地膜覆盖对青海东部旱作农业区春油菜的增产效应

许显虹，胥婷婷，张 洋，王明文，张 荣*，侯万宏

(1.青海大学农林科学院，青海 西宁 810016； 2.贵南草业开发有限责任公司，青海 贵南 813100)

青海省东部地处黄土高原的边缘地带，海拔较高、太阳辐射强、气温较低、日照时间长、空气湿度小、昼夜温差大，使春油菜出油率高、品质较好，具有良好的市场前景。春油菜已成为青海省优势经济作物，种植面积达到14.82万hm2，占中国北方春油菜总播种面积的30%左右。目前，青海省是我国北方春油菜的主产区之一。

青海省耕地总面积58.57万hm2，其中山旱地占总面积比例为68.38%。在农业生产方面，地膜覆盖技术因具有较好的保水增温保肥增产作用得到了大面积的推广应用，在小麦、马铃薯、蚕豆和玉米等农作物的种植上，地膜覆盖技术研究较多[1-4]，但在覆膜条件下，旱作春油菜生育期内土壤水分、养分的动态变化以及对春油菜产量形成的研究较少。本文将通过田间试验探讨覆膜对春油菜的增产效应，为覆膜旱作春油菜的示范推广提供基础理论依据和支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于青海省海东市互助县东和乡卓扎滩村(36°52′N、102°00′E)，海拔2 635 m。全年平均气温3.4 ℃，年降水量300～600 mm，栗钙土。土壤有机质含量27.81 g/kg，全氮含量1.93 g/kg，全磷含量2.09 g/kg，全钾含量24.98 g/kg，碱解氮含量122.00 mg/kg，速效磷含量14.10 mg/kg，速效钾含量163.00 mg/kg，pH 8.38。

1.2 试验材料

选用中晚熟甘蓝型杂交春油菜品种“青杂6号”，覆膜材料选用青海省生产资料集团公司的黑色聚乙烯薄膜，膜厚度为0.010 mm，宽度为1.2 m。

1.3 试验设计

试验设计为露地和覆膜种植两个处理，三次重复。两个处理的施肥量均为N120 kg/hm2、P2O590 kg/hm2、K2O 37.5 kg/hm2。播种时人工覆膜点播，每个覆膜小区三幅膜，每幅膜上种植4行，宽行 40 cm，窄行20 cm，株距15 cm，膜间距30 cm。露地种植为人工条播，按照覆膜的行间距播种。地膜幅宽为1.2 m，宽行和窄行的比例为2∶1。播种深度3～4 cm，春油菜五叶期间定苗，保苗密度20万株/hm2，常规田间管理。

1.4 测定指标及测定方法

土壤水分测定采用烘干称重法；土壤硝态氮用Bremner法浸取(1 mol/L KCl 50 mL+5 g土壤，振荡1 h过滤)后，利用德国SEALAA3流动注射分析仪测定[5-6]。

植株样品在烘箱中(105 ℃)杀青30 min， 80 ℃烘干至恒重后称重，粉碎后过筛。样品采用浓H2SO4-H2O2消煮，凯氏法测定全氮含量。每个小区实收计产，最后折算成公顷产量，收获后的春油菜样品室内考种。

1.5 数据分析

植株N积累量(kg/hm2)=植株含N量×植株干物质积累量

水分利用率(kg/(hm2·mm))=产量/总耗水量

采用Microsoft Excel 2019处理分析土壤和春油菜的各个测定指标，SPSS19.0软件进行数据的方差分析，用Duncan法分析比较处理间春油菜产量的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 地膜覆盖对春油菜产量及农艺性状的影响

2.1.1 地膜覆盖对春油菜产量的影响

覆膜种植与露地种植春油菜产量分别为3 329、2 926 kg/hm2，氮肥偏生产力分别为27.74、24.38 kg/kg，增产率为13.78%，地膜覆盖表现出显著的增产效应(表1)。

表1 不同种植模式对春油菜产量的影响

2.1.2 地膜覆盖对春油菜农艺性状的影响

不同种植模式对青油菜农艺性状的影响见表2。两种种植条件下一次分枝数相近。覆膜种植的春油菜株高、二次分枝数较露地种植分别提高16.43%、46.67%，春油菜单株角果数、每角粒数、千粒重较露地种植分别提高27.27%、10.34%、11.11%。说明覆膜种植主要通过提高春油菜的二次分枝数和角果数等与产量相关的性状来增加产量。

表2 不同种植模式对春油菜农艺性状的影响

2.2 地膜覆盖对春油菜吸收利用氮素及土壤硝态氮含量的影响

2.2.1 地膜覆盖对春油菜干物质与氮积累的影响

两种种植方式下春油菜干物质积累量随着生育期的推移逐渐增大，覆膜种植干物质积累量是露地种植整个生育期总干物质积累量的1.6倍(表3)。播种—苗期、苗期—初花期、初花期—角果期、角果期—成熟期覆膜种植干物质积累量较露地种植分别提高28.64%、22.08%、43.33%、82.31%。地膜覆盖加速了春油菜叶片、茎秆干物质向角果转移，促进油菜干物质积累进程。

