覆膜种植方式对西藏青稞光合特性及产量的影响

贠民政，韩玉娥，张 毅，张银乐，马跃峰，赵春会，王建林

(西藏农牧学院植物科学学院，西藏林芝 860000)

青稞是青藏高原主要粮食作物，其产量高低对该地区的农民增产增收和社会经济发展具有重要的现实意义[1-2]。迄今为止，国内外有关青稞的研究主要集中在育种和品质方面[3-4]，而对青稞高产栽培的研究则十分薄弱，尤其是青稞栽培的生理生态研究。研究表明，青稞品质与环境因子有密切关系[5-7]，说明环境条件对青稞品质形成有重要的影响。

西藏全年降水量仅350～450 mm。在3-5月份，西藏越冬作物正值返青、拔节期，春播作物开始播种或出苗，农田用水集中、量大，但多数地区降水只占全年的4.00%～8.00%，而同期蒸发量却比降水量大20～40倍，致使农田缺水严重、春旱频发，甚至冬、春、夏连旱(最长连旱日数达156～228 d)。西藏这种独特的气候环境造成许多农田难以正常灌溉，致使土壤水分缺乏和青稞严重减产[8]。除了土壤干旱缺水外，缺乏适合当地生态条件的种植技术也是西藏地区旱地青稞高产栽培发展的一个限制因素。目前，覆盖栽培技术已在小麦、玉米等作物上得到深入研究和广泛应用，其在旱地青稞上的应用效果尚未见报道。本研究以青藏高原青稞传统种植为对照，比较分析了渗水地膜覆盖穴播、降解地膜覆盖穴播、普通地膜覆盖穴播、垄膜条播、垄膜带状条播等5种覆膜种植方式下青稞光合特性、产量及其构成的差异，以期了解覆膜种植对青稞生理特性和产量的影响，同时筛选出适合高原地区大面积推广应用的旱地青稞覆膜种植方式，为青藏高原青稞高产栽培提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于西藏自治区日喀则市边雄乡(N29°，E89°)，海拔3 830 m，属半干旱温带季风气候区。该地区年平均气温6.3 ℃，无霜期118 d。年平均降水量为421.9 mm，其中5-8月为丰水期，降水量可达到390 mm，占全年降水量的96%。年均蒸发量为降水量的5～8倍，最高可达2 600 mm。全年日照时数3 231.2 h，日照百分率为73%，太阳总辐射值8 053.47 MJ·m-2。试验地土壤为典型的沙壤土，土质松软，质地均匀，贮水性较好。

1.2 试验材料

供试品种为喜拉19号，种子由西藏自治区日喀则市农业科学研究所提供。

1.3 试验设计

试验采用随机区组设计，设常规条播(CK)、渗水地膜覆盖穴播(SS)、降解地膜覆盖穴播(JJ)、普通地膜覆盖穴播(PT)、垄膜条播(LT)、垄膜带状播种(LD)等6种种植方式，小区面积为416 m2，3次重复。2017年4月28日整地施肥，各处理播前均每公顷施30 m3充分腐熟的优质有机肥、198 kg尿素、325.5 kg磷酸二铵、255 kg氯化钾和15 kg硫酸锌，播量均为195 kg·hm-2，均播种机播种。CK处理按照当地农民种植习惯每小区条播种植5行，行距17 cm；JJ处理的地面平作，覆盖厚度为0.008 mm的双降解地膜，膜面覆土 1 cm,每小区穴播种植5行，行距24 cm，穴距12 cm；SS处理的地面平作并覆盖山西农科院研发的渗水地膜，膜面覆土1 cm,每小区穴播种植5行，行距 24 cm，穴距12 cm；PT处理在春季播种前(2017年4月27日)地面平作并覆盖厚度为 0.008 mm普通地膜，膜面覆土 1 cm，每小区穴播种植5行，行距 24 cm，穴距 12 cm；LD处理在春季播种前(2017年4月27日)地面起垄并覆盖厚度为0.008 mm普通地膜，膜面覆土1 cm，两垄膜宽均为30 cm,两垄膜间宽65 cm,中间种4行，行距13 cm，两边各种1行，行距15 cm，共条播种植6行；垄膜带状播种处理在春季播种前(2017年4月27日)地面起垄并覆盖厚度为 0.008 mm普通地膜，膜面覆土1 cm，两垄膜宽均为30 cm,两垄膜间宽65 cm,中间种2带，带距 5 cm，带宽15 cm，两边各种一带，共条播种植 4行。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 各生育时期光合指标的测定

于拔节、抽穗、灌浆和成熟期，各小区随机选取旗叶10片，用便携式叶绿素仪(SPAD-502)测定其SPAD值；同时于晴天9:30-11:00用LI-6400便携式光合测定仪测定旗叶净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率。

1.4.2 产量及其构成因素的测定

青稞收获期前，各小区分别选取长势较有代表性的样区1 m2，调查穗数和穗粒数，并收割长势相当的样区进行人工脱粒，测千粒重和产量。

1.5 数据处理

使用Microsoft Excel 2016与Origin 8.0对试验数据进行处理绘制，采用SPSS 18.0进行方差分析统计。

2 结果与分析

2.1 覆膜种植对青稞叶片叶绿素(SPAD值)的影响

各处理的青稞叶片SPAD值随生育进程的推进均先升后降，且均在灌浆期达到最高，成熟期最低(图1)。各覆膜处理的SPAD值均高于CK，其中LD处理在各时期均最高。与CK相比，LD处理的SPAD值在拔节期、抽穗期、灌浆期和成熟期分别增加10.5%、10.16%、7.49%和 6.21%，差异均显著。LD处理从拔节期到灌浆期也保持较高的SPAD值，且与CK差异均显著。其余覆膜处理从拔节期到灌浆期均与CK差异不显著，说明覆膜有助于提高青稞的叶绿素含量，尤以LD处理效果最优。

图柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下图同。

2.2 覆盖种植对青稞叶片光合特性的影响

各覆膜处理(JJ、LD、PT、SS和LT)的青稞叶片净光合速率在不同生育时期均高于CK，且差异基本上均达到显著水平(图2)。在拔节期、抽穗期和成熟期，LD处理均显著高于其余处理。在灌浆期，LD和SS处理间差异不显著，但均显著高于其他处理。在不同生育时期，不同覆膜处理对青稞叶片气孔导度的影响不同，但LD处理始终保持较高的值，且与CK差异均显著，其他处理互有高低(图3)。不同处理间青稞胞间CO2浓度差异不显著，说明覆膜对青稞胞间CO2浓度没有影响(图4)。在同一生育时期，各覆膜处理几乎均高于对照，其中LD处理从拔节灌浆均显著高于CK，成熟期与其他处理差异不显著(图5)。总体来看，在5种覆膜处理中，LD处理的光合特性表现最优。

图2 不同处理下青稞叶片净光合速率变化

图3 不同处理下青稞各生育期叶片气孔导度变化

图4 不同处理下青稞各生育期叶片胞间CO2浓度变化

图5 不同处理下青稞各生育期叶片蒸腾速率变化

2.3 覆膜种植对青稞产量及其构成的影响

从表1可以看出，JJ、SS、PT、LT、LD处理的平均产量分别达4 560、4 425、4 335、4 635和 4 740 kg·hm-2,较CK分别增加55.90%、51.28%、48.21%、58.46%和61.69%，差异均达到显著水平。从产量构成看，覆膜处理的单位面积穗数较CK均不同程度提高；JJ、SS、PT处理的穗粒数较CK有所降低，但是差异不显著，而其他覆膜处理的穗粒数均不同程度提高；LD、SS、PT处理的千粒重均不同程度降低，其中PT处理与CK差异显著。由此可见，覆膜对青稞的增产作用主要是因为单位面积穗数显著增加。

表1 不同覆膜方式对青稞产量及其构成因子的影响

3 讨 论

3.1 不同覆膜种植方式对青稞叶片叶绿素含量的影响

适宜的土壤环境是保证青稞叶片正常进行光合作用的关键因素之一[11]。地膜覆盖能大幅降低土壤水分的无效蒸发，提高水分利用效率，达到在作物需水较少时期保蓄水分，以供需水旺盛期使用的目的，从而协调土壤蓄水与作物生长用水间的矛盾，在一定程度上可有效地增大光合势[11]。叶绿素是植物进行光合作用的主要色素，是反映叶片生理特性变化的重要指标之一[12]。在一定范围之内，叶绿素含量的高低直接影响光合作用的强弱、植物对光能的利用和干物质的积累[13]，进而影响产量的提高。本研究表明，地膜覆盖能不同程度提高青稞的叶片叶绿素含量，从而有利于青稞功能叶片光合作用，进而促进光合产物的合成与积累。这主要因为覆盖能提高土壤温度，保墒和蓄墒，促进作物根系生长，有助于氮素的吸收和利用，从而促进叶片叶绿素的合成。

3.2 不同覆膜种植方式对青稞叶片光合特性的影响

青稞产量主要取决于光合作用及光合产物的生成与积累，净光合速率的强弱决定了其光合作用的能力，从而影响产量的提高。环境及栽培措施都是为了改善叶片的光合性能，从而促进光合产物的形成及积累。本研究表明，地膜覆盖可以不同程度提高青稞各时期旗叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，胞间CO2浓度虽然有所提高，但是差异不显著，这与前人研究结果覆膜可提高花生叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，并在一定程度上降低胞间 CO2浓度这一结论相反[14-16]。土壤水分亏缺将引起气孔和非气孔因素限制间接导致光合速率降低[11-13]。覆盖地膜可减少土壤无效蒸发，提高水分利用效率，有利于作物生长发育，进而影响叶片光合性能，这是地膜覆盖能提高青稞光合速率和产量主要原因。

3.3 不同覆膜种植方式对青稞产量及其构成因素的影响

青稞的产量是由单位面积穗数、穗粒数及千粒重三个因素构成[17]。研究发现[18-20]，较露地对照而言，覆膜栽培能使春小麦产量和地上部分生物量分别显著提高38.5%和44.7%。Ren等[21]指出，与平作无覆盖处理相比，垄沟集雨种植下耕层(0～5 cm)土壤温度增加了1.0～1.2 ℃，春小麦籽粒产量提高了17.6%～72.8%。本研究结果表明，覆膜种植的产量较对照显著提高，其中LD处理的产量最高，LT处理次之，与前人研究结果一致。产量提高主要是因为青稞单位面积穗数增加。

总之，覆膜种植可以显著提高青稞叶片叶绿素含量，有效缓解叶片衰老，提高其净光合速率，增加青稞叶片光合作用的强度，从而有利于光合产物的生产，显著增加单位面积穗数，进一步提高青稞产量。本试验由于条件所限,因此有关覆膜种植对青稞叶片光合性能及其产量的影响还有待于进一步研究。