不同覆膜方式对旱地大豆农田土壤水热特征及产量的影响

曾芳荣, 殷 文, 张小红

(1.会宁县农业技术推广中心，甘肃会宁 730799； 2.甘肃农业大学 农学院，兰州 730070)



不同覆膜方式对旱地大豆农田土壤水热特征及产量的影响

曾芳荣1, 殷 文2, 张小红1

(1.会宁县农业技术推广中心，甘肃会宁 730799； 2.甘肃农业大学 农学院，兰州 730070)

为探求不同覆膜方式对旱地农田土壤水温变化规律、降水利用特征和作物产量的影响。在甘肃中部半干旱地区，通过田间小区试验，研究全膜微垄沟播(PMRF)、全膜双垄沟播(PDRF)、全膜覆土穴播(PSH)、全膜平铺穴播(PH)和传统露地条播(CK)对大豆农田土壤水热特征及产量的影响。结果表明，与CK相比，PMRF、PSH使播前至苗期0～100 cm土壤含水量分别提高5.2%、12.2%；分枝期分别高13.6%、21.8%；PMRF、PH提高开花至结荚期的土壤含水量分别为12.5%、7.7%。4种地膜覆盖处理有效提高大豆农田全生育期的土壤温度，其中，PMRF、PDRF处理大豆分枝期之前增温幅度较大、开花期之后温度变化幅度较小。与CK相比，地膜覆盖使籽粒增产36.9%～77.2%，其中PMRF籽粒产量达到2 500 kg·hm-2，较PDRF、PSH、PH分别高7.2%、23.1%、29.4%。PMRF、PDRF较CK耗水量分别降低5.2%和12.8%，水分利用效率分别提高86.8%、89.6%。全膜垄作沟播能够调控土壤的水温条件，提高大豆产量与水分利用效率，特别是全膜微垄沟播增产、增效效应较好，是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产大豆创建的有效途径。

大豆；地膜覆盖；土壤温度；土壤水分；产量

土壤水分是作物生长发育的限制因子[1]，受土壤耕作措施、覆盖方式等因素的影响[2]，而土壤水分变化与作物产量形成密切相关[3-4]。土壤温度作为土壤热状况的综合表征指标，其变化与根系功能和光合作用等作物生长发育指标密切相关，对作物生长发育具有重要影响[5]。研究表明，地膜覆盖能够显著降低棵间蒸发，从而改善土壤水热状况，提高降水利用效率和作物产量[6-7]，对半干旱生态类型区旱作农业的稳产、高产起到巨大推动作用[8]。生产实践中，地膜的覆盖方式多种多样，产生的保水、增温、提高水分利用的效应不同[9-10]，选择适宜的覆盖方式是协同优化土壤水热关系，提高作物水热需求与供给吻合度的重要措施。黄土高原陇中半干旱区降水稀少，且季节分布不均，蒸发强烈，自然降水与农作物需水供需错位[11]，提高有限降水的利用效率是种植业生产面临的永久课题[12-13]；与水资源不足的制约作用相似，高海拔区域导致的热量不足是制约作物高产的另一生态因子，作物生产技术的优化必须同时考虑对土壤水热特性的综合影响。

随着中国大豆(GlycinemaxL.)生产供需矛盾的加剧，黄土高原大豆播种面积日益增大，研发大豆生产中的水热优化技术亟待进行。已有研究表明，大豆覆膜栽培能提高降水利用效率和产量，对半干旱区旱作大豆高产与稳产起到推动作用[14-16]，但有关覆膜栽培种植方式对大豆生育期土壤水分、温度的协同效应，以及土壤水热响应特征与产量的相关性研究鲜见报道，使得生产实践中缺乏优化大豆栽培覆膜方式的理论依据。本试验在黄土高原陇中半干旱地区，设置不同覆盖方式，研究大豆全生育期土壤温度和水分的动态变化，揭示不同覆膜种植方式下土壤水热效应及对大豆产量的影响，阐明不同覆膜方式对土壤水热效应作用机理，以期为试区大豆覆膜栽培技术的改进及大豆高产、高效提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

