不同覆膜方式对春玉米田土壤含水量的影响

白岚方，王尚武，刘景秀，汪耳琪，路战远，王玉芬，张德健，李 娟

（1.内蒙古大学生命科学学院，内蒙古呼和浩特 010070；2.牧草与特色作物生物技术教育部重点实验室，内蒙古呼和浩特010070；3.赤峰市农业技术推广站，内蒙古 赤峰 024000）

我国西部与北部部分地区属干旱半干旱气候，这里年降水量不足300 mm，而玉米是我国北方地区第一大粮食作物，降水不足是影响玉米产量的重要因素之一。农田土壤0～30 cm 的土层是受耕作、栽培措施影响最强烈的土层，也是熟化程度、肥力、耕性和生产性能最好的土层，但是，有研究发现土壤水分的损失会随着土壤层次的加深而减少[1]，而玉米的主体根系分布于0～40 cm 的土层中[2]。春玉米在全生育期的耗水规律主要表现为生育前期少、中期多、后期略少的变化趋势[3-4]，但其全生育期需水量会受产量水平、品种、栽培条件、气候等众多因素影响而产生差异。播种期至拔节期，春玉米的水分消耗主要以土壤蒸发为主，该时期的耗水量和耗水强度虽然较低，但苗期却恰好是田间土壤干旱较为严重的时期，因此，该阶段如果土壤水分不足，则会直接制约出苗率的提高；拔节期至抽雄期是春玉米旺盛生长期，该时期春玉米叶面积迅速增大，且随着田间气温的升高，田间蒸发和叶面蒸腾逐渐剧烈，导致春玉米的耗水强度和耗水量迅速增大，但是，玉米拔节后会迅速封垄，此时我国北方干旱和半干旱地区也进入了雨季，因此，尽管拔节期至抽雄期时春玉米的耗水强度和耗水量大，然而该时期春玉米水分的供需矛盾却没有播种期至拔节期突出；抽雄期至灌浆期是籽粒形成的重要时期，该时期春玉米叶面制造的营养物质较多，开花、授粉、籽粒形成都需要大量水分，此时如果土壤水分不足则会导致春玉米减产。采用有效的耕作方法以达到蓄水保墒增加土壤含水量，进一步提高作物产量一直是旱作农业研究的重点内容[5-6]。研究发现，玉米覆膜栽培对于减少土壤水分蒸发、集雨保墒、提高地温以及对玉米的出苗、生长均具有积极作用[1]。本试验对春玉米田不同覆膜方式下0～30 cm 土层土壤含水量进行了测定，旨在为我国北方干旱和半干旱地区春玉米节水高产种植提供理论依据和技术支撑。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在内蒙古赤峰市松山区夏家店乡东新井村（42°19′N，119°07′E）进行，海拔524 m，该地区年平均降水量311.8 mm，日照时数1 982.9 h，年平均气温10 ℃，≥10 ℃的积温在3 100 ℃左右，无霜期145 d 左右。试验地土壤类型为壤土，年平均土壤pH 值为8.3，有机质含量为24.5 g/kg、全氮含量为1.2 g/kg、有效磷含量为19.9 mg/kg、速效钾含量为190.0 mg/kg，土壤平均容重1.3 g/cm3。前茬作物为玉米。

1.2 试验设计与方法

采用单因素随机区组设计，将试验用春玉米田设3 个处理，分别为春汇地露地、春汇地半覆膜、春汇地全覆膜，2 次重复，小区面积10 m×30 m=300 m2；试验品种为优质、多抗、丰产玉米品种——秦龙九；2016年4月25日播种，播种密度47 000 株/hm2，覆膜、播种同时进行；在播种期、苗期、拔节期、灌浆期、完熟期分别测定各小区0～10、10～20、20～30 cm 土层土壤含水量。

1.3 土壤含水量测定方法

土壤含水量的测定采用土钻取土，各小区均采用梅花形布点（7 个点）取样，每个土层重复取样3 次，各重复分别取0.5 kg 土样混合均匀，然后再从其中称取0.5 kg 左右的土样在105 ℃的烘箱内烘干至恒重并称重，用以计算土壤含水量。其公式为：

土壤含水量/%=［（湿土重-干土重）/干土重］×100

1.4 统计分析

应 用 Microsoft Excel 2001 和 SPSS（PASS Statistics）18.0 进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜方式不同土层春玉米各生育时期土壤含水量变化

