馬金平 王福星 張岱 王雙喜

摘 要：為了確定覆膜對(duì)玉米根系分布和產(chǎn)量的影響，在山西晉中進(jìn)行了旱作模式與覆膜模式的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明，根長(zhǎng)的分布，覆膜玉米總根長(zhǎng)>對(duì)照，在根系徑級(jí)的分布中細(xì)根長(zhǎng)覆膜玉米>對(duì)照，而粗根長(zhǎng)覆膜玉米<對(duì)照，在0～40cm深度土層的垂直分布，淺層根長(zhǎng)和根干重，覆膜玉米>對(duì)照，而深層覆膜玉米<對(duì)照；覆膜產(chǎn)量略低于對(duì)照。得出結(jié)論在山西晉中玉米覆膜可增加根系的生長(zhǎng)，但增產(chǎn)效果不理想，建議在生根生長(zhǎng)前去除薄膜覆蓋。

關(guān)鍵詞：覆膜；玉米；根系

中圖分類號(hào)：S531.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233010

覆膜是生產(chǎn)上經(jīng)常采用的抗旱栽培措施[1]，眾多學(xué)者對(duì)大田覆膜玉米[2]進(jìn)行了研究。文獻(xiàn)[3]指出西北干旱綠洲灌區(qū)，采用全膜覆蓋高、中灌水處理或半膜覆蓋條件下采用高灌水處理可顯著提高玉米的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較高。文獻(xiàn)[4]指出覆膜可提高旱作春玉米產(chǎn)量。以上研究?jī)?nèi)容主要從覆膜改變?nèi)~面積指數(shù)方面討論對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的影響。

根系作為植物生長(zhǎng)發(fā)育的最先感應(yīng)器官，分布特性隨土壤水分和環(huán)境時(shí)刻發(fā)生變化，根系又影響植株的生長(zhǎng)發(fā)育與產(chǎn)量。有研究表明[5，6]，覆膜滴灌條件下，作物根系分布主要集中在土壤上層，而且受土壤濕潤(rùn)區(qū)的限制明顯，土壤濕潤(rùn)越淺，作物根系扎的越淺。不同施肥深度下，玉米根系及根際土壤肥力垂直分布也不同[7]。然而對(duì)于覆膜改變土壤水分和溫度分布，從而引起植物根系變化的研究卻很少。

因此在覆膜條件下，對(duì)大田玉米的根系分布特性及產(chǎn)量影響，開(kāi)展全面系統(tǒng)的研究是十分必要的。本文針對(duì)山西省晉中市氣候條件，研究覆膜春玉米根系的分布特性和玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，為制定覆膜玉米合理管理制度提供依據(jù)，指導(dǎo)大田覆膜玉米的生產(chǎn)實(shí)踐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2016年的4—9月在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院苗圃基地內(nèi)進(jìn)行。該基地位于E112.57°，N37.43°，屬暖溫帶大陸性氣候。1960—2009年平均降水量458mm，其中4—9月份占全年降水量的73%（約400mm）。1960—2009年全年平均氣溫10℃，4—9月份平均氣溫20.0℃。2016年玉米生育期（4—9月）降雨量531.5mm，平均氣溫20.2℃。根據(jù)卡慶斯基制土壤質(zhì)地分類法，供試土壤質(zhì)地為壤土。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)覆膜（FM），同時(shí)將不覆膜的旱作模式作為對(duì)照（CK）。3次重復(fù)，共6個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積4m×3 m，每小區(qū)種植6行，試驗(yàn)區(qū)周邊的植株為保護(hù)行。

供試玉米品種（Zea mays L.）選用山西廣泛種植的“龍生16”。播種前澆底水，并對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行旋耕、翻平耙細(xì)和起壟作業(yè)，旋耕深度25～30cm，同步進(jìn)行覆膜。寬窄行種植，寬行60cm為裸露行，窄行鋪膜40cm，內(nèi)種2行玉米，株距30cm，種植密度8萬(wàn)株/hm2。4月25日人工穴播玉米，播深5cm左右，9月24日成熟收獲，全生育期153d。其他管理措施按大田栽培模式進(jìn)行。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 根長(zhǎng)的測(cè)定

