渗水地膜覆盖对旱地谷子生育时期及产量的影响

郭秀卿，崔福柱，郝建平，杜天庆

（山西农业大学 农学院，山西 太谷030801）

渗水地膜是针对半干旱与半湿润地区发生频率达70%的小雨资源有效化利用问题，由山西省农科院农业资源综合考察研究所姚建明等专家研制，可使水分从膜面直接渗入土壤的新型地膜［1］。渗水地膜具有渗水、保水、增温、微通气、耐老化等功能［2］。渗水地膜面世后，研制单位和其他研究单位对渗水地膜在大田作物应用方面进行了大量研究，目前，对渗水地膜覆盖产量效应方面的研究报道有小麦［3］、玉米［4，5］、高粱［6］、水地谷子［7］等。谷子是我国北方地区主要的粮食作物，通过渗水地膜覆盖，旱地谷子可提高土壤温度［8］，保持土壤水分，提高降水利用率［9］；温度、水分条件的改善，势必提高旱地谷子产量，但对旱地谷子产量的影响如何国内外尚未见报道。本研究通过2年时间试验，研究了不同年度间渗水地膜覆盖对旱地谷子生育时期和产量的影响。

1 材料与方法

1.1 试验设计

2001、2002两年间，在山西农业大学农场试验田进行了旱地谷子渗水地膜覆盖试验，前茬作物均为大豆。试验地为砂质土壤，地势平坦，无灌溉条件。供试谷子品种为山西农业大学自选品种TG1号。试验为单因素试验，分别为渗水地膜（T1）、普通地膜（T2）、露地（T3）3个处理，随机区组设计，设3个区组。小区长8 m，宽4.8 m，面积38.4 m2，每小区种植12行。渗水地膜宽为1.4 m，普通地膜宽0.8 m。渗水地膜覆盖小区铺膜3幅，每幅种植4行，普通地膜覆盖小区铺膜4幅，每幅种植3行，渗水地膜与普通地膜根据所铺膜面宽度定行距。计划密度均为250 000株·h m－2，露地等行距种植，行距0.4 m，株距0.1 m。

1.2 农事管理要点

试验地为旱地，两年谷子生长期间都依靠自然降雨。在两年试验中，谷子前作大豆收获后，先施用腐熟有机肥15 000 kg·h m－2，硝酸磷肥300 kg·h m－2，氯化钾150 kg·h m－2，各种肥料均匀撒施与土壤表面，然后翻地灭茬。谷子播种、间苗、定苗、中耕、施肥等操作中，采用相同方法。地膜覆盖采用先覆膜后打孔播种，露地采用开沟播种。谷子三叶期间苗，五叶期定苗。

1.3 测定指标与方法

1.3.1 生育时期调查

从谷子出苗开始，观测各处理以下生育时期：出苗、三叶、分蘖、拔节、孕穗、抽穗、成熟，生育时期记录以各小区50%以上植株达到观测标准。

1.3.2 产量及产量性状测定

在成熟前，统计单株分蘖数。谷子成熟后，每小区按各分蘖株数占小区株数的比例随机选取50株，连根挖起，带回室内风干，测定单株生物产量和经济产量，计算经济系数，选取有代表性的谷穗测定穗长、穗粗、穗码数、穗粒重、千粒重。小区剩余植株进行测产。

2 结果与分析

2.1 不同处理对谷子生育时期及生育阶段的影响

2001年的谷子6月3日播种，渗水地膜处理出苗、三叶、分蘖、成熟比普通地膜处理提早1 d，拔节、孕穗提前2 d，抽穗提前5 d。与露地相比，渗水地膜处理出苗、分蘖、拔节、孕穗提前3 d，三叶、抽穗、成熟分别提前4 d、6 d和5 d。2002年5月16日播种的谷子，渗水地膜与普通地膜相比，出苗、三叶期相同，分蘖、拔节提早1 d，孕穗、成熟提早3 d，抽穗提早4 d。与露地相比，渗水地膜出苗、三叶分别提前1 d、3 d，分蘖、拔节、孕穗、抽穗、成熟分别提前10 d、8 d、7 d、9 d、7 d。这一年从三叶期开始，有一段时间没有下雨，地膜覆盖的土壤温度、水分状况良好，而露地温度低，土壤水分不足，造成其低位叶分蘖不发生，大多在第4叶开始发生分蘖，使其分蘖期晚于地膜覆盖10 d左右（见表1）。

表1 不同处理生育时期（月／日）及生育阶段比较Table 1 The comparison of growth stage（month／day）and growth period on different treatment

