惠施佳,張金霞

(1.甘肅農(nóng)業(yè)大學水利水電工程學院,甘肅 蘭州 730070；2.新疆水利廳水資源規(guī)劃研究所,新疆 烏魯木齊 830000)

我國西北地區(qū)河西綠洲地域遼闊，具有豐富的光熱資源，適宜小麥、玉米等一年一熟糧食作物的種植，但該區(qū)特殊的地形和河谷的狹管效應(yīng)，導致氣候條件惡劣且常年沙塵暴不斷[1]；此外，該區(qū)降水稀少，地表植被覆蓋率極低，沙漠或裸露荒地分布廣泛，導致生態(tài)環(huán)境逐漸惡化，阻礙了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展[2-4]。食葵是一種喜溫耐旱作物，對土壤的要求相對較低，在各類土壤中均能生長[5]，有較強的耐鹽堿能力[6]，是民勤地區(qū)重要經(jīng)濟作物，但限于該區(qū)水資源不足、土壤質(zhì)量低下等條件，食葵產(chǎn)量常年低而不穩(wěn)。因此，研發(fā)以提高土壤質(zhì)量、改善土壤水分利用效率為核心的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)，是實現(xiàn)該區(qū)食葵穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關(guān)鍵。

覆蓋種植包括地膜、秸稈等具有較好的蓄水調(diào)溫等特點，研究表明，覆蓋種植有利于提高水分利用效率[7]，同時可增加作物產(chǎn)量[8]，是近年來西北地區(qū)農(nóng)作物生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的農(nóng)業(yè)措施技術(shù)。但也有研究表明，地膜覆蓋在提高作物產(chǎn)量的同時，造成的殘膜舊膜難回收、影響作物根系發(fā)育等問題突出[9-10]。研究表明，秸稈覆蓋有明顯降溫效果，因此單一秸稈覆蓋易造成水分損耗及低溫效應(yīng)造成出苗率下降減產(chǎn)等負效應(yīng)[11-13]，也有學者發(fā)現(xiàn)，秸稈覆蓋同時具有增墑和減墑的雙重效應(yīng)[14-15]。

碎麥秸墊式膜覆蓋是一種新型的二元覆蓋方式，可以解決地膜覆蓋造成的難剝離和污染問題，也可以更好地發(fā)揮秸稈覆蓋的優(yōu)點，具有提高籽粒產(chǎn)量和水分利用效率[16-18],蓄水調(diào)溫[19]、改善土壤質(zhì)地[20]等特點。受西北地區(qū)特殊的氣候條件、生態(tài)環(huán)境等的影響，不同覆蓋方式造成的土壤水熱和養(yǎng)分變化均存在較大差異。因此，本研究在甘肅民勤綠洲開展田間試驗，以無覆蓋種植為對照，設(shè)置3種覆蓋方式和2種灌水定額條件，探究覆蓋方式結(jié)合灌水對食葵土壤水熱、養(yǎng)分、籽粒產(chǎn)量及水分利用效率的影響，旨在深化理解覆蓋種植增產(chǎn)機理，進而選擇一種適合民勤綠洲食葵的最佳種植模式，為提高該地食葵產(chǎn)量及水分利用效率提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2017年4—9月在民勤縣城以北約13.5 km處的大灘鄉(xiāng)東大村進行，該區(qū)海拔1 250 m，屬典型的大陸性荒漠氣候。多年平均氣溫7.8℃，平均濕度45%，多年平均降水110 mm，多年平均蒸發(fā)量2 644 mm。年均風速2.2 m·s-1，全年平均揚沙59 d，年日照時數(shù)3 028 h，無霜期150 d。試驗區(qū)土質(zhì)0～60 cm為粘壤土，60 cm以下為沙壤土，土壤平均容重1.54 g·cm-3。該區(qū)主要依靠低水質(zhì)的地下咸水灌溉農(nóng)業(yè)，全年有效降水不足以淋溶出植物根區(qū)鹽分，鹽分在土壤中不斷累積，且上游來水量呈遞減趨勢，地下水埋深逐年下降，作物根區(qū)土壤水分不能靠地下水補給，農(nóng)田土壤水分以上行為主，表層含鹽量高。試驗期研究區(qū)平均氣溫20.10℃，平均風速1.34 m·s-1?？偨涤炅?.62 mm，降雨時間集中在4、6和7月。

