地膜覆盖棉花、玉米、大豆地的降温效应研究

董秀荣，王有宁，王荣堂 (长江大学农学院， 湖北 荆州 434025)

地膜覆盖棉花、玉米、大豆地的降温效应研究

董秀荣，王有宁，王荣堂 (长江大学农学院， 湖北 荆州 434025)

以‘鄂棉15号’、‘西玉3号’和‘鄂豆4号’为材料，对覆膜与不覆膜2种种植方式进行了对比。通过2005～2007年3年的试验，结果表明，地膜覆盖在生育前期能提高土壤温度和保持土壤湿度，在旺盛生育期有降温效应，因而能显著提高作物产量。为进一步推广地膜覆盖栽培作物提供了农业气象依据。

地膜覆盖；作物；降温效应

干旱缺水或光、温、水等资源分配不均匀等是限制我国各地农业生产进一步发展的主要原因之一，而地膜覆盖则是解决这一问题的有效措施[1]。20世纪80年代从日本引进的地膜覆盖栽培技术迅速普及全国，尤其是对水资源相对不足的高海拔及人少地多的西部地区，有效地提高了土地资源利用率，调节作物生长季，从而提高产量[2]。本研究采用棉花、玉米、大豆3种作物进行了覆膜与对照地的对比试验，通过对3年(2005～2007年)的试验资料进行总结，从农业气象角度分析了塑料薄膜对作物生育和产量形成的影响，以期为进一步推广和应用塑膜覆盖栽培方法提供农业气象依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地选择于长江大学农学院教学农场实习基地(30°21′ N ,119°09′ E)，该地区年平均气温15～17 ℃，≥10 ℃的活动积温5 200～5 400 ℃·d，年降水量1 050～1 150 mm，年蒸发量1 040～1 140 mm，年日照时数1 800～2 200 h，无霜期220～260 d，属亚热带季风气候区，适宜水稻、棉花、小麦、大豆、玉米等多种作物种植。

1.2 试验设计

以2005年开始，连续3年在实习基地试验田，于当地适宜播种期(日平均气温稳定通过15 ℃或5 cm地温稳定通过17 ℃)4月20日播种棉花、玉米和大豆。用对比法根据作物种类不同分区进行试验，每种作物分2个小区，即覆膜与对照，每小区面积为100 m2/个。棉花品种为‘鄂棉15号’，玉米为‘西玉3号’，大豆为‘鄂豆4号’。

1.3 田间观测

(1)土壤温度 在播种前1 d每小区埋设地面温度表(0 cm温度表、地面最高和地面最低温度和曲管地温表，测定5 cm、10 cm、15 cm和20 cm地中温度)。从播种之日起3次/d(8:00、14:00、20:00)连续进行土壤温度的观测，一直到作物生育后期(棉花吐絮期、玉米，大豆黄熟期停止观测。

(2)株间光照度观测 从作物旺盛生长期(棉花开花一吐絮、玉米抽雄穗一乳熟、大豆开花一结荚)开始，用照度计于每天8：00、10：00、12:00、14:00、16:00测定作物株间光照度，每次测3个高度，即冠层上部、作物活动面即2/3株高位置和根部地面。

(3)作物发育期观测 棉花观测出苗、现蕾、开花、成铃和吐絮；玉米观侧出苗、七叶、抽雄、雌穗、乳熟和黄熟;大豆观测出苗、开花、结荚、乳熟和黄熟。每个发育期还进行生长高度的观测。

表1 作物发育前期平均地温(04-20～05-31)Table 1 Average temperatures of crop during growing period (04-20～05-31) ℃

2 结果与分析

2.1 地膜覆盖在作物生育前期的增温效应

表2 作物生育盛期平均温度Table 2 Average temperatures during healthy growth stage ℃

注：棉花07-10～08-31，玉米06-21～07-10，大豆(05-21～07-10)

表3 不同作物旺盛生长期的光照度 Table 3 IIIuminance of different crops during healthy growth stage klx

通过2005～2007年3年的试验，统计结果显示，4～5月地面和地中(5 cm、10 cm、15 cm和20 cm)棉花、玉米、大豆各深度平均温度覆膜比对照分别高出1.1～3.8 ℃、2.1～3.0 ℃、0.8～3.5 ℃(表1)。地膜覆盖在作物生育前期具有明显的增温效应，因而能使播种后的种子萌发快、出苗迅速，有研究者已经证明并得到实际应用的结论[3，4]。本试验结果与此一致。

