不同覆膜方式對干旱地區(qū)胡麻水分利用和產(chǎn)量的影響

李 瑛，趙永偉，劉寶文，陳 英，李文珍，汪國鋒

（定西市農(nóng)業(yè)科學研究院，甘肅 定西 743000）

胡麻又稱油用亞麻，主要種植在我國的甘肅、內(nèi)蒙、新疆、河北等高寒干旱地區(qū)[1]。作為一種特色旱地農(nóng)作物，胡麻對水分的吸收及利用至關重要，有效提高水分利用率是胡麻增產(chǎn)的重要途徑[2]。地膜覆蓋作為一項有效的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術，在我國有著較快的普及速度。目前，在我國北方干旱、半干旱地區(qū)胡麻栽培技術推廣的方法主要包括壟膜溝播、旱地胡麻全膜覆蓋穴播，全膜胡麻一膜兩用免耕栽培、旱地周年覆蓋栽培、組合型微壟全膜秋季覆蓋壟側栽培等多種模式[2]。任溫江[4]研究了一膜穴播胡麻節(jié)本增效技術，認為農(nóng)田舊膜繼續(xù)覆蓋至翌年春天，仍具有一定的保墑保溫作用，有利于提高胡麻產(chǎn)量。試驗結果為：二膜穴播胡麻產(chǎn)量為2 194.5 kg/hm2，較露地增產(chǎn)30.4%；三膜穴播胡麻產(chǎn)量為1 984.5 kg/hm2，較露地增產(chǎn)17.9%。這表明地膜覆蓋不僅能改善耕層的土壤水熱狀況，還能抑制土壤水分的蒸發(fā)，改善胡麻生長發(fā)育期的土壤水分供應，提高水分利用率。

根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官，由于土壤水熱變化，地膜覆蓋技術對作物根系的生長發(fā)育必定有所影響。Gao Y H[5]等研究發(fā)現(xiàn)覆膜措施能有效促進早期的根系生長發(fā)育，優(yōu)化根系在土壤中的分布。Feng S W[6]等發(fā)現(xiàn)根長密度和根表面密度對小麥生長發(fā)育過程中的干旱脅迫可以緩解。本研究采用不同覆膜方式對生育期內(nèi)胡麻根系的生長、產(chǎn)量和水分利用率進行了分析比較，為進一步篩選出適合本地胡麻種植的覆膜方式提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

試驗設在甘肅省定西市安定區(qū)西寨油料所梯田地，土質(zhì)為黃綿土，肥力中等，土壤田間持水量為1.4%，干土壤密度為18 g·cm-3，有機質(zhì)為2.9 g·kg-1，全氮為0.08 g·kg-1、硝態(tài)氮為11.2 mg·kg-1、速效磷為9.6 mg·kg-1、速效鉀為167.7 mg·kg-1和pH值8.4。試驗地年均降水量為226.9 mm、蒸發(fā)量為1 600 mm、平均溫度7.2℃、平均日照時數(shù)2 500 h、無霜期140 d和地下水水位深度80 m。

1.2 試驗設計

試驗采用隨機區(qū)組排列，設置3個處理，4次重復。小區(qū)面積為37.5 m2（3.75 m×10 m），行距20 cm。播種密度為3～3.5 kg/0.067 hm2。CK：露地條播；T1：全膜覆土穴播（地膜規(guī)格寬為120 cm，厚為0.01 mm，膜上覆土，厚度1 cm左右，穴播機播種，播深3～4 cm）；T2：膜側條播（地膜規(guī)格寬為35 cm、厚為0.01 mm，起壟半圓形寬25 cm、高10 cm，播種溝寬25 cm，溝內(nèi)播種兩行胡麻）。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 土壤含水量

利用土鉆取樣烘干法，在胡麻樅行期開始每隔15 d測定土壤0～100 cm含水量變化及測定播種前、收獲后（0～200 cm）不同種植模式下土壤含水量，每20 cm取1個土樣，測定水分。

土壤含水量按下式計算：

1.3.2 胡麻根系

主根直徑：于胡麻樅形期、初花期和成熟期采用土壤剖面挖根法測定胡麻根系生長動態(tài)。選取具有代表性的一穴植株，挖取長、寬、深均為30 cm的土柱置于尼龍袋中，用流動水沖洗干凈后收集所有胡麻根系并置于80℃烘箱內(nèi)烘干。將主根與側根分離，從子葉節(jié)處開始測量主根長度及根深0 cm、5 cm、10 cm的直徑，側根深度為0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm區(qū)域的干物質(zhì)量。

1.3.3 胡麻產(chǎn)量

每個小區(qū)單收單打，曬干后稱量小區(qū)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用Excel 2010、SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 試驗結果與分析