1.2 試驗設(shè)計

本試驗設(shè)置3種覆蓋方式及2個灌水定額，其中，覆蓋方式包括秸稈覆蓋(秸稈量為4 500 kg·hm-2)、地膜覆蓋、碎麥秸墊膜覆蓋(秸稈量為4 500 kg·hm-2)，灌水定額包括900 m3·hm-2和750 m3·hm-2，以無覆蓋種植為對照。各處理設(shè)3次重復，試驗小區(qū)隨機布置，面積為35 m2(17.5 m × 2 m)，在整個生育期內(nèi)，各處理的農(nóng)藝措施(底肥量、播種量等)、灌水次數(shù)和灌溉時間均相同。為了保證出苗均勻性，播種前統(tǒng)一灌水(900 m3·hm-2)，底肥用量為尿素(含N≥46.3%)225 kg·hm-2、復合肥300 kg·hm-2、磷酸二銨300 kg·hm-2。

以當?shù)刂髟允秤眯拖蛉湛贩N‘TKC-2008’為供試材料，播種深度3 cm，每小區(qū)4行，行距50 cm，株距35 cm，于4月29日播種，8月19日收獲，共設(shè)8個處理，詳見表1。

表1 試驗處理設(shè)計Table 1 Experimental design

1.3 觀測指標

1.3.1 氣象資料 運用試驗基地的農(nóng)田自動微氣象站，即氣象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，觀測地溫、降雨量、空氣溫度、蒸發(fā)量、空氣濕度等氣象數(shù)據(jù)。

1.3.2 土壤含水率 采用烘干法測定土壤含水率。用土鉆取土，測定深度為120 cm，其中0～10 cm土層每5 cm取樣，10～120 cm土層每10 cm取樣。播種前和每次灌水后加測含水率。

土壤貯水量的計算公式為：

(1)

式中,W為土壤貯水量(mm)；Δθi為第i層土壤的體積含水量(%)；Zi為第i土壤層厚度(mm)；i為土壤層次編號，共13層(n=13)，耗水量由水分平衡方程計算[20]：

ET=ΔW+P+I-D+Wg-R

(2)

式中,ΔW土壤貯水量變化量(mm)；P為生育期≥5 mm有效降水量(mm)；I為灌水量(mm)；D為灌水向下流動量(mm)；Wg為深層地下水利用量(mm)；R為地表徑流量(mm)；ΔW為貯水量的變化量(mm)。本試驗中，不考慮D、Wg和R。

水分利用效率采用式(3)進行計算：

WUE=Y/ET

(3)

式中，WUE為水分利用效率(kg·hm-2·mm-1)；Y為食葵實際籽粒產(chǎn)量(kg·hm-2)。

1.3.3 土壤溫度 采用地溫計測定土壤溫度。測定0(土壤表層)、5、10、15、20、25 cm深度土層溫度。每周觀測1次，觀測時間為6∶00—20∶00，每小時觀測1次。

1.3.4 作物生長指標 記錄食葵各個生育期的灌水次數(shù)、灌溉水量、灌溉時間。食葵的播種時間、播種量、收獲時間和產(chǎn)量，以及食葵的株高和莖粗(每個生育期測1次)等。

1.3.5 土壤樣品養(yǎng)分指標 采用酸度計(YSI pH 100)測定土壤pH；采用堿解擴散法測定土壤堿解氮；采用0.5 mol·L-1NaHCO3滴定法測定土壤速效磷；由NH4OAc浸提，采用火焰光度計測定土壤速效鉀；采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定土壤有機質(zhì)。

1.4 統(tǒng)計方法

采用Excel 2010和SPSS 22.0進行數(shù)據(jù)處理，采用Origin 2017和Excel 2010進行圖表繪制。采用Duncan法進行差異顯著性分析，顯著性水平設(shè)置為α=0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆蓋方式對土壤貯水量的影響

