不同覆蓋物對蕓豆保墑效果及效益的影響研究

高運青, 鄭麗珍, 李姝彤, 趙 芳, 尚啟兵, 徐東旭

(張家口市農業科學院, 河北 張家口 075000)

冀西北壩上地區光照充足,晝夜溫差大,生產的紅蕓豆顆粒大,色澤鮮紅,品質上乘。由于氣候干旱、無霜期短,覆膜的增溫保墑作用在當地作物生產中尤為重要。覆膜技術已在玉米[1-3]、油菜[4-5]、馬鈴薯[6]等作物[7-10]上廣泛應用,并対不同覆膜材料、不同顏色地膜或不同覆膜方式對土壤水熱狀況、理化性質、作物干物質積累、產量及品質等做了較深入研究,而針對蕓豆栽培中的覆膜效果研究相對較少。本試驗選用了普通的黑膜、白膜、以及全生物降解滲水地膜,并應用了黑膜膜下滴灌技術進行了比較研究,為蕓豆覆膜生產提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗地概況

試驗設在河北省張家口市張北縣二臺鎮王家村,海拔1 400 m,年日照時數2 700 h,年均氣溫2.6 ℃,無霜期100 d左右。土壤為栗鈣土。供試品種為粒用紅蕓豆冀張蕓2號。試驗于5月19日播種,9月1日收獲。

1.2 試驗設計

設置5個處理:不覆膜、黑膜、白膜、全生物降解滲水地膜、黑膜膜下滴灌。試驗采取大區對比,每處理種植一大區,面積900 m2,行距50 cm,株距20 cm,密度1.3萬株/667 m2。試驗統一施用桂湖復合肥(N-P-K=18-18-18)25 kg/667 m2,結合耕地一次性施入。

1.3 測定指標與方法

1) 測定土壤含水量:于種植前、生育期內每10 d以及收獲后,測定0～60 cm土壤含水量,每10 cm測定一層。監測生育期內降水量,監測不覆膜處理噴灌用水量以及膜下滴灌處理灌水量。

水分重量百分數/%=[(濕土重-干土重)/干土重]×100%。

土壤貯水量/%=土層厚度×土壤容重×水分重量百分數;

2) 土壤容重:用環刀法測定0～60 cm土壤容重。

3) 調查各處理的植株性狀:每10 d取樣3株,記錄生育時期、株高、主莖分枝、主莖節數、植株葉面積(用葉面積儀測定)等。

4) 收獲時,測定株高、主莖分枝數、主莖節數、莢長、單莢粒數、單株莢數等產量性狀,取3點測定產量。

5) 計算耗水量、效益、水分利用效率。

作物耗水量=播種期土壤貯水量+生育期降水量+生育期灌水量-收獲期土壤貯水量。

2 結果與分析

2.1 各處理耗水量分析

由于播種后土壤干旱,嚴重影響種子發芽,對不覆膜處理進行了噴灌澆水,噴灌16.7 mm;膜下滴灌處理在生育后期的鼓粒灌漿過程中灌水2次,分別為36.3 mm和31.1 mm。

由表1可以看出,蕓豆全生育期降水量194.8 mm,耗水量在254.9～318.8 mm之間。黑膜與白膜處理的耗水量相差不大,分別為263.0 mm,269.7 mm;滲水膜由于滲水作用,能夠很好地利用雨水透過地膜進入土壤中,耗水量最低,為254.9 mm;不覆膜處理耗水量為299.9 mm;膜下滴灌處理耗水量最高,為318.8 mm。

表1 不同處理耗水量

在播種期到開花期這一階段,降水量為120.8 mm,各處理耗水量相差不大,黑膜和膜下滴灌耗水量分別為169.4 mm和169.7 mm;白膜耗水量172.9 mm;滲水膜由于滲水作用耗水量最低,為151.8 mm;不覆膜由于出苗前噴灌16.7 mm,耗水量最高,為184.2 mm。

在開花期到成熟期這一階段,降水量74 mm,各處理耗水量有所差異。黑膜與白膜耗水量相差不大,分別為93.6 mm與96.8 mm;滲水膜耗水量103.1 mm;不覆膜耗水量為115.7 mm;膜下滴灌由于滴灌2次,耗水量最高,為149.1 mm。

