韻曉茹，盧成達，李 陽，孫 迪，郭志利

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學院，山西太原 030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，山西太原 030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，山西太原 030031)

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不同覆蓋方式對旱地谷子農(nóng)藝性狀及光合生理指標的影響

韻曉茹1，盧成達2*，李 陽2，孫 迪2，郭志利3

(1.山西省農(nóng)業(yè)科學院，山西太原 030031；2.山西省農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所，山西太原 030031；3.山西省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，山西太原 030031)

摘要[目的]分析不同覆蓋方式處理對谷子農(nóng)藝性狀及光合生理指標的影響。[方法]對不同覆蓋處理和平地裸播谷子進行出苗率、株高、生物產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)量、葉片葉綠素含量、葉片氮含量、光合生理指標測定，并進行分析比較。[結(jié)果]不同覆蓋方式均能在不同程度提高旱作谷子農(nóng)藝性狀和光合生理指標；覆蓋白色地膜可明顯加快谷子發(fā)育進程，縮短生育期；覆蓋黑色地膜可以最大幅度提升谷子產(chǎn)量、水分利用效率和產(chǎn)投比。[結(jié)論]該研究可以為谷子不同覆蓋方式的效果評價提供科學依據(jù)。

關(guān)鍵詞旱地谷子；白膜覆蓋；黑膜覆蓋；秸稈覆蓋；光合

地膜覆蓋栽培在玉米、小麥、薯類、棉花等糧經(jīng)作物和蔬菜作物中的普遍應(yīng)用促進了中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展[1]。谷子是中國北方干旱半干旱地區(qū)重要的秋糧作物，在旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位[2]。研究證實地膜覆蓋對谷子有明顯增溫、增產(chǎn)作用，尤其是在干旱地區(qū)效果更加明顯[3-5]。目前，地膜覆蓋對玉米、小麥等大宗作物的效應(yīng)研究已有大量報道，而對谷子農(nóng)藝性狀及生理指標的影響方面研究較少。為此，筆者研究了不同覆蓋方式處理對谷子農(nóng)藝性狀及生理指標的影響，以期為旱作區(qū)谷子生產(chǎn)中的覆蓋方式選擇提供參考，進一步提升旱作區(qū)谷子生產(chǎn)效益。

1材料與方法

1.1試驗地概況2015年在山西省壽陽縣宗艾鎮(zhèn)旱作節(jié)水農(nóng)業(yè)試驗田(113°06′E，37°58′N)布置試驗，供試地塊屬于黃土干旱塬地。壽陽縣農(nóng)業(yè)類型區(qū)降水量少，干旱發(fā)生頻繁，主要種植作物為玉米和雜糧，雜糧作物以春播谷子為主。試驗區(qū)地處暖溫帶半濕潤偏旱區(qū)，年均氣溫7.4 ℃，≥10 ℃積溫3 400 ℃，年降雨量501 mm，年蒸發(fā)量1 600～1 800 mm，無霜期約130 d，年日照時數(shù)2 858.3 h。試驗地為褐土性土，成土母質(zhì)為馬蘭黃土，地下水埋深50 m以上，土壤為褐土，質(zhì)地輕壤。

1.2材料供試谷子品種為國審品種晉谷51號；氮、磷肥分別為尿素(含N46%)、過磷酸鈣(含P2O512%)；白色地膜寬幅80 cm、厚0.008 mm；黑色地膜寬幅80 cm寬幅、厚0.010 mm、透光率小于5%；覆蓋秸稈為晾干后的谷子秸稈。

1.3試驗設(shè)計試驗采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)4個處理，分別為白色地膜覆蓋(T1)、黑色地膜覆蓋(T2)、秸稈覆蓋(T3)、空白(CK)，各處理3次重復，共12個小區(qū)。播種密度根據(jù)當?shù)爻Ｒ?guī)留苗數(shù)進行設(shè)計，株距7 cm，行距33 cm，區(qū)間距50 cm，四周設(shè)1 m保護行。

1.4調(diào)查指標及方法植株成熟后隨機取樣20株對其株高、整株重、穗重、穗粒重進行測定，產(chǎn)量測定按實際小區(qū)面積收獲折算，取其平均數(shù)。

