风沙土区不同保护性耕作措施条件下玉米的水分生态效益

□张进宝 □聂义泊 □戚春起

（1虞城县水务局灌溉服务站；2河南省水利勘测设计研究有限公司）

0 引言

保护性耕作是相对于传统翻耕，避免地表裸露的一种新型耕作技术，它的形成与发展已有六七十年的历史。保护性耕作有很好的节水增产效果,可减少径流，减少蒸发，提高土壤肥力。研究表明，保护性耕作对于提高作物产量方面也有积极影响。但有关东北风沙土区的研究较少。根据黑龙江省西部风沙土，由于春季干旱造成的土壤墒情不足，且坡耕地较多，严重影响着大田作物的出苗及其生长发育的实际情况，本试验选取了垄向区田、行间覆膜、秸秆覆盖以及垄向区田与行间覆膜的集成措施四种保护性耕作措施，与不做处理的小区进行对比试验研究，目的在于探究提高大庆地区的玉米经济产量，实现增产增收的目的新方法，为该区水土资源的可持续利用和农业的持续发展提供了一定的理论依据。

1 试验区概况及相关技术简介

试验区地处北纬45°53′至47°8′和东经123°45′至124°42′之间，平均海拔152m。地处中纬度，属温带大陆性季风气候。气候基本特点：冬长雪少，天气寒冷；夏短湿热，降水集中；春季风大，气候干燥；秋凉气爽，时有早霜，年平均气温3.60～4.40℃。试验区内土壤以风沙土为主，地形坡度5~6°。

本试验选取的行间覆膜技术是隔行覆膜于垄台，并将种子精播于垄沟内；垄向区田技术是沿垄向，行间交错修筑土挡，土挡高度略低于垄台，其间距为70 cm；行间覆膜与垄向区田的集成措施是将上述两种措施同时作用到一块小区中；秸秆覆盖技术为上一年作物留茬15 cm左右，以防风护杆，翌年春播时按行距宽窄，将播种行内的秸秆搂到垄背上，形成半覆盖，秸秆覆盖量为4000 kg/hm2。

2 试验设计与方法

2.1 试验设计

试验采用的玉米品种为吉单109。采用对比试验方法，共设5个处理，分别为行间覆膜与垄向区田集成措施（FQ）；行间覆膜措施（FM）；垄向区田措施（QT）；秸秆覆盖措施（FJ）；常规耕作措施(CK)，设3次重复，15个试验小区，小区面积为15.00m×3.20m。为保证出苗试验设1次灌水，灌水时间为播种后，水量为1.50m3/小区，其余时期靠雨养。

2.2 观测内容

玉米播种后分别在苗期、拔节期、灌浆期、乳熟期、收获期分别测定玉米的株高、茎粗鲜重、干重、叶面积等生物性状并依据试验规范的要求，考种、测产、单收、单打、计产，收获前在各小区中间取样10株进行考种。

3 结果分析

3.1 不同处理对玉米叶面积指数的影响

玉米叶面积指数（LAI）的大小意味着作物发育的健康水平，是作物生长发育水平的一个重要指标，直接决定着作物群体对光能的截获能力和光能利用率，最终影响作物的产量。

图1 玉米各时期叶面积指数图

由上图所示，玉米LAI值在各耕作措施的处理下整个玉米生育期内的变化规律基本一致，在拔节期，随着气温的升高，LAI值迅速增加，在抽雄期达到峰值，进入抽雄期以后，生殖生长逐渐取代了营养生长，黄叶开始增多，LAI值逐渐减小。由于FJ处理具有增温作用，使玉米生育期提前，生育后期叶片衰老的速度加快，所以，FJ处理的LAI值从抽雄期开始急剧下降。对于FM和FQ处理在整个生育期内其LAI值偏大，这说明行间覆膜处理有较好的增温保墒作用，能在一定程度上改善土壤的结构、养分和热量状况，尤其是在玉米生育前期，其良好的增温效果为玉米的早期生长提高了极为有利的条件。QT处理的叶面积指数相对于FM和FQ表现一般但优于FJ和CK处理，这说明垄向区田处理也具有较好的蓄水保墒效果，一定程度上促进了玉米的生长。

表1 各耕作措施下玉米茎粗的显著性分析表

由此可知各处理的玉米叶面积指数在苗期已经有明显的差异，其中FM、FQ、QT和FJ的叶面积指数分别比CK提高了16.86%、16.11%、1.17%和-48%，均与CK到达了显著或极显著的差异。其中FM和FQ处理相对CK差异显著，FJ处理表现不佳，这是由于行间覆膜在玉米生育早期能起到增温作用，这对于气温偏低的此地区的出苗是非常有利的，而秸秆覆盖处理在此时的增温效果较差，0~10 cm的地温甚至低于CK，这直接造成了FJ处理出苗慢，玉米苗期长势不佳。