在玉米收獲后，用挖掘法取根樣，對(duì)長(zhǎng)勢(shì)一致并且位置連續(xù)（種植行方向）的3株玉米植株及根系取樣，以植株為中心，體積為40cm×40cm×40cm的土塊為取樣單位，每10cm×10cm×10cm取1個(gè)樣本，取樣深度為40cm。用沖洗法將每一整根根系土塊中所有根系分別取出，把根系表面清洗干凈后放入自封袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室，用Epson expression 10000XL型根系掃描儀將根系樣品掃描成圖片文件，然后用根系分析軟件（WinRHIZO 軟件）進(jìn)行數(shù)字化處理，定量分析總根長(zhǎng)（L），然后根據(jù)根系直徑范圍將根系劃分為細(xì)根（<0.5mm）、中等根（0.5～1.5mm）和粗根（>1.5mm）3個(gè)等級(jí)，分析根長(zhǎng)結(jié)構(gòu)。

1.3.2 根系質(zhì)量的測(cè)定

將掃描后的各樣本的玉米根系，在105℃殺青30min，80℃下烘干至恒重，計(jì)算玉米根系各樣本的干物質(zhì)量。

1.3.3 考種及測(cè)產(chǎn)

收獲前每處理去掉邊行，收獲中間2行，全部脫粒、晾干，測(cè)定經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007軟件處理數(shù)據(jù)，SPSS20.0軟件進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)（Duncan 法，P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 總根系特性

根長(zhǎng)反映了根系的延伸范圍，根系擴(kuò)展延伸有利于吸收更大范圍土壤的水分。總根長(zhǎng)FM為3708.44cm，CK為3570.72cm，總根干重FM為7.23g，CK為5.97g，覆膜比對(duì)照略有優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明覆膜可以增加根長(zhǎng)和根干重，但各處理間差異不顯著。

2.2 徑級(jí)根長(zhǎng)

FM徑級(jí)根長(zhǎng)，細(xì)根、中等根和粗根分別為2070.37cm、887.57cm和750.49cm，分別占總根長(zhǎng)的56%，中等根占24%，粗根占20%；CK徑級(jí)根長(zhǎng)，細(xì)根、中等根和粗根分別為1970.12cm、881.15cm和719.45cm，分別占總根長(zhǎng)的55%，中等根占25%，粗根占20%。玉米徑級(jí)根長(zhǎng)表現(xiàn)為細(xì)根（直徑<0.5mm=>中等根（直徑 0.5-1.5mm）>粗根（直徑>1.5mm）。

與CK比較，F(xiàn)M的細(xì)根、中等根和粗根根長(zhǎng)，分別增長(zhǎng)5.09%、0.73%和4.32%。FM細(xì)根比例較大，說(shuō)明覆膜可促進(jìn)側(cè)根的數(shù)量和長(zhǎng)度的生長(zhǎng)，根系吸水能力較強(qiáng)。

2.3 垂直分布特性

2.3.1 根長(zhǎng)

FM在0～10cm、10～20cm和20～40cm的根長(zhǎng)分別為842.53cm、2389.98cm、475.93cm，分別占總根長(zhǎng)的23%、64%和13%；CK在0～10cm、10～20cm和20～40cm的根長(zhǎng)分別為679.63cm、2330.27cm、560.82cm，分別占總根長(zhǎng)的19%、65%和16%。土層10～20cm深的根長(zhǎng)最長(zhǎng)，占總根長(zhǎng)的64%和65%，成“介”字形，既有利于增加植株的抗倒性，也有利于吸收不同土層中的水分和養(yǎng)分。

與CK比較，F(xiàn)M在0～10cm、10～20cm和20～40cm的根長(zhǎng)，分別增加23.97%、2.56%和-15.14%。覆膜可帶來(lái)根長(zhǎng)分布的差異，增加0～20cm土層的根長(zhǎng)，減少深層土層根長(zhǎng)。

2.3.2 根干重

FM在0～10cm、10～20cm和20～40cm的根干重分別為3.68g、2.27g、1.28g，分別占總根長(zhǎng)的51%、31%和18%；CK在0～10cm、10～20cm和20～40cm的根干重分別為2.23g、2.18g、1.56g，分別占總根長(zhǎng)的37%、37%和26%。在0～40cm深度土層范圍內(nèi)，所有處理的根重分布均為“T”型分布，以0～20cm深度土層的根干重最大，占總根干重的82%和74%。

