申勝龍，李援農(nóng)，銀敏華，張 敏，方 恒

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100； 2. 西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)水土工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 楊凌 712100)

中國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，水資源短缺一直是制約農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸，尤其是在西北干旱半干旱地區(qū)[1]。同時(shí)，中國(guó)又是世界第一秸稈大國(guó)[2]，秸稈的有效利用對(duì)保護(hù)環(huán)境，增加農(nóng)民收入具有重要作用。自1936年由Hallsted[3]提出秸稈覆蓋以來(lái)，大量相關(guān)研究逐漸展開(kāi)。研究表明，秸稈覆蓋在抑制土壤鹽分表聚[4-5]，減少土壤蒸發(fā)[6-7]，降低土壤呼吸[8]，蓄水保墑[9]，平抑土溫[10]等方面有重要作用。目前，國(guó)內(nèi)有關(guān)秸稈覆蓋的研究主要集中于冬小麥[11-12]和春玉米[13-14]，而很少涉及夏玉米，且目前的研究主要針對(duì)平作條件下一元覆蓋[15-16]的秸稈覆蓋量，或壟溝條件下不同覆蓋材料及覆蓋方式的居多，而對(duì)壟溝二元覆蓋條件下秸稈覆蓋量的研究相對(duì)較少。不同學(xué)者將壟溝二元覆蓋條件下作物產(chǎn)量、土壤水分等與其他種植方式對(duì)比得出的結(jié)論存在較大差異[17-19]，這種差異的來(lái)源可能是不同地區(qū)氣候條件或降雨量情況的不同導(dǎo)致，但通過(guò)大量調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多數(shù)可能由于在進(jìn)行溝中秸稈覆蓋時(shí)憑借經(jīng)驗(yàn)方法，對(duì)于該地區(qū)適宜的秸稈覆蓋量無(wú)法獲取理論指導(dǎo)所造成的。

本文基于2 a田間試驗(yàn)，通過(guò)分析比較壟溝二元覆蓋種植模式下秸稈量對(duì)夏玉米土壤水分、生育期騰發(fā)量、作物產(chǎn)量及水分利用效率的影響，以期獲得該地區(qū)壟溝種植模式下適宜的秸稈覆蓋量，為秸稈的有效利用及夏玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2015年和2016年的6—10月在陜西省楊凌示范區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)旱區(qū)農(nóng)業(yè)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的灌溉試驗(yàn)站(34°17′38″N、108°04′08″，海拔521 m)進(jìn)行。試驗(yàn)站年均日照時(shí)數(shù)2 163.8 h、年均氣溫13℃，年均蒸發(fā)量1 510 mm，年均降水量632 mm，屬大陸性暖溫帶季風(fēng)氣候。試驗(yàn)田土壤為壤土，田間持水率(質(zhì)量含水率θm)為24%，土壤干容重為1.35 g·cm-3，pH值為8.14。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所用地膜由山東天壯環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)，膜寬100 cm，膜厚0.008 mm，秸稈為前茬小麥秸稈，粉碎為約5 cm長(zhǎng)。供試品種為“漯單9號(hào)”，由河南金屯種業(yè)有限公司生產(chǎn)，屬中早熟品種。試驗(yàn)所用鉀肥為農(nóng)業(yè)用硫酸鉀，K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥51.0%；磷肥為過(guò)磷酸鈣，有效P2O5質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥16%；氮肥為尿素，總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥46.4%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用壟溝種植方式，壟覆地膜、溝覆秸稈且溝內(nèi)播種。共設(shè)置4個(gè)秸稈覆蓋量水平：2 500(M1)、5 000(M2)、7 500(M3)、10 000(M4) kg·hm-2，以溝中不覆蓋為對(duì)照(CK)，共5個(gè)處理，3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)面積為20 m2(4 m×5 m)，所有小區(qū)均為南北種植。試驗(yàn)田基肥氮肥150 kg·hm-2，磷肥60 kg·hm-2，鉀肥80 kg·hm-2；分別于2015年6月15日和2016年6月11日按照株距28 cm、行距60 cm進(jìn)行種植。所有小區(qū)出苗后及時(shí)放苗、間苗，生育期未進(jìn)行灌溉、追肥。夏玉米全生育期降水量為2015年271.0 mm，2016年321.0 mm。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

