作物杂志, 2019, 35(2): 115-121 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2019.02.018

生理生化·植物营养·栽培耕作

冷凉区旱地玉米微垄覆膜土壤水热及产量效应研究

张冬梅, 黄学芳, 姜春霞, 张伟, 王晓娟, 刘化涛, 闫六英, 刘恩科, 翟广谦

山西省农业科学院旱地农业研究中心,030031,山西太原

Effects of Micro-Ridge Film Mulching on Soil Water and Temperature and Yield of Dryland Maize in Cold Areas

Zhang Dongmei, Huang Xuefang, Jiang Chunxia, Zhang Wei, Wang Xiaojuan, Liu Huatao, Yan Liuying, Liu Enke, Zhai Guangqian

Dryland Agriculture Research Center, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan 030031, Shanxi, China

第一联系人:

张冬梅,副研究员,主要从事旱作栽培技术研究

收稿日期: 2018-08-8   修回日期: 2019-01-3   网络出版日期: 2019-04-15

基金资助: 国家重点研发计划项目.  2016YFD0300305
山西省农业科学院攻关项目.  YCX2017D2401
山西省科技攻关计划项目.  201703D221001-5
国家公益性行业农业科研专项.  201503124

Received: 2018-08-8   Revised: 2019-01-3   Online: 2019-04-15

摘要

针对冷凉区旱地玉米生产中存在的干旱缺水和低温冷凉两大主要限制因子,于2016年采用单因素随机区组设计,在山西省旱作节水农业试验示范基地阳曲县河村,采用地膜半覆盖模式,设置5种不同覆膜起垄高度处理,进行了冷凉区旱地玉米微垄覆膜土壤水热及产量效应研究。结果表明,覆膜垄高每增加5cm,玉米苗期垄侧播种行8cm日平均地温降低0.3℃;当覆膜垄高从0cm增加到5和10cm时,膜侧播种行0~20cm土壤含水量分别极显著(P<0.01)增加3.6和5.3个百分点;覆膜垄高每增加10cm,玉米拔节期推迟1d,抽雄吐丝期相应推迟1d;覆膜垄高5cm处理的经济产量极显著(P<0.01)高于垄高15cm、垄高20cm和地膜平铺处理,与垄高10cm处理之间没有显著差异;覆膜垄高5和10cm处理的水分利用效率最高,极显著(P<0.01)高于地膜平铺和垄高20cm处理,平均较地膜平铺和垄高20cm处理分别提高2.1和2.2kg/(hm 2·mm),增幅分别为6.8%和7.2%。研究认为,微垄覆膜(垄高5~10cm)可以协调垄高增加引起的增温和微集水之间的矛盾,同时兼顾地膜覆盖增温、保墒和微集水效应,增产增效,是冷凉区旱地玉米适宜的地膜覆盖方式。

关键词: 冷凉区 ; 旱地玉米 ; 微垄覆膜 ; 土壤水热 ; 产量

Abstract

Aim

ing at the two main limiting factors of drought or water shortage and low-temperature in dryland maize production in cold areas, an experiment of single factor random block design was conducted in the demonstration base of water-saving agriculture of Yangqu County, Shanxi Province. Five half-mulching treatments with different ridge heights were set up to study the effects of micro-ridge film mulching on soil water and temperature and yield of dryland maize in cold areas. The results showed that the average soil temperature of film side sowing line 8cm decreased by 0.3 for every 5cm mulching-ridge increase by 5cm; when the ridge height increased from 0cm to 5cm and 10cm, the soil water content of 0-20cm was significantly increased by 3.6 and 5.3 percentage points (P<0.01); For every 10cm of mulching ridge height increase, the jointing stage of maize was delayed by 1d, and the stage of sprouting and silking was delayed by 1d. The economic yield (P<0.01) of the ridge height 5cm treatment was significantly higher than that of the ridge height of 15, 20 and 0cm treatments, and there was no significant difference with the treatment of 10cm ridge height. The water use efficiencies (WUE) of the treatments of 5cm and 10cm ridge heights, which was significantly higher than that of the 0 and 20cm ridge height, and the average increase was 2.1 and 2.2kg/(hm 2·mm), which were increased by 6.8% and 7.2%, respectively. The results showed that micro-ridge mulching (ridge height 5-10cm) could coordinate the contradiction between the two of increasing soil temperature and micro-collecting water by increasing the ridge height. And at the same time, it can take into account the effects of mulching of increasing soil temperature, preserving soil moisture and micro-collecting water, and increase yield and WUE. It is an appropriate mulching method for dryland maize in cold areas.

Keywords: Cold areas ; Dryland maize ; Micro-ridge film mulching ; Soil water and temperature ; Yield

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本文引用格式

张冬梅, 黄学芳, 姜春霞, 张伟, 王晓娟, 刘化涛, 闫六英, 刘恩科, 翟广谦. 冷凉区旱地玉米微垄覆膜土壤水热及产量效应研究[J]. 作物杂志, 2019, 35(2): 115-121 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2019.02.018

Zhang Dongmei, Huang Xuefang, Jiang Chunxia, Zhang Wei, Wang Xiaojuan, Liu Huatao, Yan Liuying, Liu Enke, Zhai Guangqian. Effects of Micro-Ridge Film Mulching on Soil Water and Temperature and Yield of Dryland Maize in Cold Areas[J]. Crops, 2019, 35(2): 115-121 doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2019.02.018

山西省属半干旱半湿润大陆性季风气候,十年九旱,常年春旱,年均降水量为370~560mm,70%的降水主要集中在7-9月份,降水总量偏少加上降水分布不均,导致春旱接连夏旱、秋旱,严重影响该区粮食的持续稳产和高产。玉米是该区域的第一大粮食作物,总产量占山西省粮食总产的70%以上,在山西省粮食生产和国民经济中占有举足轻重的地位。此外,低温还是冷凉区旱地玉米生产的主要限制因子之一,地膜覆盖是该区域多年来主要的增温保墒栽培技术措施[1,2]。过去生产上以地膜平铺为主,近年来,为了充分发挥地膜覆盖的微集水效应,起垄覆膜被广泛应用在生产中,特别是在小雨比例比较大、多以无效降水形式蒸发的地区[3,4,5,6,7,8,9,10,11,12],但起垄高度随意性较强。研究过程中发现,随着覆膜起垄高度的增加,虽然微集水效果明显,但是垄侧膜下播种行的地温明显降低,出现了增温和微集水之间的矛盾[13,14]。因此,为了更好地将起垄覆膜技术应用于冷凉区旱地玉米生产中,开展了不同覆膜起垄高度对土壤环境和玉米产量的影响研究。前人更多的是研究起垄覆膜、平作覆膜和不覆膜处理对土壤环境及作物产量影响的差异[3-4,8,10],而针对不同覆膜起垄高度的研究较少,更鲜有涉及能兼顾土壤温度和土壤水分效应的微垄覆膜模式研究。为此,于2016年在山西省旱作节水农业试验示范基地阳曲县河村,采用地膜半覆盖模式,研究不同覆膜起垄高度对旱地玉米土壤水分、土壤温度、玉米生育时期、产量及水分利用效率的影响,以期明确该区域能兼顾保墒、增温和微集水效应的微垄覆膜模式,充分发挥地膜覆盖的增产增效作用,为冷凉区旱地玉米增产增效提供理论和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2016年在山西省旱作节水农业试验示范基地阳曲县河村进行。试验地位于山西省中部,属典型的半干旱区,海拔1 270m,无霜期120d左右,年平均降水量450mm,年均蒸发量1995mm,年平均气温6℃~7℃,昼夜温差大,大于10℃活动积温约2 600℃,属玉米早熟区。干旱缺水和低温冷凉是该区农业生产的主要限制因子。土壤为黄土质淡褐土,2016年试验地耕层土壤有机质含量为12.1g/kg,全氮、全磷、全钾含量分别为1.20、0.82、21.3g/kg,有效氮、磷、钾含量分别为75.3、6.4、139.3mg/kg,基础肥力中等。2016年及多年平均玉米生育期5-9月份的降水及0~200cm的底墒情况见表1,属底墒较好的平水年,玉米苗期和灌浆期受旱。试验开始实施前,试验区连续多年平铺地膜种植春玉米。

