晋西北风沙源区玉米种植模式研究

赵 鑫，苏晓菲，张宝林

（1.山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原030031；2.山西省畜牧兽医学校，山西太原030024）

晋西北风沙源区是典型的农牧交错带，该地区年降雨量较少，水土流失严重，土壤肥力低下，作物产量低而不稳，因此，推进该地区旱作农业的发展，对于提高农牧交错带的粮食作物产量、增加农民收入均有极其重要的作用。采用测土配方施肥的方法，结合土壤供肥状况，确定施肥量，避免盲目施肥，可有效提高肥料的利用率，减少化肥对环境的污染，配方施肥可促进作物养分吸收，产量可增加5%～20%或更高[1-9]。覆盖技术是旱作农业中一项行之有效的保水措施，也是一项重大的技术变革，它不仅可以防止土壤水分蒸发，有效利用水资源，而且能够提高地温，为作物生育创造一个良好的生态环境[10-13]。

本试验针对晋北风沙源区土壤肥力低下、干旱少雨的现状，重点研究配方施肥及地膜覆盖对该地区玉米产量、经济效益及水分效应的影响，以期为该地区玉米种植模式的优化提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验于2017年在山西省朔州市山阴县试验地进行。试验地地势平坦，无灌溉条件，前茬作物苜蓿。土壤多为草原栗钙土，质地为沙壤和轻壤，结构松散，肥力较低，为低洼地区，属盐碱地。0～20 cm耕层土壤有机质含量4.88 g/kg，全氮0.51 g/kg，速效磷5.6mg/kg，速效钾105.0mg/kg，全盐量0.232%，pH值8.15。年平均气温6.0℃，≥10℃积温为2600.5℃，无霜期125 d，年平均降水量438.5 mm。

1.2 试验材料

供试玉米品种为先玉335，由铁岭先锋种子研究有限公司选育；渗水地膜，由山西省农业科学院农业资源与经济研究所研制。

1.3 试验设计

试验采用双因素随机区组设计，2个因素分别为施肥方式和覆膜方式，施肥方式设3个水平（A1.配方施肥；A2.传统施肥；A3.不施肥），覆膜方式设3种处理方式（B1.渗水地膜；B2.普通地膜；B3.露地），共9个处理组合，3次重复，27个小区，小区面积为40 m2。

具体施肥方案如下。

配方施肥（A1）：根据玉米产量目标与土壤养分测试情况计算标准配方施肥量；尿素、磷酸二铵、硫酸钾施用量分别为 771.0，2 136.0，265.5 kg/hm2；传统施肥（A2）：尿素、磷酸二铵施用量分别为175.5，664.5 kg/hm2；不施肥（A3）：不施用任何肥料。

2 结果与分析

2.1 不同施肥与覆膜模式对玉米产量的影响

对比不同施肥方式可看出，不同施肥方式处理下的产量趋势为A1＞A2＞A3，说明配方施肥方式更有利于增加玉米的产量，且在5%水平上，A1，A2，A3这3个处理间的产量差异均达显著水平。对比不同地膜覆盖方式可以看出，不同覆盖方式处理下的产量趋势为Bl＞B2＞B3，且在5%水平上，B1，B2，B3这3个处理间的产量差异均达显著水平，说明渗水地膜方式更有利于增加玉米的产量。而从配方施肥与地膜覆盖方式的协同互作效应角度来看，各处理间的差异均达显著水平，A1B1处理的产量值最大（7 584.3 kg/hm2），其次依次是A1B2处理（6 769.7 kg/hm2）和 A2B1 处理（6 151.8 kg/hm2），各处理之间差异均显著（A1B3与A2B1，A2B3与A3B1间除外）。不施肥露地处理下玉米收获时部分仍是青穗，对产量影响很大，显著低于其他处理。从产量因素上看，穗粒数及百粒质量的变化趋势与产量基本一致，因为各处理采用的是同一密度种植，且玉米的双穗均很少，故公顷穗数相差不大（表1）。

表1 不同处理对玉米产量的影响

2.2 不同施肥与覆膜模式对种植玉米经济效益的影响

由表2可知，由于配方施肥的肥料成本相对较高，对比不同处理的相对收入，A1B1＜A2B1且A1B2＜A2B2，配方施肥处理相比传统施肥处理表现出增产不增收的趋势。对比不同覆膜方式，渗水地膜覆盖处理表现出增产又增收的趋势。各处理之间相对收入A2B1＞A2B2＞A1B1＞A1B2＞A3B1＞A3B2，传统施肥渗水地膜覆盖方式纯利润最高，达到 7 817.2 元 /hm2。

