地膜覆盖对河套灌区春玉米耗水结构及水分利用的影响

王青松，冯浩，董勤各，李成，权浩，陈浩

地膜覆盖对河套灌区春玉米耗水结构及水分利用的影响

王青松1,3，冯浩1,2,3*，董勤各1,2,3，李成1,3，权浩1,3，陈浩1,3

（1.西北农林科技大学 水利与建筑工程学院，陕西 杨凌 712100；2.中国科学院水利部 水土保持研究所，陕西 杨凌 712100；3.西北农林科技大学 中国旱区节水农业研究院，陕西 杨凌 712100）

【】探究不同颜色地膜覆盖对春玉米农田蒸散量及蒸散结构的影响。在内蒙古河套灌区开展了黑色地膜覆盖（M2）、透明地膜覆盖（M1）和不覆膜（M0）春玉米试验，采用微型棵间蒸渗仪法、水量平衡法，在玉米生育期内测定并计算土壤含水率、农田蒸散量、棵间蒸发量及其占比，分析了不同覆盖处理下农田水量平衡、作物产量及水分利用效率。在土壤剖面0～120 cm土层内，覆膜处理土壤含水率显著高于不覆膜处理，M1、M2处理的土壤贮水能力优于M0处理，同时覆膜处理显著降低了春玉米农田蒸散量，与M0处理相比分别降低了6.10%、8.18%；主要原因在于覆膜降低了土壤棵间蒸发，与M0处理相比，M1、M2处理分别降低了28.43%、33.20%的土壤蒸发量，改善了农田的耗水结构，从而导致更多的无效水分消耗转化为作物可利用的水分，进而提高春玉米产量与水分利用效率；与M0处理相比，M1、M2处理的产量分别增大22.83%、10.31%；水分利用效率分别增加了30.79%、20.12%。此外，在河套灌区常见透明地膜与黑色地膜覆盖条件下，透明地膜消耗了更多的水分，但同时透明地膜处理可以在后期利用更多的毛管上升水且具有更高的产量与水分利用效率。在河套灌区利用覆膜技术，可以有效地改善春玉米农田的耗水结构，提高春玉米产量与水分利用效率；相比于黑色地膜，透明地膜是最适宜河套灌区的农艺措施。

春玉米；透明地膜；黑色地膜；蒸散发；棵间蒸发；水分利用效率

0 引言

【研究意义】内蒙古河套灌区是我国最大的自流设计灌区，也是我国重要的商品粮、油基地，拥有充足的光、热资源；但该地区同时也存在干旱少雨、蒸发强烈、降水有明显的时空变化等现象[1]，且近年来由于黄河灌溉用水调度灌区引水配额呈下降趋势[2]。为了缓解这些问题，该地区广泛采用覆膜的方式来提高春玉米播种期温度，降低水分损耗，以提高作物产量及水分利用效率，缓解该地区的用水压力。

【研究进展】目前，透明地膜覆盖已成为干旱半干旱地区广泛采用的农艺措施[3]，作为一种特殊的覆盖材料，透明地膜覆盖直接影响土壤温度、土壤水分和土壤表层微气候循环，通过保温保墒促进作物的生长发育，提高作物产量[4-5]。农田蒸散是作物蒸腾与土壤棵间蒸发的总和，也是土壤-植物-大气连续体水分循环的重要过程[6]，在干旱地区农田用水的99%通过蒸散被消耗[7]。随着河套灌区水资源的日益紧缺，农田蒸散量、日蒸散特征及灌溉条件下的根区水量平衡特征已经成为制定灌溉制度和评价灌溉水利用效率的主要依据。

