河套灌区向日葵沟膜垄植抗旱种植技术的生态效应

杜 超，温埃清，李 军，邬雪瑞，王 刚，张俊峰，任志远，贾志平，马忠林，温瑞强

（巴彦淖尔市农牧业科学研究院，内蒙古临河 015000）

河套灌区作为全国最大的向日葵生产基地和集散地，对国家向日葵产业发展起关键性作用[1]。河套灌区气候干燥、降雨量少、蒸发量大，导致土壤干旱和盐渍化严重。在干旱环境下，向日葵生育期特别是现蕾期易因水分供应不足导致减产[2-5]，且易发生向日葵列当寄生[6]。中度盐碱地种植向日葵易导致生理干旱且保苗难、长势弱、产量低、效益差[7]，因此，在向日葵生长期缓解旱情意义重大。已有研究表明，地膜覆盖可以缓解旱情，但常规地膜覆盖方式在作物的关键需水期，土壤含水量仍处于较低水平，使作物生长发育受限[8-9]；生育期灌溉虽然是缓解旱情的有效措施，但因河套地区向日葵生育期灌水易倒伏及盐碱地死苗等问题，生产上在向日葵生育期不灌水，导致向日葵生长后期因受旱而减产严重[10-11]。地膜覆于垄上沟内种植的沟垄集雨方式具有一定的抗旱作用[12-14]，但向日葵种植采用机械一次性开沟、施肥、地膜覆盖沟底至坡顶，将种子播于坡肩的沟膜垄植技术还未见报道。为此，本试验在研制配套沟膜垄植机械的基础上，分别在向日葵生育期补灌水的轻度盐碱地、列当轻度发生地、中度盐碱地进行了试验，以探究沟膜垄植对地温、土壤含水量、土壤盐分、列当寄生、向日葵生长等情况的影响，以期解决向日葵生长后期因受旱而减产严重的问题。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

2019年试验在内蒙古巴彦淖尔市临河区干召庙镇巴彦淖尔市农牧业科学研究院试验园区（40°79′N，107°28′E）实施。分别在向日葵生育期补灌水的轻度盐碱地、列当轻度发生地、中度盐碱地进行试验。

1.2 试验设计和方法

供试品种为食葵JK601。各区试验均设置2 个处理，分别为沟膜垄植和常规平作（对照），3 次重复，小区随机排列，面积225 m2（25 m×9 m）。沟膜垄植是在整地后，选用宽130 cm 的黑色地膜，开沟覆膜机一次性完成开沟、起垄、覆膜、施种肥，种植规格为垄沟上开口40 cm、沟深20 cm、垄沟间距160 cm，沟底至垄肩全覆膜，机械中耕培土（图1）。常规平作是整地后选用70 cm 的黑色地膜（图2），覆膜机械一次性完成覆膜、施种肥，机械中耕。2019年5月初在播种前春灌，灌后及时播种。沟膜垄植向日葵在垄肩上种植，常规平作在地膜两侧种植，密度均为24 000 株/hm2。5月31日播种，人工点播，播深2～3 cm，盖沙封穴。

在向日葵生育期补灌水的轻度盐碱地于2019年7月11日现蕾期灌水450 m3/hm2、8月14日开花初期灌水300 m3/hm2；列当轻度发生地和中度盐碱地全生育期不灌水。其他田间管理与大田生产一致。

1.3 测定项目和计算方法

在向日葵生育期补灌水的轻度盐碱地测定指标如下：

地温：用地温计测向日葵生长根部周围5、10、15、20、25、30 cm 土壤地温，计算0～30 cm 平均值。

土壤含水量：采用烘干法。用土钻取样，称量湿土重，在105 ℃烘箱内将土样烘6～8 h 至恒重，然后测定烘干土样。计算公式

土壤含水量/%=［（湿重-干重）/干重］×100 （1）

根系长、根系纵深和根系鲜重：每个小区取10 株，用直尺测量根系水平分布直径、根系垂直深度，并用电子天平称量根系鲜重，取平均值。成熟期测定20 株植株株高、茎粗、花盘直径、倒伏率和产量。

在列当轻度发生地测定指标：土壤含水量、列当出土时间、数量，并计算处理间防效，成熟期测产。列当防效计算公式

防效/%=［（对照样本平均每株寄生列当数-处理样本平均每株寄生列当数）/对照样本平均每株寄生列当数］×100[15]（2）

在中度盐碱地测定指标：向日葵苗期、现蕾期、开花期、灌浆期测定根系周围0～20 cm 土壤全盐量，并计算处理间脱盐率；调查出苗率、保苗率，成熟期测产。

1.4 数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2003 软件数据整理与分析计算，制作图表。方差分析采用LSD 法。

2 结果与分析

2.1 不同处理对地温的影响

由表1 可知，沟膜垄植在向日葵播种期、苗期、现蕾期、开花期、灌浆期地温（0～30 cm）比常规平作分别提高了1.1、2.3、1.6、2.2、0.7 ℃，各生育时期处理间差异极显著（P＜0.01）。