表1   多年平均降水(1960-2005年)、2016年降水及0~200cm底墒情况

Table 1  Precipitation distribution in 1960-2005 and 2016, 0-200cm soil water storage in 2016 mm

年份Year5月
May
6月
June
7月
July
8月
August
9月
September
5-9月
From May to September
降水年型
Precipitation year type
底墒(0~200cm)
Base soil moisture
201619.147.2241.044.428.6380.3平水年386.4(好)
1960-200533.257.0102.9103.762.2359.0--
2016-(1960-2005)-14.1-9.8138.1-59.3-33.621.3苗期、灌浆期受旱

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1.2 试验设计

试验采用单因素随机区组设计,以覆膜起垄高度为试验处理因素,共有5个处理,起垄0(地膜平铺,RH0)、5(RH5)、10(RH10)、15(RH15)、20cm(RH20)。所有覆膜处理都为半覆盖,选用幅宽80~90cm、厚度0.008mm的白色普通聚乙烯薄膜。其中起垄0、5和10cm处理选用幅宽80cm地膜,起垄15和20cm处理选用幅宽90cm地膜。垄侧膜下播种,播种行距为等行距60cm。以不覆膜(NPM,CK)为对照。小区面积为24m2(4.8m×5m),3次重复,共18个小区。覆膜后所有小区用点播器播种,每穴两粒种子。供试品种为山西省大丰种业提供的大丰30,播种日期为2016年4月27日,早霜日期为10月2日,收获日期为10月10日。所有处理在耕作前撒施肥料,肥料种类为硝酸磷肥(N-P2O5-K2O:26.5-11.5-0),施用量为900kg/hm2,一次性全部施入。试验全部在自然降水条件下进行,无补充灌溉,按照常规措施进行田间中耕。

1.3 测定项目与方法

降水量:气象站自动记录试验年份生育期内每次降水量,同时查阅该区多年平均降水量。土壤水分:每小区中部各埋设一根中子管,深度200cm。用CPN-503中子仪(20~200cm)和6050X1Trase系统(0~20cm)测定播种行土壤含水量,每隔20cm为一层,测定土壤水分。土壤水分贮存量H=Vh,其中:V为土壤体积含水量(%),h为土层厚度(mm)。0~20cm土壤含水量测定日期为5月3日、5月8日、5月19日、5月29日。分别在出苗、拔节、抽雄、灌浆和收获期测定0~200cm土壤贮水量。土壤温度:在地温较低的玉米苗期用U盘式土壤温度记录仪测定土壤温度变化较大的8cm土壤温度,测定位置为每个处理的播种行,观测时间为5月份和6月份,每小时记录一次数据。子粒产量:按小区测定各处理实际经济产量(折算成子粒含水量为14%)。每小区连续取样20株,进行室内考种,测定穗长、穗粗、穗行数、行粒数等穗部性状以及百粒重等产量构成因子等指标,并计算收获指数和出子率。收获指数=20穗子粒重/20株地上干物质重×100%,出子率=20穗子粒重/20穗穗重×100%。生物产量按照10株地上部干物质重折算。水分利用效率:水分利用效率[WUE,kg/(hm2·mm)]=玉米子粒经济产量/耗水量。耗水量(mm)=播前200cm土壤贮水量-收获时200cm土壤贮水量+生育期降水量。

1.4 数据处理

用Excel进行试验数据处理,用DPS统计软件进行试验数据方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对旱地玉米苗期表层土壤温度的影响

不同处理对玉米苗期表层8cm土壤温度的影响明显不同,且随着玉米生育进程的推进和气温的逐步升高,不同处理间差异逐步变小(图1)。从图1可以看出,覆膜提高了播种行日平均地温,不同垄高覆膜处理平均较不覆膜提高了8cm日平均地温1.5℃。不同覆膜起垄高度对播种行8cm地温的影响也有明显差异,随着覆膜起垄高度从0cm增加到5、10、15、20cm,5-6月份播种行8cm日平均地温从20.3℃分别逐渐降低为20.0℃、19.7℃、19.5℃、19.2℃,即垄高每增加5cm,日平均地温降低约0.3℃,这对冷凉区旱地玉米生产是非常不利的。日平均地温降低的原因主要是日最高气温的降低(图2),当起垄高度从0cm增加到5、10、15、20cm时,平均日最高地温从25.7℃分别逐渐降低为24.1℃、23.8℃、23.3℃、22.8℃,而平均日最低地温之间差异不大。随着垄高的增加,日最高地温和日最低地温的差值逐步降低,起垄高度为0cm,即地膜平铺的日平均地温差为10.3℃,当覆膜起垄高度增加至5cm时,日平均地温差降低至7.7℃,当覆膜起垄高度增加至10、15和20cm时,日平均地温差缓慢降低,分别为7.6℃、7.1℃和6.6℃。综合日平均地温和日平均地温差,认为增温和稳温效果最好的处理为覆膜垄高5cm。

图1

图1   不同覆膜处理玉米苗期8cm土层日平均地温变化

RH0为起垄0cm,RH5为起垄5cm,RH10为起垄10cm,RH15为起垄15cm,RH20为起垄20cm,CK为不覆膜(对照),下同

Fig.1   Average daily soil temperature of maize seedling stage at 8cm soil depth under different treatments

RH0, RH5, RH10, RH15 and RH20 indicate ridge height of 0, 5, 10, 15 and 20cm, respectively, CK indicates no plastic film mulching, the same below


图2

图2   不同覆膜处理玉米苗期8cm土层平均整点地温变化

Fig.2   Average the hour soil temperature of maize seedling stage at 8cm soil depth under different treatments