由圖1A、B可以看出，不同處理土壤貯水量隨食葵生育期的推進總體表現(xiàn)播種初期最大，而后逐漸減小的趨勢。對于不同覆蓋方式，SF較其他覆蓋方式對土壤貯水量影響顯著。當灌水定額為900 m3·hm-2時，SF和F處理土壤貯水量較N顯著增加23.89%和12.37%，S增加了6.50%。當灌水定額750 m3·hm-2時，SF處理土壤貯水量較N顯著增加20.64%，F(xiàn)和S較N的增幅為6.96%～8.23%。說明碎麥秸墊膜覆蓋對土壤貯水量的影響優(yōu)于地膜覆蓋、秸稈覆蓋和無覆蓋，對土壤儲水具有著促進作用。

2.2 不同覆蓋方式對土壤溫度的影響

在食葵整個生育期土壤平均溫度變化如圖2所示，各處理土壤溫度總體表現(xiàn)為隨土層深度的增加而降低。當灌水定額為900 m3·hm-2時，SF、F較N增幅為2.82%～7.43%，S較N降低4.30%；當灌水定額為750 m3·hm-2時，SF和F均高于N，增幅為1.4%～6.87%，S與N處理之間無顯著差異(P>0.05)。兩種灌水定額情況下，F(xiàn)處理土壤溫度最大，S處理土壤溫度最小，說明地膜覆蓋對土壤溫度的影響具有促進作用。

圖1 不同覆蓋方式對土壤貯水量的影響Fig.1 Effects of different mulching methods on soil water storage

圖2 不同覆蓋方式對土壤溫度的影響Fig.2 Effects of different mulching methods on soil temperature

2.3 覆蓋方式和灌水定額對土壤理化性質(zhì)的影響

2.3.1 土壤pH 圖3可見，C為播種前土壤pH初始值，不同覆蓋處理下土壤pH存在降低趨勢，且播種后土壤pH值明顯低于播種前，可知種植食葵可明顯改善土壤的鹽堿性。當灌水定額為900 m3·hm-2時，N、S、F和SF較播種前土壤pH降低1.79%、2.15%、2.62%和2.26%，地膜覆蓋對土壤pH值降低效果較其他覆蓋方式明顯。當灌水定額為750 m3·hm-2時，N、S、F和SF較播種前土壤pH顯著降低2.26%、2.62%、2.74%和2.98%，碎麥秸墊膜覆蓋(SF)對土壤pH值的影響較其他覆蓋方式明顯。說明不同覆蓋方式可以有效降低土壤pH值，較播種前降幅2.15%～2.98%。

2.3.2 土壤有機質(zhì) 由表2可知，不同覆蓋方式下土壤有機質(zhì)含量隨著土層的增加而降低，0～20 cm土層土壤有機質(zhì)含量最大的為SFM，較NH、SH、FH、SFH、NM、SM、FM分別顯著增加24.5%、11.0%、18.0%、11.8%、25.4%、30.7%、25.8%。20～40 cm土層中不同處理土壤有機質(zhì)含量大小表現(xiàn)為SFM>FM>FH>NH>SM>SH>SFH>NM，其中NH、SH、FH、SFH和SM處理間無顯著差異；40～60 cm土層中不同處理土壤有機質(zhì)含量大小表現(xiàn)為SFM>SH>NM>FH>NH>SM>SFH>FM；60～120 cm土層中不同處理土壤有機質(zhì)含量最大的為SF處理，較無覆蓋處理顯著增加16.7%，F(xiàn)和S分別較無覆蓋增加6.3%～6.8%。

注：不同小寫字母表示Duncan多重比較不同處理在5%水平下差異顯著。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between Duncan multiple comparison and different treatments at 5% level.圖3 不同覆蓋方式對土壤pH值的影響Fig.3 Effects of different mulching methods on soil pH value

表2 不同處理方式對不同土層土壤養(yǎng)分的影響Table 2 Soil nutrients in different soil layers of different treatments

2.3.3 土壤堿解氮 由表2可知，土壤堿解氮含量在0～20 cm土層含量最高，且隨著土層深度增加堿解氮呈降低趨勢。0～20 cm土層中，SFM處理土壤堿解氮含量最高，說明碎麥秸墊膜覆蓋對淺層土壤堿解氮含量有促進作用，F(xiàn)M處理土壤堿解氮含量最低。20～40 cm土層中，SFM處理土壤堿解氮含量最高，SH、FH、NM、SM和FM無顯著性差異，NH處理土壤堿解氮含量最低。40～120 cm土層中SFM處理土壤堿解氮含量最高。SF土壤堿解氮含量較無覆蓋顯著增加16.5%，F(xiàn)和S分別較無覆蓋處理降低了6.3%和6.8%。

