覆膜滴灌对玉米生长及苗期土壤温度的试验研究

张瑞喜，史吉刚，宋日权，李 玮，马 鑫，于 健，王雯雯

(内蒙古自治区水利科学研究院， 呼和浩特 010020)

0 引 言

地膜覆盖主要有两方面的作用，一是改善土壤水分状况，提高土壤墒情，二是增加土壤耕层温度[1]。地膜覆盖可以显著改善土壤水分状况，为作物生长提供重要的水分保障，作物的株高、叶面积、产量和水分利用效率[2]。研究表明在玉米生育前期，地膜覆盖具有较大的促进作用，尤其表现在玉米拔节-抽雄-雌穗分化的生长发育阶段[3]。

地膜覆盖改变了土壤的温度进而改善了作物的生长环境[4]。土壤温度的变化会显著地影响土壤物理性质和作物生长状况[5-8]。研究表明，土壤温度随深度的变化而变化，不同土层的土壤温度日变化规律呈相同趋势，0～20 cm的土壤温度日变化比较剧烈，而20 cm以下的土壤温度日变化则相对平稳[9]。由此可知，使用覆膜技术可改善农田土壤温度和其他物理化学性质。随着近几年河套灌区高效节水农业的逐步实施，膜下滴灌技术得到当地老百姓的认可，但是该地区缺乏覆膜与不覆膜滴灌的系统研究。因此，研究不覆膜滴灌与覆膜滴灌条件下玉米生长发育、产量以及地温变化规律，为膜下滴灌玉米水肥气热协同调控等可提供重要支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年5-10月在内蒙古自治区巴彦淖尔市临河区双河镇进步村九庄农业合作社(位于河套灌区中游，40°41′N，107°18′E，海拔1 041～1 043 m)进行。试验区多年平均降水量142.1 mm，蒸发量2 306.5 mm，平均气温6.9 ℃，0～20 cm土层地温9.4 ℃，风速2.7 m/s，日照时数3 189 h，相对湿度51%，气压89.82 kPa，土壤最大冻深1.31 m，无霜期160 d(最长180 d，最短129 d)。试验区土壤为砂壤土，土壤质地偏砂，平均土壤容重为1.45 g/cm3，最大田间持水量28.53%。试验田土壤养分见表1。

表1 试验田土壤养分状况表

1.2 试验设计

供试作物为玉米，品种是西蒙6号。采用现行的一膜两行的种植模式，行距为45 cm，株距18 cm，密度为7.5万株/hm2。播种、施基肥、覆膜、铺滴灌带一次性完成。

试验设覆膜、不覆膜2个处理，小区面积为0.2 hm2。玉米整个生育期通过张力计指导灌溉，张力计读数达到-30 kPa时灌水并追肥，依据项目组得出的滴灌灌溉制度，每次灌水225 m3/hm2，追肥尿素45 kg/hm2。整个生育期施肥如下：底肥磷酸二铵600 kg/hm2，追肥尿素450 kg/hm2。

1.3 测试指标及方法

(1)玉米生理指标：在玉米苗期、拔节期、灌浆期、成熟期每个处理选取10株玉米，测定株高、茎粗。

(2)玉米产量指标：穗粒数、穗行数、行粒数、百粒重等。

(3)土壤温度：在各处理试验地中间埋设土壤温度多点记录仪，分别在膜下5、10、20、40 cm埋设4个温度探头，每1 h自动记录1次土壤温度。不同生育期将温度数据导出，计算不同土层土壤日平均气温。

2 结果与分析

2.1 覆膜对玉米苗期土壤日平均温度的影响

图1是不同处理玉米苗期膜下土壤日平均温度的变化。图1中(a)、(b)、(c)、(d)分别代表膜下土壤5、10、20、40 cm处土壤日平均温度。由图1可见在不同土层，玉米苗期的土壤温度均呈现覆膜处理高于不覆膜处理，且差异显著。在玉米苗期，覆膜处理和不覆膜处理不同土层(5、10、20、40 cm)覆膜处理较不覆膜处理土壤日平均温度增加了6.61、6.08、5.31、4.48 ℃。0～40 cm 耕层土壤的日平均温度表现为，覆膜处理较不覆膜处理高5.62 ℃。由上可见，覆膜可以显著的提高耕层土壤温度，这便为玉米生长提高了良好的土壤环境。

