旱作农业区全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻栽培技术研究

孙新荣，仲彩萍，张维彪

(甘肃省定西市渭源县农业技术推广中心，定西 甘肃 748200)

黄土高原旱作农业区，干旱少雨，植被稀少，种植结构单一，多年出现连作，病害严重，土壤结构和肥力越来越差，农作物持续增产的潜力越来越小。随着中央《探索实行耕地轮作休耕制度试点方案》的实施，我们将蚕豆、胡麻作为旱作农业区轮作的主要作物，发挥蚕豆根瘤固氮养地作用，提高土壤肥力，免耕种植胡麻减少地膜污染。地膜覆盖是旱作农业区一项重要的农业技术，研究表明，地膜覆盖可明显提高土壤含水量[1-2]，旱地蚕豆、胡麻采用覆膜栽培对产量构成因素有明显提高[3-4]，而且旧膜免耕种植胡麻产量和水分利用效率也有明显提高[5]，地膜覆盖和免耕在提高农田土壤含水量，提高水分的有效利用方面已成研究热点[6-9]。定西地区的主要栽培模式是白膜全膜双垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻，但是该种栽培模式存在大垄中间种植行不能集雨导致含水量较低的问题，若大垄中间不播种又导致种植密度不合理，水分利用率低，而且土腰带太多导致旧膜回收难，地膜污染严重等问题也普遍存在。如何使地膜覆盖和留膜免耕效果在蚕豆-胡麻轮作上做到有机结合，我们通过4年试验，对全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻栽培技术进行了研究，为当地高产高效栽培技术提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2014～2017年在甘肃省定西市渭源县大安乡大涝子村进行，海拔2 220 m，年降雨量410 mm，年平均气温5℃，≥10℃积温2 600℃。试验地土壤为台地黄绵土，2014年耕作层基础地力见表1。

1.2 试验材料

供试蚕豆品种为临蚕10号，胡麻品种为陇亚10号；肥料为尿素(N46%)、二铵(N18%，P2O546%)、硫酸钾(K2O 24%)，沃夫特复合肥(N12.5%，P2O52%，K2O 3%)。

1.3 试验设计

试验于2014年开始，第一年春季在秋覆膜上播种蚕豆，收获蚕豆后留好旧膜，于第二年春季留膜免耕播种胡麻，进行蚕豆-胡麻轮作。试验共设4个处理，随机排列，3次重复。小区面积44 m2(2.2 m×20 m)。试验处理分别为：

表1 供试土壤(0～25 cm)养分状况

T1(白膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻)：采用白色地膜秋覆膜，幅宽1.2 m，大垄宽40 cm，2个小垄宽30 cm，垄高均为10 cm，地膜合缝在大垄中间，压土时用铁锹在大垄中间顺着膜边均匀取土，使得大垄中间出现一条浅沟，将地膜合缝压在浅沟内，每隔10～15 m压一条土腰带。

T2(黑膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻)：采用黑色地膜秋覆膜，技术规格同T1。

T3(白膜全膜双垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻)：采用白色地膜秋覆膜，幅宽1.2 m，大垄宽60 cm，高10 cm，小垄宽40 cm，高15 cm，地膜合缝压在大垄中间，每隔2～3 m压一条土腰带。

T4(露地种植)：不覆膜，露地穴播。

1.4 土壤含水量、温度测定方法

采用TZS-1土壤水分速测仪，在蚕豆、胡麻主要生育期测定不同处理0～25 cm土壤绝对含水量、温度。

1.5 覆膜、播种、田间管理及收获

秋季结合整地施优质农家肥45 000 kg·hm-2、尿素37.5 kg·hm-2、磷酸二铵330 kg·hm-2、硫酸钾300 kg·hm-2，耱平起垄覆膜。蚕豆播种采用人工点播器点播，3月上中旬播种。宽窄行种植，宽行距40 cm，窄行距30 cm，穴距20 cm，全膜微垄沟播全点播在垄沟，全膜双垄沟播大小垄沟点播加大垄中间(偏离压土带)点播一行，每两行间穴距采用三角形种植。成熟后随即取30株考种，并统计小区产量。收获蚕豆时小心地膜，留好旧膜，来年留膜免耕种植胡麻。