土壤含水率測(cè)定：于夏玉米播種前及苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、成熟期分別測(cè)量0～200 mm土層土壤含水率，采用土鉆法取土，取樣間隔10 cm，用烘干法測(cè)定含水率，取土位置為小區(qū)中間同一行相鄰2株玉米中間區(qū)域。

產(chǎn)量測(cè)定：在成熟期，于各小區(qū)中間選定12株進(jìn)行室內(nèi)考種，測(cè)定穂長(zhǎng)、穂粗、穂行數(shù)、百粒重，并計(jì)算籽粒產(chǎn)量。

干物質(zhì)量測(cè)定：在夏玉米苗期、拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期、成熟期分別在每小區(qū)采集3株玉米地上部植株，放入干燥箱在105℃下殺青30 min，再75℃干燥至恒定重量，用電子天平稱量干物質(zhì)量。

土壤貯水量W(mm)計(jì)算公式[20]：

W=θm×ρb×h

式中,θm為土壤含水率(g·g-1)；ρb為土壤容重(g·cm-3)；h為土層深度(mm)；0～200 mm土層貯水量為各層土壤貯水量之和。

作物階段耗水量ET(mm)計(jì)算公式[21]：

ET=R+ΔW

式中,R為階段降雨量(mm)；ΔW為階段內(nèi)土壤貯水量變化(mm)；由于地下水位較深，故不考慮地下水補(bǔ)給。

作物水分利用效率WUE(kg·hm-2·mm-1)計(jì)算公式[16]：

WUE=Y/ET

式中，Y為產(chǎn)量(kg·hm-2)。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 21.0進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，方差分析使用最小顯著差異(LSD)法；采用Origin 9.0進(jìn)行繪圖處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈覆蓋量對(duì)土壤貯水量的影響

土壤貯水量是不同覆蓋處理效果的直接反應(yīng)?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)控生育前期覆蓋量差異下棵間蒸發(fā)作用及中后期長(zhǎng)勢(shì)差異下植株蒸騰作用的強(qiáng)弱來(lái)影響土壤水分的變化。不同秸稈覆蓋量條件下，由于棵間蒸發(fā)和植株蒸騰強(qiáng)度存在差異，同時(shí)受2 a生育期降水量分布的影響使得各處理土壤貯水量有所不同，2015、2016年兩年夏玉米生育期降水情況見(jiàn)圖1。

圖1 試驗(yàn)區(qū)2015-2016年夏玉米各生育期降雨量Fig.1 Precipitation of experiment sites in summer maize period

由圖1分析知，2 a降雨量分布極不均勻，其中2015年夏玉米拔節(jié)期5.9 mm、灌漿期14.7 mm，2016年抽雄期57.1 mm、灌漿期51.5 mm，均小于生育期內(nèi)玉米正常需水量。由統(tǒng)計(jì)分析知，各處理間0～200 cm土壤貯水量存在明顯差異，表現(xiàn)為生育前期隨覆蓋量增加而增加，生育后期隨覆蓋量增加而減少，具體變化見(jiàn)表1。

表1 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米不同生育期土壤貯水量的影響/mmTable 1 Effects of different straw mulching rates on soil water storage in various growing periods of maize

注：不同字母表示差異顯著(P<0.05)。 Note: Different letters indicate significant difference (P<0.05).

由表1分析知，夏玉米播種前土壤貯水量不存在顯著差異，但隨著生育進(jìn)程的推進(jìn)，不同秸稈覆蓋處理下土壤貯水量的差異逐漸顯著。苗期由于植株矮小，土壤水分消耗主要以棵間蒸發(fā)為主，不同覆蓋量均對(duì)土壤蒸發(fā)有抑制作用，表現(xiàn)為隨覆蓋量的增加抑制作用逐漸增強(qiáng)，其中M4處理效果最明顯(P<0.05)，M3處理次之(P<0.05)，各處理2 a平均土壤貯水量分別較CK增加1.17、3.22、6.93 mm和7.81 mm。拔節(jié)期各處理土壤貯水量差異有所增大，除M1外，其余各處理與對(duì)照相比均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，分別增加8.18、12.85 mm和15.25 mm。進(jìn)入抽穗期后，夏玉米處于由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)向生殖生長(zhǎng)過(guò)渡階段，葉面積指數(shù)基本達(dá)到峰值，覆蓋對(duì)棵間蒸發(fā)的抑制作用減弱，且由于前期覆蓋量大的處理保水效果較好，水分充足，因此植株生長(zhǎng)旺盛，蒸騰作用較強(qiáng)，雖然M3和M4兩年土壤貯水量仍顯著高于對(duì)照(P<0.05)，但較CK差值減小至4.27 mm和4.91 mm。灌漿期植株生殖生長(zhǎng)旺盛，覆蓋量與土壤貯水量呈負(fù)相關(guān)，2 a中M4較CK達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，除M1土壤貯水量較CK增加0.53 mm外，其余處理分別減少2.95、4.15 mm和5.91 mm。當(dāng)進(jìn)入成熟期后，各覆蓋處理的平均土壤貯水量均較CK減少，M3、M4與對(duì)照相比達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，各處理分別較CK減少1.93、5.23、9.47 mm和11.54 mm。

