保定平原区棉花地膜覆盖节水增产效应的研究

樊艳改，王利民

（1.保定市西大洋水库管理处，河北 保定072350；2.保定水利水电勘测设计院，河北 保定071000）

保定平原区棉花地膜覆盖节水增产效应的研究

樊艳改1，王利民2

（1.保定市西大洋水库管理处，河北 保定072350；2.保定水利水电勘测设计院，河北 保定071000）

通过地膜覆盖的大田试验测定覆膜田地与对照露地棉田的土壤含水量、地温的变化情况，研究了地膜覆盖对棉花生长特性、生育期耗水量、水分利用效率的影响。结果表明，地膜覆盖通过有效防止棵间蒸发，提高土壤有效水含量和温度，起到节水保墒、调节土壤三相组成、降低落铃率、实现增产的作用。

地膜覆盖；棉花；耗水量；产量；水分利用效率

在我国生产发展的历程中，栽培技术的进步对棉花生产的促进作用十分重大。调查认为，栽培技术在棉花生产增产中占35%以上的份额。地膜覆盖技术作为一种成熟的栽培技术更应得到人们的重视和大力推广。由于地膜覆盖全部或部分阻断了土壤表面水分蒸发，具有节能、节水、保墒、抑草、改善土壤结构等优点，已被广泛应用于干旱半干旱地区及保护地作物栽培中。

1 材料与方法

1.1 试验设计与田间管理

试验于2006年4月在河北省保定市河北农业大学农场试验田进行，前茬作物为棉花，供试品种为冀棉26号，采用单因素2个处理（地膜覆盖、露地），试验田及对比田地力中等，土质属中壤土，土壤容重γ=1.51g/cm3，田间持水率为28.5%（占干土重的百分比），耕层土壤的有机质含量为1.6%，全氮0.083%，速效氮、磷分别为45×10-6和45×10-6。 试验田东西长120m，南北宽25m，面积0.3hm2，其中覆膜示范田0.15hm2，对比田面积0.15hm2，种植密度为80000株/hm2，行距为0.6m，株距为0.6m，覆膜示范田沿田面坡度方向设置灌水沟，沟和地面全部采用地膜覆盖，示范田、对比田均施以磷酸300kg/hm2、尿素150kg/hm2作为底肥，地膜覆盖采用先覆膜后播种，田块采用井水灌溉，水源条件较好。

1.2 测定项目与方法

1.2.1 作物生长

作物发育状况，棉花株高、叶面积指数等。

1.2.2 土壤水分观测

从覆盖地膜之日起，每7d测定1次，在覆膜田地和露地各取3个样点测定土壤含水量，直至棉花收获。测定位置在覆膜示范田和露地的棉花行间。用烘干法测定0～100cm土层的水分。

1.2.3 土壤容重、孔隙度测定采用环刀法测定

土壤密度采用2.65g/cm3。于6月8日、7月28日在覆膜田地和露地各取3个样点测定0～100cm土壤容重、孔隙度，在105～110℃下烘干称重。

1.2.4 地温的观测

将地温计分别布置在覆盖地和露地，观测深度为5，10，15，20，25cm，在生育期内每日8：00、14：00、20：00定时观测记录。

1.2.5 蕾铃脱落测定

从棉花开始现蕾起，每2d观测1次。

1.2.6 测产

覆膜地和露地各选取代表性的植株20株，挂牌标号，每隔7d采收1次吐絮棉桃，挂牌棉花另收另晒，待棉花全部收获后，在室内测定棉花的皮棉产量。

皮棉产量（kg/hm2）=试验田皮棉产量/田株数×80000

2 结果与分析

2.1 地膜覆盖对棉花生育期、株高、叶面积的影响

通过试验观测及对棉花的叶面积指数（LAI）和株高资料（图1、表1、表2）分析表明，覆盖地棉花生长快、周期短，叶面积大，植株明显粗大的现象，对照棉花的最终高度仅为覆盖的84%，LAI为覆盖的39.5%，尤其在开花前差别尤为显著，进入花期以后，棉花生长以生殖生长为优势，且地膜增温保墒效果减退，对株高和LAI影响微弱。

