呂雯 孫兆軍 李茜 羅成科

摘要[目的]研究不同覆蓋方式對(duì)鹽堿原土土壤水分和油葵產(chǎn)量的影響。[方法]設(shè)置地膜+秸稈覆蓋（PSM）、地膜覆蓋（PM）、秸稈覆蓋（SM）和無(wú)覆蓋常規(guī)種植（CK）4個(gè)處理，探討不同覆蓋條件下油葵種植地土壤水分時(shí)空特征及對(duì)其生長(zhǎng)、產(chǎn)量的影響。[結(jié)果]PSM處理在苗期0～30 cm土壤水分顯著低于PM、SM和CK處理（P<0.05），而在現(xiàn)蕾期，PSM處理在該層的土壤含水量顯著高于其他3種處理；PSM處理最大株高和葉片數(shù)為112.3 cm和27.0片，顯著大于PM、CK和SM處理（P<0.05），產(chǎn)量比其他3種處理分別提高了35.45%、120.15%、87.80%（P<0.05），PSM處理的水分利用效率分別比SM和CK處理提高了10.80%、32.72%。[結(jié)論]在鹽堿原土種植油葵采用地膜+秸稈覆蓋能提高天然降水的生產(chǎn)潛力，促進(jìn)節(jié)水生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞覆蓋；土壤水分；產(chǎn)量

中圖分類號(hào)S565.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）14-0026-03

Abstract[Objective]Effects of different mulching methods on soil water and Helianthus annuus yield were studied.[Method]The field management practices including plastic film and straw dualmulching（PSM），plastic film mulching（PM），straw mulching（SM）and conventional tillage（CK）were designed to study their effects on soil water use efficiency （WUE） and crop yield.[Result] In the seedling stage of H.annuus at the topsoil （0-30 cm），the soil water content in the treatment of PSM was lower （P<0.05） than that of PM，SM and CK，respectively.However，the water content in PSM treatment in the squaring stage was higher （P<0.05） than that in the treatments of PM，SM and CK，respectively.Plant height and leaf number of PSM treatment were 112.3 cm and 27.0，which were significantly greater than other treatments（P<0.05）.The yield of H.annuus in the treatment of PSM was 35.45%，120.15% and 87.80% higher than that in treatments of PM，SM and CK （P<0.05）.The water use efficiency of PSM treatment increased by 10.80% and 32.71%，respectively，compared with the treatments of SM and CK.[Conclusion]Using plastic film and straw dualmulching to plant H.annuus in original saline alkali soil can raise the production potential of natural precipitation and promote watersaving production.

Key words Mulch；Soil moisture；Yield

河套地區(qū)是我國(guó)西部地區(qū)重要的生態(tài)屏障，土壤鹽漬化和水資源短缺是該地區(qū)綠洲生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要限制因素。降雨或灌溉后，鹽堿原土分布地區(qū)水分很難下滲，植物生長(zhǎng)受到不同程度的限制，成片的鹽堿原土變?yōu)榛牡?。采用旱作地面覆蓋是減少土壤水分蒸發(fā)，增加土壤有效貯水量，減少土壤鹽分表聚和改良鹽堿原土的重要手段[1-5]。油葵是一種耐鹽堿耐旱作物，廣泛種植在新開墾的鹽堿原土和中低產(chǎn)田中。在油葵種植中采用地膜和秸稈單一覆蓋方式種植時(shí)，也存在著一些不利因素。由于新開墾的鹽堿原土可耕作性差，采用地膜覆蓋種植作物時(shí)出現(xiàn)膜孔泥濘、板結(jié)及積鹽[6-8]等現(xiàn)象，從而造成油葵大幅減產(chǎn)。同時(shí)有研究表明，地膜覆蓋會(huì)使作物早衰減產(chǎn)[9-10]；秸稈覆蓋會(huì)產(chǎn)生前期低溫效應(yīng)[11-15]，從而導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低。

目前關(guān)于不同覆蓋方式對(duì)鹽堿地土壤種植油葵產(chǎn)量及生長(zhǎng)影響的研究較少。筆者對(duì)比4種不同覆蓋方式下土壤剖面水分分布及其隨降雨和時(shí)間的變化特點(diǎn)，并研究其對(duì)油葵生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成等方面的影響，探索改良鹽堿原土荒地和鹽漬化中低產(chǎn)田，提高耕地土壤保水能力和降水利用效率的方法和途徑，為實(shí)現(xiàn)鹽堿地原土改良種植油葵的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)設(shè)在寧夏銀北西大灘，該地位于寧夏賀蘭山東麓洪積扇邊緣，屬于黃河中上游灌溉地區(qū)（106°24′209″E、38°50′289″N），屬干旱的暖溫帶季風(fēng)氣候；多年平均降水量為 176.5 mm，多年平均蒸發(fā)量為 1 755.1 mm；地下水深埋1.5～2.0 m；土壤堿化度普遍在20%以上，pH 在9以上；土壤有機(jī)質(zhì)和含鹽量低，質(zhì)地黏重（容重1.42～1.74 g/cm3），田間最大持水量為22%～41%，凋萎系數(shù)為14%～18%。