2001年，3个处理苗期阶段基本相同，大致在37 d，而2002年渗水地膜处理苗期阶段比露地缩短7 d。2001年渗水地膜覆盖拔节孕穗期阶段比普通地膜和露地缩短3 d，2002年渗水地膜拔节孕穗期比普通地膜缩短3 d，比露地缩短1 d。2001年渗水地膜覆盖灌浆成熟阶段比普通地膜延长4 d，比露地延长1 d，2002年渗水地膜覆盖灌浆成熟阶段比普通地膜延长1 d，比露地延长2 d。

从以上比较来看，3个处理在不同年度间通过3个生育阶段的所需时间有所不同，主要受年度间温度、水分变化影响；灌浆阶段年度间3个处理所需时间差异较小。与普通地膜覆盖处理相比，渗水地膜覆盖处理生育期略有缩短，两年平均提前2 d成熟；与露地相比，两年平均提早6 d成熟。

2.2 不同处理产量及产量性状比较

2.2.1 不同处理产量方差分析及多重比较

两年试验比较，发现渗水地膜覆盖产量均最高，露地均最低（见表2）。两年的平均产量，渗水地膜比露地增产 2673.2 kg·h m－2，增幅达55.7%，普通地膜较露地增产394.1 kg·h m－2，增幅达8.2%。

表2 不同处理产量（kg·h m－2））及多重比较（Duncan＇s）Table 2 Yield（kg·h m－2）and multiple comparison（Duncan＇s）of different treatment

从表3可看出，方差分析区组间产量差异达0.05显著水平，说明设计不同的区组可以减少不同地块差异对试验的影响。年度间产量达0.01显著水平，2001年各处理产量显著高于2002年，这与谷子是较耐旱作物有关，只要在关键生长发育阶段雨水充足，谷子就可以获得较高产量。处理间产量达极显著水平，多重比较发现，渗水地膜覆盖与普通地膜覆盖差异达极显著水平，其他两个处理差异不显著。处理与年度互作效应不显著，说明在不同年份，无论春季干旱还是雨水充足，渗水地膜覆盖产量均最高。

表3 不同处理产量方差分析Table 3 Variance analysis of different treatment yield

2.2.2 不同处理产量性状比较

不同处理年度间单位面积株数差异明显，露地的公顷株数在2001年最低，而在2002年最高，渗水地膜覆盖两年株数较稳定（见表4）。这是由于2001年春夏连旱，露地在干旱条件下不利于保苗，缺苗严重；而2002年露地在播种时抢墒播种，土壤水分充足，能够保证全苗，而地膜覆盖处理在下雨时，由于地膜阻隔了雨水下渗，反而使土壤中水分含量较低，影响谷子发芽出苗，造成一定的缺苗，普通地膜比渗水地膜缺苗严重。由于普通地膜的单位面积株数及单株成穗数均小于渗水地膜（见表5），其公顷穗数明显低于渗水地膜；造成露地公顷穗数低于地膜覆盖的原因是其单株成穗数较低。

从经济系数来看，渗水地膜的经济系数在2001年最低，2002年最高，普通地膜经济系数两年都处于中间位置，露地在2001年最高，2002年最低。两年数据平均来看，露地经济系数最高。

从穗长比较来看，2001年露地穗长最高，2002年渗水地膜穗长最长。从穗粗来看，两年渗水地膜穗粗较稳定，普通地膜两年差异较大。从穗码数比较来看，两年均表现为渗水地膜穗码数最高，露地最低，这证明地膜覆盖可形成更多小穗，增加穗粒数。

从穗粒重比较来看，渗水地膜覆盖的穗粒重在2001年略低于露地，在2002年最高，普通地膜两年均最低。通过千粒重比较，发现普通地膜两年的千粒重都最低，渗水地膜千粒重平均略高于露地。

表4 不同处理产量性状比较Table 4 The comparison of the yield characters on different treat ment

表5 不同处理单株成穗率比较Table 5 The percentage of ear bearing tiller of different treatment

由表5可看出，不同年度谷子单株成穗率存在差异。2001年，渗水地膜单株最高可成6穗，以单株成3穗比例最高，2002年最高可成穗8穗，以单株成4穗比例最高。普通地膜的成穗规律与渗水地膜相似，2001年普通地膜单株最高可成5穗，单株以成3穗植株比例最高，2002年最高可成8穗，单株成4穗比例最大。2001年露地最高可成4穗，2002年最高可成7穗，两年露地都以单株成3穗比例最大。结果表明，渗水地膜覆盖处理后，谷子的分蘖能力高于其它两种处理方式，使其成穗数明显高于其它两种方式。普通地膜的成穗数也明显高于露地。