2.2 不同处理对旱地玉米苗期0~20cm土壤含水量的影响

春旱是影响旱地春玉米生产的主要因素之一。合理的覆膜方式有利于改善土壤水分状况,为春玉米出苗保苗和前期生长创造良好的土壤水分条件。地膜覆盖的保墒作用毋庸置疑,但不同覆膜起垄高度对土壤含水量的影响也明显不同(图3)。其中5个不同覆膜起垄高度处理的平均0~20cm土壤含水量为19.2%,极显著(P<0.01)大于不覆膜处理土壤含水量13.3%。而起垄覆膜由于改变了地面的微地形状况,不仅有保墒效应,还有明显的微集水效果,且随着覆膜起垄高度的变化,微集水效应明显不同,当覆膜起垄高度从0cm逐级增加到5和10cm时,膜侧播种行0~20cm土壤含水量极显著(P<0.01)增加,分别较地膜平铺增加了3.6和5.3个百分点,但当覆膜起垄高度从10cm逐渐增加到15和20cm时,膜侧播种行土壤含水量虽有所增加,但并没有显著变化。

图3

图3   不同处理玉米苗期0~20cm土壤含水量

不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05),不同大写字母表示差异达极显著水平(P<0.01),下同

Fig.3   0-20cm soil moisture content at maize seedling stage under different treatments

Different lowercase letters indicate a significant difference (P<0.05); uppercase letters indicate a significant difference (P<0.01), the same below


2.3 不同处理对旱地玉米不同生育时期0~200cm土壤贮水量的影响

不同处理旱地玉米0~200cm土壤贮水量是降水入渗、地面蒸发、作物蒸腾等共同作用的结果。覆膜起垄的目的是通过垄膜的微集水作用达到雨水叠加效应,将有限降水资源直接供应作物根系,避免地膜平铺带来膜上雨水的无效蒸发,最终提高旱地玉米雨水资源的利用率和利用效率。从表2可以看出,不同处理对旱地玉米不同生育时期0~200cm土壤贮水量的影响不同,差异主要在玉米拔节期和收获期。拔节期垄高5cm处理贮水量极显著(P<0.01)小于其他处理,可能由于该处理协调了土壤增温和微集水之间的矛盾,同时兼顾了土壤温度和水分效应,因此,生长发育较快,耗水量较大,导致0~200cm土壤贮水量最小。拔节期垄高20cm土壤贮水量最高,一方面与垄高20cm表层土壤温度低造成的生长发育缓慢有关,另一方面与其微集水效果最好有关。由于试验年份7月份降水量是多年平均的2.3倍,不同处理0~200cm土壤贮水量在抽雄期和灌浆期都得到了补充,因此处理间没有显著差异。收获期不同覆膜处理土壤贮水量都极显著(P<0.01)高于不覆膜处理,平均较不覆膜处理增加18.2mm,但不同覆膜起垄高度之间没有显著差异。

表2   不同处理旱地玉米不同生育时期0~200cm土壤贮水量

Table 2  0~200cm soil water storage at different growth stages in dryland maize under different treatments mm

处理Treatment出苗期
Emergence
拔节期
Jointing
抽雄期
Heading
灌浆期
Filling
收获期
Harvesting
平均值
Average
RH0371.1aA333.2bB418.2aA386.1aA339.1aA369.5aA
RH5372.0aA321.5cC417.4aA388.3aA340.5aA367.5aA
RH10371.3aA335.4bB412.8aA385.4aA347.7aA370.1aA
RH15373.4aA336.1bB413.4aA379.2aA348.9aA369.8aA
RH20373.3aA346.4aA416.6aA387.8aA340.2aA372.4aA
CK366.7aA338.6bB413.0aA391.9aA325.1bB366.7aA
平均值±标准偏差Average±Standard deviation371.2±2.6335.3±8.2415.4±2.5386.3±4.2340.5±8.0369.3±2.0

Note: Different lowercase letters indicate a significant difference at P=0.05; uppercase letters indicate a significant difference at P=0.01; the same below

注:不同小写字母表示差异达显著水平(P<0.05),不同大写字母表示差异达极显著水平(P<0.01),下同

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2.4 不同处理对旱地玉米生育进程的影响

由于不同处理改变了土壤水热状况,因此对玉米生育进程的影响明显不同(表3)。不同覆膜处理出苗期没有差异,都较不覆膜提前了2d。覆膜处理中,随着起垄高度的增加,垄侧播种行日平均地温降低,因此拔节期逐步推迟,以地膜平铺处理最早,垄高5cm和垄高10cm较地膜平铺推迟1d,垄高15cm和垄高20cm推迟2d。不覆膜处理土壤温度最低,因此拔节期最迟,较地膜平铺推迟5d。随着玉米生育进程的推进,不同覆膜处理抽雄期和吐丝期相应推迟,可能与地面封垄后,不同覆膜起垄高度处理间地温差异逐渐变小有关,而不覆膜处理由于和覆膜处理间有显著的地温差异,同时由于不同生育时期地温差异的累加效应,因此不覆膜处理的抽雄期和吐丝期都较地膜平铺推迟了7d。由于该区域属于冷凉区,虽然进行了地膜覆盖,在早霜期不同处理都没有达到完全生理成熟的标准,但成熟度有所不同。

表3   不同处理旱地玉米生育进程

Table 3  Growing process of dryland maize under different treatments

处理Treatment播种期Sowing出苗期Emergence拔节期Jointing抽雄期Heading吐丝期Silking成熟期Maturity
RH04月27日5月11日6月23日7月23日7月24日未成熟
RH54月27日5月11日6月24日7月24日7月25日未成熟
RH104月27日5月11日6月24日7月24日7月25日未成熟
RH154月27日5月11日6月25日7月25日7月26日未成熟
RH204月27日5月11日6月25日7月25日7月26日未成熟
CK4月27日5月13日6月28日7月30日7月31日未成熟

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2.5 不同处理对旱地玉米产量及相关性状的影响

不同处理由于改变了土壤水热状况和玉米生育进程,因此最终对产量及相关性状的影响明显不同(表4),不同处理中覆膜垄高5cm经济产量和生物产量最高,主要是其穗长最长,穗粒数和百粒重都极显著(P<0.01)大于其他处理的原因,其中经济产量分别较地膜平铺、垄高10、15和20cm增产6.3%、0.9%、5.5%和6.3%。其原因是垄高5cm处理协调了土壤增温和微集水间的矛盾,既缓解了由于覆膜起垄引起土壤温度降低的问题,又可以通过起垄起到微集水的效应。地膜平铺处理经济产量极显著(P<0.01)低于覆膜垄高5cm和垄高10cm,主要和百粒重极显著(P<0.01)降低有关,且生物产量极显著(P<0.01)低于其余所有处理。地膜平铺处理虽然播种行地温最高,但由于其没有微集水效应,对春旱严重且小雨比例较高的旱地玉米来讲,没有兼顾地膜覆盖的增温、保墒和微集水作用。覆膜垄高15cm和垄高20cm经济产量极显著(P<0.01)低于覆膜垄高5cm和覆膜垄高10cm,而生物产量也极显著低于(P<0.01)覆膜垄高5cm,这两个处理虽然微集水效应较好,但由于起垄高度偏高,造成了垄侧播种行地温明显降低,这对冷凉区玉米产量的形成非常不利。不覆膜处理经济产量极显著(P<0.01)低于其他所有处理,平均较覆膜处理减产11.0%。不同处理出子率之间没有显著差异,收获指数以地膜平铺、垄高5cm和垄高10cm较高,极显著(P<0.01)高于垄高15cm、垄高20cm和不覆膜处理。