2.2 覆膜对土壤温度日变化的影响

本研究以玉米出苗后15天的土壤温度日变化(2015年5月20日，晴朗无云)为例进行对比研究，不覆膜滴灌和覆膜滴灌不同深度土壤温度日变化如图2所示，2个处理0～40 cm的地温日变化规律相同，但是覆膜处理显著高于不覆膜处理。表层0～10 cm土壤温度日变化剧烈，而20 cm以下土壤变化相对平缓。覆膜处理在土壤深度5、10、20、40 cm处最低温度分别是15.18、15.93、16.87、17.80 ℃，而不覆膜处理分别是10.35、11.52、12.66、13.52 ℃。覆膜处理最高温度为22.65 ℃，而不覆膜处理是16.45 ℃，较覆膜处理低了6.20 ℃。

2.3 不覆膜滴灌对玉米生理指标的影响

表2 不同处理对玉米株高和茎粗的影响

图1 不同处理对土壤日平均温度日随时间变化的影响

图2 不同处理对土壤温度日变化的影响

从表2可以看出：玉米株高、茎粗随生育期进行而增高、变粗，在灌浆期达到最大值。不覆膜处理的玉米株高、茎粗均小于同一生育期覆膜玉米。玉米在拔节到抽雄期(6月20日-7月21日)与抽雄至灌浆期(7月22日-8月26日)生长迅速，拔节到抽雄期覆膜处理生长速率较不覆膜底稿了0.29 cm/d。灌浆期后玉米几乎停止营养生长。在玉米苗期、拔节期、抽雄期和灌浆期覆膜滴灌较不覆膜滴灌株高增加了87.03%、80.96%、25.85%和9.00%，覆膜与不覆膜处理在玉米营养生长期其生理指标表现出极大的差异，这与覆膜增加土壤温度有明显的相关性。同样，玉米茎粗在该阶段(6月20日-8月26日)增加最快，在成熟阶段表现为茎粗较灌浆期有所减小。

2.4 不覆膜滴灌对玉米产量构成因子的影响

玉米产量构成因子主要包括穗长、穗粗、穗行数、行粒数以及百粒重。从表3可以看出，不同处理玉米产量构成因子中行粒数、穗长之间基本没有差异，但是穗粗、穗行数、百粒重和产量之间有一定的差异，特别是百粒重和产量，不覆膜处理和覆膜处理存在显著差异。玉米不覆膜滴灌处理较覆膜处理穗粗、穗行数、百粒重和产量分别下降了5.73%、3.94%、10.36%和15.87%。

表3 不同处理对玉米产量构成因子的影响

3 结 语

(1)玉米在拔节期到抽雄期生长迅速，玉米营养生长期，覆膜处理玉米及茎粗显著高于不覆膜处理。玉米覆膜滴灌较不覆膜滴灌产量提高15.87%，差异显著。

(2)地下5、10、20、40 cm不同土层土壤温度均呈现覆膜处理高于不覆膜处理，覆膜可显著的提高土壤温度，为玉米生长提供更为适宜的土壤环境。

[1] 周宝库, 张喜林, 宫立海,等. 覆膜大豆增产效果研究初报[J]. 黑龙江农业科学, 2004,(3):6-8.

[2] Liu CA, Jin SL, Zhou LM,et al. Effects of plastic film mulch and tillage on maize productivity and soil parameters[J]. European Journal of Agronomy, 2009,31(4):241-249.

[3] 卜玉山, 苗果园, 邵海林,等. 对地膜和秸秆覆盖玉米生长发育与产量的分析[J]. 作物学报, 2006,32(7):1 090-1 093.

[4] 李久生. 滴灌施肥灌溉原理与应用[M]. 北京: 中国农业科学技术出版社, 2003.

[5] 王炳英, 李援农, 谢建波.覆膜种植夏玉米需水规律的试验研究[J]. 水利与建筑工程学报, 2007,5(3):16-18.

[6] 程治芬, 赵元忠, 景 明,等. 秸秆和地膜覆盖下春玉米农田蒸散特征研究[J]. 山东农业大学学报, 2010,41(2):209-215.

[7] 刘一龙, 张忠学, 郭亚芬,等. 膜下滴灌条件下不同灌溉制度的玉米产量与水分利用效应[J]. 东北农业大学学报, 2010,41(10):53-56.

[8] 魏永华, 陈丽君. 膜下滴灌条件下不同灌溉制度对玉米生长状况的影响[J]. 东北农业大学学报, 2011,42(1):55-60.

[9] 张朝勇, 蔡焕杰. 膜下滴灌棉花土壤温度的动态变化规律[J]. 干旱地区农业研究, 2005,23(2):11-15.