2.2 不同秸稈覆蓋量對(duì)農(nóng)田騰發(fā)量的影響

在北方炎熱的夏季，覆蓋秸稈可通過(guò)隔斷蒸發(fā)層與下層土壤的毛細(xì)管作用，減弱土壤空氣與大氣之間的對(duì)流交換，從而增大地面層顯熱通量，減小潛熱通量及土壤熱通量，其獨(dú)特的平抑土溫效應(yīng)可減少土壤水分蒸發(fā)進(jìn)而提高根系活性、延緩植株衰老。通過(guò)壟溝微集雨，溝覆秸稈的方式在夏玉米生育前期減少棵間蒸發(fā)，保蓄土壤水分從而為中后期植株蒸騰及產(chǎn)量形成提供適宜的土壤水分狀況，使全生育期農(nóng)田水分狀況趨于協(xié)調(diào)，覆蓋對(duì)不同生育期耗水量的影響見(jiàn)表2。

表2 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米不同生育期耗水量的影響/mmTable 2 Effects of different straw mulching rates on water consumption in various growing periods of maize

由表2分析知，苗期農(nóng)田騰發(fā)量主要以棵間蒸發(fā)為主，蒸發(fā)強(qiáng)度隨覆蓋量的增加而減弱，2 a中M2、M3和M4處理與對(duì)照相比均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，分別較CK減少5.07、7.62 mm和8.34 mm。拔節(jié)期雖仍以蒸發(fā)為主，但由于植株迅速生長(zhǎng)導(dǎo)致秸稈覆蓋作用減弱，M2、M3和M4處理較對(duì)照2 a均差異顯著(P<0.05)，分別減少4.96，5.93 mm和7.43 mm。抽穗期農(nóng)田騰發(fā)量轉(zhuǎn)變?yōu)橐哉趄v為主，由于前期覆蓋條件下水分充足，植株長(zhǎng)勢(shì)較好，因此該時(shí)期內(nèi)耗水強(qiáng)度與覆蓋量成反比，M2、M3和M4處理較對(duì)照2 a均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，差值為6.11、8.58 mm和10.34 mm。灌漿期和成熟期M3、M4處理與對(duì)照相比2 a均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，分別增加8.42、10.81 mm和5.32、5.63 mm。全生育期M3、M4處理與對(duì)照相比2 a均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，而M3和M4之間差異不顯著(P<0.05)，各處理2 a平均騰發(fā)量分別較對(duì)照增加0.51、3.37、8.78 mm和11.01 mm。

2.3 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米地上干物質(zhì)量的影響

干物質(zhì)量是對(duì)秸稈覆蓋保水效應(yīng)的直接反應(yīng)，提高夏玉米干物質(zhì)量的累積有助于最終產(chǎn)量的形成，覆蓋對(duì)夏玉米干物質(zhì)量影響見(jiàn)表3。

由表3分析知，2015年各處理最終干物質(zhì)量明顯低于2016年，苗期由于秸稈覆蓋抑制了地上干物質(zhì)量的形成，表現(xiàn)為隨覆蓋量的增加干物質(zhì)量呈下降趨勢(shì)，其中M4處理(2016年)較對(duì)照差異顯著(P<0.05)，相比對(duì)照減少6.69%。拔節(jié)期在氣溫與土壤水分共同作用下秸稈覆蓋對(duì)植株生長(zhǎng)由抑制轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M(jìn)效應(yīng)，其中，M3、M4處理均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，2 a平均增加14.24%、17.91%。進(jìn)入抽雄期后，秸稈覆蓋的促進(jìn)作用進(jìn)一步顯現(xiàn)，M2、M3和M4處理較對(duì)照均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，分別增加13.23%、18.65% 和21.73%。灌漿期干物質(zhì)逐步向果實(shí)部運(yùn)移，M2、M3和M4處理相比對(duì)照均達(dá)到顯著性差異(P<0.05)，2 a平均增加14.11%、20.87%和24.32%。進(jìn)入成熟期后，各處理較對(duì)照差異達(dá)到最大，分別增加4.67%、16.58%、21.99% 和23.36%，其中M2、M3、M4處理相比對(duì)照2a均差異顯著(P<0.05)。

