深沟覆膜对甜糯玉米采收期及产量的影响

2024-04-23杜如珊卢保红王志虹马海林

中国农学通报 2024年7期

杜如珊，卢保红，王志虹，马海林

（山西农业大学玉米研究所，山西忻州 034000）

0 引言

甜糯玉米营养成分丰富，食用口感独特，对推进粗粮主食化、改善人民饮食结构和生活水平大有裨益。强大的市场需求促进了甜糯玉米产业的发展[1]，目前，中国甜糯玉米种植面积超过134万hm2，是世界上最大的甜糯玉米生产国和消费国[2]，主要分为东华北区、黄淮海区、东南区和西南区，各地区按照当地习惯采用菜畦作栽培、垄作栽培、沟作栽培、梯田栽培或免耕等耕作模式，同时其中一部分也会不同程度利用地膜来调节土壤湿热状况。地膜覆盖是栽培中常见的方式，不仅可以解决保温保墒的问题，也能起到调节作物生育期的作用，覆膜后较高的温度和湿度可以有效加快作物生育进程[3]，张冬梅等[4]研究发现，覆膜后玉米出苗早于裸地对照，拔节、抽雄、灌浆和成熟期较对照也均有提前。同时地膜覆盖操作简单，固定投入远低于大棚，且机械化程度高，人工投入也小于移苗栽培，覆膜后生育期缩短而采收提前，还有可能错开来自不同纬度的市场竞争压力。近几年甜糯玉米市场快速增长，物流业流通能力的大幅提升促使甜糯玉米流通行业逐步壮大，南方玉米在北方市场销售已成为常态，因此，瞄准采收时间窗口，也是保证甜糯玉米种植效益的重要途径。

甜糯玉米是山西的特色产业，从南到北均有种植加工，晋南主要以夏播平作为主，地膜使用较少；中北部以春播平作为主，地膜使用率较高。忻州地处山西中北部，是甜糯玉米之乡，鲜穗市场和加工产量较大，但采收期受无霜期局限。在前人研究的基础上，本试验以有效利用早春低温时段延长甜糯玉米采收期为目的，结合山西忻州当地的种植习惯，集成开深沟沟播、起垄覆宽膜和宽窄行为一体的深沟覆膜栽培方式，研究该方式对甜糯玉米生育期、干物质积累、穗部性状、产量的影响，以期为甜糯玉米早播早收提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验于2020 年和2022 年在山西农业大学玉米研究所实验场进行(112.71°E，38.46°N)。海拔790 m，土质为壤土，属季风型大陆性气候，夏季多东南风，无霜期平均167.1 d，年平均降水量为462.5 mm，降水集中于7—9 月，年平均气温8℃以上，≥0℃积温平均为3632℃。

1.2 试验设计

试验采用随机区组设计，设4个处理，各处理重复3次。深沟覆膜（简称深沟），一幅开两沟，沟内种植玉米，沟深约15～20 cm，沟顶宽约40～48 cm，两沟中心间距50 cm，每两沟用宽140 cm的地膜覆盖，呈宽行100 cm、窄行50 cm的宽窄行，膜间不播种，操作使用深沟覆膜机一次性完成开沟、播种、覆膜。膜侧播种（简称膜侧），不起垄覆盖宽60 cm 地膜，膜外两侧播种，行距66 cm。膜上播种（简称膜上），不起垄覆盖宽80cm 地膜，覆膜的同时打孔播种，膜上种2行，行距60 cm。裸地平作（CK，简称裸地），不覆盖地膜平播，采用等行距播种方式，行距60 cm。

供试品种为‘晋超甜1号’（超甜型）、‘晋单41’（糯型）、‘晋甜糯8号’（甜加糯型），种植密度52500株/hm2，大喇叭口期追施尿素300 kg/hm2，深沟播种适时放苗、围土，其他管理同大田。播种日期2020 年4 月14 日、2022年4月15日；为测试深沟覆膜早播效果，‘晋超甜1号’于2020年3月27日、2022年3月25日播种200 m2。

