不同覆盖方式对旱地谷子农艺性状及光合生理指标的影响

韵晓茹，卢成达，李 阳，孙 迪，郭志利

(1.山西省农业科学院，山西太原 030031；2.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原 030031；3.山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原 030031)



不同覆盖方式对旱地谷子农艺性状及光合生理指标的影响

韵晓茹1，卢成达2*，李 阳2，孙 迪2，郭志利3

(1.山西省农业科学院，山西太原 030031；2.山西省农业科学院作物科学研究所，山西太原 030031；3.山西省农业科学院农产品加工研究所，山西太原 030031)

摘要[目的]分析不同覆盖方式处理对谷子农艺性状及光合生理指标的影响。[方法]对不同覆盖处理和平地裸播谷子进行出苗率、株高、生物产量、经济产量、叶片叶绿素含量、叶片氮含量、光合生理指标测定，并进行分析比较。[结果]不同覆盖方式均能在不同程度提高旱作谷子农艺性状和光合生理指标；覆盖白色地膜可明显加快谷子发育进程，缩短生育期；覆盖黑色地膜可以最大幅度提升谷子产量、水分利用效率和产投比。[结论]该研究可以为谷子不同覆盖方式的效果评价提供科学依据。

关键词旱地谷子；白膜覆盖；黑膜覆盖；秸秆覆盖；光合

地膜覆盖栽培在玉米、小麦、薯类、棉花等粮经作物和蔬菜作物中的普遍应用促进了中国农业生产的发展[1]。谷子是中国北方干旱半干旱地区重要的秋粮作物，在旱作农业生产中占有重要地位[2]。研究证实地膜覆盖对谷子有明显增温、增产作用，尤其是在干旱地区效果更加明显[3-5]。目前，地膜覆盖对玉米、小麦等大宗作物的效应研究已有大量报道，而对谷子农艺性状及生理指标的影响方面研究较少。为此，笔者研究了不同覆盖方式处理对谷子农艺性状及生理指标的影响，以期为旱作区谷子生产中的覆盖方式选择提供参考，进一步提升旱作区谷子生产效益。

1材料与方法

1.1试验地概况2015年在山西省寿阳县宗艾镇旱作节水农业试验田(113°06′E，37°58′N)布置试验，供试地块属于黄土干旱塬地。寿阳县农业类型区降水量少，干旱发生频繁，主要种植作物为玉米和杂粮，杂粮作物以春播谷子为主。试验区地处暖温带半湿润偏旱区，年均气温7.4 ℃，≥10 ℃积温3 400 ℃，年降雨量501 mm，年蒸发量1 600～1 800 mm，无霜期约130 d，年日照时数2 858.3 h。试验地为褐土性土，成土母质为马兰黄土，地下水埋深50 m以上，土壤为褐土，质地轻壤。

1.2材料供试谷子品种为国审品种晋谷51号；氮、磷肥分别为尿素(含N46%)、过磷酸钙(含P2O512%)；白色地膜宽幅80 cm、厚0.008 mm；黑色地膜宽幅80 cm宽幅、厚0.010 mm、透光率小于5%；覆盖秸秆为晾干后的谷子秸秆。

1.3试验设计试验采用随机区组设计，设4个处理，分别为白色地膜覆盖(T1)、黑色地膜覆盖(T2)、秸秆覆盖(T3)、空白(CK)，各处理3次重复，共12个小区。播种密度根据当地常规留苗数进行设计，株距7 cm，行距33 cm，区间距50 cm，四周设1 m保护行。

1.4调查指标及方法植株成熟后随机取样20株对其株高、整株重、穗重、穗粒重进行测定，产量测定按实际小区面积收获折算，取其平均数。

于灌浆期(测量后做标记)、孕穗期从各处理中分别选取20株，使用CB-1102便携式光合蒸腾测定仪对植株个体净光合速率(Pn)、蒸腾速率(E)、叶片气孔导度(Cleaf)、细胞间CO2浓度(CO2int)进行测量。测定灌浆期处理的叶片水分利用效率，叶片水分利用效率(WUE)=光合速率/蒸腾速率[6]。叶绿素与氮元素采用SPAD-502叶绿素测定仪测定。

1.5数据分析采用Paw Spss Statistics 19.0 操作平台，对相关数据指标进行方差分析和处理间的多重比较，图表制作采用Excel软件。

2结果与分析

2.1对谷子农艺指标的影响由表1可知，白色地膜、黑色地膜、秸秆覆盖处理较平地裸播均能在不同程度上提高出苗率、株高、整株重、穗重和穗粒重。方差分析表明，白色地膜、黑色地膜和秸秆覆盖处理除出苗率、穗重外，在株高、整株重、穗粒重方面与平地裸播差异性呈显著水平。白色地膜、秸秆覆盖与黑色地膜处理在整株重上差异极显著。试验表明覆盖不同地膜能提高作物各农艺指标。

表1不同覆盖处理对谷子农艺性状的影响

Table 1Effects of different mulching treatments on agronomic trait

处理Treatment出苗率Emergencerate∥%株高Plantheightcm整株重Wholeplantweight∥g穗重Panicleweightg穗粒重Grainweightperspike∥gCK87.6161.143.218.915.3T189.1168.349.319.816.8T288.4169.153.420.418.2T388.1166.249.219.716.5