于灌漿期(測量后做標記)、孕穗期從各處理中分別選取20株，使用CB-1102便攜式光合蒸騰測定儀對植株個體凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(E)、葉片氣孔導度(Cleaf)、細胞間CO2濃度(CO2int)進行測量。測定灌漿期處理的葉片水分利用效率，葉片水分利用效率(WUE)=光合速率/蒸騰速率[6]。葉綠素與氮元素采用SPAD-502葉綠素測定儀測定。

1.5數(shù)據(jù)分析采用Paw Spss Statistics 19.0 操作平臺，對相關(guān)數(shù)據(jù)指標進行方差分析和處理間的多重比較，圖表制作采用Excel軟件。

2結(jié)果與分析

2.1對谷子農(nóng)藝指標的影響由表1可知，白色地膜、黑色地膜、秸稈覆蓋處理較平地裸播均能在不同程度上提高出苗率、株高、整株重、穗重和穗粒重。方差分析表明，白色地膜、黑色地膜和秸稈覆蓋處理除出苗率、穗重外，在株高、整株重、穗粒重方面與平地裸播差異性呈顯著水平。白色地膜、秸稈覆蓋與黑色地膜處理在整株重上差異極顯著。試驗表明覆蓋不同地膜能提高作物各農(nóng)藝指標。

表1不同覆蓋處理對谷子農(nóng)藝性狀的影響

Table 1Effects of different mulching treatments on agronomic trait

處理Treatment出苗率Emergencerate∥%株高Plantheightcm整株重Wholeplantweight∥g穗重Panicleweightg穗粒重Grainweightperspike∥gCK87.6161.143.218.915.3T189.1168.349.319.816.8T288.4169.153.420.418.2T388.1166.249.219.716.5

2.2對谷子生育天數(shù)、產(chǎn)量及產(chǎn)投比的影響由表2可知，生育期表現(xiàn)上，白色地膜處理生育期比黑色地膜、秸稈覆蓋及平地裸播處理短，一方面由于白色地膜較黑色地膜具有明顯透光性；另一方面，覆蓋白色地膜處理能快速達到作物生長所需的積溫，同樣在保水方面也起到了明顯作用，可以為谷子生長發(fā)育提供更為適宜的環(huán)境，使谷子生育進程順利，生長較快，生育期變短。從產(chǎn)量方面可以看出，黑色地膜、白色地膜和秸稈覆蓋處理的谷子產(chǎn)量明顯高于平地裸播的谷子產(chǎn)量。說明無論何種覆蓋方式均能有效提高谷子產(chǎn)量，黑色地膜覆蓋處理谷子產(chǎn)量高于白色地膜覆蓋處理，但差異不大。投入方面，鑒于人工、地膜的投入，覆蓋地膜、秸稈覆蓋處理要高于平地裸播處理；白色地膜與黑色地膜價格不同，也造成了投入量不同。產(chǎn)投比是投入資金與其所創(chuàng)造價值之間的關(guān)系，是反映作物收益的一種重要指標，一般情況下，數(shù)值越大，其經(jīng)濟效益越好。由表2可知，黑色地膜處理產(chǎn)投比最高，其次為白色地膜覆蓋處理、秸稈覆蓋處理，裸地平播處理為最低。

表2不同覆蓋處理對谷子生育天數(shù)、產(chǎn)量及產(chǎn)投比的影響

Table 2Effects of different mulching treatments on the growth period，yield and input-output ratio

處理Treatment生育天數(shù)Growthperiodd折合產(chǎn)量Convertedyieldkg/hm2投入Input元/hm2收入Income元/hm2產(chǎn)投比VCROutput-inputratioCK1255478.11850.032868.617.76T11176486.42100.038918.418.53T21206623.72068.039742.219.21T31235864.51970.035187.017.86