1.2材料供試作物為油葵，品種為KWS203。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)設(shè)置地膜+秸稈（PSM）、地膜（PM）、秸稈（SM）和無(wú)覆蓋常規(guī)種植（CK）4個(gè)處理，各處理 3 次重復(fù)。地膜厚度 0.01 mm、膜寬 200 cm。采用隨機(jī)區(qū)組排列，各小區(qū)8 m×6 m，中間間隔 2 m 作為保護(hù)行，共 12 個(gè)小區(qū)。2014年5月31日人工播種油葵，播種量112.50 kg/hm2，行距50 cm、株距25～30 m，10月上旬收獲。整個(gè)生育期不灌溉，各處理田間施肥、除草及整蔓等其他管理措施一致。播種前施入有機(jī)肥（牛糞） 30 ×103 kg/hm2、尿素225 kg/hm2、過(guò)磷酸鈣60 kg/hm2、硫酸鉀60 kg/hm2。

1.4測(cè)定方法

1.4.1土壤含水量。 采用土鉆烘干法測(cè)定土壤含水量，測(cè)土深度為0～100 cm，取樣間隔為10 cm，取樣時(shí)間分別在油葵播種前1 d（5月30日）、苗期（7月4日）、現(xiàn)蕾期（7月31日）、開花期（9月10日）、成熟期（10月9日），3次重復(fù)。

1.4.2產(chǎn)量及生長(zhǎng)指標(biāo)。采用常規(guī)方法測(cè)定不同處理油葵的植株株高、莖粗、盤直徑、單盤粒質(zhì)量、盤粒數(shù)、百粒質(zhì)量、產(chǎn)量等，定苗后各小區(qū)均在采樣點(diǎn)附近的固定位置選取10株油葵定期進(jìn)行株高、葉片數(shù)觀測(cè)。油葵成熟后按小區(qū)單獨(dú)收割、脫粒、曬干后稱質(zhì)量，并計(jì)算單位面積油葵產(chǎn)量。

1.4.3作物水分利用效率。

式中，WUE為水分利用效率[kg/（hm2·mm）]；Y為作物產(chǎn)量（kg/hm2），ET為作物生育期內(nèi)蒸散量（mm）。

1.5數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Microsoft Excel 2007 軟件進(jìn)行處理，SPSS 22.0 軟件進(jìn)行方差分析，Duncans新復(fù)極差法進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2結(jié)果與分析

2.1土壤含水量的時(shí)間變化特征不同土層深度土壤含水量在各生育期表現(xiàn)不同。從土壤含水量變化來(lái)看，油葵對(duì)不同覆蓋處理土壤水分的利用表現(xiàn)出一定的階段性和層次性。從圖1可以看出，不同覆蓋耕作模式處理不同深度土壤水分隨時(shí)間的波動(dòng)過(guò)程盡管不盡相同，但是各耕作模式不同深度土壤水分隨時(shí)間的波動(dòng)趨勢(shì)整體一致，土壤水分剖面上土壤水分在油葵全生育期內(nèi)總體呈下降趨勢(shì)。0～30 cm土壤水分變化劇烈，呈“S”形，土壤水分與降水量響應(yīng)，呈單峰單谷型變化。各覆蓋處理與無(wú)覆蓋相比較，與降水量響應(yīng)的峰值時(shí)間均有推遲。其中PM和SM覆蓋處理土壤水分峰值推遲10 d，PSM處理土壤水分峰值推遲30 d。作物生長(zhǎng)后期4種處理土壤含水量差異較大。在苗期，降水量相對(duì)較多時(shí)期，0～30 cm土壤水分差異顯著（P<0.05），PSM處理分別比PM、SM和CK處理低14.73%、4.46%、13.39%；而在現(xiàn)蕾期，PSM處理0～30 cm土壤含水量分別比SM和CK處理高出5.78%、10.77%（P<0.05）。

在0～30 cm土壤中PM、SM和CK處理的土層最大含水量時(shí)間與降水量響應(yīng)，都出現(xiàn)在苗期；而PSM處理的土壤貯水量最大峰值推遲到降水量較少的現(xiàn)蕾期出現(xiàn)，沒(méi)有與降水量同時(shí)響應(yīng)。在油葵現(xiàn)蕾期營(yíng)養(yǎng)和生殖并進(jìn)生長(zhǎng)對(duì)水分需求較大的時(shí)候，正處于降水量較少時(shí)期，PSM處理有效保持了0～30 cm根系密集區(qū)的供水。降水量最大的苗期，PSM處理0～30 cm土壤含水量顯著低于CK處理。

