覆膜对晋南旱地冬小麦土壤水分及速效养分含量的影响

赵晓东,谢英荷,李廷亮,冯倩,文德泽,贺丽燕,贺璟

(山西农业大学 资源环境学院,山西 太谷 030801)



覆膜对晋南旱地冬小麦土壤水分及速效养分含量的影响

赵晓东,谢英荷*,李廷亮,冯倩,文德泽,贺丽燕,贺璟

(山西农业大学 资源环境学院,山西 太谷 030801)

为探明不同覆膜方式下，晋南旱塬冬小麦田土壤水分、速效磷及速效钾含量的变化情况，在山西省洪洞县冬麦区进行了大田试验。结果表明：平膜穴播和垄膜沟播这两种覆膜方式能提高0～80 cm土层土壤含水量，较相同施肥量的测控施肥分别提高17.2 %和7.6 %；并且水分利用率较相同施肥量的测控施肥分别提高28.47 %和10.35 %。而地膜覆盖对耕层土壤的速效磷和速效钾的影响不明显。综上所述，平膜穴播和垄膜沟播覆膜方式是减缓晋南冬小麦干旱缺水、提高土壤水分含量及水分利用率的重要措施之一。

旱地小麦；覆膜；土壤水分含量；速效磷；速效钾

旱地小麦在山西小麦生产中占据很重要的地位，约占全省小麦播种面积的60%以上[1]。晋南地区是山西省旱地小麦的主要种植区，该地区由于地下水位深且无灌溉条件，是典型的雨养农业区，再加上其降雨量分布不均匀(主要集中于小麦夏闲期)，干旱少雨严重制约着当地小麦产量的提高。邓振镛等[2]调查研究表明，北方地区能被作物利用的降水仅为总降水量的20%～25%，60%～70% 的降水无效蒸发，10%～15%形成径流损失。同时，当地农民不合理的施肥导致旱地麦田的土壤养分不能被作物高效利用，尤其是速效养分利用率较低。因此，在晋南地区找出一种合理的农作措施提高土壤水肥利用率尤为重要。贺立恒等[3]研究表明，夏闲期有效的耕作措施有利于增加旱地小麦底墒，提高播前及各生育期土壤贮水量。李廷亮等[4]研究表明，夏闲期秸秆覆盖或地膜与秸秆配合覆盖可有效提高0～40 cm土层速效磷和速效钾含量。刘铭等[5]研究表明，覆膜可以显著增加旱作稻田土壤速效磷、速效钾含量。覆膜对水肥含量的影响因环境条件不同具有地域差异。因此，本试验在山西省临汾市洪洞县旱地冬小麦种植区，进行了不同覆膜方式对小麦种植前后土壤水分及速效养分含量影响的研究，旨在为晋南冬小麦高产高效提供科学依据。

1 试验材料与方法

1.1 供试材料

试验于2011—2012年在洪洞县刘家垣镇东良村旱塬麦区进行，该区属暖温带大陆性季风气候，年平均日照时数2 419 h左右，有效积温4 700℃，年均气温在12.60℃左右，无霜期180～210 d，年平均降雨量为500 mm左右，主要集中在7、8、9三个月。

供试土壤类型为石灰性褐土，质地为中壤土(其中砂粒占68.0%，粘粒占29.2%，粉粒占2.8%)，pH 7.73，耕层土壤有机质平均含量14.5 g·kg-1，全氮0.770 g·kg-1，硝态氮16.3 mg·kg-1，速效磷8.25 mg·kg-1，速效钾209 mg·kg-1，容重1.36 g·cm-3。

供试品种为当地2130号。

1.2 试验设计

共设置4个处理4次重复，小区面积为500 m2。处理1为农户模式，即N150P60；处理2为测控施肥，即N255P135K60；处理3为垄膜沟播，即垄上覆膜、沟内膜侧播种，垄宽35 cm，沟宽30 cm；处理4为平膜穴播，即全地面平铺地膜，膜上覆土厚度0.5～1.0 cm左右，行距15～16 cm，穴距12 cm。播种时间为2011年10月2日，收获时间为2012年6月8日，冬小麦生育期不进行灌溉。

氮肥采用尿素(含N 46%)，磷肥为过磷酸钙(含P2O511%)，钾肥为氯化钾(含K2O 60%)，全部做底肥，底施部分在小麦播种前均匀撒入相应小区，翻入耕层后耙平。

具体试验方案见表1。

表1 旱地冬小麦不同施肥种植模式试验方案Table 1 Different planting fertilization patterns pilot program of winter wheat in rainfed lands