但近年来，在全球变暖的背景下，部分学者对透明地膜覆盖进行了深入研究和生产实践，在西北干旱地区透明地膜的负面作用日益凸显，包括白色污染、早衰、生育后期脱产脱肥等现象[8-9]。与透明地膜相比，黑色地膜由于透光率较低，吸收太阳辐射较低，能够有效降低夏季炎热时期的膜下土壤温度[10]。另外，黑色地膜覆盖也已被证明可以明显改善土壤水分条件，从而提高作物产量和水分利用效率[11-12]。因此，近年来黑色地膜覆盖被逐渐地运用在马铃薯[13-14]、西瓜[15-16]、番茄[17]、棉花[18]等作物生产中。【切入点】然而，关于2种地膜的比较在河套地区鲜少被研究报道，在干旱灌区如何选择合适的薄膜颜色仍然是一个不清楚的问题。此外，在河套灌区，黑色地膜、透明地膜、不覆膜等常见种植方式中，黑色地膜和透明地膜在减少土壤蒸发，调节土壤的耗水结构及均衡旱作农田水量平衡等方面上鲜有涉及。

另外，由于不同地膜覆盖引起耗水结构改变导致作物产量与水分利用方面的差异在不同的地区也有不同的结果，部分研究表明，在中国西北地区的玉米试验中，黑色地膜相比于透明地膜，可以在作物后期降低土壤温度，对作物早衰问题有所缓解，无论是垄沟种植还是平作都可以显著提高作物水分利用效率[19]，其认为在旱地春玉米地区，黑色地膜可以代替常见透明地膜在干旱地区推广。然而部分研究结论相反，其结果表明，由于低温对作物生长的影响，透明地膜的水分利用效率高于黑色地膜[20]，此外，在西北地区马铃薯的种植试验中，部分研究认为透明地膜的产量与水分利用效率均高于黑色地膜[21]。

【拟解决的关键问题】针对上述问题，本研究开展了灌区常规灌溉种植模式下黑色地膜覆盖、透明地膜覆盖、不覆膜等不同覆盖处理，研究3种处理下土壤耗水、蒸散发及其组分关系、根区土壤水量平衡特征及水分利用效率，以期为河套灌区春玉米覆膜方式提供理论依据及技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2019年4―9月在内蒙古巴彦淖尔市水利科学研究所曙光试验站进行（40°46″N，107°24″E，海拔1 042 m）。该地区处于干旱半干旱气候带，属典型的温带大陆性气候，多年平均降水量135 mm，多年平均蒸发量2 306.5 mm，年均气温6.91 ℃，全年无霜期160 d，年日照时间3 100～3 300 h。试验期间的气温与降水由自动气象站进行检测（图1）。试验区每年的秋季引用黄河水秋浇，其土壤属于黄河灌淤土，质地以砂壤土为主，0～120 cm土壤体积质量为1.49 g/cm3，田间持水率为28.6%。0～120 cm土层主要理化性质见表1。0～120 cm土壤有机质量为7.3 g/kg，全氮量为105.3 mg/kg，速效钾量为120.5 mg/kg，速效磷量为55.8 mg/kg。试验站内设有地下水源井，试验区使用地下水进行灌溉，地下水埋深2.5 m左右。

表1 试验区土壤物理及水力参数

图1 河套灌区春玉米生育期日最高温度、平均温度、最低温度、降水量

1.2 试验设计

试验供试作物为春玉米，品种为“金苹628”，地膜为高压聚乙烯膜，厚度8 μm。完全随机区设计，设黑色地膜覆盖（M2）、透明地膜覆盖（M1）、不覆膜（M0）3个处理，每个处理3个重复。小区面积为48 m2（4 m×12 m），各小区之间设置1 m宽的缓冲区以减少土壤水分侧渗。

播种时间为2019年4月26日，收获时间为9月12日。播种方式为穴播，株距为0.3 m，行距0.4 m。播前施加底肥并覆盖地膜，各处理施肥水平保持一致，施氮量为300 kg/hm2、施磷量200 kg/hm2。其中150 kg/hm2氮肥和200 kg/hm2磷肥以尿素（N：46%）、磷酸二胺（N：18%、P：46%）形式作为基肥施入，其余150 kg/hm2氮肥以尿素的形式于玉米拔节期随灌水输入，采用覆膜畦灌方式，灌水量按照当地农民引黄灌水量灌溉。

1.3 试验监测指标与方法

1.3.1 土壤含水率

在玉米生育期内，采用烘干法测定土壤含水率，测量深度为120 cm，每10 cm为1层，从播种期开始每14天测定土壤含水率1次，灌水前后和降水后分别加测土壤含水率。