2.2对谷子生育天数、产量及产投比的影响由表2可知，生育期表现上，白色地膜处理生育期比黑色地膜、秸秆覆盖及平地裸播处理短，一方面由于白色地膜较黑色地膜具有明显透光性；另一方面，覆盖白色地膜处理能快速达到作物生长所需的积温，同样在保水方面也起到了明显作用，可以为谷子生长发育提供更为适宜的环境，使谷子生育进程顺利，生长较快，生育期变短。从产量方面可以看出，黑色地膜、白色地膜和秸秆覆盖处理的谷子产量明显高于平地裸播的谷子产量。说明无论何种覆盖方式均能有效提高谷子产量，黑色地膜覆盖处理谷子产量高于白色地膜覆盖处理，但差异不大。投入方面，鉴于人工、地膜的投入，覆盖地膜、秸秆覆盖处理要高于平地裸播处理；白色地膜与黑色地膜价格不同，也造成了投入量不同。产投比是投入资金与其所创造价值之间的关系，是反映作物收益的一种重要指标，一般情况下，数值越大，其经济效益越好。由表2可知，黑色地膜处理产投比最高，其次为白色地膜覆盖处理、秸秆覆盖处理，裸地平播处理为最低。

表2不同覆盖处理对谷子生育天数、产量及产投比的影响

Table 2Effects of different mulching treatments on the growth period，yield and input-output ratio

处理Treatment生育天数Growthperiodd折合产量Convertedyieldkg/hm2投入Input元/hm2收入Income元/hm2产投比VCROutput-inputratioCK1255478.11850.032868.617.76T11176486.42100.038918.418.53T21206623.72068.039742.219.21T31235864.51970.035187.017.86

2.3对谷子光合特性及水分利用效率的影响光合作用是反映谷子生长状况的一个重要指标，叶片光合特性受植株外部和内部的影响变化而变化[7-9]。由表3可知，除细胞间CO2浓度外，净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度均以白色地膜处理为最高，平地裸播处理最低。方差分析表明，白色地膜、黑色地膜和秸秆覆盖处理在净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度方面均与平地裸播差异极显著。叶片气孔导度与细胞间CO2浓度成反比，叶片气孔导度越大，细胞间CO2浓度越小，反之亦然。黑色地膜处理谷子叶片水分利用效率最高，均高于白色地膜、秸秆覆盖、平地裸播处理(CK)，其中平地裸播的叶片水分利用效率最低。

表3　不同覆盖处理对谷子光合特性和水分利用效率的影响

2.4对谷子叶片叶绿素(SPAD)及氮含量的影响叶绿素是一类与光合作用有关的最重要的色素，而叶片氮含量与叶绿素密切相关，氮元素对叶绿素生成具有重要意义，因此叶绿素(SPAD)测定对氮施用量具有指导作用[10-14]。由表4可知，白色地膜覆盖处理SPAD值最高，黑色地膜覆盖、秸秆覆盖处理次之，平地裸播处理SPAD值最低。氮元素含量从大到小依次为白色地膜、黑色地膜、秸秆覆盖、平地裸播处理，结果表明地膜覆盖处理能提高谷子叶片中叶绿素和氮含量，其中白色地膜处理效果最好。

表4不同覆盖处理对叶片叶绿素、氮含量的影响

Table 4Effects of different mulching treatments on leaf chlorophyll content and leaf N content

处理TreatmentSPAD氮含量Ncontent∥mg/gCK37.932.61T146.253.94T242.563.07T341.242.84

3结论

农艺性状方面，白色地膜、黑色地膜、秸秆覆盖处理均能不同程度提高旱地谷子出苗率、株高、生物产量、经济产量；覆盖白色地膜处理可明显加快谷子发育进程，缩短生育期；光合生理方面，不同覆盖方式均可显著提高旱地谷子净光合速率、蒸腾速率、叶片气孔导度，与增产效果呈正相关，不同处理谷子叶片叶绿素含量与叶片氮素含量呈正相关，2项指标值以白色地膜处理、黑色地膜处理、秸秆覆盖处理、裸地平播处理顺序递减；水分利用效率方面，不同覆盖方式均可提高旱地谷子叶片水分利用效率，以黑色地膜叶片水分利用效率为最高；经济效益方面，不同覆盖处理均有增产效果，以黑色地膜处理产量最大，且产投比最高。

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Effects of Mulching Models on the Agronomic Traits and Photosynthetic Physiological Indexes of Dryland Millet

YUN Xiao-ru1, LU Cheng-da2*, LI Yang2et al

(1. Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031; 2. Institute of of Crop Science, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031; 3. Institute of Agricultural Products Processing, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031)

Abstract[Objective] To analyze the effects of mulching models on the agronomic traits and photosynthetic physiological indexes of millet. [Method] The germination rate, growth period, plant height, biological yield, grain yield, leaf chlorophyll content, leaf N content, photosynthetic physiological index were detected in different mulching treatments and bare ground millet. [Result] Different mulching methods could enhance the agronomic traits and photosynthetic physiological indexes of dryland millet. White film mulching significantly accelerated the development process of millet, and shortened the growth period. Black film mulching enhanced the millet yield, water use efficiency and input-output ratio to the maximum degree. [Conclusion] This research provides scientific basis for the evaluation of the effects of different mulching methods of millet.

Key wordsDryland millet; White film mulching; Black film mulching; Straw mulching; Photosynthesis

基金项目国家科技支撑计划课题(2014BAD07B01)；“十二五”农村领域国家科技计划课题(2012BAD09B01)。

作者简介韵晓茹(1969- )，女，山西清徐人，助理研究员，从事作物栽培与耕作研究。*通讯作者，助理研究员，硕士，从事作物栽培与耕作研究。

收稿日期2016-02-21

中图分类号S 515

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)08-021-02