表4   不同处理旱地玉米产量及相关性状

Table 4  Grain yield and related yield traits under different treatments in dryland

处理
Treatment
穗长(cm)
Ear length
穗粗(cm)
Ear
diameter
穗行数
Ear row
number
行粒数
Grain number
per row
穗粒数
Grain number
per spike
百粒重(g)
100-grain
weight
经济产量
(kg/hm2)
Grain yield
生物产量
(kg/hm2)
Shoot biomass
出子率(%)
Shelling
percentage
收获指数(%)
Harvest
index
RH014.9abA7.0aA17.0aA34.2aA579.7bB32.4cC12 643.4bB23 766.9cC86.6aA49.9aA
RH515.2aA7.0aA17.5aA34.2aA597.7aA34.9aA13 444.0aA27 540.4aA87.4aA48.8abA
RH1014.5bB7.1aA17.4aA33.2aA576.0bB33.7bB13 330.7aA25 536.1bB87.3aA49.5aA
RH1514.3bB7.1aA17.4aA32.9aA573.6bB33.9bB12 742.0bB25 849.6bB87.1aA47.7bB
RH2014.5bB7.1aA17.1aA32.9aA560.3cC33.6bB12 645.0bB26 506.6bB86.7aA44.9cC
CK13.3cC7.1aA17.0aA30.3bB514.0dD33.8bB10 514.3cC25 923.0bB87.1aA45.6cC

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2.6 不同处理对旱地玉米水分利用效率的影响

由于不同处理间耗水量差异不大,因此不同处理间水分利用效率的差异和经济产量有相同的趋势(图4)。不同覆膜处理水分利用效率都极显著(P<0.01)高于不覆膜处理,平均增加6.7kg/(hm2·mm),增幅为26.6%。覆膜处理中,以垄高5cm和垄高10cm处理水分利用效率最高,极显著(P<0.01)高于地膜平铺和垄高20cm处理,分别平均较地膜平铺和垄高20cm处理提高2.1和2.2kg/(hm2·mm),增幅分别为6.8%和7.2%。

图4

图4   不同处理旱地玉米水分利用效率

Fig.4   Water use efficient of dryland maize under different treatments


3 讨论

春季低温是影响冷凉区春玉米增产的一个重要因素[15]。玉米作为喜温作物,对低温的耐受程度较低,即使1℃的温度差异也会对玉米生长发育造成影响[16]。本研究结果表明,覆膜可显著提高垄侧播种行日平均地温,不同垄高覆膜处理平均较不覆膜处理提高了玉米苗期8cm日平均地温1.5℃。但当覆膜起垄高度从0cm增加到5、10、15、20cm时,播种行8cm日平均地温从20.3℃逐渐降低为20.0℃、19.7℃、19.5℃、19.2℃,即垄高每增加5cm,日平均地温就降低约0.3℃,这对冷凉区旱地玉米生产来说是非常不利的。其中,日平均地温降低的主要原因是日最高气温的降低,可能随着起垄高度的增加,垄内土壤容量变大,土壤热容量一定的前提下,升温需要的热量就越大,因此升温较慢。刘恩科等[14]在冷凉区旱地玉米的研究中也得到了同样的结果。张德奇等[9]对旱区谷子的研究也表明苗期地膜平铺较起垄覆膜沟播有更好的增温效果。而李尚中等[17]和谢孟林等[18]研究表明,玉米生育前期起垄覆膜较平铺地膜土壤温度高,这可能与地膜覆盖程度、当地气候条件以及测定温度的位置和深度有关[14]

起垄覆膜改变了地面的微地形状况,不仅有保墒效应,还有明显的微集水效果,可将小于5mm的无效降水转化为有效水贮存于土壤中,提高降水利用率[9,17,19]。本研究中,当覆膜起垄高度从0cm逐级增加到5和10cm时,膜侧播种行0~20cm土壤含水量分别较地膜平铺增加了3.6和5.3个百分点,但当覆膜起垄高度从10cm逐渐增加到15和20cm时,膜侧播种行土壤含水量虽有所增加,但并没有显著变化。表明覆膜起垄高度为5~10cm的微垄时,即可起到明显的微集水效应。如果起垄高度过高,除了会出现播种时动土量较大引起的机械能耗较大问题外,可能还会出现播种行的熟土大量转移到垄内而影响玉米生长发育的情况[20],另外可能会对残膜回收增加一定的难度。

微垄覆膜协调了土壤增温和微集水间的矛盾,既缓解了由于覆膜起垄引起的土壤温度降低问题,又可以通过起垄起到微集水的作用,同时兼顾了地膜覆盖的保墒、增温和微集水效应,充分发挥了地膜覆盖的最大增产增效作用[13]。本研究中,覆膜垄高5cm经济产量最高,显著大于地膜平铺、垄高15cm和垄高20cm,分别增产6.3%、5.5%和6.3%,其次为垄高10cm,但和垄高5cm之间没有显著差异。覆膜垄高5cm生物产量也显著大于其他处理。白秀梅等[10]在晋北旱作区的研究也得到类似结果,覆膜垄高10cm在不同年份分别较地膜平铺增产21.7%和5.9%,但并没有不同覆膜起垄高度间的比较,增产幅度的不同可能和不同气候年型以及土壤条件有关。

起垄覆膜协调了根际土壤水分和土壤温度状况,在耗水量一定的情况下增加了蒸腾/蒸发比,有利于提高水分利用效率[21,22]。本研究覆膜处理中,以垄高5cm和垄高10cm处理水分利用效率最高,显著高于地膜平铺和垄高20cm处理,平均较地膜平铺和垄高20cm处理分别提高2.1和2.2kg/(hm2·mm),增幅分别为6.8%和7.2%。本研究仅为1年的试验研究结果,不同年份的试验结果可能会因底墒、降水分布、气温状况、土壤肥力等状况有差异,这有待进一步研究。

4 结论

干旱缺水、低温冷凉是冷凉区旱地玉米生产中的主要限制因子,微垄覆膜(垄高5~10cm)可以缓解由于起垄高度增加引起的地温降低问题,同时兼顾地膜覆盖增温、保墒和微集水效应,增产增效,是冷凉区旱地玉米适宜的地膜覆盖方式。

随着覆膜起垄高度增加,垄侧播种行日平均地温逐渐降低,垄高每增加5cm,玉米苗期播种行8cm日平均地温降低0.3℃;当覆膜垄高从0cm逐步增加到5和10cm时,微集水效应显著增加,但当覆膜高度从10cm增加到15和20cm时,微集水效应没有显著变化;随着覆膜起垄高度增加,玉米生育期推迟,垄高20cm玉米拔节期较地膜平铺推迟2d,抽雄吐丝期相应推迟2d;覆膜垄高5cm和10cm经济产量显著大于垄高15cm、垄高20cm和地膜平铺,且覆膜垄高5cm处理的生物产量也显著大于其他处理;覆膜处理中,以垄高5cm和垄高10cm水分利用效率最高,显著高于地膜平铺和垄高20cm,平均较平铺和垄高20cm分别提高2.1和2.2kg/(hm2·mm),增幅分别为6.8%和7.2%。

The authors have declared that no competing interests exist.
作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

张冬梅, 张伟, 刘恩科 , .

