丁 林，王文娟

(甘肃省水利科学研究院，兰州 730000)

地膜+秸秆组成的“二元覆盖”技术兼有增温、蓄水保墒、肥田改土的作用[1]。有研究表明：“二元覆盖”后麦田水分散失少，土壤变温幅度小，后期叶面积大，养分积累增加，干物质积累增加[2]。“二元覆盖”对土壤具有一定的保温作用，还可降低作物冠层温度1～2 ℃，显著减少玉米田间土壤水分蒸发[3-5]。对提高玉米产量和水分利用效率具有积极作用[6-9]。作物光合作用产物的最佳表现形式是作物植株生长和干物质积累，其积累和不同器官间的分配与经济产量有密切关系，也是人们揭示作物高产机理的重要方面[10,11]。但玉米麦秸塑膜复合覆盖的栽培方法与常规地膜玉米有所不同且采用不同灌溉模式后其生长环境发生很大变化，对不同覆盖条件下玉米植株生长特性及干物质积累、运转、分配的影响方面的研究并不多。因此，有必要对“二元覆盖”条件下玉米的生长指标及干物质分配进行深入的分析研究，这对“二元覆盖”技术的推广应用具有一定的指导意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2015年4-9月进行，试验地点在甘肃省水利科学研究院民勤灌溉试验站。试验区地理坐标东经130°05′，北纬38°37′，地处民勤绿洲和腾格里沙漠交界地带，气候干燥，蒸发量大，降水稀少，风沙多；多年平均气温7.8 ℃，平均湿度45%，多年平均降水110 mm，平均蒸发量2 644 mm；光热资源丰富，≥0 ℃积温3 550 ℃，≥10 ℃积温3 145 ℃，年日照时数3 028 h。试验区0～100 cm土层土质以黏壤土为主，其中0～60 cm主要为黏壤土，60 cm以下逐渐变为沙壤土，土壤平均容重为1.54 g/cm3。

1.2 试验设计

试验采用多因素完全随机试验设计，选择秸秆用量、覆盖方式为控制因素。其中覆盖方式设有4个水平，分别为地膜覆盖(F)，麦秸-塑膜覆盖(SF)，秸秆覆盖(S)，无覆盖(N)；秸秆为小麦碎秸秆，用量选取4 000和6 000 kg/hm2两个水平，试验共形成6个处理，每个处理重复3次，小区面积为3 m×15 m=45 m2。试验选用当地常用玉米品种“先玉335”，试验于4月15日播种，按行距45 cm、株距25 cm，每穴1～2株播种，10月6日收获，按各小区分别测产。试验地休闲期深耕冬灌，灌水定额1 200 m3/hm2，播种前耙耱、平整、按要求覆盖(麦秸均匀撒到地面)后用人力机械播种，播后按试验设计灌水。试验地播前随耙耱施底肥磷酸二铵225 kg/hm2、尿素300 kg/hm2、钾肥150 kg/hm2，在大喇叭期和抽穗灌浆期随水追肥2次，每次施尿素225 kg/hm2。具体技术参数设计见表1。

表1 试验技术参数设计

1.3 测定指标与方法

出苗率：完全出苗后按各小区计算苗数，将实际出苗数与理论苗数相比得到出苗率。

株高：从苗期开始，在每个生育期从每一个小区中固定抽取10株用钢卷尺测定地上部分的植株高度，取其平均值。

叶面积：从苗期开始，在各个生育期取5株玉米，将每株叶片完整剪下，用叶面积仪(北京雅欣理仪科技有限公司1241型叶面积仪)测定每片叶子面积，将5株叶面积平均后根据作物密度计算叶面积指数。

