地膜覆盖作物农田光温效应研究

董秀荣,王荣堂 (长江大学农学院,湖北荆州434025)

干旱缺水或光、温、水等资源分配不均等是限制我国农业生产发展的主要因素之一,而地膜覆盖是解决此问题的有效措施之一[1,2]。本研究探讨了地膜覆盖对棉花、玉米和大豆生育期增温、降温效应及作物经济性状的影响。

1 材料与方法

试验于2005年开始,连续3年在湖北省荆州市长江大学教学农场进行,该地位于北纬30°21′、东经119°09′区域内,属亚热带季风气候,年均气温15～17℃,≥10℃年活动积温5 200～5 400°,年降水量1 050～1 150 mm,年蒸发量1 040～1 140 mm,年日照时数1 800～2 200 h,年无霜期220～260 d,适宜水稻、棉花、小麦、大豆和玉米等多种作物种植。供试棉花品种为 “鄂棉15号”,玉米为 “西玉3号”,大豆为 “鄂豆4号”,均于4月20日播种,用对比法根据作物种类不同分区进行试验,每种作物设覆膜与对照2个小区,每小区面积100 m2。于播种前1天每小区埋设地面温度表 (测定0 cm地面最高和最低温度)和曲管地温表 (测定5、10、15、20 cm土层温度),自播种之日始至作物生育后期 (棉花吐絮期、玉米和大豆黄熟期)每天3次 (8:00,14:00和20:00)连续进行土壤温度观测。作物旺盛生长期 (棉花开花～吐絮期、玉米抽雄穗～乳熟期、大豆开花～结荚期)开始用照度计每天5次(8:00,10:00,12:00,14:00和16:00)测定作物株间光照度 (每次观测冠层上部、作物外活动面处和根部地面3个高度)。并观测棉花出苗、现蕾、开花、成铃和吐絮,玉米出苗、七叶、抽雄、雌穗、乳熟和黄熟,大豆出苗、开花、结荚、乳熟和黄熟期农艺性状及其株高。

2 结果与分析

2.1 地膜覆盖对作物生育前期增温与旺盛生长期降温效应

研究表明地膜覆盖对作物生育前期有明显增温效应,使种子萌发快、出苗迅速,这与前人研究结论一致[3,4]。统计结果显示,棉花、玉米和大豆4～5月份地表与5、10、15、20 cm土层土壤平均温度覆膜比对照分别高1.1～3.8℃、2.1～3.0℃及0.8～3.5℃(表1)。连续3年地温观测资料表明 (表2)棉花、玉米和大豆旺长期覆膜比对照地温均有所降低,0 cm地表降温分别为1.1、0.9、0.7℃;5～20 cm土层土壤温度降温为0.3～0.6℃,其中以白天最高温度降温最明显,棉花、玉米、大豆分别降温3.1、2.7、2.5℃。

表1 不同作物生育前期平均地温比较(2005～2007)

表2 不同作物生育盛期平均温度比较(2005～2007)

2.2 地膜覆盖对农田光照强度的影响

农田作物群体中光照强度的大小是影响作物光合作用进而影响作物生育和产量的决定性因素,农田覆盖地膜后对作物生育前期有增温、保湿和保肥作用,使作物生长迅速,至作物旺盛生长期地膜覆盖作物比对照枝叶茂盛,叶面积系数增大,白天截留的太阳直接辐射和散射辐射量多,最终减少地膜覆盖作物田中光能[5]。3年观测数据表明地膜覆盖作物地2/3株高处 (即作物外活动面)和根部地面光照强度明显低于对照 (表3),这可能是地膜覆盖作物旺盛生长期降温效应的主要原因。

表3 不同作物旺盛生长期光照强度比较 klx

2.3 地膜覆盖对作物经济性状的影响

连续3年作物考种统计分析表明3种覆膜处理作物经济性状均优于对照,且以产量因素最显著;3年平均皮棉增产25.00%,玉米增产13.60%,大豆增产25.90%(表4～6)。

表4 地膜覆盖对棉花主要经济性状的影响(2005～2007)

表5 地膜覆盖对玉米主要经济性状的形响(2005～2007)

表6 地膜覆盖对大豆主要经济性状的影响(2005～2007)

3 小结

地膜覆盖作物旺盛生长期可使棉花、玉米与大豆分别降温3.1、2.7、2.5℃,其降温效应可减轻夏季高温对作物生育的危害[6]而利于增产,为进一步推广地膜覆盖栽培作物提供了新的农业气象依据。地膜覆盖小气候效应主要表现为作物生育前期即苗期具有增温保湿作用和作物生育中期降温效应,使作物增产。

[1]贺菊美,王一鸣.不同覆盖材料对玉米土壤环境及产量效应的研究[J].中国农业气象,1996,17(3):33-36.

[2]钟兆站,赵聚宝.草纤维膜与塑料地膜覆盖农田的生态效益比较 [J].中国农业气象,1996,17(4):28-33.

[3]齐文虎,冯新灵.农业气象 [M].郑州:河南农业出版社,1988.283-284.

[4]贡复俊.农业气象[M].北京:中国农业出版社,1993.243-244.

[5]刘卫东.温度对棉花发育影响的研究进展 [J].中国农业气象,1992,(4):53-54.

[6]杜 勇.我国西部山区玉米覆膜栽培的气候生态效益研究 [J].中国农业气象,1992,(5):47-49.