环渤海低平原区青贮玉米垄作覆膜种植模式研究初报

刘 震，王秀领，徐玉鹏，闫旭东

（沧州市农林科学院，河北沧州 061001）

我国是水资源匮乏的国家之一，农业用水严重制约着国民经济的发展［1，2］。近年来，随着“地下水限采”、“粮改饲”等政策的实施，环渤海低平原区小麦等耗水相对较多的作物种植面积压减，冬闲田面积进一步增加，为青贮玉米种植提供了更大空间。然而该区域春季地温低，雨水少［3］，传统的青贮玉米种植方式受播种时气温、地温、墒情等因素的影响［4～6］，常出现苗不齐、苗不壮、发苗慢等现象，在青贮玉米大喇叭口期极易形成“卡脖旱”，造成减产，成为青贮玉米生产的主要限制因子［7～9］。针对青贮玉米生产问题，有些专家根据不同地区特点开展了相关研究，但针对环渤海低平原区自然特点的青贮玉米旱作种植技术研究较少［10］。本试验以增温集雨保墒、促苗早发、苗全苗壮为突破口，通过研究不同覆膜方式对雨养青贮玉米光合特性、耕层土壤水分、温度变化以及产量表现的影响，确定该区域青贮玉米最佳种植模式，为该地区青贮玉米节水高产提供技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年在河北省沧州市农林科学院前营试验站进行。试验站位于东经116°44′3，北纬38°14′23，属暖温带半湿润大陆季风气候，土壤为壤土，年均温13℃，≥10℃积温4349℃。0～20 cm土层有机质含量为15.4 g／kg，碱解氮含量为22.3 mg／kg，有效磷含量为17.9 mg／kg，速效钾含量为103.0 mg／kg，是典型的一年两熟旱作农业区。该区域年总降雨量为400～600 mm，80%集中在7～9月份。2018年青贮玉米生育期降雨量404.2 mm。

1.2 试验设计

供试青贮玉米品种为金岭青贮10，小区面积11 m×5 m＝55 m2。试验设6个处理（表1），以当地目前农户常见的等行距种植模式55／55 cm露地平作为对照（CK），重复3次，随机区组排列。密度75 000株／hm2，4月30日播种，生育期内进行常规管理。

表1 试验各处理情况Table 1 Different treatments in the experiment

1.3 测定项目与方法

玉米乳熟期选择晴天上午10∶00～12∶00，分别用光合测定仪、叶绿素测定仪测定青贮玉米穗位叶中部的光合速率、叶绿素含量。用植株冠层分析仪测定青贮玉米的叶面积指数。

自青贮玉米出苗至蜡熟期，用W.E.T-HH2土壤水分盐分温度速测仪测定青贮玉米植株间0～20 cm土层土壤含水量。用地温计测定上午9∶00～10∶00青贮玉米棵间0～20 cm土壤温度。大喇叭口期以前每7 d测定1次，大喇叭口期以后每14 d测定1次。

青贮玉米蜡熟前期小区实收测定各处理重量，然后按照单位面积折算产量。

试验数据采用SPSS 22.0软件进行统计分析，Sigmaplot14.0软件绘制图表。

2 结果分析

2.1 不同种植模式对青贮玉米光合特性的影响

表2数据表明，宽窄行种植模式青贮玉米光合速率、叶绿素含量和叶面积指数均高于等行距种植模式（CK），其中，宽窄行种植模式青贮玉米的光合速率与对照间差异均达显著水平，不同宽窄行种植模式间青贮玉米的光合速率差异均不显著。不同宽窄行种植模式中，覆膜处理青贮玉米光合速率、叶绿素含量和叶面积指数均高于不覆膜处理，并均以40／70垄作膜侧处理最高。覆膜处理青贮玉米的叶面积指数与不覆膜处理差异均达显著水平，4个覆膜处理间、2个不覆膜处理间叶面积指数差异均不显著。各处理青贮玉米叶绿素含量差异均不显著。总的说来，青贮玉米的光合速率、叶绿素含量、叶面积指数均表现为宽窄行高于等行距，覆膜高于露地，垄作高于平作。

表2 不同种植模式青贮玉米的光合速率和叶绿素含量Table 2 Photosynthetic rate and chlorophyll content of silagemaize in different planting patterns