干物质：从苗期开始，在各个生育期取5株玉米，采用烘干称重法分别测定地上部分(叶、茎、穗)干物质的积累量及分配比例。

灌水量：采用管道输水灌溉，每个试验小区均有单独水表控制，灌水量由水表量测。

气象资料：通过TRM-ZS3全自动气象站(锦州阳光气象科技有限公司)观测记载温度、降水、蒸发、风速等气象因素。

1.4 数据分析及处理方法

用Excel 2007进行数据处理和制图及相关统计分析。

2 结果与分析

2.1 对玉米出苗的影响

出苗率是种子破土出苗数和种子总数的百分比。出苗率的高低由种子的质量和种子所在的外部环境决定。为保证初始条件一致，播种时各处理的种子数量及灌水定额均相等，故只考虑覆盖方式及覆盖量两个因素对出苗率的影响(表2)。由表2分析可得单纯用地膜覆盖时出苗率达到了93.06%以上，复合覆盖处理出苗率均在85%以上，但麦秸用量的多少对出苗率有一定影响，较少的麦秸用量可使地温上升较快，能促进玉米发芽，出苗率略高。单纯麦秸覆盖处理出苗率均较低，平均在80%左右，同样麦秸用量少的处理出苗率略高一些。无覆膜处理土壤在播后土面蒸发较强烈，墒情条件最差，出苗率最低，只有77.46%。

表2 不同覆盖玉米出苗情况

2.2 对玉米株高的影响

从各处理株高曲线(图1)可以看出，曲线变化都是前期缓慢增长，拔节后快速增长，抽穗后期基本稳定。在整个玉米生长过程中，覆膜和复合覆盖处理生育期时间一致，株高变化趋势也一致，而它们与麦秸覆盖及无覆盖处理在抽穗期以前的株高均有极显著差异，主要是在玉米生育前期，麦草覆盖及无覆盖处理地温较低，在出苗时间上推后于覆膜和复合覆盖处理。

图1 玉米株高变化动态

从整个生育期来看，麦秸覆盖及无覆盖处理生育期均有推迟，平均推迟10～15 d，其株高与覆膜及复合覆盖处理相比，最大差别均在66 cm以上，到生育后期，由于覆膜和复合覆盖处理株高不再生长，而麦秸覆盖及无覆盖处理生育期推后仍在生长，以致收获时各处理株高几乎无差别。另外，麦秸覆盖及无覆盖处理在灌水后棵间蒸发量较大，使这些处理在生育前期较早处于水分亏缺状态，其株高生长受阻加重，但随着株高增长及叶面积增大对地面的覆盖度增加，其棵间蒸发在生育后期逐渐减小，在水分补偿作用下株高快速增长，在生育后期与覆膜和复合覆盖处理达到一致。

2.3 对玉米叶面积指数的影响

群体叶面积是反应作物生长发育及群体物质生产能力的重要指标，如图2各处理玉米叶面积指数在全生育期均呈单峰变动型，覆膜和复合覆盖处理峰值提前，主要是覆膜后地温提高，保水性能较好，作物前期生长发育较快。麦秸覆盖及无覆盖处理峰值推后，主要是麦秸覆盖和无覆盖播种后地温较低，保水性能较差，作物前期生长发育较慢，生育期推后。覆膜和复合覆盖处理叶面积指数最大值出现在7月下旬，而麦秸覆盖及无覆盖处理则出现在8月中旬。由图可以看出，覆膜和复合覆盖处理叶面积指数在5月24日以后进入快速增长期，而麦秸覆盖和无覆盖处理直到6月10日以后才进入快速增长期，在相差最大时均达到2.84以上，造成这一结果均是由于麦秸覆盖及无覆盖处理生育期推后所致。无论是在拔节期还是在抽穗期，覆膜较不覆膜处理都使绿叶面积增加，覆膜和复合覆盖不仅增加了最大叶面积指数，而且使作物后期不早衰，叶面积下降较慢，绿叶持续期长，单株绿叶面积大幅增加。