2013年在甘肃省会宁县中川乡高陵村进行田间试验，试验区位于会宁县城南20 km，海拔1 890 m，年降水量约400 mm，年平均气温7.5 ℃，≥10 ℃的积温2 400 ℃，无霜期135 d。耕地类型为旱川地，土壤为黄绵土，土质绵软，土层深厚，质地均匀，储水性能良好；试验初期0～200 cm 平均土壤体积质量为 1.25 g·cm-3，pH 8.36；有机质12.37 g· kg-1、全氮0.83 g ·kg-1、全磷0.70 g· kg-1、全钾14.64 g ·kg-1、速效磷4.69 mg ·kg-1、速效钾65.34 mg· kg-1、缓效钾407.73 mg· kg-1。前茬作物全膜双垄沟播种植玉米，前茬玉米收获后结合秋覆膜施入基肥后耙耱保墒，次年种植大豆。试验年度的降水量及气温见图1，气象数据(降雨量、气温)通过小型气象站(SL5)自动测定并记录，距离本试验田大约50 m。

E.上旬 The first ten-day period of a month；M.中旬 The middle ten-day period of a month；L.下旬 The last ten-day period of a month
图1 大豆生育期内的平均气温及降雨量
Fig.1 Averaged air temperature and precipitation during whole growth period of soybean

1.2 试验设计

采用单因素随机区组设计，设全膜微垄沟播(PMRF)、全膜双垄沟播(PDRF)、全膜覆土穴播(PSH)、全膜平铺(不覆土)穴播(PH)及对照不覆膜露地条播(CK)，共设5个处理。全膜微垄沟播：先用行距50 cm的划行器划行，然后用50 cm间距的起垄机全田等距离起微垄，垄宽50 cm、垄高5～10 cm；再用宽120 cm的地膜全地面覆膜，膜与膜相接处在垄面中间位置。全膜微垄沟播大豆采用人工点播器播种，播种深度为3～4 cm，行距均为50 cm，穴距18 cm，每穴播种2粒，密度为11.1万穴·hm-2，定苗时采取每穴1～2株，保苗13.5万～15.0万株·hm-2。全膜双垄沟播：采取先起双垄(小垄宽40 cm、垄高15～20 cm，大垄宽60 cm、垄高10～15 cm)，使大小垄相接处形成播种沟，然后采用宽120 cm的薄膜全地面覆盖，膜与膜的接茬处在大垄中间，最后在沟内播种(沟距40 cm、60 cm，大小垄共宽1.0 m)。其他规格同全膜微垄沟播。全膜覆土穴播：用宽度为100 cm的地膜全膜覆盖，上面均匀撒一层厚度约1 cm的土，然后采用人工点播器播种，其他规格同全膜微垄沟播。全膜平铺(不覆土)穴播：用宽度为100 cm的地膜全膜覆盖，膜上不覆土，采用人工点播器播种，其他规格同全膜微垄沟播。不覆膜露地条播：采用人工点播器播种，其他规格同全膜微垄沟播。每处理重复3次重复。

大豆于2013-04-26播种，于2013-10-03收获。供试大豆(GlycinemaxL.)品种为‘中黄30’。采用统一施肥水平，纯N 75 kg·hm-2，P2O5120 kg·hm-2，全做基肥。小区面积为32 m2(4.0 m×8 m )，每小区播种8行。

1.3 测定指标及方法

土壤温度： 采用曲管地温计测定0～25 cm土层土壤温度，每5 cm为一层，分别在大豆播种期、出苗期、分枝期、开花期、果实发育期、采收期，选择晴朗天，于11:00按行方向在任意2株中间测定不同土层的地温。

土壤水分： 采用烘干法测定，播前、收获期测0～200 cm土壤含水量，播种期、苗期、分枝期、开花期、结荚期测0～100 cm土壤含水量，0～20 cm每10 cm为一层，20 cm以下每20 cm为一层。

全生育期耗水量为：

ET=P+SWSo-SWSh

式中，P为作物生育期内降雨量(mm)，SWSo为播种期土壤贮水量(mm)，SWSh为收获期土壤贮水量(mm)。

产量：每小区单独收获计产(除去取样植株所占面积)，大豆随机选取10株进行考种，测定其产量性状。

水分利用效率(WUE)为：

WUE=GY/ET

式中，GY为籽粒产量(kg·hm-2)，ET为作物全生育期内耗水量(mm)。

1.4 数据统计

采用Microsoft Excel 2007对试验数据进行处理、绘制图表，用SPSS 17.0进行单因素(One．Way ANOVA)分析，不同处理之间多重比较采用Duncan’s新复极差方法，然后经过F检验(α=0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同覆膜方式对大豆农田土壤含水量时空变化的影响