1.3 样品采集

播前、收获后，分别在各小区采集0～200 cm各层多点混合土样，每20 cm为一层，测定土壤含水量，并测定耕层土壤的速效磷与速效钾含量。

1.4 分析项目及测定方法

水分的测定：烘干法；

速效磷的测定：0.5 mol·L-1NaHCO3浸提-钼蓝比色法；

速效钾的测定：NH4OAc浸提-火焰光度法。

1.5 数据处理分析方法

试验数据均用Excel 2003和DPS v 7.05 版等软件进行数据处理和显著性检验。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜方式对旱地冬小麦土壤水分含量的影响

土壤中水分的含量反映着不同覆盖方式的保水能力。由图1可以看出，各处理收获后的土壤水分含量较播前的土壤水分含量均有所下降，农户、测控施肥、垄膜沟播、平膜穴播处理较播前分别下降56.57%、54.93%、54.70%和52.26%，这说明冬小麦的生长发育需要大量的水分。所以蓄水保墒是晋南小麦生育期的关键措施。

同时,由图1也可以看出，收获后2 m土层平膜穴播较测控施肥和农户模式分别提高5.59%和9.03%，这说明平膜穴播能够有效保持土壤水分，减少土壤水分的无效蒸发。这与王怀珠等[6]研究结果相似。由图1还可以看出，不同种植方式对0～80 cm土层水分含量的影响较大，平膜穴播和垄膜沟播这两种覆膜方式在0～80 cm与相同施肥量的测控施肥相比，土壤含水量分别提高17.20%和7.60%，垄膜沟播较农户提高14.6 6%，而80～200 cm各处理水分含量差异不明显。随着土层的加深各处理的水分含量整体呈上升趋势，这可能是因为小麦生长发育主要依靠耕层土壤水分供给的缘故。

图1 不同覆膜方式对不同土层深度水分贮量的影响Fig.1 Effect of different plastic film mulching treatments on Water storage content of different soil depths

2.2 不同覆膜方式对旱地冬小麦水分利用率的影响

覆膜能改变土壤水分的运移方式，阻断土壤水分的垂直蒸发和乱流[7]，减少土壤水分的无效蒸发，增强深层土壤水分上升和利用，改善作物的吸水能力和生长发育状况[8,9]，从而提高作物水分利用率，最终达到作物增产的目的。

不同覆膜方式下小麦水分利用率见表2。由表2可知，不同处理的水分利用率总体表现为：平膜穴播(14.89 kg·hm-2·mm-1)>垄膜沟播(12.79 kg·hm-2·mm-1)>测控施肥(11.59 kg·hm-2·mm-1)>农户模式(10.50 kg·hm-2·mm-1)，且覆膜种植比其他两个处理的水分利用率显著提高。研究表明，覆膜可提高小麦生育期水分利用效率，其中平膜穴播和垄膜沟播较相同施肥量的测控施肥水分利用率分别提高28.5% (P<0.05)和10.4%。说明平膜穴播和垄膜沟播有助于接纳蓄积降水，增加耕层土壤贮水量，提高土壤水分利用率，这与王颖慧等[10]关于覆膜对土壤水分利用率的相关研究一致。

表2 不同覆膜方式对冬小麦水分利用率的影响Table 2 Effects of different plastic film mulching treatments on water use efficiency of winter wheat

2.3 不同覆膜方式对旱地冬小麦耕层土壤速效磷、速效钾含量的影响

不同覆膜方式下旱地冬小麦耕层土壤速效磷含量测定结果见表3。由表3可知，耕层土壤除农户模式外，收获后各处理的速效磷含量较播前均有所提高，其中平膜穴播和垄膜沟播处理较播前分别提高了44.41%和43.90%，差异显著，同时，平膜穴播和垄膜沟播与相同施肥量的测控施肥相比，速效磷含量有所下降，但差异不显著，这与方日尧等[11]研究结果一致，这可能是因为覆膜改善了耕层土壤的水分和温度条件，致使土壤中一部分缓效养分转化为速效养分，同时提高了作物对养分的吸收利用效率，从而导致土壤中速效磷含量的降低[12]。

土壤速效钾可以改善碳水化合物与蛋白质的合成与运输，增强作物的抗逆性。同时，对作物体内的许多酶具有活化作用[13]。不同覆膜方式下旱地麦田耕层土壤速效钾含量测定结果见表3，由表3可以看出，农户模式、测控施肥、垄膜沟播和平膜穴播与播前相比，耕层土壤的速效钾含量分别降低了20.9 1 %、13.8 1 %、16.0 8 %和14.8 2 %，这与张鹏等人[14]的研究结果一致，这可能是因为经过一个生育期之后作物对速效钾的吸收携出，同时小麦生育期的干湿交替促进了速效钾的晶层固定，也导致收获后速效钾含量的降低[4]。收获后平膜穴播和垄膜沟播较相同施肥量的测控施肥各土层土壤速效钾含量均略有降低，但变化幅度不大。