图2 玉米叶面积指数变化动态

2.4 对玉米干物质积累的影响

作物生长前期光合产物的累积量及其在不同器官中的合理分配，是光合产物转化为经济产品的基础，研究不同处理光合产物的累积特征是探索和筛选高效节水灌溉技术的重要依据。相同灌水情况下，覆膜比无覆膜干物质积累要多，说明覆膜有利于玉米生长前期干物质累积。其中干物质积累量较大的处理为FH和SFH4，其干物质积累量分别为3 390.8和3 328.90 g/m2，干物质积累量最小的处理为NH，其干物质积累量为2 228.88 g/m2，FH和SFH4较NH增加1 161.92和1 100.02 g/m2。由表3可以看出，覆膜及复合覆盖处理在生育前期干物质积累迅速，而麦秸覆盖和无覆盖处理则积累缓慢，其中在5月25日-6月13日这一阶段干物质日增长量差异较大，覆膜及复合覆盖处理平均日增长量比麦秸覆盖处理分别大9.17和8.35 g/d，比无覆盖处理分别大14.49和13.67 g/d。相反在生育后期麦秸覆盖和无覆盖处理干物质积累迅速，而覆膜及复合覆盖处理则较为缓慢。

表3 玉米干物质日增长量 g/(d·m2)

2.5 对玉米地上部分干物质分配与转移的影响

不同处理间干物质分配的比例和增重的趋势不同，水分与覆盖条件影响了光合产物的积累和分配，不同处理间因覆盖差异而表现出干物质在植株体内分配差异，本文主要从地上器官加以分析，考察叶、茎、穗三部分的干物质分配情况。从干物质在器官间的转移分配比例上看(图3)，呈现穗>茎>叶。不同覆盖影响了干物质在各器官间的分配比例，不同处理下，茎分配比例大小顺序为SH6>SH4>NH>FH >SFH6>SFH4；叶分配比例大小顺序为NH> SFH6>SH6>SH4>FH >SFH4；穗分配比例大小顺序为SFH4> FH >SH4>SFH6>SH6>NH。在成熟期穗分配比例以SFH4最高为71.35%，FH次之为70.83%， NH最小为64.83%。覆膜及复合覆盖处理的穗干物质比例均高于麦秸覆盖及无覆盖处理，而各处理茎干物质比例大小与穗干物质比例相反，即麦秸覆盖及无覆盖处理大于覆膜和复合覆盖处理，说明覆膜或复合覆盖在一定程度上可提高玉米穗的分配比例，光合产物能充分转移到籽粒中。

图3 玉米成熟期各器官干物质占总干物质的比例

3 结果与讨论

本研究紧密结“二元覆盖”的特点，重点针对玉米开展了不同覆盖条件对生长指标及地上部分干物质积累与分配的影响。在出苗率方面得出：覆膜或复合覆盖出苗率均较高，可达到85%以上，较麦秸覆盖和无覆盖处理出苗率提高3.76个百分点以上，生育期提早10 d左右，增加了灌浆期延续时间，对产量形成有积极作用。在玉米生长指标方面得出：覆膜或复合覆盖处理播种后地温提高，保水性能较好，作物前期生长发育较快，其株高、叶面积、干物质增长速率均大于麦秸覆盖和无覆盖处理，其最大叶面积指数与全生育期干物质积累量均大于麦秸覆盖和无覆盖处理。在玉米地上部分干物质积累分配方面得出：覆膜及复合覆盖处理的穗干物质比例均高于麦秸覆盖及无覆盖处理，在一定程度上可提高玉米干物质在穗的分配比例，光合产物能充分转移到籽粒中。在实际生产中应根据当地气候及土壤条件，在农田可持续高效利用的前提下可选择既能提高作物出苗率，又能调控作物生育进程的复合覆盖措施，在覆盖量适宜(复合覆盖麦秸用量4 000 kg/hm2)的条件下配合灌水及其他农艺措施，可调控玉米的干物质的形成，达到水肥热高效利用，提高作物产量及水分利用效率的目的。

本研究结论是在大田试验及试验区特定土壤条件下完成的，不可避免受到试验田土壤特征及试验期间气象因子的影响，所以试验得出的结论有一定的局限性，复合覆盖对不同作物生长指标的影响还需进一步研究。受气候条件、土壤质地和作物品种等因素影响，还应开展不同地区不同作物的大田试验研究，为复合覆盖技术推广应用提供科学依据。