胡麻播种选用人力穴播机，次年春季，3月中下旬开始留膜免耕播种。播种时将种子与适量过筛羊粪或鸡粪混合沃夫特复合肥(300 kg·hm-2)混匀后装入穴播机，控制每穴8～12粒(平均10粒)种子，宽窄行种植，宽行距30 cm，窄行距20 cm，穴距12.5 cm，全膜微垄垄沟点播加宽垄中间(偏离压土带)点播一行，全膜双垄大小垄沟点播加大、小垄中间(大垄中间偏离压土带)各点播一行，每两行间穴距采用三角形种植。成熟后随即取30株考种，并统计小区产量。收获胡麻后揭膜整地。

1.6 数据分析

2014～2017年各年试验数据分作物进行整理，蚕豆2014～2016年试验数据平均值和胡麻2015～2017年试验数据平均值分别采用Excel处理数据、绘图，DPS进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同栽培方式对土壤含水量、降水利用率的影响

图1结果表明，3种覆膜方式蚕豆-胡麻轮作中，新膜蚕豆和旧膜胡麻苗期0～25 cm土层3年平均土壤含水量差异均不明显，但苗期之后T1、T2均比T3土壤含水量较高。田间测量表明，T3主要是大垄垄面播种行土壤含水量低。

T1、T2土壤含水量高的优势一直保持到成熟期，为旱地蚕豆-胡麻轮作高产稳产创造了条件。T1蚕豆和胡麻全生育期土壤平均含水量分别为13.55%、11.93%，分别较T2全生育期土壤含水量(蚕豆13.05%、胡麻11.63%)高0.50%、0.30%，分别较T3全生育期土壤含水量(蚕豆11.64%、胡麻10.34%)高1.91%、1.59%，分别较T4(CK)全生育期土壤平均含水量(蚕豆9.05%、胡麻8.68%)高4.5%、3.25%；T2蚕豆和胡麻全生育期土壤平均含水量分别为13.05%、11.63%，分别较T3全生育期土壤含水量(蚕豆11.64%、胡麻10.34%)高1.41%、1.29%，分别较T4(CK)全生育期土壤平均含水量(蚕豆9.05%、胡麻8.68%)高4.0%、2.95%。

表2表明，T1、T2由于增加了集雨垄沟，保墒的效果和降水利用率显著提高。T1蚕豆和胡麻降水利用率分别为19.9、16.9 kg·hm-2mm-1，分别较T2蚕豆和胡麻降水利用率(16.0、14.7 kg·hm-2mm-1)提高24.4%、15.0%，分别较T3蚕豆和胡麻降水利用率(12.8、14.1 kg·hm-2mm-1)提高55.5%、19.9%，分别较T4(CK)蚕豆和胡麻降水利用率(6.9、6.6 kg·hm-2mm-1)提高188.4%、156.1%；T2蚕豆和胡麻降水利用率为16.0、14.7 kg·hm-2mm-1，分别较T3蚕豆和胡麻降水利用率(12.8、14.1 kg·hm-2mm-1)提高25.0%、4.1%，分别较T4(CK)蚕豆和胡麻降水利用率(6.9、6.6 kg·hm-2mm-1)提高131.9%、113.6%。

可见，全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻明显提高了土壤含水量和降水利用率，充分体现出全膜微垄比传统全膜双垄在蚕豆-胡麻轮作种植中的抗旱优势。

图1 主要生育期平均土壤含水量Fig.1 Average soil moisture content at different growth stages of faba bean and flax

处理Treatment生育期平均降雨Average rainfall duringwhole growth period/mm蚕豆1)Faba bean胡麻2)Flax降水利用率Rainfall use efficiency/(kg·hm-2mm-1)蚕豆Faba bean胡麻Flax降水利用率提高/%Increase rate of rainfall use蚕豆 Faba beanT1T2T3胡麻 FlaxT1T2T3T1123.6111.219.916.9T2123.6111.216.014.724.4 15.0T3123.6111.212.814.155.525.019.94.3T4(CK)123.6111.26.96.6188.4131.985.5156.1122.7113.6