谷子的产量＝穗数×穗粒重，渗水地膜覆盖处理在穗数上远高于其他两个处理，而穗粒数也高于其他两个处理，导致其产量显著高于其他两个处理。

3 结论

3.1 不同处理对谷子生育时期的影响

本试验中，3个处理在不同年度间通过苗期、拔节孕穗期、灌浆成熟期3个生育阶段的所需时间有所不同，主要受年度间温度、水分变化影响；灌浆阶段年度间3个处理所需时间差异较小。与普通地膜覆盖相比，渗水地膜覆盖各生育时期均有不同程度提前；在灌浆成熟阶段，渗水地膜可延长灌浆时期，如2001年渗水地膜覆盖灌浆成熟阶段比普通地膜延长4 d。与露地相比，渗水地膜各生育时期均表现为提前，如拔节提早3～7 d左右，抽穗提早6 d。采用渗水地膜覆盖，谷子的生育进程可明显加快，但与普通地膜相比，提早成熟不明显，可提早成熟2 d；与露地相比，可提早成熟6 d。

3.2 不同产量对谷子产量的影响

两年试验中，渗水地膜覆盖产量均最高，露地均最低，二者产量差异达极显著水平，两年平均产量渗水地膜覆盖比露地增产2673.2 kg·h m－2，增幅达55.7%；普通地膜覆盖与露地产量差异不明显，增幅为8.2%。在稳产方面，渗水地膜覆盖两年均表现为产量最高，比露地增产50.0%以上。普通地膜覆盖年度间增幅差异较大，2001年增幅仅为1.3%，而在2002年高达18.5%。

3.3 不同处理对谷子产量性状的影响

两年试验中，渗水地膜覆盖可保证谷子出苗率，露地谷子在前期雨水充足时，可一播保全苗，在土壤特别干旱时，保苗率最差。地膜覆盖单株成穗数高于露地，使地膜覆盖单位面积穗数明显高于露地，渗水地膜单株成穗率明显高于普通地膜。从生物产量转化为经济产量来看，露地经济系数最高。从穗大小来看，渗水地膜略高于露地，普通地膜不如露地。对于穗粒重和千粒重而言，渗水地膜覆盖穗粒重略高于露地，千粒重略低于露地；普通地膜在穗粒重与千粒重方面都低于露地。

4 讨论

本试验遵循唯一差异原则，在谷子品种、密度、施肥量、管理措施等方面采用统一水平，不利于渗水地膜的高产，应进一步研究其配套栽培措施，如优良品种的选用、合理的密度、施肥方式、播种保苗等。本试验中，2002年谷子生长后期的8月16日受到雹灾，对灌浆成熟不利，各处理产量受到一定的影响，明显低于2001年产量水平，这些都对试验结果有影响。另外，渗水地膜覆盖的增产优势有待深入研究。

［1］姚建民.渗水地膜研制及其应用［J］.作物学报，2000，26（2）：185－189.

［2］姚建民，殷海善.旱地小雨资源渗水地膜覆盖利用技术研究［J］.水土保持研究，2000，7（4）：36－37.

［3］姚建民，王海存，殷海善.旱地冬小麦渗水地膜全覆膜穴播试验［J］.山西农业科学，1998，26（1）：7－10.

［4］殷海善，姚建民.渗水地膜覆盖玉米试验研究综述［J］.水土保持研究，2000，7（4）：47－48.

［5］张全发，殷海善.渗水地膜对土壤水分、温度及玉米产量的影响［J］.中国农业气象，2002，23（3）：46－48.

［6］崔福柱，郭秀卿，郝建平，等.渗水地膜覆盖对高粱生育期及产量的影响［J］.山西农业科学，2007，35（8）：59－61.

［7］杜天庆，郝建平，崔福柱，等.渗水地膜对土壤水分、温度及谷子产量的影响［J］.山西农业大学学报：自然科学版，2005，25（4）：322－324.

［8］崔福柱，郭秀卿，郝建平，等.旱地谷子渗水地膜覆盖温度变化研究［J］.山西农业大学学报：自然科学版，2008，28（2）：172－175.

［9］崔福柱，郭秀卿，郝建平，等.旱地谷子渗水地膜覆盖周年水分变化研究［J］.山西农业科学，2007，35（9）：34－36