图1 不同处理棉花叶面积指数

表1 不同覆盖条件下棉花生长天数对照表 单位：d

表2 不同覆盖条件下棉花生长高度对照表

2.2 不同覆盖条件下棉田土壤水分变化和耗水量的计算

2.2.1 不同时期棉田土壤含水量变化动态

如图2所示，地膜覆盖为棉花根系的生长发育创造了良好的水分条件，在整个生育期内地膜覆盖土壤含水量均高于露地。特别在棉花营养生长和生殖生长都很旺盛的7月（最大土壤含水量差为1.9%），蒸腾耗水量增大，较高的土壤含水量有利于棉花的生长发育，为棉花优质高产奠定了良好的水分基础。

图2 不同处理各时期土壤含水量变化

2.2.2 耗水量计算

根据《灌溉试验规范》棉花植株耗水量计算公式为：式中 ET1-2为阶段耗水量（mm）；θi1、θi2为第i层土壤在计算时段始末的重量含水率（%）；γi为第i层土壤的干容重（g/cm3）；hi为第i层土壤的厚度（mm）；M、P、K、C分别为时段内灌水量、降雨量、地下水补给量和排水量（mm）。

以无灌水和降雨时段内的土壤含水率作为计算依据，结合试验区条件M＝P＝K＝C＝0。

从表3看出，覆盖处理的棉花的耗水量明显减小，作物耗水节水率达到27.6%，地膜覆盖棉花各个生长期的日均耗水量均比对照减少，尤其在现蕾以前差别尤为明显。

表3 不同覆盖条件下棉花日均耗水量对照表

表4 不同覆盖条件下土壤容重、孔隙度及三相关系对照表

2.3 不同处理棉花对土壤容重、孔隙度及三相的影响

从表4可以看出，地膜覆盖的土壤容重要小于露地。土壤的孔隙度与容重相反，地膜覆盖的土壤孔隙度要大于露地。以上结果表明，地膜覆盖的土壤疏松多孔，土壤结构性比露地明显优越，更有利于棉花生长发育。

2.4 不同处理棉花的地温对比情况

（1）地膜覆膜在棉花生长前期的增温效应：从4月下旬的播种期到6月上旬的苗期地膜覆盖地比对照平均增温2.45℃，从6月中旬的苗期到7月中旬的现蕾期平均增温1.34℃，进入7月中旬后，增温效应降低，这主要是覆膜地棉花枝叶繁茂，叶面积系数大，茎叶截获的太阳直接辐射和散射辐射比对照地多的原因。

（2）覆膜在棉花旺盛生长期的降温效应：7月中旬开始棉花生长进入旺盛期，枝叶繁茂，中午前后膜内温度低于对照地（主要是最高温度），这主要是由于此时能够直射到地面的光能减少，而膜又具有一定的反射作用。另外，由于覆膜地湿度比对照地大，水的比热较土壤大，相对吸热多，温度上升慢，因而比对照地低。这种效应可减轻高温天气对棉花的危害。

2.5 不同处理的棉花蕾铃脱落情况

表5中数据于2006年6月12日至7月15日测定，从脱落率上看，地膜覆盖脱落率比露地低15个百分点。地膜覆盖的落铃率比露地少21.8个百分点。由此可知，地膜覆盖棉花技术可大大降低落铃率与脱落率，从而增大成铃率。

表5 不同覆盖条件下棉花蕾铃脱落情况对照表

2.6 不同处理对皮棉产量和水分利用效率的影响

根据实测土壤含水量、灌水量、降雨量资料，采用水量平衡方程，逐时段计算出各处理棉田的蒸散量。各时段农田蒸散量的累加即可获得棉花在整个生育期内的农田蒸散量。各处理皮棉产量采用3个重复的产量均值来代表该处理的实际产量水平。 各处理的农田蒸散量（m3/hm2）、皮棉产量（kg/hm2）和水分利用效率WUE（kg/m3）的测定结果见表6。

