旱地玉米全覆膜方式的增产效应

智建奇，胡奋山，武海丽，马淑文，贾志森，郑 义

（1.山西省农业科学院玉米研究所，山西忻州034000；2.山西省农业科学院品种资源研究所，山西太原030031）

干旱与水资源短缺是制约旱地农业持续发展的主要因子，是我国乃至全世界农业生产的主要环境胁迫[1-2]。我国北方旱作农业区有2/3的耕地由于水资源短缺或灌溉条件限制而无法灌溉[3]。我国农作物旱灾受灾面积、成灾面积或成灾面积与受灾面积比率均呈大幅增加之势，全国农作物的受旱灾面积由1985—1987年3 a平均的2 631.7万hm2上升为2000—2002年3 a平均的3369.8万hm2，增加28.1%。同期，全国农作物旱灾成灾面积从1262.0万hm2上升为2122.1万hm2，增加了68.2%[4]。

山西地处内陆，十年九旱是山西省农业生产条件的显著特征，旱灾频繁发生[5-6]。2009年的春旱使忻州地区大部分旱地不能正常下种，2010年玉米播种后，直到7月底8月初才有了有效降水，给玉米生产带来了很大危害，造成严重减产。同时，在干旱和半干旱地区，裸露土壤的无效蒸发量大，其蒸发量可占到同期降水量的60%～80%。在作物生长季节，裸地和种植作物地的年耗水量基本相同，再加上降水的年变率和季节变率较大的不利因素，产量低而不稳定便成为必然[6]。因此，必须改善传统的农业生产方式，进行覆盖栽培，以提高作物的产量与品质。目前，地膜覆盖、秸秆覆盖作为一项节水丰产栽培措施在国内外已经得到了较为广泛的应用，也取得了可观的经济效益[6-8]。但是遇到严重干旱年份，这些覆盖方式就略显有不足。近年来，甘肃等地研究出了顶凌全地膜覆盖种植技术[9-10]，并开始应用于生产。

2009年，本研究进行了3种覆盖方式下旱地玉米种植试验，通过比较不同覆膜方式对旱地玉米产量的影响，探讨山西省旱地玉米的抗旱减灾技术，旨在为进一步明确旱地顶凌全膜双垄沟播玉米的增产原因，推动山西省旱地玉米增产提供技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

2009年在山西省北部干旱地区的代县磨坊乡会里村进行试验。该地区海拔868.7m，历年降雨量在250.9～445.6mm之间，其中7，8，9这3个月的降雨量为151.8～307.3 mm；年蒸发量为1 797.8mm，是年平均降雨量的5.1倍；年平均气温8.3℃，常年≥10℃的有效积温3 247.1℃，全年无霜期174 d。农业生产完全依靠天然降雨，无任何灌溉条件。土壤耕层质地为沙壤土，肥力水平中等，前茬作物为玉米。

1.2 试验材料

种植玉米品种为先玉335。地膜厚度0.1mm，宽度为90 cm（窄膜）和130 cm（宽膜）2种。所用秸秆为前茬玉米收获后收集并堆积在旁边的干玉米秸秆。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，宽窄行播种，宽行80 cm，窄行40 cm，株距30 cm（种植密度为55 500株/hm2）。共设3个处理：CK.露地种植，不覆盖地膜。M1.顶凌全地膜覆盖双垄沟播，带宽120 cm，每带起宽40 cm、高15～20 cm的小垄和宽80 cm、高15～20 cm的大垄，两垄中间为播种沟。选用130 cm宽的地膜，边起垄边覆膜，膜与膜之间不留空隙，相接处留在大垄中间，用土压住地膜，每隔4m压土腰带。按株距为30 cm在垄沟播种。M2.半地膜覆盖，用90 cm宽的地膜覆盖，每隔4m压土腰带，净膜70 cm，膜间留50 cm的空隙，在膜内播种。各处理3次重复，小区面积为42m2（6m×7m）。

前茬作物玉米收获后的2008年11月27日施用农家肥15 000 kg/hm2，磷酸二铵750 kg/hm2，全部作底肥一次施入土中，28日进行了深松耕。顶凌全地膜覆盖双垄沟播（M1）在2009年3月20日进行旋地、起垄覆膜，并沿玉米种植区每隔30 cm打小孔（直径约为3mm）。半地膜覆盖、露地种植均整为平地，4月25日旋地，半地膜覆盖进行覆膜。3种方式的播种日期都为4月26日。成熟后每处理收获中间2行，分别脱粒，待籽粒含水量降至13.5%时，称其质量计算产量，进行方差分析。其他栽培管理同大田。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖方式对玉米生育进程的影响

从表1可以看出，M1各生育时期和总的生育期都要比CK和M2要早。从出苗期、拔节期、抽雄期到成熟期，早的天数都越来越多，最终M1方式下的玉米生育期为123 d，比M2和CK方式分别早了10 d和17 d。主要原因是地膜覆盖有增温的效应，以及生育期间土壤水分保持的不一样。全地膜顶凌覆盖得早，地温比其他处理升高得早，而且水分被保留到土壤中，生育最快，半地膜覆盖次之。