表3 耕层土壤速效磷、速效钾含量
Table 3 Available P and available K content in the surface soil

耕层土样Surfacesoil播前/mg·kg-1Beforesowing/mg·kg-1收获后/mg·kg-1Afterharvest/mg·kg-1农户模式Farmernormalmethod测控施肥Themeasurement-controltreatment垄膜沟播Theridgefilmfurrowsowing平膜穴播Flatfilmdibblingtreatments速效磷含量8.25b8.23b13.21a11.87a11.91a速效钾含量200.42a158.51b172.74a168.19ab170.71a

3 讨论与结论

覆膜可以通过减少棵间蒸发，进而降低土壤水分亏缺程度[15]，是提高土壤含水量的重要措施之一。李廷亮等[16]研究表明，覆膜垄沟种植可以有效抑制土壤水分的无效蒸发，收获后该种植模式2 m土层的贮水量显著高于其他处理。张平良等[17]研究表明，全膜覆土穴播模式能更好地抑蒸保墒，大大提高了土壤含水量。本研究结果与前人的研究基本一致，平膜穴播和垄膜沟播处理可以有效提高晋南冬小麦的土壤含水量，耕层土壤尤为明显。因此，平膜穴播和垄膜沟播对于旱地麦田蓄水保墒具有积极的促进作用，平膜穴播覆膜方式效果最优。

王红丽等[18]研究表明，全膜覆土穴播处理较对照能提高小麦全生育期的水分利用率，且差异显著。张宏等[19]研究表明，垄沟模式能够有效地抑制蒸发并能增加降水的入渗，从而改善土壤水分状况，最终提高了冬小麦的水分利用率。本研究结果与前人基本一致，不同覆膜方式下水分利用率变化大小依次为：平膜穴播>垄膜沟播>测控施肥>农户模式，这说明平膜穴播覆膜方式可以有效提高土壤水分利用率，降低水分的无效损耗，最终将对旱地麦田产量有积极的影响。

徐文强等[20]研究表明，全膜双垄沟和免耕留茬一膜两年用处理较露地播种处理的耕层土壤速效磷和速效钾含量均有所降低。杨海迪等[21]研究表明，地膜覆盖处理与对照处理相比，0～20 cm土层土壤的速效磷和速效钾含量均呈降低趋势。本研究结果与前人基本一致，不同覆膜措施与相同施肥量的测控施肥相比，土壤速效磷和速效钾含量均有所降低，但差异不显著。这可能是因为地膜覆盖改善了耕层土壤的温度条件，提高了微生物分解有机质的能力，从而增强作物对耕层土壤中速效养分的利用效率，最终导致收获后土壤中速效养分含量的降低[22]。

综上所述，平膜穴播和垄膜沟播这两种覆膜方式可以有效地蓄水保墒，是提高晋南地区旱地麦田土壤含水量和冬小麦水分利用率的重要措施。

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(编辑：武英耀)

Effect of Plastic Film Mulching on Soil Moisture and Available Nutrient Content of Winter Wheat on Rainfed Lands in Southern Shanxi

Zhao Xiaodong,Xie Yinghe*,Li Tingliang,Feng Qian,Wen Deze,He Liyan,He Jing

(CollegeofResourcesandEnvironment,ShanxiAgriculturalUniversity,TaiguShanxi030801,China)

A field experiment was conducted in winter wheat area of Hongtong county,Shanxi province ,in order to study the effect of plastic film mulching on soil moisture and available nutrient P and K of winter wheat.The results showed that,compared with the measurement-control treatment with the same fertilization level,flat film dibbling and the ridge film furrow sowing treatments could improve soil moisture content in the 0～80cm layer by 17.2%、7.6%,respectively; and their water use efficiency improved respectively by 28.47%、10.35%.Effect of plastic film mulching treatment on available P and available K content in the surface soil were not obvious.In conclusion,flat film dibbling and the ridge film furrow sowing treatments was one of important measures to mitigate drought and water shortage and to improve soil moisture content and water use efficiency of winter wheat in Southern Shanxi.

Dryland wheat; Plastic film mulching treatment; Soil moisture content; Available P; Available K

2014-12-30

2015-01-19

赵晓东(1990-)，男(汉)，山西长治人，硕士，研究方向：土壤与环境

*通讯作者：谢英荷，教授，硕士生导师。Tel：0354-6288322；E-mail: xieyinghe@163 com

国家公益性行业(农业)科研专项(201303104)；山西省青年科技基金(2013021027-1)

S512.1+1；S158.2

A

1671-8151(2015)03-0262-04