表1 不同处理对向日葵不同生育时期0～30 cm 根层地温影响 单位：℃

2.2 不同处理对土壤含水量的影响

由表2 可知，沟膜垄植在苗期、现蕾期、开花期、灌浆期0～30 cm 根层土壤含水量分别为22.70%、19.45%、16.55%、16.50%，比常规平作根层（0～30 cm）土壤含水量分别提高8.87%、13.28%、8.55%、8.36%，各生育时期处理间差异极显著（P＜0.01）。

表2 不同处理对向日葵不同生育时期0～30 cm 根层土壤含水量影响 单位：%

2.3 不同处理对向日葵根系生长的影响

由表3 可知，沟膜垄植比常规平作向日葵主要生育时期根系水平分布直径、垂直深度、鲜重均明显提高。沟膜垄植现蕾期根系水平分布直径、垂直深度和鲜重分别为38.50 cm、17.00 cm 、57.44 g，比常规平作分别提高30.51%、34.18%、13.29%，差异极显著（P＜0.01）。沟膜垄植开花期根系水平分布直径、垂直深度和鲜重分别为48.67 cm、27.00 cm 、588.03 g，比常规平作分别提高10.61%、22.73%、60.90%，差异极显著（P＜0.01）。沟膜垄植灌浆期根系水平分布直径、垂直深度和鲜重分别为66.00 cm、32.67 cm、867.33 g，比常规平作分别提高26.92%、30.68%、81.23%，差异极显著（P＜0.01）。

2.4 不同处理对向日葵长势的影响

由表4 可知，沟膜垄植比常规平作成熟期田间长势好。沟膜垄植向日葵成熟期株高、茎粗、花盘直径分别为193.33、3.20、24.67 cm，比常规平作分别增加6.42%、23.08%、8.82%，株高、茎粗与常规平作相比差异极显著（P＜0.01），但花盘直径与常规平作相比差异不显著（P＞0.05）。

2.5 不同处理对向日葵抗倒伏的影响

由表5 可知，轻度盐碱地生育期补灌后，沟膜垄植比常规平作倒伏率降低21.66 个百分点，差异极显著（P＜0.01）。沟膜垄植产量为5 883.60 kg/hm2，比常规平作增产16.07%，差异极显著（P＜0.01）。

表3 不同处理对向日葵不同生育时期0～30 cm 根系生长调查

表4 不同处理向日葵成熟期长势调查 单位：cm

表5 轻度盐碱地补灌地向日葵倒伏和产量调查

2.6 不同处理对列当寄生的影响

由表6 可知，列当轻度发生地向日葵苗期、现蕾期、开花期、灌浆期沟膜垄植比常规平作根层（0～30 cm）土壤含水量分别提高5.34%、14.35%、6.81%、3.82%，差异均极显著（P＜0.01）。列当出土比常规平作推迟20 d，平均每株寄生列当株数减少1.65，差异极显著（P＜0.01），对列当寄生的防效为54.10%；沟膜垄植产量为4 308.45 kg/hm2，沟膜垄植比常规平作增产20.58%，差异极显著（P＜0.01）。

表6 列当轻度发生地土壤含水量、列当寄生和向日葵产量调查

2.7 不同处理对土壤盐分的影响

由表7 可知，中度盐碱地向日葵苗期、现蕾期、开花期、灌浆期沟膜垄植比常规平作根层（0～20 cm）土壤脱盐率分别提高9.26%、14.41%、21.62%、28.80%，处理间均差异极显著（P＜0.01），4 个生育时期平均脱盐率提高18.53%。向日葵沟膜垄植出苗率和灌浆期保苗率分别比对照提高12 和16 个百分点，与常规平作相比差异极显著（P＜0.01）；向日葵沟膜垄植产量为2 151.00 kg/hm2，比常规平作增产29.17%，与常规平作相比差异极显著（P＜0.01）。

3 结论与讨论

向日葵沟膜垄植技术可保水、养根、抗倒伏、耐列当、抑制盐分，从而增产，适宜在河套灌区中轻度盐碱地、列当轻度发生地等多种类型的地块应用。

表7 不同处理向日葵不同生育时期土壤全盐含量、出苗率、产量调查

沟膜垄植种植表现出较好的土壤保水、增温、降盐碱、抗列当、增产效果，与常规平作相比，沟膜垄植地膜覆盖呈“U”形，增大了地表吸收太阳辐射量，有助于提高0～30 cm 根层地温，这与杨封科[16]关于旱作春小麦垄膜沟种的研究结果趋于一致。地膜覆盖于潮湿的沟坡与沟底，有利于减少沟底蒸发、地膜集露水于沟底、集雨和补灌缓渗于沟底，保持根部较长时间水分的均匀供应，便于根系扩展延伸，缓解了向日葵关键需水期土壤旱情，提高了根系的生长量和抗倒伏性，与白秀梅[17]关于旱地起垄覆膜微集水种植玉米技术的研究结果基本相符，但使耕层水分供应区域更均匀，向日葵生长也更有保障。由于耕层水分的增加，列当出土推迟、寄生数量减少、减轻了列当的危害，与石毕显等[18]关于列当寄生与水分关系的研究结果相符。盐碱地沟膜垄植改变了原耕层盐碱表层集聚的空间分布，相对降低向日葵种植根层盐分，提高了出苗保苗率，增产效果明显。