2.1.1 不同处理土壤含水量的时间动态 播前至苗期， PMRF、PSH、PH处理大豆农田0～100 cm 土层土壤含水量较CK分别高5.2%、12.2%、9.7%，较PDRF分别高22.6%、30.6%、27.8%，以PSH播前至苗期的土壤含水量较高(图2)。分枝期，PMRF、PDRF、PSH、PH处理明显提高大豆农田土壤含水量，较CK分别高13.6%、14.8%、21.8%、22.4%，PSH、PH比PMRF、PDRF高6.1%～7.7%。开花至结荚期，PMRF、PH的土壤含水量较CK分别高12.5%、7.7%，较PSH分别高18.4%、13.5%。成熟至收获期，4种地膜覆盖大豆农田土壤含水量分别较CK高20.5%、11.4%、11.1%、10.3%；4种地膜覆盖处理中以PMRF土壤含水量最高，较其他处理平均高8.2%～9.5%。总之，大豆全生育期PMRF的平均土壤含水量最高，较CK高11.0%，为大豆生长发育创造良好的水分环境。

2.1.2 不同处理土壤含水量的空间变化 不同覆膜方式对大豆全生育期 0～100 cm 土层平均土壤含水量的影响随着土层的加深逐渐减弱，对土壤含水量的作用区域主要表现在 0～80 cm 土层(图3)。PMRF、PSH、PH耕层0～40 cm土层土壤含水量较CK分别高13.6%、11.6%、13.5%，较PDRF分别高20.6%、18.5 %、20.7%，PMRF与PSH之间差异不显著。与耕层相似，深层40～80 cm 土层土壤含水量表现为PMRF、PSH、PH处理高于CK、PDRF，分别高12.7%、12.8%、13.3%与7.9%、8.0%、8.9%。比较0～100 cm土层全生育期平均土壤含水量，PMRF、PSH、PH较PDRF分别高12.5%、10.8%、12.8%较CK分别高11.0%、9.4%、11.4%，以PMRF、PH保水效应较好。

2.2 不同覆膜方式对大豆农田土壤温度时空变化的影响

2.2.1 不同处理土壤温度的时间动态 地膜覆盖明显提高大豆全生育期内农田0～25 cm的土壤温度(图4)。播种期，4种地膜覆盖(PMRF、PDRF、PSH、PH)0～25 cm土层平均土壤温度明显高于CK，分别高6.1、5.9、4.5、6.5 ℃，其中，全膜垄作沟播对大豆农田土壤温度没有造成影响，而PH的土壤温度比PSH高2.0 ℃。苗期PMRF、PDRF、PH处理的土壤温度较CK分别高4.4、7.5、4.6 ℃，较PSH分别高3.4、6.5、3.6 ℃，以PDRF的增温效应最好。分枝期，PDRF、PH处理的土壤温度较CK分别高4.0、4.8 ℃。与苗期相似，开花至收获期，PMRF、PDRF、PH处理的土壤温度较CK分别高2.6、2.8、2.9 ℃。总之，地膜覆盖处理有效增加全生育期大豆农田的土壤温度，但在开花至结荚期，增温效应缓慢，温度变化幅度降低，与PH相比，PMRF、PDRF稳温效应显著，是减少气温变化对大豆生长发育过度影响的重要机制。

图2 不同处理全生育期0～100 cm土层土壤含水量动态Fig.2 Dynamic of soil water content in 0 to 100 cm soil layer during the whole growth period of different treatments

图3 不同处理0～100 cm土层土壤含水量的空间变化Fig.3 Spatial change of soil water content in 0 to 100 cm soil layer of different treatments

2.2.2 不同处理土壤温度的空间变化 地膜覆盖可提高大豆农田0～25 cm土层的土壤温度，随着土层的加深，其增温效应降低(图5)。地表5 cm处，4种地膜覆盖处理(PMRF、PDRF、PSH、PH)的土壤温度较CK分别高4.2、6.0、1.9、4.4 ℃，PMRF、PDRF、PH较PSH分别高2.3、4.1、2.6 ℃，以PDRF处理5 cm处的增温幅度较大。与5 cm处相似，4种地膜覆盖处理10 cm的土壤温度较CK依次提高4.3、5.1、2.7、5.6 ℃，PMRF、PDRF、PH较PSH分别高1.6、2.5、2.9 ℃，以PDRF、PH的增温效应突出。类似地，15 cm 土层，PMRF、PDRF、PSH、PH较CK分别高3.2、3.9、3.4、5.0 ℃，PMRF、PH较PSH分别高0.6、1.7 ℃。20～25 cm，PMRF、PDRF、PSH、PH较CK分别高2.6、3.3、1.3、2.8 ℃，PMRF、PDRF、PH较PSH高1.3、2.0、1.5 ℃，以PDRF处理的深层保温效果较好。

