旱地全膜双垄沟种植对土壤温度及玉米产量的影响

方彦杰

(甘肃省农业科学院 经济作物与啤酒原料研究所，甘肃 兰州 730070)

土壤温度是土壤热状况的综合表征指标，直接影响着土壤中水、气的保持和运动以及土壤中其他一些物理过程，同时，土壤温度还支配着土壤中化学反应的类型和速率，并强烈影响生物过程，如种子发芽、幼苗出土及生长、根系发育以及微生物的活动等［1］。有研究表明，利用覆盖措施使作物提前出苗，幼苗在低温下生长点的伤害不大，经过低温锻炼，反而可以提高作物的抗逆性，提前出苗为作物争取了较长的生育期，从而提高了稳产和高产保证［2－4］。农田起垄覆膜后，地表面积增大，接收太阳辐射能力增强，地膜覆盖保温作用显著［5－6］，能显著增加表层土壤温度，保持土壤水分，促进作物生长发育、提高产量［7－10］。马淑珍研究得出全膜双垄沟播与半膜平铺穴播相比，土壤温度提高1.44℃，玉米提早成熟20 d［11］。因此，利用覆盖等措施提高土壤温度，促进作物生长发育，延长作物产量形成期是干旱地区作物产量提高的关键措施。作者对半干旱区旱地全膜双垄沟播玉米进行研究，旨在明确全膜双垄沟播栽培技术对玉米生长及土壤环境的影响，为该技术的推广提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2009年在甘肃省定西市李家堡乡麻子川村进行。该地位于甘肃省中部偏南，属中温带半干旱区，平均海拔2 000 m，年均气温6.4℃，≥0℃积温2 933.5℃，≥10℃积温2 239.1℃，无霜期140 d。多年平均降雨量390.9 mm，年蒸发量1 531 mm，干燥度2.53，为典型的半干旱雨养农业区。供试玉米品种沈单16，玉米全生育期降水292.7 mm。

1.2 处理设计

试验设露地平作 (T1)，半膜平作 (T2)，全膜平作 (T3)，全膜双垄沟播 (T4)，全膜双垄沟播+休闲期免耕 (T5)，全膜双垄沟播+休闲期秸秆覆盖 (T6)，全膜双垄沟播+休闲期留全部秸秆立茬 (T7)，7个处理。T1前茬收后耕耱，不起垄，露地休闲;翌年宽窄行 (宽行0.7 m，窄行0.4 m)穴播点种。T2前茬收后耕耱，11月中旬不起垄平铺地膜，覆膜宽度0.4 m，膜间距0.7 m;翌年膜上穴播点种。T3前茬收后耕耱，11月中旬不起垄，用120 cm的薄膜全地面平铺，播法同T2。T4前茬收后耕耱，11月中旬起垄铺膜，小垄宽40限 cm，高15～20 cm，大垄宽70 cm，高10～15 cm，用120 cm的薄膜全地面覆盖，翌年垄沟内穴播点种。T5前茬收后，清除全部秸秆，保留并管护地膜，翌年旧膜免耕播种，播法同T4。T6前茬收后，割秸秆并与播种带平行覆盖于膜上，翌年播前清除全部秸秆，修补地膜后旧膜免耕播种，播法同T4。T7前茬收后，保留秸秆直立于地表，翌年播前清除全部秸秆，修补地膜后旧膜免耕播种，播法同T4。

小区面积52.8 m2(3.3 m×16 m)，随机区组排列，重复3次。试验前茬为全膜双垄沟播玉米，播种密度 5.25万株·hm－2。生育期施纯氮 180 kg·hm－2、纯磷 144 kg·hm－2。

试验各处理均为宽窄行种植 (宽70 cm，窄40 cm)，全膜双垄沟播种植方式如图1，垄上覆盖0.08 mm的塑料薄膜，株距均为35 cm，小区边行作为保护行。前茬玉米收后立即开始整地、起垄、覆膜。基肥为尿素和磷酸氢二铵，T1～T4处理各小区整地后覆膜前将所有肥料一次性撒播施入，T5～T7处理各小区播前穴施全部磷肥和40%的氮肥，拔节期追施剩余60%的氮肥。2009年4月20日播种，播深5 cm。10月12日人工收获，其他田间管理同大田。

图1 全膜双垄沟播玉米的种植方式

1.3 测定项目与数据分析

温度测定。玉米播种后每隔5 d用曲管地温计定位观测玉米根部不同土层 (0，5，10，15，20，25 cm)地温变化，观测时间为当天的8:00，14:00和18:00。

室内考种与计产。玉米成熟后，每小区测产3行，每行长4 m，以实际株距折算单位面积穗数。果穗中随机选取10穗，考察穗部性状及穗粒数、千粒重等指标，并折算实际产量。

数据分析采用Excel和SPSS统计分析软件。

2 结果与分析

2.1 土壤温度

从图2可以看出，在玉米播种至拔节期，地表0 cm的温度平作种植处理 (T1、T2、T3)明显高于全膜双垄沟播种植 (T4、T5、T6、T7)处理。随着土层的加深，地温变化各异，T3、T4变化较平缓，其他各处理较剧烈。0～25 cm平均地温全膜双垄沟播 (T4)较平作T3、T2处理分别低0.40和1.47℃，较露地平作T1处理高0.55℃;较T5、T6、T7处理分别高0.69，0.53和0.53℃，处理间地温差异明显。各处理地温表现为T3＞T2＞T4＞T6＞T7＞T1＞T5，全膜双垄沟播 (T4)较平作(T3、T2)低的原因可能是由于垄沟测定与平作测定的高度差异造成的，而T4较休闲期免耕处理(T5、T6、T7)和T1高，可能与不同处理的土壤含水量及地膜效应的差异有关。