注：1)蚕豆生育期平均降雨量为2014～2016年3年3月20日～7月30日的降水平均值；2)胡麻生育期平均降雨量为2015～2017年3年3月20日～7月30日的降水平均值。

Note: 1)Average rainfall during growth season of faba bean was calculated based on the rainfall during March 20 to July 30 in 2014-2016. 2)Average rainfall during whole growth period of flax was calculated based on the rainfall during March 20 to July 30 in 2015-2017.

2.2 不同栽培方式对耕作层地温的影响

图2表明，3种覆膜方式蚕豆-胡麻轮作中，新膜蚕豆和旧膜胡麻生育期0～25 cm土层3年平均地温表现为T1和T3均较高，明显高于T2和T4(CK)。T1蚕豆和胡麻生育期平均地温分别为14.7℃、17.3℃，分别较T2蚕豆和胡麻生育期平均地温(13.7℃、15.9℃)提高7.3%、8.8%，分别较T3蚕豆和胡麻生育期平均地温(14.6℃、17.1℃)提高0.7%、1.2%，分别较T4(CK)蚕豆和胡麻生育期平均地温(13.0℃、15.1℃)提高13.1%、14.6%；T3蚕豆和胡麻生育期平均地温分别为13.7℃、15.9℃，分别较T2蚕豆和胡麻生育期平均地温(13.7℃、15.9℃)提高6.6%、7.5%，分别较T4(CK)蚕豆和胡麻生育期平均地温(13.0℃、15.1℃)提高12.3%、13.2%。

2.3 不同栽培方式对蚕豆、胡麻经济性状的影响

表3表明，T1新膜蚕豆株高、有效分枝、单株荚数、荚粒数、百粒重极显著或显著高于T2、T3和T4(CK)，其中株高分别增加6.8%、9.6%、74.6%，有效分枝分别增加23.8%、13.8%、73.7%, 单株荚数分别增加10.0%、27.8%、95.7%，荚粒数分别增加10.2%、20.0%、28.6%，百粒重分别增加0.5%、1.0%、13.7%。

表4表明，T1旧膜胡麻株高、有效分枝、全株蒴果数、蒴果粒数、千粒重极显著或显著高于T2、T3和T4(CK)，其中株高分别增加1.0%、3.7%、57.7%，有效分枝分别增加6.2%、13.3%、30.8%，全株蒴果数分别增加8.25%、10.6%、56.6%，蒴果粒数分别增加5.1%、7.1%、52.8%，千粒重分别增加0.3%、0.4%、6.5%。

可见，白膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻种植技术明显改善了新膜蚕豆和旧膜胡麻的主要农艺性状和经济性状。

2.4 不同栽培方式对蚕豆、胡麻产量的影响

表5表明，T1新膜蚕豆3年平均产量为2 454.5 kg·hm-2，分别较T2、T3和T4(CK)增产23.8%、54.9%、186.2%；T2蚕豆3年平均产量为1 983.4 kg·hm-2，分别较T3和T4(CK)增产25.2%、131.3%。

表6表明，T1旧膜胡麻3年平均产量为1 875.6 kg·hm-2，分别较T2、T3和T4(CK)增产14.9%、19.6%、154.3%；T2胡麻3年平均产量为1 632.1 kg·hm-2，分别较T3和T4(CK)增产4.1%、121.3%。

2.5 不同栽培方式对蚕豆、胡麻经济效益分析

表7表明，T1、T2、T3分别较T4(CK)多投入900元·hm-2地膜，T4耕地、除草与T1和T2覆膜、旧膜回收劳动费一致，但T3较T1、T2多投入旧膜回收劳动费375元·hm-2。

可见，白膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻经济效益非常显著。

图2 主要生育期0～25 cm平均地温/℃Fig.2 Average soil temperature in 0～25 cm layer at different growth stages of faba bean and flax

