徐明明，趙月芬，張彥群，王建東，王傳娟，莫 彥，吳忠東

(1. 山東理工大學(xué)農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院，山東 淄博 255049；2. 中國水利水電科學(xué)研究院 水利研究所，北京 100048；3. 中國水利水電科學(xué)研究院 研究生院，北京 100048；4. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所，北京 100081)

0 引 言

玉米是我國重要的糧食作物，而華北地區(qū)是我國重要的玉米產(chǎn)區(qū)，是保障國家糧食安全的重要戰(zhàn)略區(qū)域[1]。農(nóng)藝覆蓋滴灌技術(shù)能為玉米提供一個(gè)良好的生長環(huán)境，提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率，然而不同的覆蓋材料下玉米的產(chǎn)量和水分利用效率大小不一[2]，白膜、黑膜和秸稈是地表滴灌常用的覆蓋材料。Silva and Cook認(rèn)為秸稈覆蓋通過改善土壤理化性質(zhì)，例如堆積密度、孔隙率和團(tuán)聚體穩(wěn)定性等來提高土壤含水率[3]。在玉米整個(gè)生育期內(nèi)覆膜處理能保持土壤水分[4]，提升深層水分至植物可吸收層，同時(shí)提高葉片的葉綠素含量，提高作物的凈光合速率[5]。通過田間試驗(yàn)對(duì)不同種植模式下玉米生長、產(chǎn)量和耗水特征進(jìn)行了大量研究，結(jié)果根據(jù)區(qū)域、供試作物、管理措施等不同而有所差異,普遍認(rèn)為采用地膜、秸稈等地面覆蓋主要是通過集雨、保墑、增溫、抑蒸等生態(tài)效應(yīng)來提高產(chǎn)量[6]?？諝庹羝麎禾澣?VPD)由田間相對(duì)濕度和溫度計(jì)算得到，表征大氣的實(shí)際水汽壓與飽和水汽壓之間的差值。不同覆蓋材料改變了土壤及近地表的溫濕度狀況，從而影響冠層VPD。VPD越大造成的空氣負(fù)壓越大，形成的大氣拉力越大，進(jìn)而影響水分平衡、植株的蒸騰和生長，然而，不同覆蓋材料對(duì)冠層VPD的影響鮮見報(bào)道。

前人研究中大多數(shù)都集中在用一種或兩種材料進(jìn)行覆蓋，很少有研究直接評(píng)估多種覆蓋材料對(duì)田間微環(huán)境、耗水、光合生理、產(chǎn)量和水分利用效率(WUE)的系統(tǒng)影響。為明確覆蓋滴灌模式在華北地區(qū)的節(jié)水增產(chǎn)效應(yīng)及生理機(jī)制，本研究通過田間試驗(yàn)分析了春玉米田土壤含水率動(dòng)態(tài)變化、植株間VPD變化、田間蒸發(fā)蒸騰量(ET)、光合參數(shù)、作物生長、產(chǎn)量和水分利用效率(WUE)在不同覆蓋處理(白膜W、黑膜B、秸稈S、不覆蓋N)下的差異。相關(guān)研究結(jié)論以期能揭示不同覆蓋滴灌條件下玉米增產(chǎn)的機(jī)理，為優(yōu)化該區(qū)域覆蓋滴灌模式提供數(shù)據(jù)支撐和理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在北京大興區(qū)的國家節(jié)水灌溉工程技術(shù)研究中心試驗(yàn)研究基地進(jìn)行，位于東經(jīng)116°15′，北緯39°39′，海拔31.3 m，屬山前沖洪積平原區(qū)。該區(qū)屬于北溫帶半濕潤大陸季風(fēng)氣候，多年平均溫度為11.6 ℃，多年平均降雨量為540 mm，降雨70%～80%集中在7-9月份。試驗(yàn)地0～100 cm土層為砂壤土(國際制)，平均田持、有機(jī)質(zhì)和容重分別為0.306 cm3/cm3、3.25 g/kg和1.41 g/cm3。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與材料