由表1 可知，不同覆膜方式下各土层土壤含水量第一个峰值均出现在播种期，第二个峰值春汇地露地和春汇地半覆膜出现在拔节期，而春汇地全覆膜则出现在灌浆期，比其他2 种覆膜方式第二峰值晚了一个生育期。春玉米不同生育时期3 种覆膜方式各土层间土壤含水量除春汇地露地苗期、灌浆期和春汇地半覆膜灌浆期、完熟期差异不显著外，其他均呈现显著差异水平，且春玉米整个生育时期春汇地全覆膜在0～10、10～20、20～30 cm 土层的土壤含水量比春汇地露地分别高74.77%、73.39%、40.43%，比春汇地半覆膜分别高39.89%、36.79%、33.47%。播种期3 种覆膜方式均为20～30 cm 土层土壤含水量最高，分别为18.54%、19.60%、27.41%；10～20 cm 土层土壤含水量最低，分别为15.04%、14.93%、22.99%，其中春汇地露地各土层土壤含水量相互之间均达到显著差异水平（P<0.05）；春汇地半覆膜和春汇地全覆膜20～30 cm 土层土壤含水量与其他两个土层的土壤含水量差异显著（P<0.05）。

苗期春汇地露地不同覆膜方式下各土层间土壤含水量均无显著差异（P>0.05）。春汇地半覆膜10～20 cm 土层土壤含水量最高，为15.57%；20～30 cm土层土壤含水量最低，为10.41 %；10～20 cm 土层土壤含水量较其他两个土层土壤含水量均高出27.41%以上。春汇地全覆膜各土层间土壤含水量均达到显著差异水平（P<0.05），其中，0～10 cm 土层土壤含水量最高，为19.92%；20～30 cm 土壤含水量最低，为13.69%。

拔节期不同覆膜方式下各土层间土壤含水量均达到显著差异水平（P<0.05），其中，春汇地露地20～30 cm 土层土壤含水量最高，为20.42%；春汇地半覆膜0 ～10 cm 土层土壤含水量最高，为20.78%；春汇地全覆膜10～20 cm 土层土壤含水量最高，为22.48%。

灌浆期春汇地露地和春汇地半覆膜不同覆膜方式下各土层间土壤含水量均无显著差异（P>0.05）。春汇地全覆膜0～10 cm 土层土壤含水量最高，为23.58%；20 ～30 cm 土 层 土 壤 含 水 量 最 低，为21.29%；0～10 cm 与20～30 cm 土层土壤含水量差异显著（P<0.05）。

完熟期春汇地露地和春汇地半覆膜均为20～30 cm土层土壤含水量最高，分别为7.00%和11.03%。春汇地全覆膜0～10 cm 土层土壤含水量最高，为17.36%；20 ～30 cm 土 层 土 壤 含 水 量 最 低，为14.22%；0～10 cm 土层土壤含水量与其他两个土层土壤含水量间差异显著（P<0.05）。

表1 不同覆膜方式不同土层各生育时期土壤含水量变化

2.2 不同土层不同覆膜方式春玉米各生育阶段土壤含水量绝对变化量

由表2 可知，苗期与播种期相比，除春汇地半覆膜10～20 cm 土层土壤含水量有所升高外，其他土层在不同覆膜方式下苗期土壤含水量均小于播种期，降幅为3.24%～13.71 %；拔节期与苗期相比，不同覆膜方式下各土层土壤含水量均有不同程度的升高；灌浆期与拔节期相比，除20～30 cm 土层土壤含水量有不同程度的升高外，其他土层在不同覆膜方式下灌浆期土壤含水量均小于拔节期，降低幅度为1.74%～9.92%；完熟期与灌浆期相比，不同覆膜方式下各土层土壤含水量均有不同程度的降低，降低幅度为3.17%～7.17%；完熟期与播种期相比，不同覆膜方式下各土层土壤含水量均有不同程度的降低，降低幅度为4.03%～13.19%。

由表2 还可以看出，苗期相较于播种期，各土层春汇地全覆膜土壤含水量降低幅度均高于春汇地露地；20～30 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地全覆膜>春汇地半覆膜>春汇地露地，春汇地全覆膜和春汇地半覆膜降低幅度分别为13.71%和4.01%。

