不同覆膜方式对干旱地区胡麻水分利用和产量的影响

李 瑛，赵永伟，刘宝文，陈 英，李文珍，汪国锋

（定西市农业科学研究院，甘肃 定西 743000）

胡麻又称油用亚麻，主要种植在我国的甘肃、内蒙、新疆、河北等高寒干旱地区[1]。作为一种特色旱地农作物，胡麻对水分的吸收及利用至关重要，有效提高水分利用率是胡麻增产的重要途径[2]。地膜覆盖作为一项有效的农业增产技术，在我国有着较快的普及速度。目前，在我国北方干旱、半干旱地区胡麻栽培技术推广的方法主要包括垄膜沟播、旱地胡麻全膜覆盖穴播，全膜胡麻一膜两用免耕栽培、旱地周年覆盖栽培、组合型微垄全膜秋季覆盖垄侧栽培等多种模式[2]。任温江[4]研究了一膜穴播胡麻节本增效技术，认为农田旧膜继续覆盖至翌年春天，仍具有一定的保墒保温作用，有利于提高胡麻产量。试验结果为：二膜穴播胡麻产量为2 194.5 kg/hm2，较露地增产30.4%；三膜穴播胡麻产量为1 984.5 kg/hm2，较露地增产17.9%。这表明地膜覆盖不仅能改善耕层的土壤水热状况，还能抑制土壤水分的蒸发，改善胡麻生长发育期的土壤水分供应，提高水分利用率。

根系是作物吸收水分和养分的重要器官，由于土壤水热变化，地膜覆盖技术对作物根系的生长发育必定有所影响。Gao Y H[5]等研究发现覆膜措施能有效促进早期的根系生长发育，优化根系在土壤中的分布。Feng S W[6]等发现根长密度和根表面密度对小麦生长发育过程中的干旱胁迫可以缓解。本研究采用不同覆膜方式对生育期内胡麻根系的生长、产量和水分利用率进行了分析比较，为进一步筛选出适合本地胡麻种植的覆膜方式提供数据支持和理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验田概况

试验设在甘肃省定西市安定区西寨油料所梯田地，土质为黄绵土，肥力中等，土壤田间持水量为1.4%，干土壤密度为18 g·cm-3，有机质为2.9 g·kg-1，全氮为0.08 g·kg-1、硝态氮为11.2 mg·kg-1、速效磷为9.6 mg·kg-1、速效钾为167.7 mg·kg-1和pH值8.4。试验地年均降水量为226.9 mm、蒸发量为1 600 mm、平均温度7.2℃、平均日照时数2 500 h、无霜期140 d和地下水水位深度80 m。

1.2 试验设计

试验采用随机区组排列，设置3个处理，4次重复。小区面积为37.5 m2（3.75 m×10 m），行距20 cm。播种密度为3～3.5 kg/0.067 hm2。CK：露地条播；T1：全膜覆土穴播（地膜规格宽为120 cm，厚为0.01 mm，膜上覆土，厚度1 cm左右，穴播机播种，播深3～4 cm）；T2：膜侧条播（地膜规格宽为35 cm、厚为0.01 mm，起垄半圆形宽25 cm、高10 cm，播种沟宽25 cm，沟内播种两行胡麻）。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 土壤含水量

利用土钻取样烘干法，在胡麻枞行期开始每隔15 d测定土壤0～100 cm含水量变化及测定播种前、收获后（0～200 cm）不同种植模式下土壤含水量，每20 cm取1个土样，测定水分。

土壤含水量按下式计算：

1.3.2 胡麻根系

主根直径：于胡麻枞形期、初花期和成熟期采用土壤剖面挖根法测定胡麻根系生长动态。选取具有代表性的一穴植株，挖取长、宽、深均为30 cm的土柱置于尼龙袋中，用流动水冲洗干净后收集所有胡麻根系并置于80℃烘箱内烘干。将主根与侧根分离，从子叶节处开始测量主根长度及根深0 cm、5 cm、10 cm的直径，侧根深度为0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm区域的干物质量。