1.3.2 棵间蒸发

棵间蒸发采用置于行间的自制微型蒸渗仪（micro-lysimeter）测定。该微型蒸渗仪是用PVC管做成，分为内外筒。内筒高20 cm，内径10 cm，壁厚2.5 mm。外筒为镀锌铁皮，规格与内筒相当。每次取土时将内筒垂直压入土壤内，取得原状土，刮平底部，用滤纸与纱网封底，置于行间的外筒内，保持筒内土面与田间土面持平。每天上午08:00用精度为0.01 g的电子天平称质量。为保证蒸发器内的土壤含水率与田间土壤含水率一致，每5天换土1次，降水和灌水后换土。

1.3.3 气象要素

试验期间观测记载作物生育期的降水量和水面蒸发量，根据《地面气象观测规范》，采用站内自动气象站观测气象资料，每30 min自动记录1组数据，基本气象资料有空气相对湿度、风速、风向、气压、最高气温、最低气温和降水量等。

1.3.4 作物耗水量和水分利用效率

采用水量平衡法计算春玉米耗水量

式中：Δ为播种期与收获期土壤0～120 cm贮水量之差（mm）；为生育期有效降水量（mm）；为生育期的灌水量（mm）；为生育期地表径流量（mm），试验区地势平坦且为畦灌，故无地表径流产生；为深度为100 cm处的水分通量（mm），正向下，负向上。

一般来说，玉米的根系活动层主要分布在0～100 cm，所以认为100 cm土层是土壤水分流入或流出的根区深度。100 cm处的水分交换量通过80～100 cm和100～120 cm土层的土壤含水率利用达西方程求解计算式为：

式中：（）非饱和土壤导水率（cm/d）；110、90分别为110 cm和90 cm处的土壤基质势（kPa）；110、90为分别为110 cm与90 cm的土壤深度；S为饱和导水率，S=179 cm/d；e为土壤相对饱和度；s和r分别为土壤饱和含水率和土壤残余含水率（%）；为土壤压力势水头（cm）；分别为经验参数。利用式（2）、式（3）将土壤含水率转化为土壤基质势，土壤水分特征曲线与s利用美国盐土公司开发的RETC软件根据土壤颗粒分布进行回归推算，利用实测数据与插值数据估算土壤水分交换量。

水分利用效率（kg/（hm2·mm））计算式为：

。 （5）

1.4 数据处理

利用Microsoft Office Excel处理数据绘制图形，SPSS19.0进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜处理对土壤含水率的影响

图2为播种前期与收获期各处理0～120 cm土层土壤含水率垂向空间分布特征。由图2可知，0～100 cm播前及收获后各处理体积含水率从表层到深层逐渐增加，100～120 cm由于土壤质地中含沙量太高导致土壤体积含水率变小（表1）。从整体上看，各处理收获后土壤含水率相比播前都有所减少，且减少主要发生在的根区土层内，这是由于春玉米80%的土壤根系都位于0～60 cm[22]。其中M0处理含水率最低，黑色地膜覆盖与透明地膜覆盖土壤含水率相差较小。对比不同处理播前及收获后0～120 cm土层的土壤贮水量可知（图3（d）），M0、M1、M2处理平均土壤含水率较播前降低了15.44%、12.39%、11.71%。覆膜整体上节水效果显著。