2.3.4 土壤速效磷 由表2可知，土壤速效磷含量隨著土層深度的增加而降低，0～20 cm土層中，SFM處理土壤速效磷含量最高，SFH次之，NH、SH、FH、NM、SM處理和FM處理差異性不顯著。20～40 cm土層中，SFM處理土壤速效磷含量最高，NH處理最低，說明覆蓋方式對土壤速效磷的含量有一定的促進作用。40～60 cm土層中，SFM和SH處理土壤速效磷含量較高，NM處理較低。60～120 cm土層中，土壤速效磷含量變化不在明顯，較淺層土壤速效磷含量有明顯減少，說明土壤速效磷大部分積聚在淺層土壤中，且有碎麥秸稈覆蓋下的土壤速效磷含量較其他覆蓋高。SF和F處理土壤速效磷含量分別較無覆蓋處理顯著增加15.2%和7.8%。

2.3.5 土壤速效鉀 由表2可知，不同處理方式下不同土層土壤速效鉀含量不同，土壤速效鉀含量在0～20 cm土層含量最高，隨著土層的增加，土壤速效鉀含量依次降低。0～20 cm土層中，SFM處理土壤速效鉀含量最高，NH和FM處理較低，說明無覆蓋和地膜覆蓋下的土壤速效鉀含量較低。20～40 cm土層中，SFM處理土壤速效鉀含量最高，依次為FM、NM、SM、SH、NH、FH和SFH。40～60 cm土層中，SFM處理土壤速效鉀含量最高，F(xiàn)M次之。60～120 cm土層中，SFM和FM處理土壤速效鉀含量較高，NH處理較低。SF處理土壤速效鉀含量較無覆蓋處理增加12.8%，F(xiàn)和S處理較N處理增加8.6%～8.8%。

2.4 覆蓋方式和灌水定額對食葵生長及產(chǎn)量的影響

2.4.1 食葵株高 由表3可知，食葵的株高隨著生育期的推進而增加，在開花期之前生長速度較快，而在此之后生長緩慢。在食葵出苗期株高較高的為FM和SFH處理，生長較緩的為NH、SH、NM和SM處理，且無顯著性差異，說明在食葵的出苗期無覆蓋和秸稈覆蓋對食葵株高生長沒有促進作用。在食葵現(xiàn)蕾期生長最快的為FH處理，SFH處理次之，說明地膜覆蓋和高灌水定額在食葵的現(xiàn)蕾期對株高影響較大。在食葵開花期，食葵株高最大的為FH和SFM處理，最小的為SH處理。灌漿期食葵株高較大的為FH和SFH處理，較小的為NH和NM處理，說明無覆蓋對食葵株高的生長沒有促進作用。成熟期食葵株高較大的為FH和SFM處理，較小的為NM處理。說明地膜覆蓋對食葵株高有促進作用。

2.4.2 食葵莖粗 由表3可知，食葵莖粗隨著生育期逐漸增加，并成熟期達到最大值。食葵出苗期，F(xiàn)M處理食葵莖粗最大，說明地膜的保溫作用可以促進食葵莖粗的生長。在現(xiàn)蕾期，食葵莖粗最大的為FH處理，最小的為SM處理，說明地膜覆蓋和高灌水定額對食葵莖粗的生長有促進作用，未經(jīng)處理的長秸稈覆蓋對食葵莖粗的生長不益。食葵開花期和灌漿期，莖粗最大的為FH處理，較小的為SH、NH和SM處理。在食葵成熟期，不同處理對應(yīng)的食葵莖粗無顯著性差異。