图4 不同处理全生育期0～25 cm土层平均土壤温度动态Fig.4 Dynamic of averaged soil temperature in 0 to 25 cm soil layer during the whole growth period of different treatments

2.3 不同覆膜方式对大豆籽粒产量及产量性状和水分利用效率的影响

2.3.1 不同处理大豆籽粒产量表现 地膜覆盖可显著提高大豆的籽粒产量(表1)。PMRF、PDRF较CK分别增产77.2%、65.3%，PSH、PH较CK分别增产43.9%、36.9%，以PMRF、PDRF的增产幅度较大，分别较PSH增产23.1%、14.9%，分别较PH增产29.4%、20.8%。地膜覆盖处理中以PMRF籽粒产量最高，达2 500 kg·hm-2，较PDRF增产7.2%。说明全膜微垄沟播种植方式利于大豆高产。

2.3.2 不同处理大豆产量性状差异 地膜覆盖方式对大豆的单株荚数、单株粒数、单株粒质量、百粒质量的影响较大，而对单荚粒数影响不明显(表1)。与CK相比，PMRF、PDRF、PSH、PH处理使大豆单株荚数提高216.7%、191.7%、158.3%、150.0%，单株粒数提高64.7%、52.9%、35.3%、29.4%，单株粒质量提高100.8%、85.5%、63.1%、54.7%，百粒质量提高22.0%、21.3%、20.5%、19.6%。可见地膜覆盖对大豆具有增产作用，主要来自增加大豆的单株荚数、单株粒数及单株粒质量。在4种地膜覆盖处理中均以PMRF与PDRF的产量构成因素最高，是大豆获得高产的基础。

2.4 不同覆膜方式对大豆耗水量及水分利用效率的影响

PMRF、PDRF明显降低大豆全生育期内耗水量(图6)，分别较CK降低5.2%、12.8%，较PSH分别降低8.5%、15.9%。

地膜覆盖具有提高大豆农田的水分利用效率的作用(图6)，与CK相比，PMRF、PDRF处理分别提高86.8%、89.6%，PSH、PH分别提高38.9%、40.0%，以PMRF、PDRF处理提高幅度较大，较PSH分别提高34.5%、36.5%，较PH

分别提高33.4%、35.4%，但PMRF与PDRF，PPSH与PH间差异不显著。说明全膜沟播技术可作为提高大豆农田水分利用效率的适宜地膜覆盖栽培技术。

图5 不同处理0～25 cm土层土壤温度的空间变化Fig.5 Spatial changes on soil temperature in 0 to 25 cm soil layer of different treatments

表1 不同处理大豆的籽粒产量及产量构成Table 1 Component factors and grain yield of soybean under different treatments

注:各列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)。
Note:The lowercase letters in each column shows significantly different between different treatments(P<0.05).

不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05) Different lowercase letters show significant difference amony different treatments(P<0.05)
图6 不同处理耗水量及水分利用效率
Fig.6 Water consumption and water use efficiency of different treatments

3 讨 论

地膜覆盖具有集雨、抑制蒸发、提高降水入渗率和保蓄率，充分高效利用有限降水，对促进旱地作物高产具有重要的现实意义[17-18]，同时地膜覆盖可在作物需水较少的苗期贮存水分，供需水旺盛期利用，优化耗水结构，提高水分利用效率[19]。本研究表明，全膜微垄沟播、全膜覆土穴播及全膜平铺穴播处理大豆农田在不同生育时期土壤含水量均高于传统露地条播，而3个地膜覆盖处理中，全膜微垄沟播土壤含水量明显高于全膜覆土穴播、全膜平铺穴播，这是因为全膜微垄沟播地表完全覆盖，阻断了土壤水分的无效蒸发，同时田间大小相间的集水面，使一切形式的降水通过集水面聚集于播种沟内并下渗到根系周围，提高作物生长的水分满足率[20]，相对丰裕的水分条件促进大豆的生殖生长，使大豆的单株荚数、单株粒数、粒质量均增加，显著提高产量和水分利用效率。另外，播前至苗期，全膜覆土穴播0～100 cm土层的土壤含水量高于全膜微垄沟播与全膜平铺穴播，这是因为膜覆土穴播降低土壤温度，延缓生长初期大豆的生长发育，降低水分消耗，而大豆分枝期以后，全膜覆土穴播适宜的土壤温度加快大豆生长，增加水分使用，降低土壤含水量。大豆生育期结束时，全膜沟播保持较高的土壤水分含量，这可能是由于全膜沟播加快大豆的生育进程，提早成熟，后期对土壤水分的利用降低。地膜覆盖具有降低耗水的效应已被研究所证实[21-22]，垄膜沟播使垄面膜上自然降雨向沟内富集，有效地集蓄自然降水，特别是提高小于10 mm 农田降水资源化程度，改善作物根际土壤水分状况，在干旱和正常雨水年份均能显著提高作物产量及水分利用效率，是旱作区进一步挖掘降水潜力和高产田创建的有效途径[6,23]。本试验中，与传统露地条播相比，全膜沟播降低大豆农田耗水量，提高水分利用效率，值得进一步研究。