图3为春玉米生育期内各土层不同处理土壤体积含水率随时间的变化态势以及不同生育期0～120 cm土壤贮水量的变化。由图3可知，春玉米生育期内0～60 cm土层土壤水分波动较大，而60～120 cm的土壤水分变化较小，各处理土壤体积含水率变化趋势较为一致，每次灌水后急剧增加，之后随着土壤棵间蒸发，作物蒸腾等作用逐渐减小。从整个生育期来看，在第1次灌水后各处理土壤含水率达到最大，第2次灌水前1天土壤含水率最低，主要是由于这个阶段作物处于快速生长阶段且此时没有灌溉，降水较少，土壤棵间蒸发及作物蒸腾消耗量大。整个生育期内0～20 cm土层土壤含水率变化最大且M2处理最高，但与M1处理无明显差异，M0处理含水率最低，M2、M1处理分别比M0处理高9.16%、6.44%。从播种到拔节后期，M2、M1处理比M0处理分别高15.9%、14.8%，这是由于试验前期相对于覆膜处理，不覆膜处理土壤完全裸露，土壤蒸发较大，覆膜减少了水分的无效蒸发，所以覆膜处理的含水率大于不覆膜处理。但在作物生长后期，覆膜条件下植株生长旺盛，需水量大，从而后期土壤水分没有明显提高。而M2处理比M1处理水分高的原因是透明地膜覆盖处理下，作物生长更旺盛，水分消耗更多，这点从最后的产量可以得到验证。20～60 cm土层土壤含水率变化同样较大，主要是由于此土层是作物根系活跃层，其中M2处理的土壤平均含水率最大，M2、M1处理比M0处理分别高8.1%、7.5%。60～120 cm土层含水率变化不大，只在几次灌水后有小幅度上升，由于100～120 cm为砂层，导致60～120 cm土层平均含水率与20～60 cm相差不大，M2、M1处理分别比M0处理大3.7%、2.6%。

图2 播前及收获期土壤含水率

图3 春玉米生育期内各土层土壤体积含水率及贮水量

土壤贮水量的变化取决于春玉米生育期内的降水量、作物蒸腾量、土壤蒸发量等多种因素，在灌区还要着重考虑灌水量的影响。2019年春玉米生育期内降水+灌溉为568.3 cm。土壤贮水量最高出现在苗期，这是由该区域的灌溉特性与春玉米生长特性决定的。苗期降水与灌溉量大且植株小耗水少，故贮水量高。播种—出苗各处理贮水量没有差异但随着春玉米生长发育的开始，各处理贮水量开始出现差异，出苗—拔节期M0处理土壤贮水量显著低于M1、M2处理，M1、M2处理差异不显著，这是由于覆膜处理可以显著降低土壤蒸发，减少土壤水分的消耗，而且可以提高土壤表层温度，使得作物生长更加快速，生育期提前导致的。拔节期—抽雄期，作物各项生长指标开始增大，耗水量增加，土壤贮水量呈下降趋势，由于灌水量充足，土壤贮水量在灌浆与成熟期有所上升。成熟期M1、M2处理较M0处理分别增加了7.8%、10.9%，覆膜节水效果显著。相比于透明地膜，黑色地膜土壤贮水量更多，但没有显著差异。

2.2 不同覆膜处理对土壤棵间蒸发、农田蒸散量及棵间蒸发占农田蒸散比例的影响

利用微型蒸渗仪和水量平衡法测量计算了不同处理下春玉米土壤棵间蒸发量（图4）、各生育阶段棵间蒸发量、农田蒸散量及蒸发占蒸散的比例（表2）。在春玉米的生育期内，不同覆膜处理的土壤棵间蒸发量具有相似的变化特征，都是在降水或者灌溉后达到一个峰值，之后逐渐减少到一个相对稳定的值。另外，M0处理的土壤蒸发量始终高于覆膜处理，M0、M1、M2的3个处理生育期平均蒸发量分别为215.92、154.54、144.23 mm。从生育过程来看，生育前期由于作物冠层覆盖度小、生育后期由于作物衰老，故土壤蒸发日峰值大；在生育中期，随着的增加，更多的辐射被冠层截住，所以中间2次灌水后的土壤蒸发峰值小。从播种到拔节期的土壤蒸发量最大，分别占整个生育期的49.89%、51.43%、51.06%。从整个生育期来看M1、M2处理的土壤蒸发量相比M0处理分别降低了28.43%、33.20%，但是M1、M2处理的土壤棵间蒸发没有明显差异，由此可以看出，覆膜处理降低了蒸散量，主要降低了棵间蒸发，从而达到节水的目的。相比于黑色地膜，透明地膜的土壤蒸发量更高，但是差距不大，这可能是由于相比于透明地膜，黑色地膜可以吸收更多的太阳辐射，降低了覆盖下的土壤温度，从而导致土壤蒸发较低。