2.4.3 食葵器官產(chǎn)量 由表4可知，不同處理對應(yīng)的食葵器官產(chǎn)量所占比例不相同，從表4可以看出，不同器官產(chǎn)量處理表現(xiàn)為花盤>籽粒>莖>葉片，且SFM處理葉片、花盤和籽粒的產(chǎn)量最大。在灌水定額為900 m3·hm-2時，莖產(chǎn)量表現(xiàn)為N>SF>F>S，葉片產(chǎn)量表現(xiàn)為N>SF>F>S，花盤產(chǎn)量表現(xiàn)為SF>>N>S>F，籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為SF>N>F>S，由此可知當灌水定額較大時，食葵各器官產(chǎn)量在秸稈覆蓋和地膜覆蓋下的產(chǎn)量較小。當灌水定額為750 m3·hm-2時，不同處理莖產(chǎn)量表現(xiàn)為SF>N>F>S，葉片產(chǎn)量表現(xiàn)為SF>N>F>S，花盤產(chǎn)量變現(xiàn)為SF>N>F>S，籽粒產(chǎn)量表現(xiàn)為SF>F>N>S，由此可知當灌水定額為750 m3·hm-2時，SF處理的食葵各器官產(chǎn)量均最大，S處理的各器官產(chǎn)量均最小。

表3 不同處理方式對食葵株高和莖粗的影響Table 3 Plant height and stem diameter of sunflower of different treatments

表4 不同處理方式對食葵產(chǎn)量的影響Table 4 Sunflower yield of different treatment

2.4.4 食葵籽粒產(chǎn)量和水分利用效率 由表5可知，覆蓋方式和灌水定額同時作用下，食葵產(chǎn)量變化也各不相同，SFM處理食葵產(chǎn)量、粒數(shù)、百粒重、水分利用效率和收獲指數(shù)均最大，SH處理產(chǎn)量粒數(shù)均和水分利用效率最小，SH處理粒數(shù)最少，NH處理百粒重最小，SM處理收獲指數(shù)最小。當灌水定額為900 m3·hm-2時，SF處理產(chǎn)量最大，較無覆蓋處理顯著提高14.29%，顆粒數(shù)在S、F和SF處理間無顯著差異；不同處理百粒重表現(xiàn)為SF>F>S>N，且各處理間均有顯著性差異，最大值和最小值差值為4.69 g；水分利用效率最大為SF處理(27.26 kg·hm-2·mm-1)，較無覆蓋方式顯著提高24.61%；收獲指數(shù)最大的為S處理，S、F和SF處理無顯著差異(P>0.05)。當灌水定額為750 m3·hm-2時，SF處理產(chǎn)量最大，F(xiàn)處理次之，S處理對應(yīng)的產(chǎn)量最小，SF處理產(chǎn)量較無覆蓋和秸稈覆蓋處理分別顯著提高8.2%和39.85%；SF處理顆粒數(shù)、百粒數(shù)、水分利用效率最大，即S處理最小。可以看出秸稈覆蓋下的水分利用效率最低，SF處理水分利用效率較無覆蓋提高7.10%，較秸稈覆蓋顯著提高41.21%；收獲指數(shù)最大的為SF處理，最小的為S處理。

由表6可知，食葵產(chǎn)量與土壤貯水量呈負相關(guān)關(guān)系，與百粒重、顆粒數(shù)、花盤直徑呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與土壤溫度、收獲指數(shù)相關(guān)性不顯著，說明食葵百粒重、顆粒數(shù)和花盤直徑對食葵產(chǎn)量有促進作用。食葵產(chǎn)量與土壤pH呈負相關(guān)關(guān)系，與土壤速效磷含量呈顯著正相關(guān)，與速效鉀和堿解氮呈極顯著正相關(guān)，與土壤機質(zhì)含量相關(guān)性不顯著。

表5 不同處理方式對食葵產(chǎn)量和水分利用效率的影響Table 5 Sunflower yield and water use efficiency of different treatment

表6 食葵產(chǎn)量與主要農(nóng)藝指標的相關(guān)性分析Table 6 Correlation analysis of sunflower yield and main agronomic indicators

表7 食葵產(chǎn)量與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析Table 7 Correlation analysis of sunflower yield and soil physical and chemical properties