温度对作物生产具有重要影响，而土壤温度是改变植物所受温度变化的基础，是植物保持根系活力的重要因素，对农田生产力具有较大影响[24-25]。本研究表明，地膜覆盖可以明显改善表层土壤热量条件，全生育期内不同测定时期，不同地膜覆盖方式其热量效应表现出差异，与传统露地条播处理相比，明显提高土壤温度，这是因为大豆覆盖地膜后，白天由于塑料薄膜的透光率很高，太阳辐射的光能透过薄膜直接投射到膜下的地面之上，把光能转化成热能后，由于地膜上凝结露珠可以阻隔长波通过因而地面升温，并向下层土壤输送热量，从而提高土壤各层温度[26]。然而，随着大豆生育进程的推进，其地膜覆盖的增温效应减弱，且温度变化幅度降低，特别是全膜微垄沟播、全膜双垄沟播前期增温、后期降低温度变化幅度的效应突出，为大豆根部发育创造良好的土壤温度。另外，全膜覆土穴播，由于土覆于地膜之上，降低导热性，太阳辐射条件下土壤温度上升及失热时温度下降的速度较慢，在0～25 cm土层表现出较低的土壤温度，但高于传统露地条播，表现前期延缓大豆生长、后期加快生长。

水热条件是影响作物生长发育最重要的因素，作物产量的形成往往是二者综合作用的结果[27]。本研究证实，地膜覆盖大豆后，既提高膜下土壤温度，又增加膜下土壤含水量，为大豆生长发育创造良好的外部环境，因而达到增产、节水、增效的目的。虽然地膜覆盖可显著地改善土壤水分条件，但由于全膜平作覆盖往往造成作物根区极端高的土壤温度，特别是作物旺盛生长期，导致根系及叶片发生早衰现象，影响产量[28]，因此，选择适宜的地膜覆盖方式亟待进行。而本研究全膜微垄沟播与全膜双垄沟播技术大豆开花结荚至灌浆期的土壤温度均低于全膜平铺穴播，但总高于传统露地条播，避免大豆根系及叶片发生早衰现象，有利于延长灌浆时间，为大豆高产奠定基础。总之，全膜沟播大豆栽培不但具备地膜覆盖的蓄水保墒优点，而且还通过垄沟栽培显著地改善土壤表层的热量条件，解决地膜平铺覆盖盛夏极端高温制约因子和传统露地条播的低温制约因子，并将前者的保水蓄水优势转化为最终的产量优势，显著提高大豆的籽粒产量和水分利用效率，特别是全膜微垄沟播栽培技术效应更为突出，为解决传统露地条播的低温效应与地膜平铺覆盖的高温效应等问题提供科学依据和理论支持。

4 结 论

地膜覆盖可提高大豆全生育期0～100 cm土壤含水量，以全膜微垄沟播提高土壤水分效应最突出，比传统露地条播高11.0%，特别是提高大豆开花至结荚期的土壤含水量12.5%。地膜覆盖处理有效提高大豆农田全生育期的土壤温度，其中，全膜垄作沟播大豆分枝期之前增温幅度较大、开花期之后温度变化幅度较小。与传统露地条播相比，地膜覆盖提高大豆的籽粒产量，增产幅度为36.9%～77.2%，其中全膜微垄沟播籽粒产量最高，达到2 500 kg·hm-2，较全膜双垄沟播、全膜覆土穴播、全膜平铺穴播处理分别增产7.2%、23.1%、29.4%。全膜微垄沟播及双垄沟播降低大豆农田耗水量，较传统露地条播分别降低5.2%、12.8%；提高水分利用效率分别为86.8%、89.6%。纵观土壤水热特性及产量效应，全膜微垄沟播增产及提高水分利用效率效应较好，可作为优化干旱地区大豆农田土壤水热特性的理想地膜覆盖栽培技术。

Reference：

[1] LI F M,GUO A H,WEI H.Effects of clear plastic film mulch on yield of spring wheat[J].FieldCropsResearch,1999,63(1):79-86.