图4 春玉米土壤棵间蒸发量

黑色地膜、透明地膜、不覆膜处理下的各生育阶段农田蒸散量如表2所示，M0处理生育期耗水量是574.57 mm，覆膜处理中M1、M2处理的生育期耗水量分别是539.54、527.56 mm，相比M0处理分别降低了6.10%、8.18%。覆膜处理降低了蒸散量，同时所有处理的都是生育前期低，然后快速增加到最高值，在生长中期的大约2个月内，一直在这个峰值附近波动，然后因为叶片的衰老在生育后期逐渐减少。

/表明了生育期耗水中，无效水分占总消耗水分的比例，通过了解这一比例可以了解作物对水分利用的有效性[23]。3个处理在的变化趋势上一致（表2），在播种—六叶期时最大，都达到80%左右，随着生育期的推进，该值逐渐减小，到生育后期，又有所增大，这是由于前期作物耗水量少，土壤水分主要消耗在土壤蒸发，中期随着作物的生长，特别是拔节到灌浆期，作物冠层的覆盖变大，蒸腾消耗了大量水分，此时黑膜、透明地膜、不覆膜的比值相近，后期随着作物衰老，蒸腾作用减小，土壤蒸发又继续增大，导致变大。并且由于覆膜处理具有减少土壤蒸发的特性导致M1、M2处理在每个生育阶段的值都比M0处理小。M0处理的总蒸发量占蒸散的比例分别是37.58%。M1、M2处理分别为28.64%、27.34%，比M0处理分别小27.25%、23.78%。说明无论是透明地膜还是黑色地膜相比于不覆膜都降低，降低这个比值可以使更多的无效水转化为植株的可利用水，改善作物的耗水结构。虽然M1处理消耗更多的水分与土壤蒸发，的比值和M2相比没有明显差异。

2.3 不同覆膜处理对春玉米农田水量平衡的影响

农田水量平衡中的土壤水分状况、外界水分供应量、根系层水分交换量如表3所示。在3个处理中，根区水分通量较大，表明从根区底部向土壤深层渗漏的水量较大，这是由于秋浇作用农田贮水量很大，而黄河水引进时当地农民仍大水漫灌，灌水量较多，导致前期土壤水渗漏过多，以此可见，前期过高的土壤水分及灌溉量易造成水分浪费，应适当减少第一次灌溉水量。不过在生育后期，根区以下水分又向上补充以供作物根系吸收。另外，相比于不覆膜，透明地膜覆盖导致了更多的水分渗漏，同时透明地膜也利用了更多的深层水分，最终是比不覆盖处理更加节约水分。

表2 各生育阶段棵间蒸发量、蒸散量及蒸发占蒸散的比例

表3 农田水量平衡分析结果

2.4 不同覆膜处理对春玉米产量构成及水分利用效率的影响

不同地膜覆盖处理下的玉米产量构成如表4所示。M1、M2处理无论是在行粒数、穗长、百粒质量上均优于M0处理，但M0处理的穗粗却比M1、M2处理大，地膜覆盖处理可以显著提高作物产量，与M0处理相比，M1、M2处理的产量分别增加22.83%、10.31%。对于2个覆膜处理，M1处理的产量形状及水分利用效率均优于M2处理，这主要是因为相比于黑色地膜处理，透明地膜覆盖可以在作物后期利用更多的毛管上升水（表3），特别在作物产量形成的关键灌浆期，透明地膜处理下作物较小（表2），提高了籽粒形成时期的水分利用，从而形成了更高的百粒质量与产量。不同处理的水分利用效率从大到小依次为M1、M2、M0处理，覆膜处理相比与不覆膜处理分别增加30.79%、20.12%。但覆膜处理间的水分利用效率没有显著差异。

