旱地玉米全覆膜方式的增產效應

智建奇，胡奮山，武海麗，馬淑文，賈志森，鄭 義

（1.山西省農業科學院玉米研究所，山西忻州034000；2.山西省農業科學院品種資源研究所，山西太原030031）

干旱與水資源短缺是制約旱地農業持續發展的主要因子，是我國乃至全世界農業生產的主要環境脅迫[1-2]。我國北方旱作農業區有2/3的耕地由于水資源短缺或灌溉條件限制而無法灌溉[3]。我國農作物旱災受災面積、成災面積或成災面積與受災面積比率均呈大幅增加之勢，全國農作物的受旱災面積由1985—1987年3 a平均的2 631.7萬hm2上升為2000—2002年3 a平均的3369.8萬hm2，增加28.1%。同期，全國農作物旱災成災面積從1262.0萬hm2上升為2122.1萬hm2，增加了68.2%[4]。

山西地處內陸，十年九旱是山西省農業生產條件的顯著特征，旱災頻繁發生[5-6]。2009年的春旱使忻州地區大部分旱地不能正常下種，2010年玉米播種后，直到7月底8月初才有了有效降水，給玉米生產帶來了很大危害，造成嚴重減產。同時，在干旱和半干旱地區，裸露土壤的無效蒸發量大，其蒸發量可占到同期降水量的60%～80%。在作物生長季節，裸地和種植作物地的年耗水量基本相同，再加上降水的年變率和季節變率較大的不利因素，產量低而不穩定便成為必然[6]。因此，必須改善傳統的農業生產方式，進行覆蓋栽培，以提高作物的產量與品質。目前，地膜覆蓋、秸稈覆蓋作為一項節水豐產栽培措施在國內外已經得到了較為廣泛的應用，也取得了可觀的經濟效益[6-8]。但是遇到嚴重干旱年份，這些覆蓋方式就略顯有不足。近年來，甘肅等地研究出了頂凌全地膜覆蓋種植技術[9-10]，并開始應用于生產。

2009年，本研究進行了3種覆蓋方式下旱地玉米種植試驗，通過比較不同覆膜方式對旱地玉米產量的影響，探討山西省旱地玉米的抗旱減災技術，旨在為進一步明確旱地頂凌全膜雙壟溝播玉米的增產原因，推動山西省旱地玉米增產提供技術支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

2009年在山西省北部干旱地區的代縣磨坊鄉會里村進行試驗。該地區海拔868.7m，歷年降雨量在250.9～445.6mm之間，其中7，8，9這3個月的降雨量為151.8～307.3 mm；年蒸發量為1 797.8mm，是年平均降雨量的5.1倍；年平均氣溫8.3℃，常年≥10℃的有效積溫3 247.1℃，全年無霜期174 d。農業生產完全依靠天然降雨，無任何灌溉條件。土壤耕層質地為沙壤土，肥力水平中等，前茬作物為玉米。

1.2 試驗材料

種植玉米品種為先玉335。地膜厚度0.1mm，寬度為90 cm（窄膜）和130 cm（寬膜）2種。所用秸稈為前茬玉米收獲后收集并堆積在旁邊的干玉米秸稈。

1.3 試驗設計

試驗采用隨機區組設計，寬窄行播種，寬行80 cm，窄行40 cm，株距30 cm（種植密度為55 500株/hm2）。共設3個處理：CK.露地種植，不覆蓋地膜。M1.頂凌全地膜覆蓋雙壟溝播，帶寬120 cm，每帶起寬40 cm、高15～20 cm的小壟和寬80 cm、高15～20 cm的大壟，兩壟中間為播種溝。選用130 cm寬的地膜，邊起壟邊覆膜，膜與膜之間不留空隙，相接處留在大壟中間，用土壓住地膜，每隔4m壓土腰帶。按株距為30 cm在壟溝播種。M2.半地膜覆蓋，用90 cm寬的地膜覆蓋，每隔4m壓土腰帶，凈膜70 cm，膜間留50 cm的空隙，在膜內播種。各處理3次重復，小區面積為42m2（6m×7m）。

前茬作物玉米收獲后的2008年11月27日施用農家肥15 000 kg/hm2，磷酸二銨750 kg/hm2，全部作底肥一次施入土中，28日進行了深松耕。頂凌全地膜覆蓋雙壟溝播（M1）在2009年3月20日進行旋地、起壟覆膜，并沿玉米種植區每隔30 cm打小孔（直徑約為3mm）。半地膜覆蓋、露地種植均整為平地，4月25日旋地，半地膜覆蓋進行覆膜。3種方式的播種日期都為4月26日。成熟后每處理收獲中間2行，分別脫粒，待籽粒含水量降至13.5%時，稱其質量計算產量，進行方差分析。其他栽培管理同大田。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋方式對玉米生育進程的影響

