近年来,国内外学者开展了不同类型地膜覆盖对土壤生态环境、作物生长、产量和水分利用效率等方面的影响研究。然而,在相同环境和种植方式下,普通地膜、渗水地膜、生物降解地膜3种地膜对宁夏回族自治区土壤水热状况、玉米生长发育和产量效应的研究还鲜有报道。因此,本文结合宁夏回族自治区气候环境和土壤质地特点,通过田间试验,分析不同覆膜条件下土壤水分含量、水分利用效率、土壤温度等生化指标及不同类型覆膜方式对玉米生长和产量的影响,以期为该地区玉米地膜覆盖栽培技术推广应用提供科学依据。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于2022年在宁夏农林科学院作物研究基地开展,研究区域属中温带大陆性气候,气候干旱,降水少,年平均降水量186 mm。试验区土质为粉沙质粘壤土,地势平坦,具有中等肥力。

1.2试验设计

供试玉米品种为先玉1225,采用随机区组设计,设置无地膜覆盖(CK)、普通地膜覆盖(T1)、生物降解地膜覆盖(T2)和渗水地膜覆盖(T3)4个处理,每个处理重复3次,小区面积5 m×10 m,于2022年4月28日采用人工覆膜、膜上点播播种,种植行距50 cm,株距20 cm。各地膜成分及规格见表1。

1.3测定项目及方法

1.3.1土壤温度

利用土壤温度自动记录仪监测记录玉米田土壤温度变化,每1 h自动记录1次,监测玉米各生育期间24 h土壤温度情况。

1.3.2土壤水分测定和水分利用率计算

在玉米播种前、关键生育期及收割期间,采集0~40 cm土层样品,分析不同时期土壤含水量变化。

1.3.3玉米生长发育指标

在玉米生长发育的关键时期,对植株株高、叶面积指数及单株干物质含量进行测定。每个处理随机选取3点,每点选取2株。

1.3.4产量及其构成因素

玉米收获后,各处理选取10 m2区域进行测产,按14%的籽粒含水率计算百粒重和玉米单位面积产量。

1.3.5水分利用效率

玉米耗水量和水分利用效率计算公式如下:

式中,ET为生育期耗水量(mm),为播种和收获时土壤贮水量之差(mm),P为生育期内降雨量(mm),I为生育期灌溉量(mm);WUE为水分利用效率(kg/hm2/mm ),GY为玉米籽粒产量(kg/hm2)。

1.4数据处理

运用SPSS软件对所得数据进行方差分析,并用Excel 2016、Sigma Plot等工具进行数据处理和图表化。

2结果与分析

2.1不同地膜覆盖对玉米各生育期土壤温度的影响

在玉米苗期到拔节期间,T1和T2处理保温效果相当,均较CK组土壤温度高。这表明,在玉米生长过程中,生物降解地膜与普通地膜起到了很好的保温作用。T2和T3处理下,5~25 cm深度土壤温度显着低于T1和CK处理,这表明渗水地膜与生物降解地膜对春播前土壤状况有较好的调控作用。灌浆期内,在T1和T2处理下,5~25 cm土层地温均比CK组高,说明普通地膜与生物降解地膜对玉米生育初期均有较好的隔热效果。

2.2不同地膜覆盖对玉米各生育期土壤水分的影响

与对照组相比,从苗期到拔节期,T2和T3处理下土壤含水量较高,并且在0~40 cm土层中差异显着。抽雄吐丝期后,由于土壤耗水量较大,而生物降解覆膜又出现了明显的破坏现象,使土壤的保墒效应变弱,说明不同覆膜方式对0~40 cm土层的土壤水分有很大影响。进入成熟期后,随着作物生长进入末期,耗水明显减少,这时,不同处理下土壤含水量基本一致。

2.3不同地膜覆盖对玉米生长发育的影响

各地膜覆盖处理的玉米植株在生长期内的干物积累都较CK高。其中,在T1处理下,玉米苗期、拔节期、吐丝期、成熟期单株干物质积累量分别增加了16.7%、3.62%、13.2%和2.0%;在T2处理下,玉米各生育期单株干物质积累量分别增加了33.3%、74.4%、18.4%和10.3%;在T3处理下,玉米各生育期单株干物质积累量分别增加了33.3%、57.6%、16.7%和6.3%。可以看出,生物降解地膜覆盖对玉米前期生长发育促进作用更大。

2.4不同地膜覆盖对玉米产量及其构成因素的影响

地膜覆盖处理对玉米增产作用优于CK,且T2处理增产幅度大于T1处理。与CK相比,T1、T2、T3处理下玉米产量分别提高了23.77%、34.51%和32.93%。生物降解地膜覆盖在保持土壤水分和土壤温度方面具有明显的优势,使玉米提前生长发育,加速了玉米籽粒的形成与灌浆进程。

2.5不同地膜覆盖对玉米水分利用效率的影响

不同地膜覆盖处理对玉米总耗水量和水分利用效率影响存在较大差异。在3种处理中,玉米总耗水量最少及水分利用效率最高的为T3处理,其中总耗水量为418 mm,水分利用效率为32.2 kg/hm2/mm1;其次为T2处理,总耗水量为419 mm,水分利用效率为29.7 kg/hm2/mm1。两者均高于T1和CK处理。综上,渗水地膜的蓄水保墒能力最优,水分利用效率最高。

3讨论与结论

3.1玉米生育前期

T1处理和T2处理下5-15 cm土壤温度显着高于CK,对土壤的保温和增温效果更好。在中后期,由于生物降解地膜的破坏,保温性能下降,在一定程度上避免了春播过程中的高温损伤。

3.2整个生育期

T2与T3处理土壤水分含量没有明显的差别,但是0~40 cm土层的土壤水分含量明显比T1和CK处理要高。

3.3不同地膜覆盖对玉米生长有促进作用

其中,T2对玉米的生长发育有较大的促进作用,使玉米各生育期单株干物质积累量分别增加了33.3%、74.4%、18.4%和10.3%。

3.4因地表覆盖方式不同引起的土壤水温效应不同

与CK相比,T1、T2、T3处理下玉米产量分别提高了23.77%、34.51%和32.93%。从整体来看,地膜覆盖处理土壤含水量和水分利用效率均高于不覆膜处理,其中以渗水地膜处理的蓄水保墒能力最优。综合以上结果,宁夏地区玉米地膜覆盖栽培的技术模式以生物降解地膜覆盖处理最佳。

(宁夏回族自治区同心县农业技术推广服务中心马金梅)