2.2 葉面積測定分析

在蕓豆生育期中,從6月30日到8月22日對各處理分別進行了葉面積的測定,到8月底蕓豆成熟,葉片變黃,不再測定葉面積。由圖1可以看出,各覆膜處理葉面積在各時期均高于不覆膜處理,8月10日前后,各處理葉面積均達到最大值,隨后快速下降,8月22日測定葉面積,白膜葉面積下降較快,出現衰敗,其他處理葉面積高于不覆膜處理,而膜下滴灌處理由于后期水分充足,葉面積最大。

圖1 各處理不同時期葉面積

2.3 各處理產量性狀分析

由表2可以看出,在5個處理中,覆膜可以增加植株高度,白膜株高最高,為47.2 cm,其次是黑膜(44.0 cm),膜下滴灌(43.4 cm),不覆膜株高最低,為34.8 cm;單莢粒數不覆膜最低,為4.2粒/莢,膜下滴灌為5.2粒/莢,白膜4.8粒/莢,黑膜5.4粒/莢,滲水膜4.6粒/莢;單株莢數中,膜下滴灌最高,為12.2個/株,其次為黑膜(11.6個/株),白膜10.2個/株,滲水膜8.0個/株,不覆膜9.0個/株。產量以膜下滴灌最高,為2 335.6 kg/hm2,比不覆膜增產30.0%;白膜其次,為2 047.7 kg/hm2,比不覆膜增產14.0%;黑膜為1 942.5 kg/hm2,比不覆膜增產8.1%,滲水膜最低,為1 790.9 kg/hm2,比不覆膜減產0.3%。

表2 各處理產量性狀調查

2.4 各處理經濟效益與水分利用效率

產量效益按蕓豆價格8元/kg計算。成本計算中,耕地、播種與收獲機械費1 650元/hm2,中耕機械費375元/hm2,無人機飛防150元/hm2,種子費750元/hm2,防控藥劑費750元/hm2,肥料1 500元/hm2,黑膜600元/hm2,白膜600元/hm2,滲水膜1 800元/hm2,滴灌帶1 350元/hm2。由于不覆膜處理雜草較多,于6月12日人工除草1次,7月10日人工拔大草1次,所用人工費用計入成本。

表3表明,種植蕓豆收益以膜下滴灌最高,為11 559.8元/hm2,其次為白膜(10 606.6元/hm2),黑膜為9 765.0元/hm2,滲水膜7 352.2元/hm2,不覆膜由于人工費用高,收益最低,為6 996.0元/hm2。

表3 各處理經濟效益與水分利用效率

結合耗水量計算水分利用效率,白膜水分利用率最高,為7.59 kg/(hm2·mm);黑膜與膜下滴灌相差不大,分別為7.39 kg/(hm2·mm)與7.33 kg/(hm2·mm);滲水膜為7.03 kg/(hm2·mm),不覆膜最低,為5.99 kg/(hm2·mm)。

3 結論與討論

試驗結果表明,蕓豆全生育期耗水量在254.9～318.8 mm之間。滲水膜耗水量最低,為254.9 mm;膜下滴灌耗水量最高,為318.8 mm;黑膜與白膜處理的耗水量相差不大,分別為263.0 mm與269.7 mm;不覆膜處理耗水量299.9 mm。

種植蕓豆收益以膜下滴灌最高,為11 559.8元/hm2,其次為白膜(10 606.6元/hm2),黑膜為9 765.0元/hm2,滲水膜7 352.2元/hm2,不覆膜由于人工費用高,收益最低,為6 996.0元/hm2。白膜水分利用效率最高,為7.59 kg/(hm2·mm);黑膜與膜下滴灌相差不大,分別為7.39 kg/(hm2·mm)與7.33 kg/(hm2·mm);滲水膜為7.03 kg/(hm2·mm),不覆膜最低,為5.99 kg/(hm2·mm)。

覆膜可以增加作物產量,與田效琴等[5]對油菜、王雯等[2]對春玉米的研究一致。覆膜可以提高水分利用效率,與王雯等[2]對不同覆膜材料下春玉米產量及水分利用效率高于裸地的研究結果相一致。

在本試驗中,滲水膜無論是株高還是產量,都沒有表現出覆膜的優勢,可能是在高寒區,溫度對植物生長起著關鍵作用,植株生長需要足夠的積溫,白膜可以迅速增溫,促進植株生長,產量也相應比黑膜、滲水膜要高,而滲水膜易開裂,保溫效果不如普通地膜效果好。