[2] 殷 文,陈桂平,柴 强,等.前茬小麦秸秆处理方式对河西走廊地膜覆盖玉米农田土壤水热特性的影响[J].中国农业科学,2016,49(15):2898-2908.

YIN W,CHEN G P,CHAI Q,etal.Responses of soil water and temperature to previous wheat straw treatments in plastic film mulching maize field at Hexi corridor[J].ScientiaAgriculturaSinica,2016,49(15):2898-2908 (in Chinese with English abstract).

[3] 杜太生,康绍忠,胡笑涛,等.根系分区交替滴灌对棉花产量和水分利用效率的影响[J].中国农业科学,2005,38(10):2061-2068.

DU T SH,KANG SH ZH,HU X T,etal.Effect of alternate partial root-zone drip irrigation on yield and water use efficiency of cotton[J].ScientiaAgriculturaSinica,2005,38(10):2061-2068 (in Chinese with English abstract).

[4] 王冀川,徐翠莲,韩秀锋,等.不同土壤水分对滴灌春小麦生长、产量及水分利用效率的影响[J].农业现代化研究,2011,32(1):115-119.

WANG J CH,XU C L,HAN X F,etal.Effects of different soil moisture on growth,grain yield and water use efficiency of spring wheat under drip irrigation[J].ResearchofAgriculturalModernization,2011,32(1):115-119(in Chinese with English abstract).

[5] 贾志红,易建华,孙在军.不同覆盖物对烤烟根温及生长和生理特性的影响[J].应用生态学报,2006,17(11):2075-2078.

JIA ZH H,YI J H,SUN Z J.Effects of different mulches on rhizosphere temperature,growth,and physiological properties of fluecured tobacco[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2006,17(11):2075-2078 (in Chinese with English abstract).

[6] 张 雷,牛建彪,赵 凡.旱作玉米提高降水利用率的覆膜模式研究[J].干旱地区农业研究,2006,24(2):8-11.

ZHANG L,NIU J B,ZHAO F.Production effect of corn under whole-year furrow-film cultivation in dryland[J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2006,24(2):8-11 (in Chinese with English abstract).

[7] 谭军利,王林权,李生秀.地面覆盖的保水增产效应及其机理研究[J].干旱地区农业研究,2008,26(3):50-54.

TAN J L,WANG L Q,LI SH X.The effect of mulching on soil water storage and grain yields of maize and their mechanisms[J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2008,26(3):50-54 (in Chinese with English abstract).

[8] 党建友,张定一,裴雪霞,等.黄土高原沟谷地春玉米不同耕作覆膜方式水温效应的研究[J].中国生态农业学报,2006,14(3):75-77.

DANG J Y,ZHANG D Y,PEI X X,etal.Moisture and temperature effects of different tillage and film-mulching techniques for spring maize in the gully region of the Loess Plateau[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2006,14(3):75-77 (in Chinese with English abstract).

[9] 金胜利,周丽敏,李凤民,等.黄土高原地区玉米双垄全膜覆盖沟播栽培技术土壤水温条件及其产量效应[J].干旱地区农业研究,2010,28(2):28-30.

JIN SH L,ZHOU L M,LI F M,etal.Effect of double ridges mulched with wide plastic film on soil water,soil temperature and yield of corn in semiarid Loess Plateau of China[J].AgriculturalResearchintheAridAreas,2010,28(2):28-30 (in Chinese with English abstract).

[10] 殷海善.宽幅渗水地膜覆盖集雨式仿丰产沟耕作栽培技术效果研究[J].水土保持学报,2005,19(1):196-199.

YIN H SH.Catchment cultivation techniques of broad film covering by “V”-size[J].JournalofSoilandWaterConservation,2005,19(1):196-199 (in Chinese with English abstract).

