地膜覆蓋作物農田光溫效應研究

董秀榮,王榮堂 (長江大學農學院,湖北荊州434025)

干旱缺水或光、溫、水等資源分配不均等是限制我國農業生產發展的主要因素之一,而地膜覆蓋是解決此問題的有效措施之一[1,2]。本研究探討了地膜覆蓋對棉花、玉米和大豆生育期增溫、降溫效應及作物經濟性狀的影響。

1 材料與方法

試驗于2005年開始,連續3年在湖北省荊州市長江大學教學農場進行,該地位于北緯30°21′、東經119°09′區域內,屬亞熱帶季風氣候,年均氣溫15～17℃,≥10℃年活動積溫5 200～5 400°,年降水量1 050～1 150 mm,年蒸發量1 040～1 140 mm,年日照時數1 800～2 200 h,年無霜期220～260 d,適宜水稻、棉花、小麥、大豆和玉米等多種作物種植。供試棉花品種為 “鄂棉15號”,玉米為 “西玉3號”,大豆為 “鄂豆4號”,均于4月20日播種,用對比法根據作物種類不同分區進行試驗,每種作物設覆膜與對照2個小區,每小區面積100 m2。于播種前1天每小區埋設地面溫度表 (測定0 cm地面最高和最低溫度)和曲管地溫表 (測定5、10、15、20 cm土層溫度),自播種之日始至作物生育后期 (棉花吐絮期、玉米和大豆黃熟期)每天3次 (8:00,14:00和20:00)連續進行土壤溫度觀測。作物旺盛生長期 (棉花開花～吐絮期、玉米抽雄穗～乳熟期、大豆開花～結莢期)開始用照度計每天5次(8:00,10:00,12:00,14:00和16:00)測定作物株間光照度 (每次觀測冠層上部、作物外活動面處和根部地面3個高度)。并觀測棉花出苗、現蕾、開花、成鈴和吐絮,玉米出苗、七葉、抽雄、雌穗、乳熟和黃熟,大豆出苗、開花、結莢、乳熟和黃熟期農藝性狀及其株高。

2 結果與分析

2.1 地膜覆蓋對作物生育前期增溫與旺盛生長期降溫效應

研究表明地膜覆蓋對作物生育前期有明顯增溫效應,使種子萌發快、出苗迅速,這與前人研究結論一致[3,4]。統計結果顯示,棉花、玉米和大豆4～5月份地表與5、10、15、20 cm土層土壤平均溫度覆膜比對照分別高1.1～3.8℃、2.1～3.0℃及0.8～3.5℃(表1)。連續3年地溫觀測資料表明 (表2)棉花、玉米和大豆旺長期覆膜比對照地溫均有所降低,0 cm地表降溫分別為1.1、0.9、0.7℃;5～20 cm土層土壤溫度降溫為0.3～0.6℃,其中以白天最高溫度降溫最明顯,棉花、玉米、大豆分別降溫3.1、2.7、2.5℃。

表1 不同作物生育前期平均地溫比較(2005～2007)

表2 不同作物生育盛期平均溫度比較(2005～2007)

2.2 地膜覆蓋對農田光照強度的影響

農田作物群體中光照強度的大小是影響作物光合作用進而影響作物生育和產量的決定性因素,農田覆蓋地膜后對作物生育前期有增溫、保濕和保肥作用,使作物生長迅速,至作物旺盛生長期地膜覆蓋作物比對照枝葉茂盛,葉面積系數增大,白天截留的太陽直接輻射和散射輻射量多,最終減少地膜覆蓋作物田中光能[5]。3年觀測數據表明地膜覆蓋作物地2/3株高處 (即作物外活動面)和根部地面光照強度明顯低于對照 (表3),這可能是地膜覆蓋作物旺盛生長期降溫效應的主要原因。

表3 不同作物旺盛生長期光照強度比較 klx

2.3 地膜覆蓋對作物經濟性狀的影響

連續3年作物考種統計分析表明3種覆膜處理作物經濟性狀均優于對照,且以產量因素最顯著;3年平均皮棉增產25.00%,玉米增產13.60%,大豆增產25.90%(表4～6)。

表4 地膜覆蓋對棉花主要經濟性狀的影響(2005～2007)

表5 地膜覆蓋對玉米主要經濟性狀的形響(2005～2007)

表6 地膜覆蓋對大豆主要經濟性狀的影響(2005～2007)

3 小結

地膜覆蓋作物旺盛生長期可使棉花、玉米與大豆分別降溫3.1、2.7、2.5℃,其降溫效應可減輕夏季高溫對作物生育的危害[6]而利于增產,為進一步推廣地膜覆蓋栽培作物提供了新的農業氣象依據。地膜覆蓋小氣候效應主要表現為作物生育前期即苗期具有增溫保濕作用和作物生育中期降溫效應,使作物增產。

[1]賀菊美,王一鳴.不同覆蓋材料對玉米土壤環境及產量效應的研究[J].中國農業氣象,1996,17(3):33-36.

[2]鐘兆站,趙聚寶.草纖維膜與塑料地膜覆蓋農田的生態效益比較 [J].中國農業氣象,1996,17(4):28-33.

[3]齊文虎,馮新靈.農業氣象 [M].鄭州:河南農業出版社,1988.283-284.

[4]貢復俊.農業氣象[M].北京:中國農業出版社,1993.243-244.

[5]劉衛東.溫度對棉花發育影響的研究進展 [J].中國農業氣象,1992,(4):53-54.

[6]杜 勇.我國西部山區玉米覆膜栽培的氣候生態效益研究 [J].中國農業氣象,1992,(5):47-49.