1.3 测定项目和方法

（1）土壤温度和含水量每个处理测定0～10 cm 土层的土壤温度4个点、湿度2个点，使用路格土壤温度水分测定仪测定。

（2）干物质积累苗期、拔节期、成熟期选取有代表性的5株玉米，杀青后烘干至恒重并称重。

（3）生育期记录各处理的出苗时间、散粉时间、成熟时间并计算生育期。

（4）玉米成熟后，选取中间无破坏2行测产。

（5）甜糯玉米收获指数计算如式(1)。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2010 进行数据整理和作图，使用DPS进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植方式水热效应的比较

2.1.1 土壤温度比较由表1 可知，深沟覆膜土壤温度在前期显著高于其他处理，2020年4月分别比膜侧、膜上、裸地高15.5%、13.7%、21.8%，2022年4月分别比膜侧、膜上、裸地高21.2%、22.4%、18.4%，5月依然有较为明显的优势，到6 月以后，随着气温逐渐升高，其升温作用也逐渐减弱。

表1 各处理土壤平均温度统计表 ℃

2.1.2 土壤水分含量比较由图1 可知，深沟覆膜处理方式在整个玉米生育过程中土壤水分含量最高，膜上与膜侧播种水分含量相当，裸地平播方式含水量最低。

图1 各月平均土壤含水量变化图

2.2 不同种植方式对干物质积累的影响

由图2 可以看出，玉米生长前期深沟处理下的干物质积累具有特别突出的优势，其次是膜侧和膜上，裸地处理长势最慢。随着气温升高，植株长大，深沟处理的优势逐渐弱化，成熟期时同一品种在不同处理下地上部分干物质积累无显著差异。

图2 幼苗期、拔节期、成熟期干物质积累

2.3 不同种植方式对玉米生育期的影响

由表2 可以看出，深沟覆膜出苗早于其他处理，2020年早1～7 d，2022年早5～9 d；深沟处理花期比膜侧膜上早3～9 d，比裸地早7～12 d；成熟期比膜侧膜上早4～8 d，比裸地早5～13 d。深沟早播的‘晋超甜1号’比4月覆膜的采收日期早10 d左右，比裸地对照早18 d左右。深沟处理从播种到成熟天数显著低于其他处理。

表2 各处理不同玉米品种生育进程

2.4 不同种植方式对甜糯玉米穗部性状的影响

由表3 可以看出，穗部性状差异主要发生在不同品种间，同一品种2020 年基本无差异，2022 年深沟处理下的行粒数低于其他处理，穗长略少于其他处理。

表3 甜糯玉米穗部性状表

2.5 不同种植方式对产量的影响

从表4 可以看出，‘晋超甜1 号’在2022 年的深沟处理产量显著高于其他处理，其他品种在不同年份使用不同的种植方式产量无显著差异。

表4 甜糯玉米产量 kg/hm2

2.6 不同种植方式对收获指数的影响

由表5 可以看出，收获指数除‘晋甜糯8 号’在2020 年、‘晋单41’在2022 年显著高于其他处理外，其他品种不同处理间无显著差异，且2年结果一致，但深沟处理的收获指数在不同品种和不同年份均较高。

表5 各处理收获指数 %

3 讨论

3.1 不同方式土壤水热效应对玉米的影响

土壤供给作物生长所需的水肥气热，水气传输性是土壤质量的决定性因素[5-6]，地膜覆盖能增加耕层土壤导气率、相对气体扩散率和饱和倒水率[7]，起到蓄水保墒的作用，提供了更多的水热供应，且增温效应在生育前期明显[8-11]。植株长大后对地表遮蔽度提高，到达地表的太阳辐射减少，地膜对土壤温度的提升作用也逐渐减弱[12]。本试验中深沟处理在4—5 月的保温保湿效果比其他几种处理都突出，后期弱化，与前人结果一致，其较高的水热条件促进了玉米生育前期干物质的快速积累。