表3 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米不同生育期干物質(zhì)量的影響/(g·株-1)Table 3 Effects of different straw mulching rates on upper dry matter in various growing periods of maize/(g·plant-1)

2.4 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

玉米產(chǎn)量是壟溝微集雨、溝覆秸稈種植模式對(duì)土壤水分等因素調(diào)控的最終體現(xiàn)，覆蓋條件下玉米產(chǎn)量及構(gòu)成要素見(jiàn)表4。由表4分析知，處理M3和M4的果穗長(zhǎng)、果穗粗、百粒重均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，而果穗行數(shù)無(wú)顯著差異。2 a覆蓋處理均表現(xiàn)為產(chǎn)量及水分利用效率隨秸稈覆蓋量的增加而增加的趨勢(shì)，由于2015年玉米拔節(jié)期及灌漿期降水量過(guò)少，各處理產(chǎn)量及水分利用效率明顯低于2016年。各處理產(chǎn)量較CK 2 a平均增產(chǎn)4.10%、9.85%、18.80%和20.89%。不同秸稈覆蓋量條件下夏玉米產(chǎn)量和生育期耗水量均有所差異，從而導(dǎo)致不同的水分利用效率。2年中，各覆蓋處理的平均水分利用效率分別較對(duì)照提高3.52%、9.21%、14.80%和15.09%，其中M2、M3和M4處理2 a產(chǎn)量及水分利用效率均顯著高于對(duì)照(P<0.05)，在4種不同秸稈量處理中，2015年產(chǎn)量及水分利用效率M3處理與M2、M4均無(wú)顯著性差異(P<0.05)，但M2、M4之間存在顯著性差異(P<0.05)，2016年M3和M4均與M2存在顯著性差異，且M3和M4之間無(wú)顯著性差異(P<0.05)，說(shuō)明當(dāng)秸稈量大于7 500 kg·hm-2時(shí)增效不再明顯。

表4 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響Table 4 Effect of different straw mulching rates on yield of maize and water use efficiency

