以認(rèn)為春匯地全覆膜較多地利用了各層土壤的水分，而春匯地露地則較多地利用了上層土壤的水分。王紅麗等[9]研究發(fā)現(xiàn)，在半干旱旱作農(nóng)田，覆蓋種植能夠增加作物對(duì)降水和土壤水分的利用，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育，并可保持有限的水分供給作物生長(zhǎng)所需，是提高作物產(chǎn)量和水分利用的有效措施。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)表明，春匯地全覆膜在全生育時(shí)期各土層土壤含水量較春匯地露地和春匯地半膜平均高40.43%和33.47%以上，且春匯地全覆膜對(duì)土壤深層水分的消耗主要在播種期至苗期；從播種期至完熟期中，春玉米田中采用春匯地全覆膜方式能夠較多地利用各層土壤的水分，而春匯地露地則較多地利用了上層土壤的水分。在干旱和半干旱地區(qū)，春匯地全覆膜比春匯地露地更有利于春玉米的生長(zhǎng)。