覆盖方式对玉米产量及水分利用的影响

苏 玲 王丽学 祁天龙

（1.大连市旅顺口区农业发展服务中心 辽宁大连116041；2.沈阳农业大学 辽宁沈阳110161；3.辽宁省清河水库管理局有限责任公司 辽宁铁岭112003)

0 引言

保护性耕作是对农田实施免耕、少耕以及地表覆盖等方式，尽可能减少土壤农艺耕作，并把作物残茬全部或部分覆盖在地表，以减小土壤水分蒸发。保护性耕作由于其节水培肥和增产增收特点被广泛应用，国内外已有大量研究和应用。研究结果表明：土壤水热特性及农业可持续利用均与耕作方式有较为密切的关系[1][2]。合理的耕作方式可以改善农田土壤特性，提高田间土壤水分的利用效率，有助于保水增产及促进农田生态系统的良性循环[3-6]。因此，通过秸秆还田措施改善土壤结构，进而提高土壤蓄水能力、提高水分利用效率，可有效保障我国粮食安全。

为探索东北辽河平原适宜的覆盖方式，对照传统耕作，探讨不同覆盖方式对玉米水分利用效率及产量的影响，以提高农业资源的利用水平，并促进农业的可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地点位于沈阳农业大学水利学院综合试验基地。试验区以天然降水为主，土壤为草甸土，土壤田间持水率为32.1%。气象数据由试验区安装的气象自动观测设备获取，气象自动观测设备可实时监测空气温湿度、风速和降水量等数据资料。

1.2 试验设计

以玉米为试验材料，玉米秸秆为覆盖物。试验共设6 种处理，分别为传统耕作、浅松覆盖、压实覆盖、留茬不覆盖、留茬条带覆盖、留茬全覆盖。具体试验设计见表1。

表1 试验方案一览表

1.3 监测方法

含水率采用时域反射仪（TDR）进行监测，共监测0～10 cm，10～20 cm，20～30 cm，30～40 cm，40～60 cm，60～80 cm 等6 个层次，每7 天为一个周期，每试验区3 个重复，雨前雨后加测。棵间蒸发采用自制微型蒸发器测定。垄台和垄沟各放置3 个蒸发器测定数据，每天上午8:00 称其重量。玉米产量用0.1 g 为感量的电子天平秤其百粒重与千粒重等数据。

2 结果与分析

2.1 覆盖方式对土壤含水率的影响

不同处理间土壤水分变化趋势基本一致，由图1可以看出：CJG、TG 和YG 三种覆盖方式下土壤含水率最高，可以有效地保持土壤水分，提高蓄水量；QSG处理土壤含水率变化幅度较小，其水分保持能力相对较强；CG 和DZ 曲线波动性较大，主要是因为受到土壤蒸发的影响，其土壤水分消耗较大，导致其土壤含水率较小。由此可见，秸秆覆盖可以提高水分保持能力；在少更和浅松覆盖综合作用下，对水分入渗和波动比较稳定，能够满足作物生长需要。

2.2 覆盖方式对棵间蒸发的影响

2.2.1 覆盖方式对玉米生长期内棵间蒸发的影响

对不同处理对土壤棵间蒸发的影响进行分析，如图2所示，结果显示土壤棵间蒸发的变化趋势为：YG＜CJG＜TG＜CG＜QSG＜DZ，试验结果表明地表覆盖密实度是影响土壤水分蒸发量的主要因素，秸秆残茬覆盖能可抑制土壤蒸发，同时免耕处理的保水效果高于浅松处理。经过分析显示不同秸秆残茬覆盖处理方式间对棵间蒸发的影响具有显著性差异。总之，YG 对土壤蒸发的抑制效果最为显著。

图1 不同覆盖方式下的土壤含水率变化曲线

图2 不同覆盖方式下玉米生长期内棵间蒸发变化曲线

2.2.2 覆盖方式对耗水量的影响

不同处理间耗水的变化趋势基本一致，秸秆残茬覆盖方式在不同的生长期内对作物的耗水量均有影响。由图3可以看出，在拔节期和成熟期，QSG 耗水量高于DZ，成熟期内两者最大差值达到6.59 mm，占DZ耗水量的32%，其他时期均低于DZ，尤其在抽穗期，耗水量差距达到30.73 mm，占DZ 耗水量的39%。通过不同时期与DG 耗水量比较可知，CJG 和YG 在降低作物耗水量方面效果较好。

图3 不同处理间玉米耗水量变化规律

2.2.3 棵间蒸发占作物耗水量的比例

玉米出苗期和拔节期土壤蒸发量较大，同时，受到可操作性影响，出苗期和拔节期时刻利于田间操作，可有效减少土壤蒸发，为玉米的生长提供适宜的土壤水分环境。分析详见图4。

图4 土壤蒸发与玉米耗水关系

2.3 不同覆盖方式水分利用效率分析

不同覆盖方式的水分利用效率排序为TG＞QSG＞CG＞DZ＞CJG＞YG。对照传统耕作，CG、TG 两种覆盖方式虽对产量有所影响，但提高了作物生长期内土壤的保水能力，土壤含水率变化缓慢，提高了水分生产利用率。所以，建议采用CG、TG 两种覆盖方式。

通过不同覆盖千粒重比较得出，QSG 优于DZ；CG、TG 和CJG 与DZ 相似；YG 差于DZ。说明QSG 能促进作物产量的提高。具体详见表2。

表2 不同覆盖水分利用效率一览表

3 结论

覆盖虽对水分的即时入渗产生了影响，但是可以提供临时储水环境，延缓水分的蒸发，提高作物生长期的土壤含水率。CJG 和TG 处理对保持土壤含水率效果最佳；有效抑制土壤棵间蒸发，并降低作物无效耗水量效果，QSG 处理可提高玉米产量。