2.1 水分利用效率分析

由圖1可知，胡麻在播種前不同覆膜處理間的含水量基本一致，無較大差異。而收獲后，較深土層中的含水量明顯大于淺層土壤中的含水量。由此可見，胡麻根系主要吸收0～100 cm處的水分。

圖1 胡麻播種前后土壤含水量動態(tài)變化Fig.1 The dynamic change of soil water content before and after flax sowing

由圖2可以看出，胡麻生長發(fā)育的樅行期間，當土壤深為0～30 cm時，每間隔15 d各處理間土壤含水量都存在顯著差異；當土壤深為30～100 cm時，每間隔15 d各處理間土壤含水量差異不顯著。而隨著土壤層越深，各覆膜處理下土壤含水量均逐漸增大。通過對比耕作層以下土壤水分基本一致。其中全膜穴播在樅形期不同生長點的平均水分含量相對較高。

圖2 土壤0～100 m貯水量動態(tài)變化Fig.2 The dynamic change of soil water storage at 0～100 m

2.2 不同覆膜方式對胡麻根系生長情況的影響

2.2.1 不同生育期主根生長情況

由表1可以看出，隨著胡麻不同時期的生長發(fā)育主根也逐漸增大。其中在樅形期、初花期、成熟期時全膜穴播處理后的主根最長，顯著提高2.75%～4.93%。胡麻主根直徑在樅形期時，側膜條播＞全膜穴播＞露地胡麻；初花期時，全膜穴播＞側膜條播＞露地胡麻；隨著胡麻生長發(fā)育，主根干質(zhì)量開始增加，到達成熟期時，每個處理都達到最大值，膜側條播＞露地胡麻＞全膜穴播。

表1 不同生育期主根生長動態(tài)Tab.1 The growth dynamics of main roots in different growth periods

2.2.2 不同生育期側根密度

表2表明，不同生育期側根密度隨著土壤耕層的深入不斷增加，顯著增至22.39%～76.29%。樅形期時的側根密度為露地胡麻＞側膜條播＞全膜穴播；初花期時，側膜條播＞全膜穴播＞露地胡麻；成熟期時，露地胡麻＞全膜穴播＞側膜條播。而在樅形期和成熟期時，側根在10～20 cm土層中分布最多，在初花期時，側根在0～10 cm土層中分布最多。

表2 不同生育期側根生長動態(tài)Tab.2 The lateral root growth dynamics in different growth stages

2.3 不同處理產(chǎn)量及產(chǎn)量構成差異

從單位面積產(chǎn)量構成對比分析（見表3），3種不同種植模式只在有效分枝數(shù)和胡麻產(chǎn)量間存在較大差異，在其他單位面積產(chǎn)量構成因子間沒有差異。表明覆膜方式對胡麻有效分枝數(shù)和產(chǎn)量有較大的影響。其中有效分枝數(shù)的差異為：全膜穴播＞露地胡麻；產(chǎn)量的差異為：全膜穴播＞側膜條播＞露地。

表3 不同覆膜方式對胡麻產(chǎn)量及單位面積產(chǎn)量構成因子的影響Tab.3 The effects of different film mulching methods on flax yield and yield components per unit area

3 討論

干旱是影響作物生長發(fā)育的主要因素之一，在生長前期由于作物長勢弱，干物質(zhì)不足，會直接影響后期的灌漿及產(chǎn)量[7]；而在生長中期作物需要快速積累干、鮮質(zhì)量，對水肥的需求更大[8-9]。地膜覆蓋技術不僅能改善土壤耕層的水分條件，還能提高土壤溫度，活化土壤肥力，進而提高農(nóng)作物產(chǎn)量[10]。本試驗通過不同覆膜方式分析發(fā)現(xiàn)覆膜處理后的土壤含水量大于露地處理，而全膜穴播的平均水分含量和產(chǎn)量都相對較高。

適宜的土壤環(huán)境有助于根系的生長[11]，而作物根系的生長發(fā)育直接影響到地上部分的生長[12]。利用覆膜技術很明顯的在不斷改善作物根系的生長狀況。本試驗在不同時期，隨著胡麻的生長發(fā)育主根也逐漸增大。其中全膜穴播處理后的主根最長，顯著提高至2.75%～4.93%。主根干質(zhì)量也不斷增加，到達成熟期時，每個處理均達到最大值。而側根密度隨著土壤耕層的深入也不斷增加，顯著增至22.39%～76.29%。在樅形期和成熟期時，側根在10～20 cm土層中分布最多，在初花期時，側根在0～10 cm土層中分布最多。

綜合分析，全膜穴播較膜側條播更適用于提高土壤水分含量和胡麻種植產(chǎn)量。