早熟区不同播期旱地玉米产量对施肥水平和种植密度的响应

中国生态农业学报, 2013,21(12):1449-1458.

DOI:10.3724/SP.J.1011.2013.30581      URL     Magsci     [本文引用: 1]

为明确早熟区不同播期旱地玉米产量对施肥水平和种植密度的响应特征及趋势, 完善高产高效密植栽培技术, 采用田间试验法, 以传统耕种方式为对照, 于2010-2011年连续2年研究了不同播期[秋耕早播和正常播种(对照)]、施肥水平和种植密度对旱地玉米主要产量性状的影响。结果显示, 2010年(遭遇"卡脖旱")秋耕早播经济产量、收获指数和水分利用效率分别较对照增加9.0%、7.1%和6.4%(<i>P</i><0.01), 百粒重(<i>P</i><0.01)和出籽率(<i>P</i><0.05)显著大于对照。2011年(丰水年)增幅明显增加, 经济产量、收获指数和水分利用效率分别较对照增加13.1%、8.8%和8.5%(<i>P</i><0.01), 穗粒数(<i>P</i><0.05)和百粒重(<i>P</i><0.01)显著大于对照。随着施氮水平增加, 经济产量和生物产量都呈增加趋势, 但2010年秋耕早播过量施肥造成明显减产, 2011年施肥处理经济产量显著大于不施肥处理, 而不同施氮水平间无显著差异。秋耕早播较低的施肥量可获得较高的产量。随着密度增加, 2010年玉米经济产量和生物产量呈二次抛物线型, 秋耕早播获得最高经济产量的种植密度为7.5万株?hm<sup>-2</sup>, 该年型秋耕早播可通过适当增密获得高产, 而对照增密会造成严重减产。2011年经济产量和生物产量随种植密度增加而增加, 但当密度增加到7.5万株?hm<sup>-2</sup>时经济产量不再显著增加。受旱年份秋耕早播较对照缩小了密度效应, 为增产奠定了一定基础, 且施肥和密度对产量存在显著互作效应, 而丰水年互作效应不明显。对照该生态区目前的玉米栽培措施, 在适期早播的基础上, 减少肥料用量和适当增密是该区实现玉米高产高效栽培的技术方向。

张冬梅, 姜春霞, 黄学芳 , .

早熟区不同熟期玉米品种产量对播期和施肥方式的响应

中国农学通报, 2015,31(24):59-66.

URL     [本文引用: 1]

随着全球气候变暖以及玉米生育期较长的耐密高产品种的出现,一些玉米早熟区出现了种植不同熟期品种的现象。为了在同一生态区合理选择不同熟期品种,同时明确其相应配套栽培技术措施,于2012年在山西省玉米早熟区开展了不同熟期品种产量及相关性状对播期和施肥方式的响应研究。结果表明,在常规栽培技术条件下,中熟品种‘大丰30’虽然产量最高,但在正常年份不能完全成熟,出籽率和收获指数在4个不同熟期品种中最小,而特早熟品种产量最低且不能充分利用光热资源,因此,综合考察高产、稳产、优质、高效等条件,该区更适宜推广的品种为早熟品种‘kx9384’。生育期相对较短的品种‘kxa6336’和‘kx9384’早播种10天后,玉米需水关键期提前到遭遇旱情的6月,反而造成明显减产,其中穗粒数较对照分别减少6.0%和2.8%,经济产量也较对照分别减少6.5%和4.6%。对生育期相对较长的品种‘并单16’和‘大丰30’,早播争取到一定的有效积温,同时玉米需水关键期也赶在了降水较多的7月,因此,早播处理的主要穗部性状明显优于对照,经济产量分别较对照增加4.6%和5.0%。和分次施肥相比,一次性深施全部肥料对生育期相对较短、前期早发的玉米品种影响较小,对生育期较长的玉米品种抑制作用更强,其中生育期相对较短的‘kxa6336’、‘kx9384’和‘并单16’的3个不同底施处理间经济产量没有差异,但都显著大于不施肥处理,而对生育期最长的‘大丰30’,经济产量随底施比例的增加显著(P〈0.05)减小,全底施处理经济产量显著小于1/3底施处理,较1/3底施处理减产5.1%,而和不施肥处理间没有差异。因此,从简化栽培兼顾产量水平角度考虑,一次性深施肥对生育期较短、前期早发的品种更为适宜。

崔石新, 樊明寿, 贾立国 , .

沟垄集雨技术研究进展及其在旱作马铃薯生产中的应用潜力

作物杂志, 2017(5):8-12.

DOI:10.16035/j.issn.1001-7283.2016.05.002      URL     [本文引用: 2]

近年来,沟垄集雨技术正在逐渐成为我国旱区作物增产的重要措施。简要概述了沟垄集雨技术的概念,综合目前的研究进展,从集雨、保墒和用水三个环节总结了影响沟垄集雨技术效果的因素,分析了沟垄集雨栽培技术对作物生长发育的影响。最后,展望了沟垄集雨技术在旱作马铃薯生产中的应用潜力。

张维国 .

不同类型地膜覆盖对马铃薯产量及品质的影响

作物杂志, 2017(1):87-90.

URL     [本文引用: 2]

在青海省互助县曹家堡进行不同类型地膜覆盖马铃薯单因素试验,以白膜覆盖、黑膜覆盖、降解膜覆盖为处理,以起垄露地种植和平地种植为对照。试验结果表明,在土壤深度0—10cm处,增温效果为白膜起垄〉起垄降解膜〉起垄黑膜〉起垄露地〉露地平种,10cm深处的增温效果〉土壤表面。各种地膜覆盖后均可缩短马铃薯的生育期,提前收获,白膜覆盖和降解膜覆盖缩短生育期的作用大,黑膜覆盖作用小。白膜、黑膜和降解膜起垄覆盖马铃薯后,均可增加马铃薯株高、茎粗,提高马铃薯的结薯数和大薯率,提高马铃薯块茎产量和块茎淀粉产量,但干物质含量和淀粉含量下降,黑膜覆盖后干物质含量、淀粉含量下降的少,白膜覆盖和降解膜覆盖下降的多。普通白膜和黑膜的残留量大,降解膜到收获时基本腐烂。采用白膜或降解膜进行马铃薯覆盖最好。

郭满平, 刘生瑞, 白宏鹏 .

