關(guān)鍵詞：壟溝種植模式；玉米生長(zhǎng)；產(chǎn)量；價(jià)值分析

0引言

陜南地區(qū)屬于半干旱地區(qū)，雖然有著較為豐富的雨水資源，但是降水的時(shí)空分布不均，有著明顯的季節(jié)性，不僅不能為地區(qū)內(nèi)的農(nóng)作物生長(zhǎng)帶來(lái)足夠的幫助，甚至可能會(huì)因?yàn)椴糠值貐^(qū)的降雨量過(guò)大而破壞作物生長(zhǎng)環(huán)境。而且，部分地區(qū)處于干旱狀態(tài)，只能靠灌溉進(jìn)行補(bǔ)給。傳統(tǒng)種植模式將土地中水分轉(zhuǎn)化為作物可利用的土壤水分效率很低，植株之間存在水分和光熱資源在時(shí)間和空間上有一定的矛盾，而壟溝種植模式可以很好地解決這些問(wèn)題。本研究在壟溝種植模式系統(tǒng)中的壟上和溝中種植同一種玉米，通過(guò)研究不同灌水管理下玉米生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量及水分利用效率，得到壟溝種植模式水熱在玉米植株之間的傳輸與轉(zhuǎn)化規(guī)律，以此為基礎(chǔ)進(jìn)一步分析壟溝種植模式對(duì)玉米生產(chǎn)和產(chǎn)量的價(jià)值。

1壟溝種植模式對(duì)農(nóng)田水分利用效率的影響

壟溝種植模式的核心技術(shù)是壟溝集雨種植技術(shù)，即以雨水就地富集利用，實(shí)現(xiàn)雨水資源高效利用的一種旱區(qū)節(jié)水種植技術(shù)。通過(guò)在田地之間修筑相間排列的壟溝，在壟溝上覆蓋一層膜，然后在溝內(nèi)種植所需的農(nóng)作物，當(dāng)雨季來(lái)臨時(shí)就可以把落在壟溝表面膜上的水匯聚成流到種植溝中，然后溝中的雨水滲入土壤更深層儲(chǔ)存起來(lái)，與此同時(shí)覆蓋在壟溝上的膜減緩了土壤內(nèi)水分的蒸發(fā)。在旱季，深層水分蒸發(fā)到表層供給作物吸收，將無(wú)效降雨轉(zhuǎn)化為有效降雨，有效改善了季節(jié)性降雨氣候地區(qū)的種植作物水分供給問(wèn)題。不僅如此，覆蓋在壟溝上的薄膜還可以維持土壤溫度，豐富土壤營(yíng)養(yǎng)成分，更深層次改善種植作物的生長(zhǎng)環(huán)境，提高作物產(chǎn)量[1-2]。

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的模式從資源消耗型轉(zhuǎn)化為技術(shù)效益型，盡可能提高資源利用效率已經(jīng)成為目前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重中之重，而壟溝種植模式是一種提高農(nóng)田水分利用效率的方式。在半干旱地區(qū)，降雨強(qiáng)度小且多為無(wú)效降水，壟溝種植模式的集雨作用顯著提高了雨水的有效性，能最大程度地將雨水儲(chǔ)存在土壤中，轉(zhuǎn)化為作物可用的水資源，相較于傳統(tǒng)種植模式，壟溝種植模式使水分的平均利用效率提升19.1%～31.8%。

2試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

2.1試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)時(shí)間為2022年4-9月，試驗(yàn)地點(diǎn)為西北農(nóng)林科技大學(xué)陜北節(jié)水農(nóng)業(yè)綜合試驗(yàn)示范基地，試驗(yàn)地年平均降雨量451mm，最大年降雨量704.8mm，最小年降雨量186.1mm，屬中溫帶半干旱性氣候區(qū)，年平均氣溫8.5℃，全年氣候干燥、冬長(zhǎng)夏短、日照充沛及晝夜溫差大，是黃土高原和我國(guó)小雜糧主產(chǎn)區(qū)之一。