在播種至苗期，各處理0～100 cm土壤含水量總體變化與降水量變化一致。0～100 cm土壤含水量變化在PM、SM和CK處理時(shí)多為“S”形，PSM處理土壤含水量整體呈倒“V ”字形變化，呈單峰單谷型變化。開花期，PSM、PM、SM處理土壤含水量處于全生育期較低水平。9月，油葵進(jìn)入生育后期，降水量較少，氣溫較高，蒸發(fā)較強(qiáng)，PSM、PM、SM處理土壤含水量處于全生育期最低；CK處理土壤含水量在成熟期較低，在開花期最低。比較成熟期與降水量最大的苗期來(lái)看，各覆蓋措施0～100 cm土壤含水量均出現(xiàn)了下降，PSM、PM、SM和CK處理分別降低了44.51%、25.04%、21.14%和31.45%，PSM處理土壤含水量消耗量顯著大于其他3個(gè)處理（P<0.05）。

2.2不同覆蓋處理油葵生長(zhǎng)狀況從圖2可以看出，整個(gè)生育期的株高和葉片數(shù)變化呈倒“S”形。在生育期的不同階段，4種處理均為苗期生長(zhǎng)速率相對(duì)較低，現(xiàn)蕾期至開花期進(jìn)入植株生長(zhǎng)較快階段，該階段為油葵營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)時(shí)期；開花期至乳熟期生長(zhǎng)速度減緩，油葵進(jìn)入生殖生長(zhǎng)階段；乳熟期至成熟收獲期株高和葉片數(shù)沒(méi)有增長(zhǎng)，小幅降低。分析后期株高降低與葉片數(shù)減少原因，主要與成熟收獲期油葵的干枯凋零有關(guān)。不同覆蓋條件下油葵株高從高至低排列依次為PSM、PM、CK、SM。PSM、PM處理在8月27日（播種后89 d），CK、SM處理在9月4日（播種后97 d）株高達(dá)到最大值，PSM、PM、CK、SM處理平均株高分別為112.3、93.4、74.5、69.0 cm，其中PSM處理株高最大（112.3 cm），顯著大于PM、CK和SM處理（P<0.05），分別較其他3個(gè)處理高20.24%、50.74%和62.75%；PSM、PM、CK、SM處理平均葉片數(shù)為27.0、25.3、22.3、21.0片，PSM處理分別較其他3個(gè)處理高5.81%、29.38%和20.80%。

2.3不同覆蓋處理對(duì)油葵物候期的影響從表1中可知，不同的覆蓋方式下油葵物候期生育期表現(xiàn)出明顯的差異。PSM、PM、SM和 CK處理生育期天數(shù)分別為119、105、111和114 d，其中PSM處理全生育期最長(zhǎng)（119 d）。其中PM處理生育期最短（105 d）。PSM處理在前期播種至開花期與其他3種處理差異不顯著，開花至成熟期時(shí)間達(dá)52 d， PM、SM及CK 處理分別為44、45和48 d。PSM處理在開花期至乳熟期時(shí)間延長(zhǎng)增加了油葵籽粒灌漿的時(shí)間，為其產(chǎn)量提高做出了有益的貢獻(xiàn)。PM處理全生育期為105 d，在4種處理中最短，分別比PSM、SM和 CK處理提前了14、6和9 d，出苗時(shí)間為6 d，說(shuō)明單一覆膜能夠加快油葵生育進(jìn)程，縮短生育期[16]。

2.4作物產(chǎn)量及水分利用效率

2.4.1作物產(chǎn)量構(gòu)成因素。由表2可知，PSM處理產(chǎn)量分別比PM、SM和CK處理提高了35.45%、120.15%、87.80%（P<0.05）。產(chǎn)量最高的PSM處理株高最高，莖粗、單盤粒質(zhì)量、百粒重最大，而產(chǎn)量最小的SM處理株高、單盤粒質(zhì)量、莖粗顯著低于CK處理。PSM處理的實(shí)秕率顯著高于SM和CK處理（P<0.05），與PM處理的差異不顯著。

2.4.2水分利用效率。由WUE的分析結(jié)果可知，PSM、PM

處理的WUE顯著高于SM、CK處理（P<0.05），PSM、PM處理差異不顯著；PSM處理的WUE比PM 處理小1.26 kg/（hm2·mm），降低了8.03%。PSM處理的WUE分別比SM、CK處理提高了10.82%、32.72%，PM處理的WUE也分別比SM、CK處理提高了20.49%、44.30%。