從表1可以看出，M1各生育時期和總的生育期都要比CK和M2要早。從出苗期、拔節期、抽雄期到成熟期，早的天數都越來越多，最終M1方式下的玉米生育期為123 d，比M2和CK方式分別早了10 d和17 d。主要原因是地膜覆蓋有增溫的效應，以及生育期間土壤水分保持的不一樣。全地膜頂凌覆蓋得早，地溫比其他處理升高得早，而且水分被保留到土壤中，生育最快，半地膜覆蓋次之。

表1 不同覆蓋方式的生育進程

2.2 不同覆蓋方式對農藝性狀的影響

從表2可以看出，3種方式中，M1方式下的玉米株高、穗長、穗粗、百粒質量都比M2和CK方式要高，而禿尖長比M2和CK方式的要短。由于M1充分利用了土壤水分，植株整個生育期間都基本處于水分較為飽和的狀態，因此，株高、穗長、穗粗、百粒質量、禿尖長等方面生長發育都要比M2和CK要好。

表2 不同覆蓋方式的主要農藝性狀

2.3 不同覆蓋方式對玉米產量的影響

從表3可以看出，M1方式下的玉米產量為11 926 kg/hm2，比M2和CK方式都要高，比CK增產58.9%。經方差分析（表4），重復間F值為0.04＜1，處理間 F 值為 62.27＞F0.01=18，因此，重復間差異不顯著，處理間差異達極顯著水平。

表3 不同覆蓋方式的產量

表4 不同覆蓋方式產量的方差分析

經過差異顯著性測驗（表5）看出，M1和M2都比CK增產，且差異達到顯著水平，M1與CK的產量之間差異達到極顯著水平。M1比CK小區增產18.6 kg，折合公頃增產4 426 kg，增產率58.9%。可以得出，頂凌全地膜覆蓋雙壟溝播（M1）的增產效果明顯，半地膜覆蓋（M2）也有一定增產效果，比對照露地種植小區增產8.6 kg。

表5 不同覆蓋方式產量差異顯著性比較（q測驗）

3 結論與討論

頂凌全地膜覆蓋起壟溝播這項技術，通過在頂凌時期全地膜覆蓋，把冬季降水在蒸發以前保留到土壤中，增加了播種期土壤水分；而且還升高了地溫，因此，玉米的各生育時期都有提前，最終成熟得最早。因為其成長的各個時期水肥充足，玉米生長沒有受到影響，因此，株高、穗長、穗粗、禿尖長、百粒質量等農藝性狀表現也好。最終表現在產量上，產量最高，與露地種植和半地膜覆蓋產量之間差異都達到顯著水平。頂凌全地膜覆蓋起壟溝播是解決山西省旱區玉米干旱問題的有效方法。

覆膜后土壤水分含量的增加、溫度的提高都對玉米增產起到了很大的作用，但覆膜后各個時期的土壤濕度和土壤溫度變化對產量的影響，還有待進一步研究。

本研究采用寬窄行種植，已經盡可能增強了玉米的通風透光性。據報道，地膜壟溝全覆蓋還有集雨作用，可將5mm以內的無效降雨通過地膜微孔（直徑3mm）流入土壤，成為玉米生長的有效水分[7]，可以緩解旱區降雨少、蒸發大的矛盾。還有報道認為，覆蓋結合抗旱保水劑可以達到更好的保水抗旱的目的[11]；也有研究認為，起壟可使壟背土壤變得疏松，孔隙度增大，有利于土壤通氣透水，增加土壤水庫容，減少地表徑流，從而使表土土壤結構體免遭破壞[3]，這有待于進一步研究。

［1］ 李永平，劉世新，賈志寬，等.壟溝集水種植對土壤有效蓄水量及谷子生長、光合特性的影響 [J].西北農林科技大學學報：自然科學版，2007，35（10）：163-167.

［2］ 陳明燦，李友軍，熊英，等.豫西旱地小麥不同種植方式增產效應分析[J].干旱地區農業研究，2006，24（1）：29-32.

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［4］ 張正新，李思訓，武世信.提高陜西糧食生產能力的科技對策芻議[J].中國農學通報，2005，21（4）：383-386.

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［10］ 孫學保，楊祁峰，牛俊義，等.旱地全膜雙壟溝播玉米增產效應研究[J].作物雜志，2009（3）：32-36.

［11］ 武繼承，王志和，何方，等.不同技術措施對降水利用和土壤養分的影響[J].華北農學報，2005，20（6）：73-76.