[11] 肖国举,王 静.黄土高原集水农业研究进展[J].生态学报,2003,23(5):1003-1008.

XIAO G J,WANG J.Research on progress of rainwater harvesting agriculture on the Loess Plateau of China[J].ActaEcologicaSinica,2003,23(5):1003-1008 (in Chinese with English abstract).

[12] LI F M,ZHAO S L,GEBALLE G T.Water use patterns and agronomic performance for some cropping systems with and without fallow crops in a semi-arid environment of northwest China[J].Agriculture,EcosystemsandEnvironment,2000,79(1/2):129-142.

[13] 朱兴平,李永红.雨水利用的理论与实践—对干旱半干旱区农业可持续发展之路的探索[J].水土保持通报,1997,17(4):32-36.

ZHU X P,LI Y H.Theory and practice of rainwater use-approaches of sustainable agricultural development in arid and semi-arid areas[J].BulletinofSoilandWaterConservation,1997,17(4):32-36 (in Chinese with English abstract).

[14] 郭志利,孙常青,卢成达.谷豆覆膜条带种植技术及其光合水分变化研究[J].中国农业生态学报,2009,17(5):909-913.

GUO ZH L,SUN CH Q,LU CH D.Pattern of strip-planting under film mulching of millet-soybean and changes in photosynthesis and moisture[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2009,17(5):909-913 (in Chinese with English abstract).

[15] ARORA V K,SINGH C B,SIDHU A S,etal.Irrigation,tillage and mulching effects on soybean yield and water productivity in relation to soil texture[J].AgriculturalWaterManagement,2011,98(4):563-568.

[16] 陈洪松,邵明安,张兴昌.黄绵土坡耕地大豆的水肥产量效应[J].应用生态学报,2003,14(2):211-214.

CHEN H S,SHAO M A,ZHANG X CH.Effect of soil water and fertilizer on soybean yield on loess slopeland[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2003,14(2):211-214 (in Chinese with English abstract).

[17] ZHOU L M,LI F M,JIN S L.How double ridges and furrows mulched with plastic film affect soil water,soil temperature and yield of maize on the semiarid Loess Plateau of China[J].FieldCropsResearch,2009,113(1):41-47.

[18] 胡 芬,陈尚谟.旱地玉米农田地膜覆盖的水分调控效应研究[J].中国农业气象,2000,21(4):14-17.

HU F,CHEN SH M.Effect of film-mulching on water regulation in dryland[J].ChineseJournalofAgrometeorology,2000,21(4):14-17(in Chinese with English abstract).

[19] 王喜庆,李生秀,高亚军.地膜覆盖对旱地春玉米生理生态和产量的影响[J].作物学报,1998,24(3):348-353.

WANG X Q,LI SH X,GAO Y J.Effect of plastic film mulching on ecophysiology and yield of the spring maize on the arid land[J].ActaAgronomicaSinica,1998,24(3):348-353 (in Chinese with English abstract).

[20] 田 嫒,李凤民,刘效兰.半干旱区不同垄沟集雨种植马铃薯模式对土壤蒸发的影响[J].应用生态学报,2007,18(4):795-800.

TIAN Y,LI F M,LIU X L.Effects of different ridge-furrow planting patterns of potato on soil evaporation in semiarid area[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2007,18(4):795-800 (in Chinese with English abstract).

[21] LI F M,WANG J,XU J Z.Plastic film mulch effect on spring wheat in a semiarid region[J].JournalofSustainableAgriculture,2005,25(4):5-17.

[22] LI L L,HUANG G B,ZHANG R Z,etal.Benefits of conservation agriculture on soil and water conservation and its progress in China[J].AgriculturalSciencesinChina,2011,10(6):850-859.

[23] 曹玉琴,刘彦明,王梅春,等.旱作农田沟垄覆盖集水栽培技术的试验研究[J].干旱地区农业研究,1994,12(1):74-78.

CAO Y Q,LIU Y M,WANG M CH,etal.Testing study of cultivation technique or water collection by ridge and furrow mulching rainfed farmlands[J].AgriculturalResearchintheAridAreas,1994,12(1):74-78 (in Chinese with English abstract).

[24] 王 俊,李凤民,宋秋华,等.地膜覆盖对土壤水温和春小麦产量形成的影响[J].应用生态学报,2003,14(2):205-210.

WANG J,LI F M,SONG Q H,etal.Effects of plastic film mulching on soil temperature and moisture and on yield formation of spring wheat[J].ChineseJournalofAppliedEcology,2003,14(2):205-210 (in Chinese with English abstract).