表4 不同处理春玉米产量及其构成、水分利用效率

3 讨论

与不覆膜相比，覆膜可以有效提高春玉米生育期内土壤的蓄水保墒能力，提高土壤温度，抑制蒸发，改善土壤耗水结构，从而提高旱区的作物水分利用效率[24-26]。河套灌区由于春季气温低、降水稀少、蒸发强烈，地膜覆盖被广泛用于玉米、小麦、葵花的种植中[27-29]。在本研究中，土壤表层水分波动较大，这主要是由于河套地区降水稀少，土壤表层的含水率主要受灌水的影响。在生育前期，作物生长缓慢，耗水量少，此时，覆膜的主要作用是保水，减少水分蒸发，因此土壤0～60 cm水分明显高于不覆膜处理，而60～120 cm土壤含水率却相差不大；在生育后期，随着作物对水分的需求越来越大，作物的蒸腾作用逐渐超越土壤蒸发对耗水的影响，此时土壤表层水分反而出现不覆膜处理较高的时段。

在整个生育期内，所有处理的土壤耗水量均呈现出“低-高-低”的变化趋势，这与所有的干旱区春玉米农田耗水量的趋势一致，且生育期耗水量均超过500 mm，这是河套灌区当地农民过量灌溉的结果[28-29]。黑色地膜处理，透明地膜处理的蒸散量明显低于不覆膜处理，且透明膜处理比黑色地膜处理的耗水量高。这在不同的研究中有着不同的结果，陆海东等[31-32]研究认为在其2 a的试验中，黑色地膜、透明地膜覆盖条件下农田蒸散相似，没有明显的差别。但在有关研究[11]中，透明地膜的耗水量大于黑色地膜和不覆膜处理，这与本试验结果一致。原因可能是透明地膜覆盖下作物长势较好，消耗更多土壤水分和透明地膜覆盖下土壤温度相比于黑色地膜较高导致更多土壤蒸发的共同结果。

土壤蒸发是农田土壤水分损失量中无效损失的重要组成部分。各处理的土壤棵间蒸发的变化趋势相同，由于秋浇后土壤水分状况较好，播种后的棵间蒸发量大，但此时期没有发生灌溉事件，土壤蒸发主要以水分扩散为主。其余时间段的土壤蒸发都符合FAO-56中蒸发模型的蒸发规律，都将灌溉或者降水后的土壤蒸发分为2个阶段，第1个阶段土壤水分充足，蒸发主要和大气的蒸发能力有关，蒸发量较大，当第1个阶段的累计蒸发量达到最大值以后，进入第2阶段，棵间蒸发便逐渐减小[34]。本试验中M0处理土壤蒸发占蒸散发的为37.58%、M1处理为28.64%、M2处理为27.34%。这与王自奎等[35]试验结果一致。

覆膜对提高玉米产量具有重要意义，与很多前人的研究一致，覆膜显著地提升了春玉米产量[36-37]。然而，在黑膜、透明膜覆盖条件下春玉米产量与水分利用效率的比较中不同的研究有着不同的结论，大部分的研究报道都是倾向于黑色地膜的产量和水分利用效率都会比透明地膜高，这是由于在其研究中，黑色地膜较不覆膜可以显著节水保墒，相对于透明地膜具有降低土壤温度的效果，从而防止了高温与干旱对玉米根系的影响，延缓了玉米衰老，进一步促进玉米产量的形成[11,19]。在本研究中，在相同的种植方式下（覆膜畦灌），透明地膜覆盖条件下的产量和水分利用效率均高于黑色地膜覆盖（表4），这可能是由于在河套地区，因为生育期内灌水量充足的原因，透明地膜并不会造成土壤水分的过度消耗；另外在春玉米的灌浆期，由于日平均气温的降低（图1），透明地膜并未造成过高的土壤温度。

在河套灌区传统覆膜畦灌的种植方式上，透明地膜相比于黑色地膜，虽然消耗了更多的土壤棵间蒸发及蒸散量，但取得了更高的产量与水分利用效率，因此在干旱低温的灌区春玉米种植中，需要提高土壤温度且作物后期没有水分亏缺时，推荐使用透明地膜。对于黑色地膜，推荐在需要在出苗期需要蓄水保墒，提高温度，但在灌浆期防止土壤高温对作物根生长进行负面影响的气候条件下使用。