3 討 論

3.1 不同覆蓋方式對土壤貯水量和土壤溫度的影響

覆蓋方式和灌水定額是影響土壤貯水量和土壤溫度的關(guān)鍵因素。當灌水量一定時，土壤貯水量的變化趨勢變現(xiàn)為SF>F>S>N。碎麥秸墊膜覆蓋對土壤貯水量的影響優(yōu)于地膜覆蓋、秸稈覆蓋和無覆蓋，對土壤水分具有促進作用，這與郭小龍等[17]研究結(jié)果相同。研究表明，地面覆蓋對土壤無效水的蒸發(fā)有制約作用[21]，在降雨或灌水后可以有效減小地表水的徑流和無效散失。這是因為覆蓋遮擋物可以阻斷土氣界的傳輸[22]，減少了土壤表層的直接蒸發(fā)，使得水分的入滲量大于蒸發(fā)量，這與本實驗結(jié)果相似。有研究表明[23]，秸稈覆蓋在高溫時有降溫效果，在低溫時有保溫作用，可保證食葵最適宜的生長的土壤溫度，這與本試驗研究存在差異，秸稈覆蓋對應(yīng)下的土壤溫度低于地膜覆蓋。劉宏勝等[24]研究表明，地膜覆蓋并未在整個生育期表現(xiàn)出增溫效果，只有在生育期前期有增溫，而后期會出現(xiàn)降溫作用。結(jié)合地膜覆蓋和秸稈覆蓋二者優(yōu)點，碎麥秸墊式膜覆蓋在整個生育期土壤溫度相對無覆蓋、地膜覆蓋和秸稈覆蓋較穩(wěn)定，更有利于食葵的生長。正是由于覆蓋后土壤濕度變化慢而趨于相對穩(wěn)定，而導致土壤地溫，尤其是地表溫度變幅明顯降低。土壤水分與土壤溫度又有很大關(guān)系，由于水的比熱容大于土壤，在受到太陽輻射后水分含量高的處理土壤溫度升高會較慢[25]。對于地膜覆蓋的溫度效應(yīng)，有研究表明，地膜覆蓋可以增加土壤表層溫度，并增加出苗率[16，26]，促進農(nóng)作物的產(chǎn)量，但不滿足生態(tài)環(huán)境的要求。研究表明，地膜覆蓋可減少土壤水分蒸發(fā)，增強水分滲透，增加對深層土壤水的利用[27-28]，但普通地膜覆蓋易導致土壤通氣性變差，使其根系大量死亡，根系活力下降。尤其在夏季溫度較高時，植物更易受到高溫脅迫影響[29]，導致底墑不足時地膜覆蓋造成耕層水分過度竭耗，形成土壤干層現(xiàn)象[30]。秸稈覆蓋可有效緩解高溫對植株造成的脅迫[31]，使得土壤蒸發(fā)降低，土壤貯水量提高，降水入滲增加，但單一秸稈覆蓋易造成水分損耗及低溫效應(yīng)造成出苗率下降減產(chǎn)等負效應(yīng)[11]。由此可見，單一的覆膜和秸稈覆蓋模式各有利弊，通過地膜秸稈結(jié)合覆蓋可有效彌補單一地膜和秸稈覆蓋帶來的負效應(yīng)，減少土壤蒸發(fā)和降低高溫氣候?qū)ν寥栏H溫度的影響，以此提高降水入滲和持水能力，改善作物的供水條件[13,32-34]。

3.2 不同覆蓋方式對土壤理化性質(zhì)和食葵產(chǎn)量的影響

土壤理化性質(zhì)是促進作物生長的關(guān)鍵因素，欒天浩等[35]研究得出，秸稈覆蓋耕作方式有效提升了土壤肥力，堿解氮、有機質(zhì)和速效鉀含量分別增加了4.97%、7.55%、12.33%，pH值降低了1.83%。這與本研究結(jié)果相似，播種食葵后的土壤pH值均低于播種前，地膜覆蓋、秸稈覆蓋和碎麥秸墊膜覆蓋均有降低pH的趨勢，但是各處理間差異性不顯著，研究表明適宜的灌水定額有利于提高產(chǎn)量和水分利用效率。在兩種灌水定額下，不同處理土壤有機質(zhì)含量變現(xiàn)為碎麥秸墊式膜覆蓋>地膜覆蓋>秸稈覆蓋>無覆蓋，這是因為麥秸稈可以增加土壤生物量和酶活性[36]，在微生物的分解作用下，秸稈還可以為土壤補充有機質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、保證作物生長的養(yǎng)分供應(yīng)。碎麥秸墊式膜覆蓋后淺層土壤層養(yǎng)分顯著高于其他兩種覆蓋條件，能夠有效提高土壤中的速效鉀和速效磷量，有利于食葵根系的生長，延緩根系和植株的衰老[9,37]，從而提高食葵產(chǎn)量。