試驗(yàn)于2019年5-9月進(jìn)行，生育期內(nèi)的降雨量為267.6 mm，試驗(yàn)采用地表滴灌灌水方式。供試作物為春玉米，品種為“巡天1102”。試驗(yàn)設(shè)置4種覆蓋方式，即黑膜(B)、白膜(W)、秸稈(S)和裸地(N)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，地膜采用普通聚乙烯地膜(白膜，黑膜)，厚度為0.008 mm，寬度50 cm；秸稈覆蓋是在玉米定苗以后，把上季留存的玉米秸稈粉碎后、曬干，均勻鋪在小區(qū)內(nèi)，覆蓋量為6 000 kg/hm2。試驗(yàn)地采用傳統(tǒng)平作(平地播種)模式，播種前，對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行旋耕、翻平耙細(xì)，旋耕深度0.25～0.3 m。采用寬窄行布置，窄行寬為40 cm，種植兩行玉米，寬行為80 cm，玉米株距為0.2 m，定植密度為8.33 萬株/hm2；每?jī)尚杏衩字g鋪設(shè)一條滴灌帶，相鄰兩滴灌帶間距1.2 m。滴灌帶采用北京綠源塑料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的滴頭流量1.35 L/h，滴頭間距30 cm，管外徑16 mm的薄壁滴灌帶，布設(shè)方式為“一管兩行”。播種后覆蓋處理前，進(jìn)行噴施封閉藥。玉米生育期內(nèi)純氮、有效磷(P2O5)和有效鉀(K2O)施用量分別為240、135和135 kg/hm2，其中，20%的純氮、50%的P2O5和30%的K2O作為底肥施入，其余的在作為追肥分別在拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期以及灌漿期隨水施入。

采用土壤含水率上下限控制確定灌溉制度。當(dāng)W處理的土壤含水率到達(dá)灌水下限時(shí)，不同處理間同時(shí)進(jìn)行灌水，灌水上限為田間持水率的95%。各處理的灌水定額計(jì)算公式(1)根據(jù)微灌工程技術(shù)規(guī)范確定：

Q=A×H×(θ上-θ下)×P/η

(1)

式中：Q是灌水定額，m3；θ上為灌水上限(田間持水率的95%)，cm3/cm3；θ下為灌水下限(田間持水率的70%)，cm3/cm3；A為小區(qū)面積，m2；H為土壤計(jì)劃濕潤層，取值苗期0.3 m，拔節(jié)至成熟0.6 m；P為濕潤比，取值0.6；η為灌溉水利用系數(shù)，取0.95。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目及計(jì)算方法

(1)土壤水分的測(cè)量。在壟中間滴頭正下方安裝EC-5土壤水分探頭，安裝深度為10、20、30、50和70 cm。部分探頭通過EM50(Decagon Em50 Series, Decagon Devices, USA)自動(dòng)數(shù)據(jù)采集器連續(xù)采集，其余均通過數(shù)據(jù)采集器(Procheck)手動(dòng)監(jiān)測(cè)，每天下午5時(shí)左右，讀數(shù)一次。

(2)冠層溫濕度測(cè)定。在玉米冠層上方20 cm處安裝HOBO Pro v2溫濕度自動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)玉米行間溫濕度，數(shù)據(jù)采集間隔為30 min一次。

(3)生育期耗水量。玉米生育期階段耗水量用水量平衡法計(jì)算，按公式(2)計(jì)算：

ET=P+I-R-D-ΔS

(2)

ΔS=Sb-Sf

(3)

式中:ET是階段耗水量，mm；P為有效降雨量，mm；I為灌水量，mm；R為地表徑流量，mm；D為深層滲漏量，mm，D可以忽略不計(jì)；試驗(yàn)區(qū)地勢(shì)平坦，R可以忽略不計(jì)；ΔS為計(jì)算時(shí)間段始末0～80 cm深度土層的儲(chǔ)水量變化(Sb計(jì)算階段始，SJ計(jì)算階段末)。

(4)作物生長和干物質(zhì)測(cè)定。每個(gè)處理選取具有代表性的3株玉米。在拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期測(cè)定莖粗、葉面積，葉面積指數(shù)LAI。成熟期在各處理隨機(jī)選取5株具有代表性的玉米，采集植株地上部分，將植株按照莖、葉、雄和穗分開，用烘箱105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重，測(cè)定各器官干物質(zhì)量。