1.3.3 胡麻产量

每个小区单收单打，晒干后称量小区产量。

1.4 数据处理与分析

利用Excel 2010、SPSS 19.0软件进行数据分析。

2 试验结果与分析

2.1 水分利用效率分析

由图1可知，胡麻在播种前不同覆膜处理间的含水量基本一致，无较大差异。而收获后，较深土层中的含水量明显大于浅层土壤中的含水量。由此可见，胡麻根系主要吸收0～100 cm处的水分。

图1 胡麻播种前后土壤含水量动态变化Fig.1 The dynamic change of soil water content before and after flax sowing

由图2可以看出，胡麻生长发育的枞行期间，当土壤深为0～30 cm时，每间隔15 d各处理间土壤含水量都存在显著差异；当土壤深为30～100 cm时，每间隔15 d各处理间土壤含水量差异不显著。而随着土壤层越深，各覆膜处理下土壤含水量均逐渐增大。通过对比耕作层以下土壤水分基本一致。其中全膜穴播在枞形期不同生长点的平均水分含量相对较高。

图2 土壤0～100 m贮水量动态变化Fig.2 The dynamic change of soil water storage at 0～100 m

2.2 不同覆膜方式对胡麻根系生长情况的影响

2.2.1 不同生育期主根生长情况

由表1可以看出，随着胡麻不同时期的生长发育主根也逐渐增大。其中在枞形期、初花期、成熟期时全膜穴播处理后的主根最长，显著提高2.75%～4.93%。胡麻主根直径在枞形期时，侧膜条播＞全膜穴播＞露地胡麻；初花期时，全膜穴播＞侧膜条播＞露地胡麻；随着胡麻生长发育，主根干质量开始增加，到达成熟期时，每个处理都达到最大值，膜侧条播＞露地胡麻＞全膜穴播。

表1 不同生育期主根生长动态Tab.1 The growth dynamics of main roots in different growth periods

2.2.2 不同生育期侧根密度

表2表明，不同生育期侧根密度随着土壤耕层的深入不断增加，显著增至22.39%～76.29%。枞形期时的侧根密度为露地胡麻＞侧膜条播＞全膜穴播；初花期时，侧膜条播＞全膜穴播＞露地胡麻；成熟期时，露地胡麻＞全膜穴播＞侧膜条播。而在枞形期和成熟期时，侧根在10～20 cm土层中分布最多，在初花期时，侧根在0～10 cm土层中分布最多。

表2 不同生育期侧根生长动态Tab.2 The lateral root growth dynamics in different growth stages

2.3 不同处理产量及产量构成差异

从单位面积产量构成对比分析（见表3），3种不同种植模式只在有效分枝数和胡麻产量间存在较大差异，在其他单位面积产量构成因子间没有差异。表明覆膜方式对胡麻有效分枝数和产量有较大的影响。其中有效分枝数的差异为：全膜穴播＞露地胡麻；产量的差异为：全膜穴播＞侧膜条播＞露地。

表3 不同覆膜方式对胡麻产量及单位面积产量构成因子的影响Tab.3 The effects of different film mulching methods on flax yield and yield components per unit area

3 讨论

干旱是影响作物生长发育的主要因素之一，在生长前期由于作物长势弱，干物质不足，会直接影响后期的灌浆及产量[7]；而在生长中期作物需要快速积累干、鲜质量，对水肥的需求更大[8-9]。地膜覆盖技术不仅能改善土壤耕层的水分条件，还能提高土壤温度，活化土壤肥力，进而提高农作物产量[10]。本试验通过不同覆膜方式分析发现覆膜处理后的土壤含水量大于露地处理，而全膜穴播的平均水分含量和产量都相对较高。

适宜的土壤环境有助于根系的生长[11]，而作物根系的生长发育直接影响到地上部分的生长[12]。利用覆膜技术很明显的在不断改善作物根系的生长状况。本试验在不同时期，随着胡麻的生长发育主根也逐渐增大。其中全膜穴播处理后的主根最长，显著提高至2.75%～4.93%。主根干质量也不断增加，到达成熟期时，每个处理均达到最大值。而侧根密度随着土壤耕层的深入也不断增加，显著增至22.39%～76.29%。在枞形期和成熟期时，侧根在10～20 cm土层中分布最多，在初花期时，侧根在0～10 cm土层中分布最多。

综合分析，全膜穴播较膜侧条播更适用于提高土壤水分含量和胡麻种植产量。