不同覆膜栽培对玉米土壤水分温度及产量的影响

干旱地区农业研究, 2015,33(2):50-55.

DOI:10.16302/j.cnki.1000-7601.2015.02.008      URL     [本文引用: 1]

采用烘干称重法和地温计法测定了环县川旱地不同覆膜与露地栽培方式下全生育期内0~80 cm土层的土壤含水量和0~40 cm土层的土壤温度,成熟期随机测量不同处理方式下的株高、株重、茎粗、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、千粒重和单株叶面积等指标,计算经济产量和生物产量,分析不同覆膜与露地栽培对玉米土壤水热环境和产量的调控机制。结果表明,全膜双垄沟播栽培较全膜平铺穴播、半膜平铺穴播、半膜覆盖垄播和露地平播栽培,全生育期0~80 cm土壤水分分别提高了0.3%、1.0%、1.6%和2.4%,0~40 cm土壤温度分别提高了0.3℃、1.2℃、1.6℃和2.2℃,生育期分别缩短了0、3、5 d和13 d,生物产量分别提高了679.5、2 740.5、3 376.5 kg·hm-2和4 861.5 kg·hm-2,经济产量分别提高了424.5、1 729.5、2 032.5 kg·hm-2和2 971.5 kg·hm-2。因此,在相应的旱作农业区大力推广全膜双垄沟播栽培技术,能大幅提高玉米产量,有利于保障国家粮食安全。

李尚中, 樊廷录, 王磊 , .

不同覆膜方式对旱地玉米生长发育、产量和水分利用效率的影响

干旱地区农业研究, 2013,31(6):22-27.

DOI:10.3969/j.issn.1000-7601.2013.06.004      URL     [本文引用: 1]

针对甘肃陇东旱作区年降水量少、季节分布不均,特别是玉米生产春旱严重等问题,以露地平播为对照(CK),研究了双垄面全膜覆盖沟播,双垄面半膜覆盖沟播,宽膜覆盖平播,窄膜覆盖平播,全地面覆盖平播,膜侧播种等6种覆膜种植方式对旱作玉米出苗率、干物质积累量、株高、叶面积指数、生育时期、产量和水分利用效率的影响。结果表明,全膜双垄沟提高了玉米出苗率和出苗速度,提早成熟,整个生育期玉米株高、叶面积指数和干物质积累量始终大于其它处理,显著提高了产量和水分利用效率,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。

李小燕, 张雷, 牛芬菊 , .

旱地组合型微垄全膜不同覆盖时期对土壤水分及胡麻生长的影响

干旱地区农业研究, 2015,33(2):16-21.

DOI:10.16302/j.cnki.1000-7601.2015.02.003      URL     [本文引用: 1]

春夏干旱是榆中县旱作区胡麻产量的主要限制因素。进一步减少旱地冬春季土壤水分的无效蒸发、提高土壤含水量,为胡麻前期生长创造良好的土壤条件是实现该区胡麻高产稳产的必须步骤。2011—2012年连续两年在地处甘肃省中部半干旱雨养农业区的榆中县石头沟旱作农业示范点进行了组合型微垄全膜覆盖不同覆膜时期对旱地胡麻生长影响的试验。本试验设组合型微垄全膜秋覆盖垄侧栽培、组合型微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和露地穴播三个处理,分别对其土壤水分、经济性状、生育期、产量结果进行分析。结果表明,旱地胡麻组合型微垄全膜秋覆盖垄侧栽培可明显减少冬春季土壤水分的无效蒸发,增加土壤水分含量,0~60 cm的土壤平均含水量,分别比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和旱地胡麻露地穴播栽培高31.9 g·kg-1和45.3 g·kg-1;胡麻的经济性状明显改善,株高分别比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培和旱地胡麻露地穴播栽培高3.8 cm和14.7 cm、单株蒴果数分别增加8.5个和11.5个、蒴果粒数分别增加0.6个和1.65个、千粒重分别提高0.05 g和0.31 g。旱地胡麻组合型微垄全膜秋季覆盖垄侧栽培比胡麻露地栽培增产1 471.2 kg·hm-2,增幅129.54%,比旱地胡麻微垄全膜播种前覆盖垄侧栽培增产378.22 kg·hm-2,增幅17.41%,增产效果十分明显。

杨祁峰, 岳云, 熊春蓉 , .

不同覆膜方式对陇东旱塬玉米田土壤温度的影响

干旱地区农业研究, 2017(6):29-33.

URL     [本文引用: 2]

在海拔1 700 m以下的陇东旱塬选择年降雨量和年平均积温相近的3个试验点,以玉米为栽培作物,进行秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺和不覆膜5种栽培模式试验,分别测定地表5 cm、10 cm、15 cm、20 cm的土层地温,以探索全膜双垄沟播栽培技术对土壤地温的影响。结果表明,在玉米生长的每一个生育期,不同的土壤深度的地温和有效积温均是A.秋季全膜双垄沟播栽培B.春季顶凌全膜双垄沟播栽培C.播前全膜双垄沟播栽培D.半膜平铺E.不覆膜。并且在海拔1 700 m以下区域,秋季全膜双垄沟播栽培、春季顶凌全膜双垄沟播栽培、播前全膜双垄沟播栽培、半膜平铺的有效积温均能满足玉米正常生长所需的积温。不覆膜的有效积温不能满足玉米正常生长所需的积温。

张德奇, 廖允成, 贾志宽 , .

宁南旱区谷子地膜覆盖的土壤水温效应

中国农业科学, 2005,38(10):2069-2075.

DOI:10.3321/j.issn:0578-1752.2005.10.018      URL     Magsci     [本文引用: 3]

对不同覆膜方式降水后土壤水分的变化趋势进行定位观测,并观测了谷子生育期土壤水分动态,结合作物产量分析了农田水分利用效率。研究表明,降水后微集水种植技术的沟内有较好的集水作用,水分可以储备在垄下部位,表层土壤水分变化剧烈。微集水种植技术在生育期间有集水保墒作用,季末土壤供水能力明显改善。冬闲田处理秋平膜与秋垄沟播前贮水量分别较对照高24.9、7.1 mm,且增产效果显著。覆膜处理的谷子产量得到明显提高和农田水分得到高效开发利用。作物各个生育时期以微集水种植技术的集水保墒效果最佳、生育期耗水量较低,表现出良好的社会和生态效益。

白秀梅, 卫正新, 郭汉清 .

旱地起垄覆膜微集水种植玉米技术研究

山西农业大学学报(自然科学版), 2011,31(1):13-17.