與CK比較，F(xiàn)M在0～10cm、10～20cm和20～40cm的根干重，分別增加65.02%、4.13%和-17.95%。覆膜可帶來(lái)根干重分布的差異，增加0～20cm土層的根干重，減少深層土層根干重。

2.4 玉米產(chǎn)量

玉米產(chǎn)量FM是9000kg/hm2，CK為9420.8kg/hm2，覆膜產(chǎn)量略低于對(duì)照，分析原因可能是玉米生育早期覆膜增加表層土壤的溫度和濕度，有利于植株的營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)，但到玉米生育后期，7、8、9月雨水充足，覆膜阻擋了水分的入滲，而且覆膜提高土壤溫度，過(guò)早消耗掉土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素，以致后期早衰，造成產(chǎn)量的降低。

3 結(jié)論與討論

本文進(jìn)行了大田覆膜玉米根系分布特性的試驗(yàn)，目的是確定玉米根系和產(chǎn)量對(duì)覆膜的響應(yīng)特性，結(jié)果表明覆膜對(duì)玉米根系和產(chǎn)量具有明顯的影響，主要表現(xiàn)在：覆膜玉米總根長(zhǎng)和根干重大于對(duì)照，但差異不顯著。

根長(zhǎng)徑級(jí)的分布覆膜和對(duì)照均表現(xiàn)為細(xì)根（直徑<0.5mm=>中等根（直徑0.5～1.5mm）>粗根（直徑>1.5 mm）。覆膜各徑級(jí)的根長(zhǎng)都大于對(duì)照，覆膜有利于側(cè)根的生長(zhǎng)，增加根系吸收土壤水分的能力。

在0～40cm深度土層范圍內(nèi)，根長(zhǎng)成“介”型分布，根干重成“T”型分布。覆膜可帶來(lái)根長(zhǎng)和根干重分布的差異，在0～20cm土層增加，在深層土層減少。說(shuō)明覆膜可明顯增加淺層土層的根長(zhǎng)和根干重，有利于土壤水分養(yǎng)分的吸收，但不利于植株的抗倒性。

覆膜玉米產(chǎn)量略低于對(duì)照，但根長(zhǎng)和根干重均高于對(duì)照，分析原因可能有：玉米生育早期覆膜增加表層土壤的溫度和濕度，有利于植株的營(yíng)養(yǎng)器官的生長(zhǎng)，但過(guò)早消耗掉土壤中的營(yíng)養(yǎng)元素，以致后期早衰；到玉米生育后期，7、8、9月雨水充足，覆膜阻擋了水分的入滲，造成產(chǎn)量的降低。

在山西晉中玉米覆膜可增加根系的生長(zhǎng)，但增產(chǎn)效果不理想，建議在生根生長(zhǎng)前去除薄膜覆蓋。

參考文獻(xiàn)

[1]陳林，楊新國(guó)，翟德蘋，等.檸條秸稈和地膜覆蓋對(duì)土壤水分和玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，31（2）：108-116.

[2]孫揚(yáng)，郭占全，吳春勝.地膜覆蓋對(duì)玉米產(chǎn)量及干物質(zhì)特性的影響[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2016，35（6）：72-75.

[3]于愛(ài)忠.供水與地膜覆蓋對(duì)玉米農(nóng)田土壤水熱特征及水分利用效率的影響[Z].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2013：108.

[4]高翔，龔道枝，顧峰雪，等.覆膜抑制土壤呼吸提高旱作春玉米產(chǎn)量[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2014，30（6）：62-70.

[5]徐寶山，賈生海，雒天峰，等.膜下滴灌不同灌水定額對(duì)玉米根系生長(zhǎng)的影響[J].水土保持研究，2014，21（5）：272-276.

[6]劉世和，曹紅霞，楊慧，等.灌水量和滴灌系統(tǒng)運(yùn)行方式對(duì)番茄根系分布的影響[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2016，35（2）：77-80.

[7]蘇志峰，楊文平，杜天慶，等.施肥深度對(duì)生土地玉米根系及根際土壤肥力垂直分布的影響[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，24（2）：142-153.

作者簡(jiǎn)介：馬金平（1978-），女，山西省翼城縣，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院、講師，研究方向：水土保持與荒漠化防治，農(nóng)業(yè)水土工程；王雙喜（1955-），山西農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，教授，博士，研究方向：生物環(huán)境與設(shè)施農(nóng)業(yè)。