所選用的玉米品種為中農(nóng)大787，試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)試驗(yàn)田進(jìn)行3種處理：首先是兩種壟溝種植方式，第1種是壟面寬為60cm的梯形壟，壟高15cm，壟坡坡度系數(shù)為1.0，在壟上種植2行玉米，溝中種植2行玉米，玉米株距為30cm，行距為60cm，整塊試驗(yàn)面積為32m2，壟上、壟溝代號(hào)分別為T1和T2，如圖1a所示；第2種是壟面寬為90cm的梯形壟，壟高15cm，壟坡系數(shù)為1.0，剩余試驗(yàn)條件與第1種處理相同，壟上、壟溝代號(hào)分別為T3和T4，如圖1b所示；第3種為平作種植方式，在完成耕地處理后直接在平整的土地上進(jìn)行玉米作物的種植，玉米株距為30cm，行距為60cm，試驗(yàn)田面積為32m2，代號(hào)CK。除此之外，每種處理方式需要設(shè)有3塊相同的試驗(yàn)田進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。試驗(yàn)完成后通過(guò)測(cè)定經(jīng)過(guò)不同處理的試驗(yàn)田中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，分析壟溝種植模式對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[3-4]。

2.2試驗(yàn)方法

在試驗(yàn)過(guò)程中，分別測(cè)定玉米在不同生育期內(nèi)的株高、功能葉面積、相對(duì)葉綠素含量及干物質(zhì)含量，然后在玉米完成種植后統(tǒng)計(jì)每塊試驗(yàn)田的玉米產(chǎn)量。

（1）株高。直接在預(yù)定的生育期時(shí)間點(diǎn)對(duì)玉米植株進(jìn)行測(cè)量。

（2）功能葉面積。通過(guò)系數(shù)法對(duì)玉米植株功能葉面積進(jìn)行測(cè)定，并計(jì)算。

單片功能葉的面積=葉片中脈長(zhǎng)度×葉片最大寬度×葉片面積系數(shù)

（3）相對(duì)葉綠素含量。采用葉綠素儀來(lái)完成玉米植株葉片中相對(duì)葉綠素含量的測(cè)定，選取多片玉米植株的非離體葉片作為數(shù)據(jù)來(lái)源。

（4）干物質(zhì)量。選取整個(gè)玉米植株的地上部分作為數(shù)據(jù)來(lái)源，放入烘箱中105℃處理2h，70℃進(jìn)行烘干，稱取質(zhì)量即為玉米植株的干物質(zhì)量。

（5）產(chǎn)量。在對(duì)試驗(yàn)田內(nèi)的玉米進(jìn)行收獲后，統(tǒng)計(jì)每塊試驗(yàn)田內(nèi)的玉米產(chǎn)量，按照單位面積內(nèi)的玉米產(chǎn)量進(jìn)行分析比較。

試驗(yàn)過(guò)程中，分別在玉米植株拔節(jié)期、揚(yáng)花期、乳熟期、抽雄期和成熟期進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測(cè)定。

3試驗(yàn)結(jié)果與價(jià)值分析

3.1試驗(yàn)結(jié)果

3.1.1壟溝種植模式對(duì)玉米株高的影響

統(tǒng)計(jì)整理不同處理的試驗(yàn)田中玉米分別在苗期、拔節(jié)期、抽維期和灌漿期的株高，如表1所示。

由表1可知，平作種植的玉米株高在整個(gè)生育期內(nèi)都低于經(jīng)過(guò)兩種壟溝處理的種植玉米。在玉米處于拔節(jié)期后，壟面寬為60cm的壟溝處理方式所得到的玉米株高明顯高于其他兩種處理方式。原因是壟溝種植通過(guò)改變土壤表面的形狀，以此來(lái)適應(yīng)所在地的水分、溫度、土壤養(yǎng)分等條件。壟溝種植處理后，溝內(nèi)水分下滲在降雨與灌溉時(shí)更為深入，同時(shí)會(huì)深入壟面土壤下方，使得水資源可以均勻分布在農(nóng)田土壤中，很大程度上提高了對(duì)水分的利用效率[5-6]。同時(shí)，相較于壟面寬為90cm的壟處理，壟面寬為60cm的壟溝處理玉米株高的增長(zhǎng)更為突出，可能是因?yàn)檫^(guò)寬的壟面導(dǎo)致水分由溝下不能很好地滲入壟下，導(dǎo)致水分分布不均，限制了玉米植株的生長(zhǎng)。

