摘要：干旱缺水影響玉米產(chǎn)量，提高燕山丘陵區(qū)春玉米子粒產(chǎn)量及水分利用效率具有重要意義。覆膜可減少土壤水分蒸發(fā)、改善水分條件。于2017—2018年開展玉米田間試驗(yàn)，設(shè)置不覆膜（CK）、行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播4個(gè)處理，測定土壤含水率、玉米生育期、土壤容重、玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量影響因素，計(jì)算土壤貯水量、耗水量和水分利用效率。結(jié)果表明，各處理間0～20 cm和20～40 cm土層土壤含水率變化趨勢一致，最高均為全膜雙壟溝播處理。全膜雙壟溝播的玉米子粒產(chǎn)量和穗長、穗粗、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素最高。全膜雙壟溝播種植模式可延長玉米生育期，提高水分利用效率，顯著增加玉米子粒產(chǎn)量，適宜在干旱少雨地區(qū)應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：玉米;覆膜方式;產(chǎn)量;水分利用效率

中圖分類號：S513 " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：0439-8114（2022）03-0032-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2022.03.007 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Effects of different film mulching methods on yield and water use efficiency of maize

DONG Zhe，BIAN Li-mei，ZHENG Wei，ZHANG Li-yan，ZHANG Hao，MENG Fan-sheng

（Chifeng Institute of Agricultural and Animal Husbandry Sciences，Chifeng "024031，Inner Mongolia，China）

Abstract：Drought and water shortage affect maize yield，and it is of great significance to improve grain yield and water use efficiency of spring maize in hilly areas of Yanshan. Film mulching can reduce soil water evaporation and improve water conditions. The field experiment of maize was carried out in 2017—2018. Four treatments，including no film mulching （CK）， film mulching on rows， film mulching between rows and all-film double-furrow sowing，were set up. The soil moisture content， maize growth period， soil bulk density，maize yield and yield influencing factors were measured，and the soil water storage，water consumption and water use efficiency were calculated. The results showed that the change trend of soil moisture content in 0～20 cm and 20～40 cm soil layers was the same among all treatments，and the highest was the treatment of all-film double-furrow sowing. The maize grain yield，ear length， ear diameter， number of grains per ear and 1 000 grain weight of all-film double-furrow sowing were the highest. All-film double-furrow sowing planting mode could prolong the growth period of maize，improve water use efficiency and significantly increase maize grain yield，which was suitable for application in arid and rainless areas.

Key words：maize;film mulching method;yield;water use efficiency

內(nèi)蒙古自治區(qū)是全國13個(gè)糧食主產(chǎn)省區(qū)和5個(gè)糧食凈調(diào)出省區(qū)之一，是保障國家糧食安全的主力軍[1]。玉米是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一大糧食作物，2018年內(nèi)蒙古自治區(qū)玉米種植面積374.2萬hm2，產(chǎn)量 " 2 700.0萬t，分別占全區(qū)糧食作物種植面積和總產(chǎn)量的55.11%和75.99%[2]。赤峰市位于中國優(yōu)質(zhì)玉米種植帶上，玉米是該市第一大糧食作物，產(chǎn)量占全市糧食總產(chǎn)量的17%[2]。赤峰市地處大興安嶺南段和燕山北麓山地丘陵區(qū)，屬于典型的干旱半干旱地區(qū)，多山多丘陵，常年降水量在380 mm左右，地下水匱乏、用水不合理、水資源利用率低等問題日益嚴(yán)峻，成為限制該市玉米增產(chǎn)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)、綠色、高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵因素[3]。地膜覆蓋可以減少土壤水分的蒸發(fā)，并促進(jìn)水分從深層土壤向表土移動(dòng)[4]。較高的土壤含水量促進(jìn)作物生長，表現(xiàn)為生物量積累、子粒產(chǎn)量增加，水分利用效率提高等[5-7]。本研究于2017—2018年連續(xù)2年開展試驗(yàn)，探討不同覆膜種植方式下春玉米生育期前后作物產(chǎn)量和水分利用效率變化情況，對作物產(chǎn)量以及水分利用效率等因素進(jìn)行綜合評價(jià)，為拓展燕山丘陵區(qū)春玉米農(nóng)田種植方式提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2017—2018年在內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市農(nóng)牧科學(xué)研究院城子試驗(yàn)基地（42°16′N、118°56′E、海拔568 m）進(jìn)行。試驗(yàn)地區(qū)屬于溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，有效年積溫2 900～3 200 ℃，無霜期135～140 d;試驗(yàn)地前茬為玉米，供試土壤為沙壤土。0～20 cm土層基本理化性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì)17.5 g/kg，堿解氮109 mg/kg，速效磷18.4 mg/kg，速效鉀155 mg/kg。2017年4—10月降雨總量為366.8 mm，2018年為368.7 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用寬窄行播種方式，寬行80 cm，窄行40 cm，壟高10～15 cm，兩壟中間為播種溝。試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共4個(gè)處理：不覆膜（CK）、行上覆膜、行間覆膜、全膜雙壟溝播。每個(gè)處理3次重復(fù)。供試品種為本地主栽玉米品種赤單228，種植密度8.25×104株/hm2;小區(qū)面積為120 m2（5 m×24 m）。施中吉牌復(fù)混肥料（玉米專用肥）750 kg/hm2，N-P2O5-K2O=28-7-10。