4 结论

1）透明地膜与黑色地膜具有相同的节水保墒作用，在整个生育期内较不覆膜可以明显提高土壤含水率；这种差异主要体现在农田耗水量及耗水结构的不同，M1、M2处理的生育期耗水量分别比M0处理分别降低了6.10%、8.18%，主要原因是整个生育期内M1、M2处理的土壤蒸发量相比M0处理分别降低了28.43%、33.20%，导致农田耗水结构发生变化。

2）覆膜处理可以影响农田水量平衡，在透明地膜覆盖条件下，春玉米生长可以利用更多毛管上升水分，从而优化水分利用。

3）在产量和水分利用效率方面，2种覆膜处理都增加了春玉米产量。透明地膜覆盖条件下产量最高，相比于黑色地膜和不覆膜处理分别增加11.36%、21.83%；在水分利用效率方面相比于黑色地膜和不覆膜处理分别增加8.89%、30.79%。

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The Effectiveness of Mulching in Improving Water Use Efficiency of Spring Maize in Hetao Irrigation District Varied with Types of Plastic Films

WANG Qingsong1,3, FENG Hao1,2,3*, DONG Qin’ge1,2,3, LI Cheng1,3, QUAN Hao1,3, CHEN Hao1,3

(1. College of Water Resources and Architectural Engineering, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;2. Institute of Water-saving Agriculture in Arid Areas of China, Northwest A&F University, Yangling 712100, China;3. Institute of Water and Soil Conservation. Chinese Academy of Science and Ministry of Water Resource, Yangling 712100, China)

【】Mulching has been widely used in agricultural production in Hetao irrigation district of Inner Mongolia to improve soil temperature and reduce soil water evaporation. However, if and how film types such as their color and materials affect evapotranspiration and water use efficiency of crops is an issue that is largely elusive. The purpose of this paper is to experimentally address this knowledge gap.【】The experiments were conducted at a spring maize field, with the soil surface mulched by either black plastic film (M2) or transparent plastic film (M1). No-mulching was taken as the control (CK). During the experiment, we measured the changes in soil moisture, evaporation and evapotranspiration in each treatment. The water use efficiency and water consumption of the maize in each treatment were calculated based on water balance in the root-zone soil.】Regardless of the film types, mulching significantly increased the water in 0～120 cm soil because of the reduced evapotranspiration, with the evapotranspiration and evaporation under black and transparent plastic films reduced by 6.10% and 8.18%, and 28.43% and 33.20%, respectively, compared to those in the CK. These hence increased the bioavailable water to the maize and the eventual yield. In particular, M1 and M2 increased the maize yield by 22.83% and 10.31%, and water use efficiency by 30.79% and 20.12%, respectively, compared to CK. Water consumption in M1 was more than that in M2, but water movement from the subsoil to the topsoil at the late growth stage boosted crop yield and increased its water use efficiency as a result. 【】Plastic film mulching of the spring maize in Hetao irrigation district reduced the evapotranspiration, and consequently increased its yield and water using efficiency. Comparison revealed that mulching with the transparent film is more effective and agronomically suitable for the studied region.

spring maize; transparent plastic film; black plastic film; evapotranspiration; evaporation; water use efficiency

S513；S275.3

A

10.13522/j.cnki.ggps.2020735

1672 - 3317（2021）08 - 0010 - 09

王青松, 冯浩, 董勤各, 等. 地膜覆盖对河套灌区春玉米耗水结构及水分利用的影响[J]．灌溉排水学报, 2021, 40(8): 10-18.

WANG Qingsong, FENG Hao, DONG Qin’ge, et al. The Effectiveness of Mulching in Improving Water Use Efficiency of Spring Maize in Hetao Irrigation District Varied with Types of Plastic Films [J]. Journal of Irrigation and Drainage, 2021, 40(8): 10-18.

2020-12-30

国家自然科学基金项目（51879224，51609237）

王青松（1994-），男。硕士研究生，主要从事农业水土资源高效利用研究。E-mail: 1194159284@qq.com

冯浩（1970-），男。研究员，博士生导师，主要从事农业水土资源利用与保护研究。E-mail:nercwsi@vip.sina.com

责任编辑：陆红飞