2.2 不同种植模式对0～20 cm土层土壤含水量影响

图1数据表明，与露地平作相比，覆膜显著提高了耕层土壤含水量，青贮玉米营养生长期和生殖生长期分别提高2.46%和3.38%。起垄覆膜模式耕层土壤含水量高于平作覆膜模式，且膜侧播种处理的调控效应大于膜下播种处理；在平作覆膜模式下，膜侧播种与膜下播种在青贮玉米全生育期内耕层土壤含水量差异均未达显著水平；在垄作模式下，在青贮玉米营养生长期膜侧比膜下高2.27%，差异达显著水平，生殖生长期膜侧与膜下差异不显著。宽窄行露地平作与等行距露地平作土壤含水量无明显差异。

图1 玉米全生育期各处理0～20 cm土壤含水量变化Fig.1 Change of 0-20 cm soil moisture content in the whole grow th period ofmaize

2.3 不同种植模式对0～20 cm土层土壤温度影响

与露地平作相比，覆膜能显著提高耕层土壤温度（图2），且表现为起垄覆膜高于平作覆膜模式，膜下种植模式显著高于膜侧种植模式，以起垄膜下种植模式增温效果最好。试验数据表明，覆膜后在青贮玉米吐丝期前耕层地温提高1.60℃，显著大于吐丝期后的增温效应（0.59℃）。在青贮玉米吐丝前，膜下种植处理地温显著高于膜侧种植处理，吐丝期后，膜下种植处理与膜侧种植处理地温差异不显著。与等行距露地平作相比，宽窄行露地平作对地温无明显影响。

图2 玉米全生育期各处理0～20 cm土壤温度变化Fig.2 Change of 0-20 cm soil temperature in the whole grow th period of maize

2.4 不同种植模式对青贮玉米产量的影响

表3数据表明，40／70露地平作、40／70平作膜下、40／70平作膜侧、40／70垄作膜下和40／70垄作膜侧分别比对照增产9.92%、15.89%、19.00%、26.08%和30.52%，均达显著水平。覆膜比露地模式产量平均提高17.07%，垄作覆膜比平作覆膜产量平均提高9.24%。另外，膜侧种植模式比膜下种植模式产量提高3.12%。起垄覆膜侧播处理表现出产量最高，技术效果最优。

表3 不同种植模式青贮玉米产量Table 3 Silage corn yield in different planting patterns

3 结论与讨论

垄作覆膜栽培模式可以影响玉米产量及土壤温湿度。多数研究表明，垄作覆膜可以减少土壤水分蒸发，通过隔绝土壤与外界的水热交换，减少不利环境对玉米的影响，增强抵抗逆境的能力。谢永春研究表明，地膜覆盖可以明显促进玉米产量，与对照相比，覆膜处理比平作处理产量平均提高118.15%～217.65%［11］。赵冀研究发现，垄沟栽培对春玉米生育期内土壤含水量会产生一定影响，平均可提高0～40 cm土壤含水量约13.27%［12］。本试验结果表明，宽窄行种植和起垄覆膜均能提高青贮玉米的光合速率、叶绿素含量和叶面积指数，同时各覆膜处理均能提高0～20 cm耕层的土壤含水量和土壤温度，与露地平作相比，覆膜显著提高耕层土壤含水量，青贮玉米营养生长期和生殖生长期分别提高2.46%和3.38%，说明覆膜对减少土壤水分蒸发起到了促进作用。同时，在垄作模式下，青贮玉米营养生长期膜侧土壤含水量较膜下高2.27%。造成此情况的原因可能是由于起垄后膜侧处于垄沟底部，对自然降水起到了聚集作用。因此，在测量时膜侧土壤含水量高于膜下含水量。同时，与对照相比，覆膜能显著提高耕层土壤温度，覆膜后青贮玉米吐丝期前耕层地温可提高1.60℃，地温增加后可以促进玉米早期发育［13］。

本研究明确了青贮玉米不同栽培模式间光合效率、叶面积指数及土壤温湿度的差异，确定了在6种种植模式中，40／70垄作膜侧种植模式效果最优。该种植模式具有显著的集雨保墒、壮苗稳产增产的作用，可有效缓解环渤海低平原区青贮玉米种植中春季地温低、苗期降水少所带来的生产难题，在该区域青贮玉米生产中具有广阔的应用前景。