表6 不同覆盖条件下水分利用效率对照表

从表6看出，0～100mm土层在储水量和降水量相同的情况下，覆盖试验区棉花的平均产量为1528kg/hm2，而对比露地平均产量为1380kg/hm2，增产率为10.7%；水分利用效率明显高于露地对照，水分利用效率提高26.8%。从耗水量的变化情况可以看出，地膜覆盖对改善土壤储水量具有明显的作用，这主要是因为地膜覆盖相当于在地表形成了一个保护层，有利于降水从膜孔均匀入渗，又可防止土壤水分过多蒸发，还可使作物根区土壤水分保持相对稳定，提高了水分利用率，同时还为下一季作物的生长提供良好的水分条件。

3 结果与讨论

3.1 地膜覆盖改善了棉田土壤生态环境

研究结果表明知，地膜覆盖的增温、保水、提熵及改善土壤理化特性的作用明显，塑膜隔断了土壤水分与大气交流的通道，特别是在前期膜内温差较大，土壤水分上升以气态的形式不断向上运动，触膜后水汽凝结成水滴保留在土壤表层，因而水分只能在膜内循环，特别是在干旱的地区或季节，效果尤为明显。

3.2 地膜覆盖对旱作物和节水农业的意义

在同等条件下，地膜覆盖总耗水量比露地降低3.6%，水分利用效率提高26.8%，增产10.7%；这一结果对北方半干旱地区特别是河北省保定平原区的旱作物棉花如何提高水分利用效率具有十分重要的指导价值。

3.3 地膜覆盖对光、温、水、气、土壤的调控作用有待进一步研究

大量事实数据都证明地膜覆盖在节水、增温、保墒改善土壤结构、增产等诸多方面具有优势，地膜覆盖可以通过防止蒸发和提升土壤深层水分，以增加作物可利用土壤中有效水含量，利于作物生长利用。地膜覆盖的增温保墒作用有利于作物前期生长和水分利用，覆膜棉花在各个指标中都远远优于对照指标，从而证明棉花地膜覆盖是一项合理的、成熟的、可操作的、益推广的现代科学农业技术，如能大面积推广，则对我省的现代化农业建设，乃至社会的和谐、可持续发展具有重大的推动作用。所以，地膜覆盖技术非常适宜在我省进行大面积的推广。

［1］王砚田，徐祝龄.内蒙古武川半干旱偏旱地区农田土壤水分特征［J］.干旱地区农业研究，1990（4）：17-22.

［2］陈素英，张喜英，裴冬，等.秸秆覆盖对夏玉米田棵间蒸发和土壤温度的影响［J］.灌溉排水学报，2004，23（4）：34-38.

［3］立国军.可降解地膜覆盖棉花增产效应的研究［M］.北京：商务印书馆，2004.

［4］李红，周连第，侯旭峰，等.京郊平原区粮田深层土壤水分的预测［J］.节水灌溉，2002（2）：20-23.

The saving water and increasing yield effects of plastic film mulching on the cottons in Baoding plain

FAN Yan-gai1，WANG Li-min2
（1.Reservoir Management Office of Xidayang Baoding，Baoding072350,China；2.Baoding Designinstitute of water conservatncy&hydroelectric power，Baoding071000,China）

Through the experimentation of plastic film mulching on the cottons，mensurate the soil moisture content and geothermal changing instance， and learn the impact of film mulching on cotton growth characteristic， consumption water volume， water use efficiency.Indicate that film mulch can serve the function of water conservation and preserve soil moisture，regulate Threephase of soil compose， cut down boll shedding rate， promote accumulation of substance and increase the yield.

cotton film；mulch；consumption water volume；yield；water use efficiency

TV213.9

A

1672-9900（2010）03-0026-03

2010-04-26

樊艳改（1980－），女（汉族），河北清苑人，助理工程师，主要从事农田水利工程设计工作，（Tel）13102979696。