覆盖方式对土壤温度和春玉米产量的影响

张文伟，宋亚丽，耿智广，李 峰，苏 龙，李可夫

（庆阳市农业科学研究院，甘肃 庆阳 745000）

陇东地区属于干旱半干旱的黄土高原丘陵区，热量条件一季有余、两季不足；降水多集中于7—9月，降水期与玉米最大生长期基本吻合，种植玉米能够获得较高的经济效益。研究表明，地膜覆盖在春季可使5～15 cm土层地温提高2～4℃，且保墒效应明显，能够显著提高玉米的灌浆速率、产量和水分利用效率[1-2]。但是，地膜种植所引起的“白色污染”不容忽视。据统计，过去30 a大约200万t的残膜被遗留在土壤中[3]。同时，全球变暖已成为不争的事实，花期前后地膜覆盖的增温效应影响干物质的转运，导致玉米产量降低[4]。秸秆带状覆盖是一种利用玉米整秆局部覆盖、抗旱保墒的作物种植新技术，在冬小麦和马铃薯两种作物上增产效果显著[5-6]。我们以露地平作为对照，通过研究各种覆盖方式对土壤温度和玉米产量的影响，以期为秸秆带状覆盖技术的完善提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2017年4—9月在庆阳市农业科学研究院和盛科研基地进行。试验区为黄土高原雨养农业典型代表区，属温带半干旱性季风气候，海拔1 480 m，年日照时数2 250～2 600 h，年均温8.7℃，无霜期160～180 d，年蒸发量>520 mm；年均降水量600 mm，且主要集中于7—9月份。试验地土壤为黑垆土，肥沃疏松，质地均一，前茬为春玉米。

1.2 试验材料

指示玉米品种为先玉335，由庆阳市农业科学研究院提供。

1.3 试验设计

试验共设3个处理。秸秆带状覆盖（SM）处理：秸秆覆盖带和种植带相间排列，分别为50 cm和70 cm，秸秆量约9 000 kg/hm2。地膜覆盖（PM）处理：垄宽70 cm、垄高15 cm，垄沟宽50 cm，用幅宽120 cm、厚0.008 mm的白色聚乙烯地膜覆盖垄面，垄沟不覆盖。露地平作（CK）：平作不覆膜，等行距种植。试验随机区组排列，3次重复，小区面积54 m2（6 m×9 m）。播种前旋耕整地并施底肥，N、P2O5、K2O施肥量分别为 225、150、135 kg/hm2。于2017年4月19日人工点播，行距60 cm，株距27 cm，每种植带种2行。9月30日收获，玉米生长期间按常规管理。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 土壤温度测定 采用曲管地温计测定。每5支为1组埋入各小区行间，分别于玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期和灌浆期，在8：00、14：00、20：00 时分别测定 5、10、15、20 和 25 cm土层温度。

1.4.2 玉米产量及其构成因素测定 成熟期每小区取样20株，玉米籽粒自然风干后进行室内考种，测定穗行数、行粒数、百粒重等产量构成因子。按小区单收计产。

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2003和SPSS17.0统计软件进行数据处理和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆盖方式对玉米田0～25 cm土层温度的影响

由图1可知，从玉米出苗期至灌浆期，0～25 cm土层温度呈先增加后降低的趋势，PM处理的土层温度以拔节期最高，SM处理以大喇叭口期最高，CK处理以抽雄期最高。与CK相比，PM处理在各生育期均表现为增温效应，出苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期和灌浆期分别比CK高2.48、2.13、1.10、1.17、1.23℃；SM处理在各生育期均表现为降温效应，分别比CK低1.05、0.88、0.25、0.83、1.35℃。从各生育期土壤温度变化趋势看，出苗期至拔节期，玉米植株小，地表裸露，地膜处理的土壤升温快，土壤温度明显高于秸秆带状覆盖和露地种植。从大喇叭口期开始，玉米叶面积指数升高，土壤温度降低，且处理间0～25 cm土层温度差异减小。