DOI:10.3969/j.issn.1671-8151.2011.01.004      URL     [本文引用: 3]

为了提高旱作农业区降水资源利用率,改善旱地玉米的生长环境,达 到提高单位面积产量的目的,设计出一套旱地起垄覆膜微集水种植玉米技术.通过不同降雨年型的试验研究表明:在玉米生长期,起垄覆膜微集水种植技术(A)和 传统平铺膜(CK1)、不铺膜种植技术(CK2)相比较,应用该技术的0~60 cm平均土层含水量最高,达12.63%(2004年)、11.87%(2009年);同时该技术也提高了土温,改善了玉米生长发育进程,明显提高了单位 面积产量和水分利用效率(WUE)(P<5%).和平铺膜相比,起垄覆膜微集水种植技术的水分利用率提高了25.7%(2004年)、8.9%(2009 年),和常规无膜种植相比,该技术的水分利用率提高了81.2%(2004年)、31.7%(2009年).

张平良, 郭天文, 曾骏 , . 一种北方旱区密植作物微垄覆膜穴播集雨栽培方法:中国, 106171386A. 2016 -12-07.

[本文引用: 1]

秦永林, 贾立国, 崔亚超 , . 旱作马铃薯微垄覆膜侧播农艺方法:中国, 103460967A. 2013 -12-25.

[本文引用: 1]

张冬梅, 王娟玲, 黄学芳 , . 一种冷凉区旱地玉米微垄覆膜播种方法:中国, 103843557A. 2014 -06-11.

[本文引用: 2]

刘恩科, 姜春霞, 黄学芳 , .

覆膜方式对土壤环境及玉米产量的影响

中国农学通报, 2015,31(27):46-52.

DOI:10.11924/j.issn.1000-6850.casb15060121      URL     [本文引用: 3]

为了避免低温冷凉与干旱对冷凉区春玉米产量形成的影响,探求适宜冷凉区春玉米种植的覆膜方式,于2012—2013年研究了8种不同覆膜方式对春玉米苗期土壤水分、土壤温度及产量的影响。结果表明:玉米苗期,起垄高度5~10 cm、外露50~70 cm的覆膜方式能提高耕层土壤水分,起到良好的保墒作用,0~5 cm土壤日平均温度较不覆膜提高1.5~2.3℃,玉米抽雄期提前6~7天;起垄5~10 cm、外露50~70 cm的覆膜方式玉米产量显著高于不覆膜处理,与全膜双垄沟播、膜上种植处理没有差异;2012年,起垄外露70、50 cm、起垄高度10 cm的玉米产量分别较不覆膜提高17.9%、17.1%、15.6%;2013年,起垄外露70、50 cm、起垄高度10 cm的玉米产量分别较不覆膜提高15.5%、6.4%、18.2%。综合2012、2013年的水热条件、玉米生长及产量情况,起垄高度5~10 cm、起垄外露50~70 cm为适宜该地区的覆膜方式。

Qin R J, Stamp P, Richner W .

Impact of tillage on maize rooting in a Cambisol and Luvisol in Switzerland

Soil and Tillage Research, 2006,85(1/2):50-61.

DOI:10.1016/j.still.2004.12.003      URL     [本文引用: 1]

Soil conditions under no-tillage (NT) are often unfavorable for the growth of maize roots in comparison to conventional tillage (CT). In 1997 and 1999, the impacts of tillage on the morphology and spatial distribution of maize ( Zea mays L.) roots at anthesis were investigated in a 5-year field trial at two sites (loamy silt and sandy loam soils) in the Swiss midlands. Four soil cores, perpendicular to the maize row, were taken to a depth of 100 cm in each plot; the root length density (RLD), the mean root diameter (MD), and the relative length per diameter-class distribution (LDD) of the roots were determined. Roots were longer and thinner in 1999 than in 1997. The RLD was significantly higher and the MD was smaller on the loamy silt than on the sandy loam. The RLD and MD decreased with the distance from the plant row. Most of the maize roots, about 80% of the total root length, were in the layer from 0 to 40 cm, with maximum values from 5 to 10 cm; the thickest roots were in the soil layer from 10 to 50 cm. Significant differences in RLD with increasing distance from the row of plants were found in the top 30 cm. Averaged over the whole soil profile, RLD was higher and MD was smaller under CT than under NT. The impact of tillage on RLD and MD interacted with spatial factors and years. Within the soil profile, RLD was significantly higher under NT than under CT at a depth of 5 cm, whereas it was higher under CT than under NT below 10 cm. Below 50 cm, there was no difference in RLD between the tillage systems. In a horizontal direction, MD was consistently higher in the row and lower in the mid-row under NT than under CT. Our results show that differences in maize root growth between tillage systems, which were reported in previous studies, persist until anthesis. The accumulation of maize roots near the soil surface in NT suggests that subsurface-banding of starter fertilizer is a more efficient way of applying fertilizer (particularly immobile nutrients such as phosphorus) compared with broadcasting in order to supply sufficient nutrients for NT maize.

Barlow E W R, Boersma L, Young J L .

Photosymthesis,transpiration,and leaf elongation in corn seedlings at suboptimal soil temperatures

Agronomy Journal, 1977,69(1):95-100.

DOI:10.2134/agronj1977.00021962006900010025x      URL     [本文引用: 1]

The physiology of plant response to low soil temperatures is not well understood. Laboratory studies were conducted to examine the relative sensitivities of rates of leaf elongation, net photosynthesis, and transpiration and the leaf water potential of corn seedlings (L. ‘Pride 5’) to decreasing temperature. These parameters were simultaneously monitored, as the soil temperature was decreased from 28 to 10 C at about 4 C increments. The different soil temperatures were imposed during a 10-hour period on 14-day-old plants with seven exposed leaves growing at a 27.5 C air temperature, a 55% relative humidity, and a light intensity of 753 μE/m/sec.

李尚中, 王勇, 樊廷录 , .

旱地玉米不同覆膜方式的水温及增产效应

中国农业科学, 2010,43(5):922-931.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2010.05.005      URL     Magsci     [本文引用: 2]

<P><FONT face=Verdana>【目的】探求不同覆膜方式对旱地农田土壤水温变化规律、降水高效利用和玉米产量的影响,以期高效利用和开发有限的自然降水资源。【方法】对6种覆膜方式下玉米关键生育期耕层土壤昼夜24 h温度变化、0—2 m土壤水分动态进行定位监测,结合作物产量分析农田水分利用效率。【结果】玉米苗期,垄膜沟播(包括全膜双垄沟和半膜双垄沟)能防止白天耕层土壤温度过度上升和晚上温度过度下降;灌浆期,耕层平均温度最低;整个生育期,耕层平均地温比露地高2.4℃;垄膜沟播能把小于5 mm的无效降水转化为有效水分贮存于土壤中,提高降水利用率。在平水年份,全膜双垄沟玉米的产量和水分利用效率最高,较露地分别提高91%和85%;干旱年份,半膜双垄沟玉米的产量和水分利用效率最高,较露地分别提高34%和33%。【结论】垄膜沟播能调控土壤的水温条件,提高玉米水分利用效率。平水年全膜双垄沟增产效应最佳,干旱年半膜双垄沟增产效应较好,是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径。<BR></FONT></P>

谢孟林, 查丽, 郭萍 , .