2.2 地膜覆盖在作物旺盛生长期的降温效应

对3年连续地温观测资料的统计分析，发现在棉花、玉米、大豆旺盛生长期覆膜地比对照地温度均有不同程度的降低，地面降温幅度分别为1.1、0.9和4.7 ℃；地中5～20 cm各层土温降温幅度为0.3～0.5 ℃，其中以白天最高温度降温最明显，降温幅度分别为3.1、2.7和2.5 ℃(表2)。

2.3 地膜覆盖对农田光照度的影响

农田作物群体中光照度的大小是影响作物光合作用，进而影响作物生育和产量的决定性因素，而进入作物群体中的光照度，根据Beer公式I=I0·e-KF[5]，主要与叶面积系数F有关，因叶面积系数直接影响田间消光系数K的大小，(I0为冠层上部的光强，I为到达作为群体某一高度上的光强)。当农田覆盖地膜后，由于作物生育前期有增温、保湿和保肥作用，促使作物生育迅速，发育速度加快，到作物旺盛生长期覆盖作物较对照地枝叶茂盛，叶面积系数增大，白天截留的太阳直接辐射和散射辐射多，最终使进人覆盖作物田中的光能减少[6]。3年统计资料表明，覆盖作物地2/3株高和地面根部的光照度明显低于对照地(表3)。这也许是地膜覆盖在作物旺盛生长期中具有降温效应的主要原因。

2.4 地膜覆盖对作物经济性状的影响

通过对2005～2007年连续3年的作物考种资料的统计分析可知,3种覆膜处理作物的经济性状均优于对照，以产量因素最为显著；3年平均皮棉增产22.6 kg/667 m2，增幅为25.0%;玉米增产67.5 kg/667 m2，增幅为13.6%；大豆增产28.0 kg/667 m2,增幅25.9%(表4～6)。

表4 地膜覆盖对棉花经济性状的影响Table 4 Effects of film-mulching on main economic characteristics of cotton

表5 地膜覆盖对玉米经济性状的影响Table 5 Effects of film-mulching on main economic characteristics of maize

表6 地膜覆盖对作物经济性状的影响Table Effects of film-mulching on mail economic characteristics of soybean

3 结论与讨论

通过对连续3年的试验资料统计分析可知，地膜覆盖作物旺盛生长期由于枝叶茂盛白天截留的太阳总辐射多，进入作物中下部的光能减少，致使覆盖作物田中的温度较对照地降低，尤以白天地面最高温度降低最为明显，棉花、玉米、大豆3种作物田降温幅度分别为3.1 ℃、2.7 ℃和2.5 ℃。地膜覆盖的这种降温效应可减轻夏季高温对作物生育的危害[7]，因而使作物增产。地膜覆盖在作物旺盛生长期的降温效应符合作物增产的理论，补充了塑膜的应用价值，为进一步推广和扩大地膜覆盖栽培作物提供了新的农业气象依据。

随着地膜覆盖栽培面积的扩大，地膜在土壤中不易分化并污染土壤的问题越来越严重，若能把环境工程、物理化学、生理生化和农业气象等多家学科组织起来联合研究这一重大课题，将会找到解决地膜污染土壤问题的突破口。

[1]贺菊美，王一鸣.不同覆盖材料对玉米土壤环境及产量效应的研究[J].中国农业气象，1996，17(3):33～36.

[2]钟兆站，赵聚宝.草纤维膜与塑料地膜覆盖农田的生态效益比较[J].中国农业气象，1996，17(4):28～33.

[3]齐文虎，冯新灵.农业气象[M].郑州:河南农业出版社，1988.283～284.

[4]贡复俊.农业气象[M].北京：中国农业出版社，1993.243～244.

[5]中国农业科学院.中国农业气象学[M].北京：中国农业出版社，1999.24～25.

[6]刘卫东.温度对棉花发育影响的研究进展[J].中国农业气象，1992，(4):53～54.

[7]杜 勇.我国西部山区玉米覆膜栽培的气候生态效益研究[J].中国农业气象，1992，(5):47 ～ 49.

S162.4

A

1673-1409(2009)02-S003-03

10.3969/j.issn.1673-1409(S).2009.02.002

2009-03-30

湖北省教育厅基金项目(05A-028)

董秀荣(1956-)，女，河南舞阳人，实验师，主要研究方向为农业气象.