1.3 測定項(xiàng)目

1.3.1 土壤含水量 在播種前和成熟后分別測定0～20、20～40、40～60、60～80、80～100 cm土層土壤含水量，采用傳統(tǒng)烘干稱質(zhì)量法測定。土壤貯水量根據(jù)土壤含水量和土壤容重計(jì)算。土壤貯水量計(jì)算公式為[8]：

[w=i=1nγi×di×θi/10] " " " " （1）

式中，w為土壤貯水量，mm;γi為第i層土壤容重，g/cm3;di為第i層土層厚度，cm;θi為第i層土壤質(zhì)量含水率，%。

1.3.2 生育進(jìn)程 生育進(jìn)程包括玉米播種期、出苗期、拔節(jié)期、吐絲期、成熟期及收獲期，調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)是各小區(qū)內(nèi)植株50%以上達(dá)到要求為記載期。

1.3.3 產(chǎn)量 收獲期按小區(qū)實(shí)際收成計(jì)產(chǎn)，并折算成標(biāo)準(zhǔn)含水量（14%）的產(chǎn)量。每個(gè)處理連續(xù)取10株玉米測定穗長、穗粗、禿尖、穗行數(shù)、行粒數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等指標(biāo)。

1.3.4 水分利用效率 作物水分利用效率是表征作物對水分利用程度的重要指標(biāo)，采用水量平衡法計(jì)算作物生育期耗水量及水分利用效率，計(jì)算公式為：

[ET=ΔW+P+I-D-R]

[WUE=YET] " " " " "（2）

式中，ET為作物實(shí)際耗水量，mm;WUE為水分利用效率，kg/（mm·hm2）;Y為作物產(chǎn)量，kg/hm2;ΔW為生育期前后土壤貯水量變化，mm;P為生育期降雨量，mm;I為灌溉定額，mm;D為深層滲漏量，mm;未產(chǎn)生深層滲漏，D可忽略不計(jì)。R為地表徑流量，mm;試驗(yàn)區(qū)地勢平坦，R可忽略不計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件和SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)分析，用LSD法對不同處理之間進(jìn)行差異顯著性分析（P<0.05），并用Origin9.1軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜方式對土壤含水率的影響

不同覆膜方式對土壤含水率的影響見圖1。由圖1可知，不同年份行上覆膜、行間覆膜、全膜雙壟溝播和不覆膜處理在0～100 cm土層土壤含水率整體變化趨勢基本相似。在0～20 cm土層深度中，各處理間土壤含水率變化趨勢一致，表現(xiàn)為全膜雙壟溝播gt;行間覆膜gt;行上覆膜gt;不覆膜;2017、2018年全膜雙壟溝播處理的土壤含水率在4個(gè)處理中均最高，播種前和收獲后的土壤含水率在2017年分別為18.25%和13.26%，2018年分別為17.86%和12.96%。在20～40 cm土層深度中，各處理間土壤含水率變化趨勢一致，表現(xiàn)為全膜雙壟溝播gt;行上覆膜gt;行間覆膜gt;不覆膜;2017、2018年全膜雙壟溝播處理的土壤含水率最高，播種前和收獲后的土壤含水率在2017年分別為17.93%和12.11%;2018年分別為17.69%和12.52%。在40～100 cm土層深度中，除播種前80～100 cm土層深度以外，各處理的土壤含水率均高于不覆膜（CK）處理的土壤含水率。