2.3對谷子光合特性及水分利用效率的影響光合作用是反映谷子生長狀況的一個重要指標，葉片光合特性受植株外部和內(nèi)部的影響變化而變化[7-9]。由表3可知，除細胞間CO2濃度外，凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導度均以白色地膜處理為最高，平地裸播處理最低。方差分析表明，白色地膜、黑色地膜和秸稈覆蓋處理在凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導度方面均與平地裸播差異極顯著。葉片氣孔導度與細胞間CO2濃度成反比，葉片氣孔導度越大，細胞間CO2濃度越小，反之亦然。黑色地膜處理谷子葉片水分利用效率最高，均高于白色地膜、秸稈覆蓋、平地裸播處理(CK)，其中平地裸播的葉片水分利用效率最低。

表3　不同覆蓋處理對谷子光合特性和水分利用效率的影響

2.4對谷子葉片葉綠素(SPAD)及氮含量的影響葉綠素是一類與光合作用有關(guān)的最重要的色素，而葉片氮含量與葉綠素密切相關(guān)，氮元素對葉綠素生成具有重要意義，因此葉綠素(SPAD)測定對氮施用量具有指導作用[10-14]。由表4可知，白色地膜覆蓋處理SPAD值最高，黑色地膜覆蓋、秸稈覆蓋處理次之，平地裸播處理SPAD值最低。氮元素含量從大到小依次為白色地膜、黑色地膜、秸稈覆蓋、平地裸播處理，結(jié)果表明地膜覆蓋處理能提高谷子葉片中葉綠素和氮含量，其中白色地膜處理效果最好。

表4不同覆蓋處理對葉片葉綠素、氮含量的影響

Table 4Effects of different mulching treatments on leaf chlorophyll content and leaf N content

處理TreatmentSPAD氮含量Ncontent∥mg/gCK37.932.61T146.253.94T242.563.07T341.242.84

3結(jié)論

農(nóng)藝性狀方面，白色地膜、黑色地膜、秸稈覆蓋處理均能不同程度提高旱地谷子出苗率、株高、生物產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)量；覆蓋白色地膜處理可明顯加快谷子發(fā)育進程，縮短生育期；光合生理方面，不同覆蓋方式均可顯著提高旱地谷子凈光合速率、蒸騰速率、葉片氣孔導度，與增產(chǎn)效果呈正相關(guān)，不同處理谷子葉片葉綠素含量與葉片氮素含量呈正相關(guān)，2項指標值以白色地膜處理、黑色地膜處理、秸稈覆蓋處理、裸地平播處理順序遞減；水分利用效率方面，不同覆蓋方式均可提高旱地谷子葉片水分利用效率，以黑色地膜葉片水分利用效率為最高；經(jīng)濟效益方面，不同覆蓋處理均有增產(chǎn)效果，以黑色地膜處理產(chǎn)量最大，且產(chǎn)投比最高。

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Effects of Mulching Models on the Agronomic Traits and Photosynthetic Physiological Indexes of Dryland Millet

YUN Xiao-ru1, LU Cheng-da2*, LI Yang2et al

(1. Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031; 2. Institute of of Crop Science, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031; 3. Institute of Agricultural Products Processing, Shanxi Academy of Agricultural Sciences, Taiyuan, Shanxi 030031)

Abstract[Objective] To analyze the effects of mulching models on the agronomic traits and photosynthetic physiological indexes of millet. [Method] The germination rate, growth period, plant height, biological yield, grain yield, leaf chlorophyll content, leaf N content, photosynthetic physiological index were detected in different mulching treatments and bare ground millet. [Result] Different mulching methods could enhance the agronomic traits and photosynthetic physiological indexes of dryland millet. White film mulching significantly accelerated the development process of millet, and shortened the growth period. Black film mulching enhanced the millet yield, water use efficiency and input-output ratio to the maximum degree. [Conclusion] This research provides scientific basis for the evaluation of the effects of different mulching methods of millet.

Key wordsDryland millet; White film mulching; Black film mulching; Straw mulching; Photosynthesis

基金項目國家科技支撐計劃課題(2014BAD07B01)；“十二五”農(nóng)村領(lǐng)域國家科技計劃課題(2012BAD09B01)。

作者簡介韻曉茹(1969- )，女，山西清徐人，助理研究員，從事作物栽培與耕作研究。*通訊作者，助理研究員，碩士，從事作物栽培與耕作研究。

收稿日期2016-02-21

中圖分類號S 515

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)08-021-02