3討論與結(jié)論

土壤含水量受降水、氣溫、蒸散、蒸騰、土壤耕作等因素及作物根系的明顯影響?？傮w來(lái)看，在油葵的生育后期（開花期、成熟期），PSM處理在0～30和0～100 cm土層的土壤含水量顯著低于PM、SM和CK處理（P<0.05）。這可能是由于PSM處理前期水分供應(yīng)充足，植株蒸騰作用增強(qiáng)，增加了后期消耗量。PSM處理的土壤含水量最大峰值推遲到降水量較少的現(xiàn)蕾期出現(xiàn)，沒(méi)有與降雨量同時(shí)響應(yīng)，能在鹽堿地種植油葵中有效防止苗期土壤水分含量過(guò)高，提高苗期存活率。在油葵現(xiàn)蕾期營(yíng)養(yǎng)和生殖并進(jìn)生長(zhǎng)對(duì)水分需求較大的時(shí)候，正處于降水量較少時(shí)期，PSM處理有效保持了0～30 cm根系密集區(qū)的供水。

PSM、PM處理株高、莖粗、單盤粒質(zhì)量、百粒重均顯著高于SM、CK處理（P<0.05），這是PSM、PM處理增產(chǎn)的主要原因?？梢?，在鹽堿原土中采用膜草覆蓋能顯著提高油葵的產(chǎn)量，更好地發(fā)揮增產(chǎn)效應(yīng)。

PSM處理相對(duì)于SM和CK處理，在水分利用效率上有很大提高。分析其原因，可能是PSM處理提高了土壤持水能力，減少了土壤水分無(wú)效消耗的同時(shí)，促進(jìn)了作物的生長(zhǎng)，提高了作物的產(chǎn)量，進(jìn)而提高了水分利用效率。說(shuō)明在鹽堿原土種植油葵采用PSM處理能更好地提高天然降水的生產(chǎn)潛力，對(duì)節(jié)水生產(chǎn)有促進(jìn)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王遵親，祝壽泉，俞仁培.中國(guó)鹽漬土[M].北京：科學(xué)出版社，1993.

[2] 王全九，王文焰，呂殿青，等.膜下滴灌鹽堿地水鹽運(yùn)移特征研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2000，16（4）：54-57.

[3] 紀(jì)永福，藺海明，楊自輝，等.夏季覆蓋鹽堿地表面對(duì)土壤鹽分和水分的影響[J].干旱區(qū)研究，2007，24（3）：375-381.

[4] 郭文聰，樊貴盛.原生鹽堿荒地的鹽分積累與運(yùn)移特性[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2011，27（3）：84-88.

[5] BEZBORODOV G A，SHADMANOV D K，MIRHASHIMOV R T，et al.Mulching and water quality effects on soil salinity and sodicity dynamics and cotton productivity in Central Asia[J].Agriculture ecosystems & environment，2010，138（1/2）：95-102.

[6] 李毅，邵明安，王文焰，等.不同灌水定額條件下的覆膜開孔蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)研究[J].水科學(xué)進(jìn)展，2004，15（3）：357-363.

[7] 李毅，邵明安，王文焰，等.覆膜不同開孔程度蒸發(fā)條件下土壤水熱變化動(dòng)態(tài)研究[J].土壤學(xué)報(bào)，2004，41（3）：387-393.

[8] 李毅，王全九，王文焰，等.覆膜開孔土壤蒸發(fā)的水鹽分布特征及運(yùn)移規(guī)律研究[J].植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，2005，11（2）：187-193.

[9] ZAONGO C G L，WENDT C W，LASCAO R J，et al.Interactions of water，mulch and nitrogen on sorghum in Niger[J].Plant and soil，1997，197（1）：119-126.

[10] ZHANG S L，LI P R，YUN Y X，et al.Effects of tillage and plastic mulch on soil water，growth and yield of springsown maize[J].Soil and tillage research，2011，112（1）：92-97.

[11] 王敏.不同材料覆蓋對(duì)黃土高原旱地春玉米生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2011.

[12] 劉爽，何文清，嚴(yán)昌榮，等.不同耕作措施對(duì)旱地農(nóng)田土壤物理特性的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28（2）：65-70.

[13] 揣峻峰，謝永生，索改弟，等.地膜與秸稈雙重覆蓋對(duì)渭北蘋果園土壤水分及產(chǎn)量的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2013，31（3）：26-30.

[14] 高亞軍，李生秀.旱地秸稈覆蓋條件下作物減產(chǎn)的原因及作用機(jī)制分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（7）：15-19.

[15] 陳素英，張喜英，裴冬，等.玉米秸稈覆蓋對(duì)麥田土壤溫度和土壤蒸發(fā)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（10）：171-173.

[16] 楊宏羽，李欣，王波，等.膜下滴灌油葵土壤水熱高效利用及高產(chǎn)效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，32（8）：82-88.