2.2 不同覆膜方式對玉米生育期的影響

不同覆膜方式的玉米生育時(shí)期見表1。由表1可以看出，不同覆膜方式處理對玉米生育期進(jìn)程影響不同。2017年，行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播3種覆膜方式處理的生育期分別為130、130、131 d，較不覆膜（CK）處理相比，延長了4～5 d。3種覆膜方式處理的出苗期較不覆膜（CK）處理提前1～2 d，拔節(jié)期和吐絲期較不覆膜（CK）處理均提前3 d，成熟期較不覆膜（CK）處理均推遲3 d。2018年，行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播3種覆膜方式處理的生育期分別為132、132、133 d，較不覆膜（CK）處理相比，延長了5～6 d。3種覆膜方式處理的出苗期較不覆膜（CK）處理提前2～3 d，拔節(jié)期和吐絲期較不覆膜（CK）處理均提前2 d，成熟期較不覆膜（CK）處理均推遲3 d。

2.3 不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響見表2。由表2可知，3種覆膜處理的玉米產(chǎn)量和水分利用效率均高于不覆膜（CK）處理，連續(xù)2年均表現(xiàn)為全膜雙壟溝播gt;行間覆膜gt;行上覆膜gt;不覆膜。2017年，全膜雙壟溝播處理的產(chǎn)量和水分利用效率最高，分別為13 762.5 kg/hm2 和23.6 kg/（mm·hm2），各處理間差異達(dá)顯著水平（P<0.05）。2018年，全膜雙壟溝播處理的產(chǎn)量和水分利用效率最高，分別為14 013.0 kg/hm2 和24.4 kg/（mm·hm2），行上覆膜和行間覆膜處理之間差異不顯著。

由表3可以看出，全膜雙壟溝播處理的千粒重最高，2年分別為435.9 g和453.6 g。2017年全膜雙壟溝播處理與其他2種覆膜方式處理的千粒重差異顯著且3者均顯著高于不覆膜處理。穗長、穗粗、行粒數(shù)、穗粒數(shù)均以全膜雙壟溝播處理最高。

3 小結(jié)與討論

肖繼兵等[9]、曹玉軍等[10]研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋處理的保墑效應(yīng)主要表現(xiàn)在明顯提高土壤0～60 cm土層水分含量，改善玉米營養(yǎng)生長的水分需求，從而促進(jìn)植物生長。其中，生育前期和中后期土壤0～40 cm土層含水量變化較大，隨土層加深土壤含水量受外界影響程度減弱[10]。本文通過研究行上覆膜、行間覆膜、全膜雙壟溝播地膜覆蓋方式對玉米土壤含水率的影響。結(jié)果表明，不同覆膜方式播種前和收獲后土壤0～80 cm土層水分含量均高于不覆膜處理，尤其是各處理間0～20 cm和20～40 cm土壤含水率變化趨勢一致，最高均為全膜雙壟溝播處理，隨著土層加深土壤含水率的變化處于平穩(wěn)。有研究表明[11，12]，玉米是需水量較大的作物，其大部分根系主要分布在0～40 cm土層內(nèi)。因此，覆膜明顯提高了0～40 cm土層的土壤含水率，滿足了玉米對水分的需求，加快促進(jìn)玉米生長發(fā)育。

大量研究表明[13-19]，采用地膜覆蓋栽培方式種植玉米具有良好的增產(chǎn)效應(yīng)，并且顯著提高了水分利用效率。本研究表明不同覆膜方式對玉米產(chǎn)量和水分利用效率有顯著影響。以2018年為例，行上覆膜、行間覆膜和全膜雙壟溝播處理的子粒產(chǎn)量分別為12 951.5、13 310.5、14 013.0 kg/hm2，較不覆膜（CK）分別增加了6.98%、9.94%和15.74%;水分利用效率分別為22.8、23.2、24.4 kg/（mm·hm2），較不覆膜（CK）分別增加了7.04%、8.92%和14.6%。綜合2年試驗(yàn)結(jié)果表明，全膜雙壟溝播的子粒產(chǎn)量和水分利用效率表現(xiàn)最好，穗長、穗粗、穗粒數(shù)和千粒重等產(chǎn)量影響因素中也以全膜雙壟溝播處理表現(xiàn)最好，這與李尚中等[20]研究結(jié)果基本一致。

綜上所述，全膜雙壟溝播種植模式可明顯提高土壤含水率，延長玉米生育期，提高水分利用效率，顯著增加玉米子粒產(chǎn)量，該模式適宜在干旱少雨地區(qū)應(yīng)用。

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