拔节期相较于苗期，不同覆膜方式下各土层土壤含水量均呈增长趋势，其中，0～10 cm 土层土壤含水量升高幅度为春汇地全覆膜>春汇地露地>春汇地半覆膜、10～20 cm 土层土壤含水量升高幅度为春汇地露地>春汇地全覆膜>春汇地半覆膜、20～30 cm土层土壤含水量升高幅度为春汇地全覆膜>春汇地半覆膜>春汇地露地。

灌浆期相较于拔节期，不同覆膜方式下0～10 cm和10～20 cm 土层土壤含水量均呈降低趋势，其中，0～10 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地全覆膜>春汇地露地>春汇地半覆膜、10～20 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地露地>春汇地半覆膜>春汇地全覆膜；不同覆膜方式下20～30 cm 土层土壤含水量呈升高趋势，其升高幅度为春汇地全覆膜>春汇地露地>春汇地半覆膜。

完熟期相较于灌浆期，不同覆膜方式下各土层土壤含水量均呈降低趋势，其中，0～10 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地半覆膜>春汇地露地>春汇地全覆膜、10～20 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地露地>春汇地半覆膜>春汇地全覆膜、20～30 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地半覆膜>春汇地全覆膜>春汇地露地。

在完熟期相较于播种期的春玉米全生育期中，0～10 cm 和10～20 cm 土层土壤含水量降低幅度均为春汇地全覆膜>春汇地露地>春汇地半覆膜，20～30 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地全覆膜>春汇地半覆膜>春汇地露地。

表2 不同土层不同覆膜方式各生育阶段土壤含水量绝对变化量

3 讨论

在春玉米整个生育时期中，春汇地全覆膜各土层土壤含水量要高于春汇地露地和春汇地半覆膜，其原因可能是由于春汇地全覆膜在地膜的阻挡下，降低了地表空气与大气间的对流强度，从而抑制了地表水分的无效蒸发，因此更好地改善了土壤耕层的水分状况，具有保墒的效果。屈俊成等[7]研究认为，在干旱和半干旱地区，与露地和半膜覆盖相比，全膜覆盖能够提高土壤含水量，该结果与本试验结果相一致。

农田土壤水分充足与否是作物生长的关键，同时作物生长耗水也是农田土壤贮水量下降的主要因素。本试验发现，苗期相较于播种期，春汇地全覆膜各土层土壤含水量降低幅度均高于春汇地露地，且20～30 cm 土层土壤含水量降低幅度为春汇地全覆膜>春汇地半覆膜>春汇地露地，可以认为春汇地全覆膜能够更好地利用各层土壤的水分，有利于春玉米出苗率的提高，并能实现苗全、苗壮的目的，进而为春玉米的高产奠定良好基础。此外在拔节期—灌浆期，0～10 cm 土层春汇地全覆膜土壤含水量降低幅度最高，10～20 cm 土层春汇地全覆膜土壤含水量降低幅度最小，20～30 cm 土层春汇地全覆膜土壤含水量升高幅度最大，这可能是由于拔节期后玉米很快封垄，土壤几乎不能直接接受太阳辐射，全膜覆盖由于有地膜的保护，减少了土壤水分蒸发量[8]，因此可以认为春汇地全覆膜为春玉米拔节期到灌浆期的旺盛生长及对水分的需求提供了保障。在完熟期相较于播种期的春玉米全生育期中，各土层土壤含水量降低幅度均为春汇地全覆膜最高，0～10 cm 和10～20 cm 土层中，春汇地露地土壤含水量的降低幅度均仅次于春汇地全覆膜，可以认为春汇地全覆膜较多地利用了各层土壤的水分，而春汇地露地则较多地利用了上层土壤的水分。王红丽等[9]研究发现，在半干旱旱作农田，覆盖种植能够增加作物对降水和土壤水分的利用，促进作物生长发育，并可保持有限的水分供给作物生长所需，是提高作物产量和水分利用的有效措施。

4 结论

本试验表明，春汇地全覆膜在全生育时期各土层土壤含水量较春汇地露地和春汇地半膜平均高40.43%和33.47%以上，且春汇地全覆膜对土壤深层水分的消耗主要在播种期至苗期；从播种期至完熟期中，春玉米田中采用春汇地全覆膜方式能够较多地利用各层土壤的水分，而春汇地露地则较多地利用了上层土壤的水分。在干旱和半干旱地区，春汇地全覆膜比春汇地露地更有利于春玉米的生长。