表2 不同处理对玉米经济效益的影响

2.3 不同施肥与覆膜模式对土壤水分效应的影响

从图1可以看出，在0～40 cm土层B1，B2，B3的平均含水量相差较大，因为0～40 cm土层土壤水分受降水、气温、蒸散、覆盖等因素及部分作物根系的影响明显，土壤水分变化剧烈；表层土壤（0～20 cm）由于蒸发和作物蒸腾强烈，通常具有较低的水分含量。渗水地膜覆盖、普通地膜覆盖和露地都是在80～100 cm处含水量接近最高，含水量依次为13.6%，13.9%，13.7%。在全生育期内0～160 cm土层内，渗水地膜覆盖平均含水量为11.95%，普通地膜覆盖为11.71%，露地为10.92%。地膜覆盖对土壤含水量的影响主要表现在0～60 cm土层内，土壤含水量均呈现出渗水地膜＞普通地膜＞露地种植的趋势；60～160 cm这3种方式下含水量不受地膜覆盖方式影响，含水量趋于一致。

由于本试验是旱作试验，作物需水主要靠天然降雨，试验地土壤为沙壤土，结构松散且带有盐碱性，保水性差，供水能力低，所以土壤贮水量并未发生太大的变化。玉米配方施肥渗水地膜覆盖处理下（A1B1）作物耗水量最高，达310.2 mm，不施肥露地处理下（A3B3）作物耗水量最低，为285.7 mm；从施肥方式上看，耗水量呈现出A1＞A2＞A3的趋势，与产量趋势表现一致；从覆膜方式上看，耗水量呈现出B1＞B2＞B3的趋势，也与产量变化的趋势基本一致。A1B1处理下玉米水分利用效率最高，达到2.44 kg/m3；A1B2 次之，达到 2.22 kg/m3，A3B3 最低，为0.21 kg/m3。不同施肥模式下，均是在配方施肥方式处理水分利用效率较高，传统施肥次之，不施肥最低；不同地膜覆盖方式下渗水地膜覆盖处理下水分利用效率较高，普通地膜次之，露地最低（表3）。

表3 不同处理对水分利用效率的影响

3 结论与讨论

合理施肥可增加蓄水保墒能力，抑制土壤蒸发，提高水分利用率，增加作物产量。一般土壤越肥沃，土壤的矿质养分供应越充足，植物的蒸腾系数越小，水分利用效率越高。在本试验中，玉米的产量和水分利用效率均呈现出配方施肥处理＞传统施肥处理＞不施肥处理的趋势，但配方施肥只是单纯的提高了产量，其成本相对增高，最终形成的经济效益并不明显，是否合理有待进一步探讨。此外，水肥耦合吸收转换机制还需要进一步探讨。

地膜覆盖具有增水、增温、增光、松土、保肥、灭草、防蚜等多项功能，渗水地膜在小雨量降水资源开发利用方面更有巨大价值，渗水地膜在作物播种期可以减少表层水分蒸发，显著增加表层土壤含水量，对确保苗齐、苗壮具有重要意义，并且可提高天然降水利用率[14-18]。在本试验中，玉米的产量和水分利用效率均呈现渗水地膜处理＞普通地膜处理＞露地处理的趋势，同时，渗水地膜处理也取得了较好的经济效益，相比普通地膜处理和露地处理表现出了一定的优越性。综观地膜覆盖栽培作物生产及实施过程，尚存在一些不可忽视问题，影响高产高效。地膜平铺对整地技术要求较高，播种技术相对复杂，地膜平铺栽培需借助于专用的穴播机，出苗后需组织人力掏苗，生产成本较高。遇气候不利年份，经济损失相对较高，生产风险大[19]。此外，覆膜使土壤白色污染加重，收获后碎膜难以回收清理[20]。

综合比较，配方施肥渗水地膜覆盖方式产量和水分利用效率最高，分别为7 584.3 kg/hm2和2.44 kg/m3；传统施肥渗水地膜覆盖方式经济效益最高，纯利润达到7 817.2元/hm2。