3 討 論

3.1 不同秸稈覆蓋量對(duì)土壤水分的影響

在干旱半干旱地區(qū)，水資源匱乏一直是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要問(wèn)題。壟溝種植地膜覆蓋微集雨技術(shù)可以貯存更多的降水[22]，通過(guò)溝中覆蓋量差異導(dǎo)致遮蓋程度的不同，從而減緩地表氣體對(duì)流，使土壤表層水分蒸發(fā)損失產(chǎn)生差異，調(diào)控水分在夏玉米全生育期的分配情況。蔡太義等[16]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)春玉米進(jìn)行休閑期覆蓋可使2 m內(nèi)土壤水分增加15 mm(4 500 kg·hm-2)和28 mm(9 000 kg·hm-2)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)玉米成熟期土壤水分隨秸稈覆蓋量增加而增加。由于本試驗(yàn)區(qū)一年兩熟，休閑期時(shí)間較短(20 d左右)，因此未對(duì)休閑期進(jìn)行覆蓋并觀測(cè)土壤水分變化，使玉米播種前土壤水分狀況大致相同，這有助于消除休閑期水分差異對(duì)玉米生育期耗水的影響，本試驗(yàn)中成熟期土壤貯水量與秸稈覆蓋量呈負(fù)相關(guān)，豐富了生育期覆蓋和休閑期+生育期覆蓋對(duì)玉米收獲時(shí)土壤水分差異的理論研究。買自珍等[23]研究得出壟溝二元覆蓋條件下春玉米生育期耗水范圍為390～430 mm，本研究玉米生育期耗水量為280～310 mm，可能由于生育期降水量差異，生育期和秸稈覆蓋量的不同所致。于曉蕾等[24]研究發(fā)現(xiàn)小麥全生育期耗水量隨覆蓋量的增加而減少，這與本試驗(yàn)結(jié)果相反，可能由于小麥與玉米生育期內(nèi)植株蒸騰強(qiáng)度不同所致，也可能是生育期土壤溫度差異造成，但就生育期總耗水量而言，本研究與蔡太義[16]研究結(jié)果相似。Duley[25]研究認(rèn)為，覆蓋量為4 500 kg·hm-2處理的土壤貯水量較對(duì)照(不覆秸稈)增加2 倍，在本試驗(yàn)條件下規(guī)律不明顯，可能與種植區(qū)氣候條件及降水量情況的差異有關(guān)。張俊鵬等[6]得出夏玉米全生育期內(nèi)，土壤蒸發(fā)強(qiáng)度隨秸稈覆蓋量增加而減小，當(dāng)覆蓋量達(dá)到7 500 kg·hm-2時(shí)，棵間蒸發(fā)強(qiáng)度降低不明顯，與10 500 kg·hm-2無(wú)顯著性差異，本試驗(yàn)后續(xù)應(yīng)增加對(duì)土壤蒸發(fā)強(qiáng)度的連續(xù)觀測(cè)，但生育前期由于蒸騰作用較弱，可通過(guò)農(nóng)田蒸散量間接得出前期土壤蒸發(fā)強(qiáng)度與秸稈覆蓋量呈較好的負(fù)相關(guān)關(guān)系，且覆蓋量7 500 kg·hm-2與10 000 kg·hm-2差異不明顯，這與張俊鵬部分研究結(jié)果[6]相似。員學(xué)鋒等[26]在對(duì)桃樹的覆蓋試驗(yàn)中表明，0～50 cm 土層土壤貯水量與秸稈覆蓋量呈很好的二次相關(guān)性，本研究通過(guò)對(duì)0～200 cm土層貯水量觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，壟溝種植二元覆蓋條件下覆蓋量與土壤水分在生育前期呈較好的正相關(guān)，生育中后期由于蒸騰作用增強(qiáng)，覆蓋保水效應(yīng)逐漸減弱，且前期土壤水分充足，甚至使收獲時(shí)土壤水分隨秸稈覆蓋量的增加而降低。本試驗(yàn)對(duì)夏玉米全生育期土壤蒸發(fā)及植株蒸騰強(qiáng)度未進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，后續(xù)研究中將加大對(duì)水分遷移變化情況的探索。