表3 春油菜不同生育期干物质积累

两种种植方式下春油菜植株各器官中的氮素累积量均为籽粒>叶>角果壳>茎(表4)，露地、覆膜种植春油菜氮素收获指数分别为50.02%、58.68%，覆膜后春油菜叶中氮素积累量较露地处理降低17.34%，茎、籽粒、总氮素积累量较露地种植分别增加82.04%、68.22%、43.39%，覆膜处理角果壳氮素积累量增幅最大，较露地处理提高了1.02倍。

表4 春油菜收获不同器官N的积累与分配

地膜覆盖通过增加春油菜开花以后时期的茎、角果和籽粒氮素的累积增加了春油菜的产量。

2.2.2 地膜覆盖对春油菜生育期内土壤硝态氮含量的影响

图1 地膜覆盖对春油菜生育期内不同土层硝态氮含量的影响Fig.1 Effects of plastic mulching on the content of nitrate nitrogen in different soil layers during the growth periods of spring rape

2.3 地膜覆盖对春油菜水分利用及土壤含水量的影响

2.3.1 地膜覆盖对春油菜水分利用率的影响

成熟时覆膜种植在0～100 cm土层贮水量较露地增加8.39%(表5)，覆膜种植总耗水量较露地处理降低4.85%。覆膜种植与露地种植水分利用率分别为11.87、9.93 kg/(hm2·mm)，覆膜种植水分利用率较露地种植提高19.54%。

表5 不同种植模式对春油菜水分利用率影响

2.3.2 地膜覆盖对春油菜生育期内土壤含水量的影响

露地种植各土层水分随春油菜的生育进程变化较大，而覆膜种植各土层水分随生育期变化较平缓(图2)。覆膜处理0～20 cm土层平均含水量较露地处理增加7.40%；覆膜处理20～40 cm土层平均含水量较露地处理增加19.24%；覆膜处理40～60 cm土层平均含水量较露地处理增加5.02%。春油菜播种至苗期，覆膜处理0～20、20～40和40～60 cm土层含水量较露地处理分别增加9.91%、52.28%和5.00%，苗期至抽薹期，覆膜处理0～20、20～40和40～60 cm土层含水量较露地处理分别提高15.71%、12.34%和1.07%。抽薹期至盛花期两处理0～20 cm土层含水量相近，覆膜处理20～40 cm土层含水量较露地处理降低11.77%，覆膜处理40～60 cm土层含水量较露地处理增加4.77%。盛花期至角果期覆膜处理0～20、20～40和40～60 cm土层含水量较露地处理分别提高12.11%、28.27%和12.92%。角果期至收获，0～20、20～40和40～60 cm土层含水量较露地种植分别提高2.45%、21.07%和3.29%。在青海东部旱作农业区，春油菜覆膜种植较传统露地种植有效提高了各土层含水量，尤其是20～40 cm土层。

图2 地膜覆盖对春油菜生育期内不同土层含水量的影响Fig.2 Effects of plastic film mulching on the content of soil moisture in different soil layers during the growth periods of spring rape

3 讨论与结论

(1)覆膜栽培有利于春油菜花芽的分化，增加春油菜的分枝数和角果数。地膜覆盖加速了春油菜叶片、茎秆干物质向角果转移，促进油菜干物质积累[7-9]。相关研究结果表明，中晚熟甘蓝型春油菜品种“青杂6号”覆膜栽培比露地栽培增产16.15%～28.68%，地膜覆盖增加高纬度和高海拔地带的积温，从而显著增产[10-11]。

(3)覆膜处理0～20 cm和20～40 cm土层平均含水量较露地处理增加，这与前人研究[17-18]一致。播前至苗期春油菜生长缓慢，土壤平均含水量最高，覆膜保水蓄水效果最明显；苗期至抽薹期降雨较少，而春油菜所需水分增多，各土层水分虽均有所消耗，但土壤平均含水量增加，表明覆膜减小了土壤水分蒸发，根系在20～40 cm土层处利用水分最多，20～40 cm土层含水量开始下降且达到最小值。抽薹期至盛花期40～60 cm土层水分减少，0～40 cm土层水分增加，一方面是由于春油菜细根通常集中在20～30 cm土层中，截留下渗的土壤水分[19]，另一方面是因为盛花期气温最高，40～60 cm土层水分向上移动[20-21]。盛花期至角果期营养生长与生殖生长同时进行，蒸腾作用的加剧使两种处理下土壤含水量同时减小，覆膜使土层表面温度增加明显，20～60 cm土层水分上移。角果期至收获覆膜使春油菜耗水深度增加，40～60 cm土层水分被根系利用[22]。由于覆膜种植土壤蒸发受到抑制，土壤水分消耗少，从而减小了不同深度土壤水分的季节波动幅度，有利于春油菜生长发育。

因此，地膜覆盖在一定程度上改善了青海东部旱作农业区的土壤水热条件，促进了春油菜吸收利用水分和硝态氮，提高了春油菜的经济性状，达到了显著的增产效应，覆膜已经成为广大干旱地区推广种植春油菜的重要技术。