3.2 不同处理对玉米株高和茎粗的影响

通过对各保护性耕作措施和对照处理玉米的株高和茎粗观测，分别对其各生育阶段的株高和茎粗数据进行对比分析，结果见下图和表。

图2 不同处理措施下玉米株高的生长变化图

图3 不同处理措施下玉米茎粗的生长变化图

如图2、图3所示，各措施下的株高和茎粗的变化规律相似。玉米从苗期到抽雄期株高和茎粗具有逐渐增加的趋势，尤其是在拔节期，随着温度的升高以及中耕的作用，各处理玉米的株高和茎粗近乎直线增长，抽雄期以后玉米由营养生长向生殖生长转变，形态指标变化比较缓慢，由上图可看出抽雄后，曲线基本呈水平状态，无较大起伏。在整个生育期内，各处理的株高和茎粗值大小的趋势依次为FQ>FM>QT>CK>FJ，除FJ处理外其他各保护性耕作处理下的株高和茎粗值均较CK偏大，其中FM和FQ的此数值最为优异。这说明行间覆膜能有效提高玉米的株高和茎粗的生长。这种促进作用在营养生长的拔节期和生殖生长的抽雄期表现最为突出。

表2 各耕作措施下玉米株高的显著性分析表

表3 各耕作措施下玉米茎粗的显著性分析表

由表2、表3可知，FM和FQ处理的玉米长势最好，在整个生育期内其玉米株高和茎粗均极显著或显著优于CK，较高的株高和茎粗为玉米增产打下了良好的基础。QT处理在玉米生长前期与CK的差异不显著，但随着降水的增多拔节期过后，在一定程度上也增加了玉米的株高和茎粗。由于玉米生育时期的降水多集中在拔节期，垄向区田的蓄水保墒作用具有一定的滞后性，所以对玉米后期生长相对较大。若整个生育期内降水较少，则垄向区田的作用不明显。与其他措施相比FJ处理的效果较差，这是因为此处理的玉米在生长早期受到了较低地温的抑制作用，致使整个生育期的表现均不佳。各保护性耕作措施对玉米生长的优劣依次为行间覆膜处理>垄向区田处理>秸秆覆盖处理。

3.3 各保护性耕作措施对玉米干物质积累的影响

干物质积累是玉米产量形成的基础，而玉米干物质的积累与其所需的水分和养分是密不可分的。提高玉米水分和养分的吸收率，有助于促进玉米植株生育前期总生物量的累积，实现生育后期从营养体向籽粒的转运，从而获得较高的玉米产量。

FM和FQ处理在指数增长期干物质积累量较多，80.25g和113.20g比其他处理高出30%左右，差异显著，这是由于行间覆膜的增温保墒作用，为玉米的初期生长提供了较为有利的条件。FJ处理在此时期的干物质积累量最少，仅为51.16g，生长速度为0.91g/d，其原因仍是秸秆覆盖处理早期对表层土壤的降温作用，导致了此处理的干物质积累量较少。QT处理表现一般，干物质积累量为59.60g，生长速度为1.06g/d，与CK处理差异不大。

3.4 各保护性耕作措施对玉米生产要素及产量的影响

FQ、FM和QT措施对提高当地玉米产量具有重要意义，FJ处理不利于当地玉米的增产。其增产效应次序依次为：FQ>FM>QT>CK>FJ。实验表明行间覆膜与垄向区田的集成措施在当地具有非常显著的增产效应。

4 结论

一是各保护性耕作措施对玉米的生长均有明显影响，其中行间覆膜与垄向区田集成措施和行间覆膜措施的玉米长势最好，在整个生育期内其叶面积、株高和茎粗均极显著或显著优于对照处理。垄向区田措施在玉米生长初期与对照的差异不显著，但随着降水的增多拔节期过后，其指标较对照有一定的提高。二是成产要素方面，行间覆膜与垄向区田集成措施和行间覆膜措施与其他各措施的玉米在穗长、秃尖率、穗粗、粒/排、粒数/穗和千粒重方面差异显著，而单独的垄向区田措施差异却不明显说明行间覆膜处理对成产因素有很大的有利影响。结果表明保护性耕作对于玉米产量具有重要影响，其中行间覆膜与垄向区田的集成措施比对照提高26.38%，在当地的增产效果最显著。

[1]师江澜,刘建忠,等.保护性耕作研究进展与评述[J].干旱地区农业研究,2006,24(1):205-212.

[2]高焕文,李问盈,等.中国特色保护性耕作技术[J].农业工程学报,2003,19(3):1-4.

[3]吴玉鼎,黄高宝,等.间作小麦留茬方式对配对玉米产量和水分利用的影响[J].灌溉排水学报,2013,32(2):107-109.

[4]张宇,刘恩才,等.保护性耕作对土壤水温和春玉米产量形成的影响[J].安徽农业科学,2007,35(2):338-339.

[5]汪可欣,王丽学.保护性耕作措施对夏玉米产量和水分利用效率的影响[J].节水灌溉2009,01:31-35.

[6]林忠辉,项月琴,等.夏玉米叶面积指数增长模型的研究[J].中国生态农业学报,2003,11(4):69-72.收稿日期：2015-04-09