2.2 玉米出苗率

图2 各处理玉米从播种至拔节期不同土层平均地温变化

从图3可知，由于土壤的温度不同各处理的出苗率也不同。半膜平作 (T2)、全膜平作 (T3)、全膜双垄沟播 (T4)3个处理出苗率高且相差不大，全膜双垄沟播+休闲期免耕 (T5)、全膜双垄沟播+休闲期秸秆覆盖 (T6)、全膜双垄沟播+休闲期留秸秆立茬 (T7)出苗率较高且相互差异也不大，露地平作处理最低，明显低于其他各处理。T4处理出苗率最高为99.04%，T3和T4处理出苗率接近为99.03%;T4较常规种植T2处理出苗率高出0.25个百分点，较最低的T1处理高81.17个百分点;较休闲期免耕3个处理 (T5、T6、T7)分别高17.16，13.77和16.43个百分点，说明对土壤进行休闲期免耕降低了玉米的出苗率，可能是由于地膜的破损降低了土壤的温度，从而影响了玉米出苗。在休闲期免耕处理中全膜双垄沟播+休闲期秸秆覆盖出苗率最高，其次为全膜双垄沟播+休闲期留秸秆立茬，说明休闲期秸秆覆盖和留秸秆立茬比较直接免耕可以提高玉米的出苗率。

T4处理的玉米苗期生长较其他6个处理的好。

图3 不同处理玉米出苗率

2.3 玉米籽粒产量及其构成因素

由于受自然条件制约，T1处理玉米未成熟。其余处理玉米产量表现为T4＞T3＞T2＞T6＞T7＞T5，全膜双垄沟播 (T4)种植较其他处理产量大幅 度 提 高，分 别 增 产 927.76，2 182.95，2 483.11，3 247.14和3 779.24 kg·hm－2，分别提高 了 9.86%，26.76%，31.59%，45.77% 和57.59%，平作处理 (T2、T3)较休闲期免耕处理(T6、T7、T5)产量高。千粒重表现为 T4＞T3＞T7＞T2＞T6＞T5，分别高 6.24，34.95，40.11，41.22和 55.65 g，分别提高加了 1.65%，11.70%，12.07%，10.05%和17.01%，差异明显 (表 1)。

表1 不同处理对玉米产量及产量构成因素的影响

3 小结与讨论

在玉米播种至拔节期，平均地温全膜双垄沟播处理较平作处理低，较休闲期免耕利用旧地膜的处理和露地处理高，其原因可能是跟垄沟测定与平作测定的高度差异和不同处理的土壤含水量及地膜效应的差异有关。

不同的覆盖及耕作方式对玉米出苗率的影响不同。全膜双垄沟播出苗率最高为99.04%，进行休闲期免耕降低了玉米的出苗率，可能是由于地膜的破损降低了土壤的温度，从而影响了玉米出苗。休闲期秸秆覆盖和留秸秆立茬比直接免耕可以提高玉米的出苗率。全膜双垄沟播栽培有利于改善玉米生长的土壤环境，使玉米产量较半膜平作增产26.76%。

［1］王久志，巫东堂，萧复兴，等．沥青乳剂对土壤水热状况及冬小麦生长发育的影响 ［J］．土壤肥料，1985(5):15－18．

［2］黄鹏春．小麦液膜覆盖栽培效应研究 ［J］．甘肃科学学报，2001，13(1)81－84．

［3］黄昌勇．土壤学 ［M］．北京:中国农业出版社，2000:127．

［4］赵海祯，梁哲军，齐宏立．干旱地区农业研究 ［J］．2002，20(2):1－4．

［5］任小龙，贾志宽，陈小莉，等．模拟降雨量下沟垄微型集雨种植玉米的水温效应 ［J］．中国农业科学，2008，41(1):70－77．

［6］杨封科．旱作春小麦起垄覆膜微集水种植技术研究 ［J］．灌溉排水学报，2004，23(4)，48－49．

［7］周冷云，周刘宗，徐梦雄．农田秸秆覆盖节水效应研究［J］．生态业研究，1996，4(3):49－52．

［8］蔡承智．不同地表处理下坡地土壤温度变化对玉米产量的影响 ［J］．耕作与栽培，2001(6):41－43．

［9］王有宁，王荣堂，董秀荣．地膜覆盖作物农田光温效应研究 ［J］．中国生态农业学报，2004，12(3):134－136．

［10］徐福利，梁银丽，汪有科，等．秸杆覆盖保护耕作法土壤水分和温度变化及玉米产量效应 ［J］．土壤通报，2006，37(4):648－650．

［11］马淑珍，王生菊，陈娟娟，等．旱地覆膜方式对土壤水热效应及玉米的影响 ［J］．甘肃农业科技，2008(6):20－23．