3.1.2壟面種植方式對(duì)玉米功能葉面積的影響

統(tǒng)計(jì)整理不同處理方式下玉米植株在不同生育期時(shí)的功能葉面積，如表2所示。整體變化趨勢(shì)為先增后減。不同處理下的玉米植株功能葉面積都在拔節(jié)期迅速增大，到開花期時(shí)增長(zhǎng)到最大，從乳熟期開始減小。

由表2可知，從拔節(jié)期一直到乳熟期整個(gè)生育期內(nèi)壟面寬為60 cm的壟溝種植模式所得到的玉米植株功能葉面積顯著超過(guò)其余兩種處理方式，功能葉面積一直是最大的。在下降過(guò)程中，平作種植模式的玉米植株的功能葉面積下降最快，其次是壟面寬為90cm和壟面寬為60cm的壟溝種植方式。試驗(yàn)結(jié)果表明，壟溝種植模式相較于平整土地上進(jìn)行種植的模式更有利于功能葉面積的生長(zhǎng)，優(yōu)化了玉米植株生長(zhǎng)的土壤環(huán)境，土壤水分及養(yǎng)分吸收更加完全；而開花期功能葉面積的減小也可以通過(guò)壟溝種植模式對(duì)玉米植株種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行緩解，保證每個(gè)植株充分生長(zhǎng)，增大產(chǎn)量[7]。

3.1.3壟溝種植模式對(duì)玉米植株葉片相對(duì)葉綠素含量的影響

在光合作用植株中，葉綠素有著十分重要的作用，幫助植株利用光、水和二氧化碳進(jìn)行光合作用，從而吸收養(yǎng)分生長(zhǎng)，此外，它還可以幫助植株提高抗干旱能力，增強(qiáng)其生存能力。通過(guò)測(cè)定非離體葉片中的SPAD值來(lái)反映葉片中的葉綠素含量，如表3所示。

由表3可知，玉米植株從拔節(jié)期到孕穗期的葉片葉綠素含量都在不斷地上升，壟溝種植模式下的玉米植株葉片葉綠素含量高于平作種植的玉米植株，并且壟面寬為60cm的壟溝處理方式優(yōu)于壟面寬為90cm的種植方式。分析原因：壟溝種植模式可以幫助玉米植株更好地利用陽(yáng)光，促進(jìn)葉綠素分泌進(jìn)行光合作用，但是過(guò)寬的壟面可能導(dǎo)致植株無(wú)法更好地吸收降雨或灌溉時(shí)滲入土壤的水分，限制了壟溝種植模式對(duì)光合作用的促進(jìn)作用[8]。

3.1.4壟溝種植模式對(duì)玉米植株干物質(zhì)量的影響

對(duì)每塊試驗(yàn)田玉米植株的地上部分進(jìn)行取樣烘干稱質(zhì)量后，結(jié)果如表4所示。

由表4可知，5種處理方式下玉米植株的干物質(zhì)量都隨著生育期而增大，增長(zhǎng)速率由慢變快再變慢。壟面寬為60cm的壟溝種植處理下玉米植株干物質(zhì)量在整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)都是最大的，其次是壟面寬為90cm的壟溝種植處理，最后是平作種植處理。原因是壟溝種植模式不同于平作種植模式的高低錯(cuò)落的微地理結(jié)構(gòu)：一方面，該地理結(jié)構(gòu)不僅增強(qiáng)了玉米植株的光能吸收，避免植株之間的相互遮擋光線，提高了對(duì)太陽(yáng)光的利用率；另一方面，高低錯(cuò)落的地理結(jié)構(gòu)加快了農(nóng)田中的大氣流動(dòng)速度，為玉米植株的光合作用提供更為充足的二氧化碳，緩解了外界客觀條件對(duì)玉米植株生長(zhǎng)的限制，加快了植株的光合作用速率及產(chǎn)物積累速率，在玉米植株的干物質(zhì)量中得到體現(xiàn)。而T3和T4處理玉米植株的干物質(zhì)量較小是因?yàn)檫^(guò)寬的壟面降低其土壤水分供給與吸收速率，限制了玉米植株的進(jìn)一步生長(zhǎng)[9]。