垄作覆膜对川中丘区土壤物理性状和春玉米产量的影响

干旱地区农业研究, 2017,35(2):31-38.

DOI:10.7606/j.issn.1000-7601.2017.02.06      URL     [本文引用: 1]

采用大田试验,设置垄作覆膜(A1B1)、平作覆膜(A1B2)、垄作不覆膜(A2B1)、平作不覆膜(A2B2)4个处理,研究垄作与覆膜对川中丘区春玉米田土壤物理性状和产量的影响。结果表明:地膜覆盖显著提高了丘陵旱地玉米生育前期耕层土壤水分和温度;垄作栽培显著降低耕层土壤容重,增大土壤总孔隙度和毛管孔隙度;垄作与覆膜措施相结合可有效改善土壤水热状况和物理结构。从玉米穗部性状和产量看,覆膜显著提高玉米穗长、穗粗、穗粒数、百粒重,降低秃尖长,产量较不覆膜处理平均增加20.2%。垄作对玉米穗部性状和产量的影响因覆膜与否而异。覆膜下,垄作较平作显著提高了穗粒数,降低了秃尖长,产量较平作增加7.7%;不覆膜下,垄作则显著降低穗粒数、百粒重,产量较平作降低12.6%。相关分析表明玉米产量与生育前期土壤温度和土壤含水量呈显著正相关关系。垄作覆膜通过提高玉米生育前期土壤温度和含水量,改善了耕层土壤物理性状,最终提高了玉米产量。

韩清芳, 李向拓, 王俊鹏 , .

微集水种植技术的农田水分调控效果模拟研究

农业工程学报, 2004,20(2):78-82.

DOI:10.3321/j.issn:1002-6819.2004.02.018      URL     Magsci     [本文引用: 1]

农田微集水种植技术是提高旱区农田作物生产力的一项重要的技术选择,带型(沟垄的宽度比例和数值)的优化设计是其研究和开发所面临的关键问题之一。该研究利用模拟降水等方法,通过降水在沟垄间的分配比例、在沟土中水平分布的不均匀程度,在沟内的最大下渗深度及在沟内的垂直分布特征值4个描述降水在沟垄间分布特征参数对同一沟垄宽度比例的不同宽度值处理对农田水分调控的效果进行了比较分析。结果表明:各种降水处理下,对同一沟垄宽度比值,随着带型的窄化(宽度变窄),降水向垄中的侧渗作用增强,在沟内水平分布的不均匀性降低,在沟内的垂直下渗略有减弱;在蓄水保墒效果上,窄带型要优于同一沟垄比值下的宽带型。

张友昌, 张教海, 王孝纲 , .

垄作的生理生态效应研究进展

棉花科学, 2012,34(6):3-8.

URL     [本文引用: 1]

通过对近几年学术期刊上发表垄作生理生态效应研究文章的阅读和分析,综述了国内垄作栽培的生理生态效应研究进展,为垄作高产提供理论依据,并提出了垄作的区域与技术及品种配套,垄作的最佳群体结构及规格等需要进一步研究的问题。

Ramakrishna A, Tam H M, Wania S P , et al.

Effect of mulch on soil temperature,moisture,weed infestation and yield of groundnut in northern Vietnam

Field Crops Research, 2006,95(2/3):115-125.

DOI:10.1016/j.fcr.2005.01.030      URL     [本文引用: 1]

Groundnut ( Arachis hypogaea L.) is one of the chief foreign exchange earning crops for Vietnam. However, owing to lack of appropriate management practices, the production and the area under cultivation of groundnut have remained low. Mulches increase the soil temperature, retard the loss of soil moisture, and check the weed growth, which are the key factors contributing to the production of groundnut. On-farm trials were conducted in northern Vietnam to study the impact of mulch treatments and explore economically feasible and eco-friendly mulching options. The effect of three mulching materials (polythene, rice straw and chemical) on weed infestation, soil temperature, soil moisture and pod yield were studied. Polythene and straw mulch were effective in suppressing the weed infestation. Different mulching materials showed different effects on soil temperature. Polythene mulch increased the soil temperature by about 6 C at 5 cm depth and by 4 C at 10 cm depth. Mulches prevent soil water evaporation retaining soil moisture. Groundnut plants in polythene and straw mulched plots were generally tall, vigorous and reached early flowering. Use of straw as mulch provides an attractive and an environment friendly option in Vietnam, as it is one of the largest rice growing countries with the least use of rice straw. Besides, it recycles plant nutrients effectively.

谢军红, 柴强, 李玲玲 , .

黄土高原半干旱区不同覆膜连作玉米产量的水分承载时限研究

中国农业科学, 2015,48(8):1558-1568.

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.08.10      URL     [本文引用: 1]

【目的】以黄土高原半干旱区有限降水持续高效利用为目标,研究不同覆膜方式下连作玉米(Zea May L.)的产量表现和水分利用特征,揭示其增产机理,明确不同覆膜方式下有利于土壤水分持续高效利用的连作年限,为试区高产、水分高效持续利用型玉米连作技术提供理论依据。【方法】以田间定位试验为基础,量化连作玉米农田土壤水分的年际平衡关系、产量稳定性;以持续高产和收获期不发生土壤干燥化为依据,确定适用于不同覆膜方式的玉米连作年限。【结果】3年试验结果表明,全膜双垄沟播具有良好的保墒、提高土壤水分有效性,利于协调关键生育时期土壤-作物的水分供需关系,提高产量和水分利用效率的作用。与半膜平作处理相比,全膜双垄沟播玉米的籽粒产量、水分利用效率分别提高了41.8%和33.4%,生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了21.8%、12.3%、31.2%、27.8%、21.1%和-3.2%;与露地栽培处理相比生物产量、单位耗水的干物质累积量、总产值、净产值、毫米水产值和产投比分别提高了24.9%、39.1%、225.5%、1 423.9%、212.4%和93.5%。地膜覆盖增大了玉米全生育时期的耗水量,全膜双垄沟播、全膜平作和半膜平作耗水量较露地栽培增幅分别为15.5%—29.2%、10.0%—20.8%和4.2%—12.6%。单季较高的耗水量导致3种覆盖处理在连作第二年收获期土壤贮水量较连作开始期分别降低了37.3%、33.5%和30.9%,第三年降低了29.6%、27.5%和23.9%,造成土壤水分亏缺;随着连作年限的延长,土壤水分亏缺累计,出现土壤干化现象,引起产量波动,不利于土壤水分的持续利用。【结论】黄土高原半干旱区,在同等降雨条件下,全膜双垄沟播具有明显的增产增效和提高水分利用效率的作用,是理想的玉米种植模式;当年降雨量在320 mm左右时,全膜双垄沟播玉米连作不宜超过2年,全膜平作、半膜平作玉米的连作时间不宜超过3年。

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