3.2 不同秸稈覆蓋量對(duì)夏玉米干物質(zhì)量、產(chǎn)量及水分利用效率的影響

作物干物質(zhì)量和產(chǎn)量是農(nóng)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要指標(biāo)，提高作物產(chǎn)量及水分利用效率是科學(xué)研究的重點(diǎn)及目的所在。卜玉山[27]在對(duì)春玉米進(jìn)行秸稈覆蓋的研究中發(fā)現(xiàn)，由于秸稈覆蓋致使苗期出苗較對(duì)照晚1～2 d，但隨著氣溫回升在苗期即表現(xiàn)為秸稈覆蓋處理的干物質(zhì)量大于對(duì)照；李立群[28]則發(fā)現(xiàn)秸稈覆蓋條件下苗期干物質(zhì)量小于不覆蓋，中后期由于土壤水分的調(diào)控作用植株長(zhǎng)勢(shì)好于對(duì)照。本研究結(jié)果表明苗期覆蓋對(duì)植株生長(zhǎng)有一定的抑制作用，苗期過(guò)后覆蓋處理明顯優(yōu)于對(duì)照，與李立群等研究結(jié)果一致，但與卜玉山研究存在差異，這可能由覆蓋量差異和作物熟制不同導(dǎo)致。蔡太義[16]在平作條件下發(fā)現(xiàn)玉米產(chǎn)量隨秸稈覆蓋量的增加而增加，增產(chǎn)率分別為6.05%(4 500 kg·hm-2)、11.03%(9 000 kg·hm-2)、12.41%(13 500 kg·hm-2)；逄煥成[29]和于曉蕾[24]在對(duì)冬小麥的研究及時(shí)學(xué)雙[30]對(duì)青稞的研究中均發(fā)現(xiàn)相同規(guī)律。本試驗(yàn)結(jié)果趨勢(shì)相同，但同等覆蓋量條件下增幅略高，可能由于本試驗(yàn)為二元覆蓋，秸稈覆蓋面積小且壟溝種植也會(huì)一定程度上提高降水有效利用率，從而使增產(chǎn)效果更為明顯。李玉鵬[14]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)平作覆蓋量達(dá)到9 000 kg·hm-2以上時(shí)，增產(chǎn)效果隨覆蓋量的增加不再明顯；本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)壟溝二元覆蓋條件下秸稈量達(dá)到7 500 kg·hm-2時(shí)增產(chǎn)效果不再具有顯著差異。Cook[31]研究表明，2 000～4 000 kg·hm-2小麥秸稈覆蓋可使玉米增產(chǎn)，但覆蓋量增加至6 000～8 000 kg·hm-2，玉米大幅減產(chǎn)，本研究2a均未出現(xiàn)隨秸稈覆蓋量增加導(dǎo)致玉米減產(chǎn)的現(xiàn)象，這與國(guó)內(nèi)多數(shù)研究成果一致[16]。王昕[13]研究發(fā)現(xiàn)平作春玉米覆蓋量為4 500～9 000 kg·hm-2時(shí)水分利用效率急劇增大，覆蓋量達(dá)到13 500 kg·hm-2時(shí)不再增加甚至有下降趨勢(shì)；本研究結(jié)果分析表明秸稈覆蓋量達(dá)到7 500 kg·hm-2時(shí)秸稈量增加對(duì)水分利用效率的提高不顯著，當(dāng)覆蓋量增加至10 000 kg·hm-2時(shí)在2015年增加0.59%，2016年下降0.06%，這可能與種植方式及生育期內(nèi)降雨量有關(guān)。蔡太義[16]研究平作春玉米覆蓋量為4 500～13 500 kg·hm-2時(shí)水分利用效率較不覆蓋提高5.49%～8.09%；張俊鵬[6]研究平作夏玉米覆蓋量為1 500～10 500 kg·hm-2時(shí)水分利用效率提高2.09%～27.86%；而本研究發(fā)現(xiàn)壟溝二元覆蓋夏玉米覆蓋量為2 500～10 000 kg·hm-2時(shí)水分利用效率提高3.52%～15.09%，增幅略有差異，這可能受不同地區(qū)降雨量差異影響，也可能與種植方式，覆蓋材料有關(guān)。銀敏華[22]研究發(fā)現(xiàn)壟溝二元種植模式下秸稈覆蓋量為6 000 kg·hm-2時(shí)產(chǎn)量較不覆秸稈提高8.06%，水分利用效率提高7.17%，均小于本試驗(yàn)同一地區(qū)不同生產(chǎn)年5 000 kg·hm-2時(shí)的增效作用，這與生育期內(nèi)降雨量差異有關(guān)。同時(shí)有學(xué)者提出一定范圍內(nèi)同等處理不同生產(chǎn)年度水分利用效率與降水量成反比[31-33]，本研究2015年產(chǎn)量及水分利用效率均低于2016年，這與2015年生育期降水少且分布極不均勻有關(guān)，此結(jié)果驗(yàn)證了玉米需水臨界期的嚴(yán)重干旱會(huì)造成產(chǎn)量的大幅下降。

4 結(jié) 論

1)壟覆地膜溝覆秸稈條件下，夏玉米生育前期耗水量隨秸稈覆蓋量增加而減小，為中后期植株旺長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境從而導(dǎo)致中后期內(nèi)覆蓋量大的處理耗水強(qiáng)度較大，2 a中各秸稈覆蓋處理全生育期平均耗水量分別較對(duì)照增加0.51、3.37、8.78 mm和11.01 mm。

2) 干物質(zhì)量在苗期與覆蓋量呈負(fù)相關(guān)，中后期隨覆蓋量的增加而增大，2a平均較CK分別增加4.67%、16.58%、21.99% 和23.36%。

3)產(chǎn)量及水分利用效率均與秸稈覆蓋量呈正相關(guān)關(guān)系，2 a平均較CK分別增產(chǎn)4.10%、9.85%，18.80%和20.89%，水分利用效率提高3.52%、9.21%、14.80%和15.09%，覆蓋量大于7 500 kg·hm-2，夏玉米增效不明顯。

4)在干旱半干旱地區(qū)降水量制約最終作物產(chǎn)量及水分利用效率，壟溝二元覆蓋條件下，7 500 kg·hm-2(M3)為合理的秸稈覆蓋量，既有利于夏玉米節(jié)水增產(chǎn)，又有助于秸稈的高效利用。