3.1.5壟溝種植模式對(duì)玉米植株產(chǎn)量的影響

不同處理方式下的試驗(yàn)田玉米產(chǎn)量之間有著非常大的差異：T1和T2處理玉米產(chǎn)量為9919和9803kg/hm2；T3和T4處理玉米產(chǎn)量為9080和8927kg/hm2；CK處理玉米產(chǎn)量為8807kg/hm2，如表5所示。除產(chǎn)量之外，壟面寬為60cm的壟溝種植模式的穗粒數(shù)、千粒數(shù)及千粒質(zhì)量都要高于其余3種處理方式。試驗(yàn)結(jié)果表明，壟溝種植方式可以很大程度上增加玉米產(chǎn)量，原因在于壟溝種植模式改變了玉米植株的微地理結(jié)構(gòu)，讓其可以更加充分地吸收土壤內(nèi)的水分、接收到太陽(yáng)光傳來(lái)的輻射，從而促進(jìn)玉米植株的光合作用，幫助其更加健壯生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量。

3.2壟溝種植模式價(jià)值分析

由表5可知，在不同處理?xiàng)l件下玉米植株的生長(zhǎng)及產(chǎn)量有著非常顯著的差異。

以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，壟溝種植模式對(duì)玉米生長(zhǎng)與產(chǎn)量的價(jià)值分別在3個(gè)方面得到了體現(xiàn)：首先是壟溝種植模式的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，以壟溝種植模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的平作種植模式，在提高農(nóng)田玉米產(chǎn)量的同時(shí)減少了種植過(guò)程中對(duì)灌溉用水的消耗，提升了降雨及灌溉用水的水分利用率，從而降低了玉米種植的成本，促進(jìn)相關(guān)農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展；其次是壟溝種植模式的環(huán)保價(jià)值，水分利用率的提升，從土壤蒸發(fā)和水分滲入等多方面減少了農(nóng)業(yè)用水的浪費(fèi)，同時(shí)更好地利用了季節(jié)性降雨所帶來(lái)的水資源，玉米種植變得更加綠色環(huán)保；最后是壟溝種植模式的社會(huì)價(jià)值，壟溝種植模式能夠顯著提升玉米的產(chǎn)量，而玉米作為我國(guó)3大主要糧食之一，在全國(guó)的種植范圍較為廣泛，這一種植模式可以幫助解決部分地區(qū)糧食緊缺的情況，具有十分重要的社會(huì)價(jià)值[10]。

4結(jié)束語(yǔ)

在陜南地區(qū)，傳統(tǒng)的平作種植模式無(wú)法很好地適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂颉⑼寥拉h(huán)境，壟溝種植模式可以從玉米植株株高、功能葉面積、葉片相對(duì)葉綠素含量、干物質(zhì)量及產(chǎn)量等全方面提升玉米種植的價(jià)值。該種植模式通過(guò)改變植株所在的微環(huán)境微氣候，為植株提供了更為充足的二氧化碳、陽(yáng)光，幫助其高效利用吸收降雨、灌溉的水分，進(jìn)而促進(jìn)玉米植株的生長(zhǎng)過(guò)程，最后提高整體產(chǎn)量，體現(xiàn)了壟溝種植模式的經(jīng)濟(jì)價(jià)值；壟溝種植模式充分利用了原本季節(jié)性降雨所浪費(fèi)的水分、減少了土壤的無(wú)效蒸發(fā)，提高了雨水與灌溉用水的利用效率，為農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)了一份力量，突出了壟溝種植模式的環(huán)保價(jià)值；而玉米作為我國(guó)3大主要糧食之一，壟溝種植模式對(duì)其生長(zhǎng)與產(chǎn)量的增益效果提升了自身的社會(huì)價(jià)值。