图1 玉米生育期的0～25 cm土层平均温度

2.2 不同覆盖方式对玉米各生育期土壤温度的影响

通过对各生育期、各土层土壤温度（图2）比较可知，PM处理0～15 cm土层温度在各时期均处于最高，20～25 cm土层温度大喇叭口期前明显高于CK，大喇叭口期后与CK无明显差异。SM处理0～25 cm各土层温度在各生育期均处于最低。不同处理间土壤温度的变化在大喇叭口期前15 cm以上土层明显大于15 cm以下土层，从大喇叭口期开始处理间温度差异减小。从各土层土壤温度变化趋势看，苗期至拔节期，随土层加深，土壤温度逐渐降低；大喇叭口期至灌浆期，各土层土壤温度差异变小。

图2 各生育期土壤温度随土层深度的变化

2.3 不同覆盖方式对玉米产量及产量构成的影响

由表1可知，不同覆盖处理均能显著增加玉米产量。PM处理和SM处理籽粒产量分别为8 332.05、7 520.09 kg/hm2，比CK分别增产25.5%和13.3%，处理间差异显著。在产量构成因素方面，穗长、行粒数和百粒重PM处理和SM处理显著高于CK；PM处理和SM处理差异不显著，与CK差异显著。穗长PM处理和SM处理分别为17.14、17.25 cm，比CK分别增加7.4%和8.1%；PM处理和SM处理差异不显著，与CK差异显著。行粒数分别为33.48、34.28粒，比CK分别增加3.2%和5.7%。百粒重分别为34.54、33.79 g，比CK分别增加7.0%和4.7%。穗行数PM处理和SM处理分别为16.92、16.71行，比CK分别增加6.8%和5.5%；PM处理显著高于CK，与SM处理差异不显著，与CK差异显著。说明不同覆盖处理增产的原因是行粒数和百粒重的显著增加。

表1 不同覆膜方式下春玉米产量及产量构成

3 小结与讨论

在陇东旱塬地区对不同覆盖方式的土壤温度效应和增产效果进行了试验，结果表明，地膜覆盖0～25 cm土层温度在玉米各生育期均处于最高，抽雄期和灌浆期分别比秸秆带状覆盖高2.00℃和2.58℃。从春玉米播种至成苗，气温低，地膜覆盖下玉米幼苗生长较快，但进入6月后，气温迅速升高，地膜处理0～5 cm土层温度在中午达到45℃，土壤温度升高加剧了土壤水分从苗孔蒸发，从而使旱情加剧。秸秆覆盖下0～5 cm土层温度为37℃，比露地低4℃，能有效延缓玉米早衰，促进玉米干物质的转运。与对照露地平作相比，地膜覆盖处理在各生育时期均表现为增温效应，秸秆带状覆盖处理在各生育时期均表现为降温效应。地膜覆盖处理和秸秆带状覆盖处理均可显著提高春玉米产量，增产幅度分别为25.5%和13.3%。

农田覆盖改变了地表与深层土壤的能量和物质交换，能显著改善农田小气候[7]。不同覆盖种植模式下农田土壤温度差异对玉米生长发育有重要意义，同时地温高低也直接影响土壤水分运行和吸收，最终影响产量[8]。地膜覆盖的增温效应已被大量试验所证实[9-11]。秸秆带状覆盖种植下，明显减少覆盖带的太阳辐射，平抑土壤温度的日变化，有利于玉米后期生长，且覆盖带与种植带相间排列，使田间小环境得以改善，玉米群体受光均匀[12-13]。玉米是受极端高温天气影响较大的作物之一，抽雄吐丝期的高温将降低玉米籽粒灌浆速率，进而降低玉米产量[4]。

参考文献：

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[3]李元桥，何文清，严昌荣，等.残留地膜对棉花和玉米苗期根系形态和生理特性的影响[J].农业资源与环境学报，2017，34（2）：108-114.

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[5]宋亚丽，杨长刚，李博文，等.秸秆带状覆盖对旱地冬小麦产量及土壤水分的影响[J].麦类作物学报，2016，36（6）：765-772.

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[13]宋亚丽，杨长刚，柴守玺．秸秆带状覆盖对旱地冬小麦生长的影响[J]．浙江农业科学，2017，58（9）：1519-1522．