3.2 不同方式对生育周期的影响

钱锐等[13]研究发现，覆膜处理并未改变玉米根系温度的三基点，而是保证了玉米生殖生长阶段对最低温度的需求，深沟覆膜处理在垄沟作的调控下阻止了白天升温过高和夜间降温较大，出苗期间土壤温度湿度较为恒定，促进了玉米出苗，出苗率及整齐度高于平作[14]。孔维萍等[15]在全膜双垄沟播顶凌覆膜栽培技术研究中发现，土壤表面积温的提高促使作物快速的间苗、成苗，有效地缓解了旱区“旱播”和“倒春寒”等对作物苗期生长的影响。本试验中同期播种的4种处理玉米出苗时间呈现覆盖早于裸地趋势，深沟覆膜处理出苗后玉米幼苗期生长在深沟形成的小温室内，在早春低温阶段各品种生长速率均高于其他覆膜方式，比裸地平播优势更为突出，缩短了营养生长时间，加之前期较高的积温，最终导致花期提前，成熟期也随之提前，总生育期小于其他处理。

3.3 覆膜、垄沟作和宽窄行的叠加效应

谢军红等[16]研究发现，覆膜和沟垄作形成的叠加效应明显提升了产量和水分利用率，促进了春玉米出苗和早发快长，通过改变作物生长微环境促进玉米根系发育，总根长、根体积、根表面积和总根干质量显著大于裸地，株高、茎粗、单株叶面积、叶面积指数和地上部干物质量均优于对照，且显著提高了玉米的穗长、穗粗、行粒数和百粒重[17]。董飞等[18]的研究则表明，沟播种植模式有明显的边行效应，较平播增加了玉米株高，使茎粗和单株干物质量降低，但叶片中叶绿素含量始终高于平播，生育期延长，为后期籽粒形成提供了物质保障。而宽窄行种植能有效调节玉米生长环境，使玉米群体和个体对光照的利用更加充分，提高了玉米冠层透光率，在吐丝期穗位叶和穗上叶的叶面积指数显著大于等行模式，乳熟期，除穗位下叶片外，其他叶片叶面积指数下降显著慢于等行模式，且宽窄行穗位叶片叶绿素含量、可溶性糖和蛋白质含量均高于等行模式[19-20]。本研究中，深沟覆膜处理在覆膜、沟垄作、宽窄行的共同作用下促进了玉米早发快长，前期积累了更多干物质，在缩短生育期的情况下，成熟期穗长、穗粗、行粒数、秃尖长度、单穗重与其他处理无显著差异。

3.4 不同方式对产量的影响

覆膜在改变土壤水热条件及空气光照等因素的同时，也导致了土壤物理化学性质及生物学性质变化，其中气候条件、土壤类型、水热、通气性、肥料、微生物活动、养分、pH、作物生长情况等多因素对土壤酶活性产生了影响，进而影响了土壤肥力水平，最终干预了作物的生长发育。阎旭东等[21]认为，起垄覆膜能有效促进根系发育，降低玉米倒伏率，显著提高春玉米产量；李娟等[22]研究表明，沟垄作不仅提高水分利用效率还提高养分利用效率；合理的株行距配置能提高光合速率，延缓叶片衰老，提高群体干物质积累量，最终提高穗粒数和千粒重，为玉米高产奠定了基础[23]，这也与王佳旭等[24]关于不均匀种植方式营养器官干物质转运对产量贡献率高于等行距方式的结论一致。深沟覆膜处理符合覆膜、沟垄作、宽窄行理论，构建了较好的冠层结构，提高了群体的光合效率，虽然收获指数比其他处理高，但未形成显著的增产或减产，其可能与生育期缩短有较为密切的关系。另一方面，覆膜的增产效应对于干旱半干旱地区非常突出，而本试验处于水肥条件较好的地块，覆膜的主要作用表现在前期对玉米出苗和营养生长的促进，增产效应不显著。