[25] STONE P J,SORENSEN I B,JAMIESON P D.Effect of soil temperature on phenology,canopy development,biomass and yield of maize in a cool-temperate climate[J].FieldCropsResearch,1999,63(2):169-178.

[26] 郭志利,孙常青,梁 楠.旱地春大豆地膜覆盖增产节水效果及密度效应研究[J].中国生态农业学报,2007,15(1):205-206.

GUO ZH L,SUN CH Q,LIANG N.Impacts of plastic mulching on water saving and yield increasing of dry land spring soybean and its density effect[J].ChineseJournalofEco-Agriculture,2007,15(1):205-206 (in Chinese with English abstract).

[27] DONG B D,LIU M Y,JIANG J W,etal.Growth,grain yield,and water use efficiency of rain-fed spring hybrid millet(Setariaitalica) in plastic-mulched and unmulched fields[J].AgriculturalWaterManagement,2014,143(9):93-101.

[28] BU L D,ZHU L,LIU J L,etal.Source-sink capacity responsible for higher maize yield with removal of plastic film[J].AgronomyJournal,2013,105(3):591-598.

(责任编辑：史亚歌 Responsible editor:SHI Yage)

Effects of Plastic Mulching Modes on Soil Moisture, Temperature and Yield of Soybean in Semi-arid Region.

ZENG Fangrong1, YIN Wen2and ZHANG Xiaohong1.

(1.Huining Agricultural Technology Extension Center, Huining Gansu 730799,China; 2.Agronomy College, Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

To study the effects of different plastic mulching modes on the change pattern of the soil moisture and temperature, the utilization of precipitation resource and yield of soybean (GlycinemaxL.) in dry-land is meaningful for establishing efficient cropping systems. In this study, a field experiment was carried out in typical semi-arid region in Gansu province, so as to optimize soil water and temperature under different plastic mulching modes of soybean. Five mulching modes were whole field surface plastic mulching and micro ridge-furrow planting (PMRF), whole field surface plastic mulching and double ridge-furrow planting (PDRF), whole field plastic mulching and hole planting (PSH), whole field plastic mulching and hole planting (PH), and uncovered drilling as a control treatment (CK). The results showed that PMRF and PSH treatment significantly increased soil water content by 5.2% and 12.2% in 0 to 100 cm soil layer from before sowing to seedling stage, 13.6% and 21.8% at branching stage, respectively, compared with CK. PMRF and PH significantly increased soil water content by 12.5% and 7.7% from flowering to pod-setting stage over CK treatment. Soil water content of PMRF was the highest from flowering to pod-setting stage. Plastic mulching significantly increased soil temperature in 0 to 25 cm soil layer in during the whole growth period of soybean, compared with CK, the treatment of PMRF and PDRF had the best effect on increasing soil temperature and lowering the range of soil temperature. Soybean grain yield was 36.9% to 77.2% higher in the four plastic mulching treatments than that in CK; the grain yield of PMRF reached for 2 500 kg·hm-2, which was 7.2%, 23.1%, and 29.4% higher than PDRF, PSH, and PH, respectively. PMRF and PDRF decreased water consumption by 5.2% and 12.8%, but they improved water use efficiency by 86.8% and 89.6% than CK, respectively. In conclusion, whole field surface plastic mulching and ridge-furrow planting (i.e., PMRF, PDRF) could regulate soil water and temperature, improve grain yield and water use efficiency. Especially, the treatment on PMRF had the best effect on the increasing of grain yield and water use efficiency. They were effective ways to further exploit rainfall productive potential and create high-yielding fields of soybean in dry farming areas.

Soybean; Plastic mulching; Soil temperature; Soil moisture; Yield

2016-06-01 Returned 2016-07-05

ZENG Fangrong,male,agronomist.Research area:agricultural technology extension.E-mail:178264758@qq.com

ZHANG Xiaohong, female,senior agronomist.Research area:agricultural technology extension.E-mail:zxhnjzx@sina.com

日期：2017-06-29

网络出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170629.1109.038.html

2016-06-01

2016-07-05

曾芳荣，男，农艺师，主要从事农技推广工作。E-mail：178264758@qq.com 通信作者：张小红，女，高级农艺师，主要从事农技推广工作。E-mail：zxhnjzx@sina.com

S314

A

1004-1389(2017)07-1090-09