处理Treatment株高/cmPlant height有效分枝/个Effective branches单株荚数/个Pod number荚粒数/粒Grain number per pod百粒重/g100-grain weightT197.8±2.6aA3.3±0.2aA9.2±0.9aA1.8±0.3aA115.1±2.5aAT291.5±4.6bB2.7±0.4bB8.4±0.9bB1.6±0.2bAB114.6±2.0aABT389.3±4.2bB2.9±0.3C7.2±0.6cC1.5±0.2cBC113.9±1.5bT4(CK)56±3.3cC1.9±0.3dD4.7±0.4dD1.4±0.1cC101.2±2.0cC

注：小写字母不同表示差异显著(P<0.05)，大写字母不同表示差异极显著(P<0.01)，下同。

Note：Different small letters indicate significantly difference atP=5% level, different capital letters indicate significantly difference atP=1% level, the same below.

表4 胡麻主要农艺性状和经济性状

表5 蚕豆产量分析

表6 胡麻产量分析

表7 不同栽培模式经济效益分析

Table 7 Analysis of economic benefit under different cultivations

处理Treatment投入 Input/(元·hm-2)物化投入/(元·hm-2)Material input活劳动投入/(元·hm-2)Labor input合计Total总产值/(元·hm-2)Gross output纯收入/(元·hm-2)Net incomeT12238.7537505988.7512700.856712.10T22238.7537505988.7510670.854682.10T32238.7541256363.759450.003086.25T4(CK)1338.7537505088.754725.00-363.75

3 结论与讨论

1)本研究表明，T1、T2、T3不同覆膜方式新膜蚕豆产量分别为2 454.5、1 983.4、1 584.1 kg·hm-2，0～25 cm土层平均土壤含水量分别为13.55%、13.05%、11.64%，0～25 cm土层平均地温分别为14.7℃、13.7℃、14.6℃；旧膜胡麻产量分别为1 875.6、1 632.1、1 568.5 kg·hm-2，平均土壤含水量分别为11.93%、11.63%、10.34%，平均地温分别为17.3℃、15.9℃、17.1℃。

可见，T1、T2通过改变覆膜方式，增加了集雨垄沟，明显提高了降水利用率，T1新膜蚕豆和旧膜胡麻降水利用率分别较T3提高55.5%、19.9%。田间测量表明T3大垄中间种植行不能集雨，含水量较低，导致蚕豆、胡麻产量较低；黑色地膜增温不及白色地膜,导致T2蚕豆、胡麻出苗均较T1迟。大田记载表明，T2蚕豆、胡麻出苗分别较T1迟8、6 d，2016年、2017年均出现初夏旱，使得T2蚕豆、胡麻落花严重，特别是蚕豆出现高温逼熟，生育期明显缩短，导致产量明显减少。说明白膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻栽培技术更适合旱作农业区蚕豆-胡麻轮作种植。

2)全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻栽培技术增加集雨垄沟，充分利用自然降水，将无效降水变为有效降水，提高降水利用率，并且有效提高地温，通过保墒增温来改善作物农艺性状和经济性状，增加产量。郭兴莲等[3]研究表明旱作区蚕豆地膜覆盖栽培土壤地温、土壤含水量、农艺性状和经济性状均有所提高。吴兵[5]，余海英[6]，张建军[7]，赵财[8]，张雷[9]等研究表明旧膜留膜免耕仍具有一定的保墒增温效应。这与本研究结论一致，同时，本研究认为不同覆膜方式存在显著差异，白膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻栽培技术更有利于降水利用率、土壤温度、土壤含水量的提高，更能提高蚕豆、胡麻主要农艺性状和经济性状、产量，而且地膜合缝在浅沟里，起到防止大风揭膜，同时减少土腰带数量，降低了旧膜回收难度，达到保护生态环境效果。说明白膜全膜微垄沟播蚕豆留膜免耕穴播胡麻栽培技术是旱作农业区一种节本增效、稳产高产、效益显著、生态环保的蚕豆-胡麻轮作栽培技术。