表1 不同覆盖方式的生育进程

2.2 不同覆盖方式对农艺性状的影响

从表2可以看出，3种方式中，M1方式下的玉米株高、穗长、穗粗、百粒质量都比M2和CK方式要高，而秃尖长比M2和CK方式的要短。由于M1充分利用了土壤水分，植株整个生育期间都基本处于水分较为饱和的状态，因此，株高、穗长、穗粗、百粒质量、秃尖长等方面生长发育都要比M2和CK要好。

表2 不同覆盖方式的主要农艺性状

2.3 不同覆盖方式对玉米产量的影响

从表3可以看出，M1方式下的玉米产量为11 926 kg/hm2，比M2和CK方式都要高，比CK增产58.9%。经方差分析（表4），重复间F值为0.04＜1，处理间 F 值为 62.27＞F0.01=18，因此，重复间差异不显著，处理间差异达极显著水平。

表3 不同覆盖方式的产量

表4 不同覆盖方式产量的方差分析

经过差异显著性测验（表5）看出，M1和M2都比CK增产，且差异达到显著水平，M1与CK的产量之间差异达到极显著水平。M1比CK小区增产18.6 kg，折合公顷增产4 426 kg，增产率58.9%。可以得出，顶凌全地膜覆盖双垄沟播（M1）的增产效果明显，半地膜覆盖（M2）也有一定增产效果，比对照露地种植小区增产8.6 kg。

表5 不同覆盖方式产量差异显著性比较（q测验）

3 结论与讨论

顶凌全地膜覆盖起垄沟播这项技术，通过在顶凌时期全地膜覆盖，把冬季降水在蒸发以前保留到土壤中，增加了播种期土壤水分；而且还升高了地温，因此，玉米的各生育时期都有提前，最终成熟得最早。因为其成长的各个时期水肥充足，玉米生长没有受到影响，因此，株高、穗长、穗粗、秃尖长、百粒质量等农艺性状表现也好。最终表现在产量上，产量最高，与露地种植和半地膜覆盖产量之间差异都达到显著水平。顶凌全地膜覆盖起垄沟播是解决山西省旱区玉米干旱问题的有效方法。

覆膜后土壤水分含量的增加、温度的提高都对玉米增产起到了很大的作用，但覆膜后各个时期的土壤湿度和土壤温度变化对产量的影响，还有待进一步研究。

本研究采用宽窄行种植，已经尽可能增强了玉米的通风透光性。据报道，地膜垄沟全覆盖还有集雨作用，可将5mm以内的无效降雨通过地膜微孔（直径3mm）流入土壤，成为玉米生长的有效水分[7]，可以缓解旱区降雨少、蒸发大的矛盾。还有报道认为，覆盖结合抗旱保水剂可以达到更好的保水抗旱的目的[11]；也有研究认为，起垄可使垄背土壤变得疏松，孔隙度增大，有利于土壤通气透水，增加土壤水库容，减少地表径流，从而使表土土壤结构体免遭破坏[3]，这有待于进一步研究。

［1］ 李永平，刘世新，贾志宽，等.垄沟集水种植对土壤有效蓄水量及谷子生长、光合特性的影响 [J].西北农林科技大学学报：自然科学版，2007，35（10）：163-167.

［2］ 陈明灿，李友军，熊英，等.豫西旱地小麦不同种植方式增产效应分析[J].干旱地区农业研究，2006，24（1）：29-32.

［3］ 史福刚，武继承，杨永辉.旱作农业区不同田间集雨措施应用效果研究[J].河南农业科学，2006（9）：61-64.

［4］ 张正新，李思训，武世信.提高陕西粮食生产能力的科技对策刍议[J].中国农学通报，2005，21（4）：383-386.

［5］ 高银奎.玉米二元组合覆盖增产机理及其配套技术研究[J].山西农业科学，1993，21（3）：45-51.

［6］ 李凤民.论我国半干旱地区农业生产力与生态系统可持续发展[J].资源科学，1999，21（5）：25-30.

［7］ 王志伟，李国华，王正泽，等.不同抗旱措施对旱作农田增产效益的分析[J].山西农业科学，2001，29（1）：37-41.

［8］ 张伟，张冬梅，樊修武，等.不同耕作方式对旱地土壤环境和玉米产量的影响[J].山西农业科学，2010，38（7）：44-47.

［9］ 李尚中，樊廷录，王勇，等.旱地玉米抗旱覆膜方式研究[J].核农学报，2009，23（1）：165-169.

［10］ 孙学保，杨祁峰，牛俊义，等.旱地全膜双垄沟播玉米增产效应研究[J].作物杂志，2009（3）：32-36.

［11］ 武继承，王志和，何方，等.不同技术措施对降水利用和土壤养分的影响[J].华北农学报，2005，20（6）：73-76.