食葵產(chǎn)量包含生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量，生物產(chǎn)量包括食葵的株高、莖粗和葉面積等，經(jīng)濟產(chǎn)量為籽粒的產(chǎn)量。食葵的株高、莖粗在灌漿期生長速率變緩[38]，這與盧闖等[39]的研究結(jié)果相似。靳亞紅等[40]研究得出，地膜覆蓋、秸稈+地膜覆蓋處理的玉米收獲指數(shù)大于無覆蓋處理，分別提高了5.39%、14.48%；張俊等[41]研究得出，麥秸覆蓋后，夏花生的產(chǎn)量比無覆蓋降低5.2%。本試驗得出地膜覆蓋和碎麥秸墊膜覆蓋產(chǎn)量比無覆蓋分別增加6.1%和2.2%～14.1%，而秸稈覆蓋較無覆蓋方式降低了9.9%，同時得出收獲指數(shù)地膜覆蓋較無覆蓋增加了7.6%，秸稈覆蓋的收獲指數(shù)較無覆蓋降低了12.8%。然而欒天浩等[35]研究得出，稈覆蓋耕作方式下產(chǎn)量增加了9.84%，這與本實驗的結(jié)論不符，該試驗得出秸稈覆蓋下的食葵產(chǎn)量小于無覆蓋方式下的食葵產(chǎn)量，可能是因為作物品種對土壤環(huán)境選擇的作用，或者是秸稈覆蓋量的選擇對土壤環(huán)境改變使得產(chǎn)量下降。劉凱強等[42]提出，葉分配指數(shù)與產(chǎn)量呈負相關(guān)關(guān)系，百粒重對燕麥產(chǎn)量增產(chǎn)具有關(guān)鍵性作用;董云云等[43]提出秸稈覆蓋可在一定程度上替代地膜覆蓋，且以5 000 kg·hm-2的秸稈覆蓋量較為合適；馬忠明等[44]指出，秸稈覆蓋可以減少棵間蒸發(fā)，但秸稈覆蓋在作物生長的前期降低了土壤溫度[35，45-47]，影響玉米出苗和生長，影響了玉米產(chǎn)量和水分生產(chǎn)效率降低。本試驗得出，單一的秸稈覆蓋對應(yīng)的食葵產(chǎn)量低于碎麥秸墊膜覆蓋下的食葵產(chǎn)量。蔡太義等[48]指出覆蓋方式和灌水定額對食葵產(chǎn)量及構(gòu)成有關(guān)。碎麥秸墊膜覆蓋在保護環(huán)境和防治灌區(qū)荒漠化方面有一定的生態(tài)效應(yīng)，覆蓋表層土壤起到固定作用，大風過境時土就不會隨風飛揚，沙塵天氣也會減少，同時碎麥秸有助于土壤肥田改土，這與張金霞等[37]研究一致。

4 結(jié) 論

碎麥秸墊式膜覆蓋對土壤貯水量有促進作用；結(jié)合地膜覆蓋和秸稈覆蓋二者優(yōu)點，碎麥秸墊式膜覆蓋在整個生育期土壤溫度相對無覆蓋、地膜覆蓋和秸稈覆蓋較穩(wěn)定，更有利于食葵的生長；碎麥秸稈可補充土壤有機質(zhì)、改善土壤結(jié)構(gòu)、保證作物生長的養(yǎng)分供應(yīng)；灌水定額為750 m3·hm-2時地膜覆蓋和碎麥秸墊膜覆蓋的產(chǎn)量高于無覆蓋。綜合考慮，碎麥秸墊式膜覆蓋+750 m3·hm-2的灌水定額(SFM)是本研究地區(qū)食葵穩(wěn)產(chǎn)的最優(yōu)試驗處理組合。