(5)氣體交換參數(shù)。在玉米苗期、拔節(jié)期、灌漿期和成熟期，選擇典型晴天用便攜式光合儀(LI-6800，美國 Li-cor 公司)進(jìn)行4次光合光響應(yīng)曲線的測(cè)定，測(cè)定時(shí)控制葉室溫度為26～28 ℃，濕度為60%，葉室CO2濃度設(shè)定為400 mol/mol，光強(qiáng)設(shè)定為2 100、1 800、1 500、1 250、1 000、800、500、200、150、110、80、50、20和0 μmol/(m2·s)，從強(qiáng)到弱進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定部位為玉米最上層完全展開葉片，每個(gè)處理隨機(jī)測(cè)定3株。光合-光響應(yīng)曲線測(cè)定結(jié)果用非直角雙曲線方程擬合獲得相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行處理間比較分析。非直角雙曲線模型的表達(dá)式為：

An=

(4)

式中：An為植物的凈光合速率，μmol/(m2·s)；α為表觀光量子效率；PAR為光合有效輻射，μmol/(m2·s)；Amax為最大光合速率，又稱光合能力，μmol /(m2·s)；θ為曲線的曲率，曲率越大，曲線的彎曲程度越大；Rd為暗呼吸速率，μmol/(m2·s)。

(6)玉米考種、產(chǎn)量及水分利用效率測(cè)算。每個(gè)處理選取3塊有代表性的樣方(樣方面積3 m×2.6 m=7.8 m2)進(jìn)行考種，統(tǒng)計(jì)實(shí)際產(chǎn)量，折合成公頃產(chǎn)量，并分別測(cè)定玉米穗長、穗粗、穗重、百粒重等農(nóng)藝性狀。根據(jù)公式(5)計(jì)算水分利用效率：

WUE=Y/ET

(5)

式中：WUE是籽粒產(chǎn)量水分利用效率， kg/m3；Y為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量，kg/hm2；ET為作物生育期內(nèi)耗水量，mm。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2016 和 Origin 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制，SPSS軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 田間微環(huán)境變化

(1)不同覆蓋處理對(duì)土壤含水率的影響。在0～40 cm土層中，W、B、S處理的含水率均高于N處理，全生育期，不同覆蓋處理間春玉米的淺層土壤平均含水率有較大的差異，0～40 cm土層深度處，W、B和S處理土壤含水率分別為24.8%、23.5%和22.6%，比N處理值(21.5%)分別提高了15.2%、9.3%和5.0%。隨土層深度的增加，不同處理間的土壤含水率差距開始減小。40～80 cm土層深度處，W、B和S處理土壤含水率分別為22.6%、22.5%和21.2%，比N處理值(21.5%)分別提高了6.8%、6%和1.3%。

圖1 不同土層的土壤含水率的變化

(2)不同覆蓋處理對(duì)VPD的影響。圖2中可以看出玉米苗期到拔節(jié)期，覆膜能夠使白天時(shí)段(8-16時(shí))冠層處的VPD降低，與N處理相比，W處理的VPD下降7.8%，B處理的VPD下降8.2%，S處理的VPD則下降0.3%，S處理與N處理相比無明顯差異。以上表明覆膜能夠明顯降低冠層處的VPD，影響VPD的因素主要有溫度和相對(duì)濕度，其中W、B和S處理的平均溫度較N處理低0.48、0.05和0.06 ℃，各處理間溫度無明顯差異，覆膜處理VPD降低的原因主要為這一時(shí)期玉米的蒸騰速率大于不覆蓋處理，玉米冠層附近的相對(duì)濕度較高，因此W和B處理的田間濕度分別比不覆蓋處理高8.8%和10.8%。

2.2 不同覆蓋處理對(duì)玉米生長的影響

不同覆蓋處理對(duì)玉米生長的影響如圖3所示，從圖3中(a)看出，莖粗的最大值出現(xiàn)在拔節(jié)期，隨著生育期的推進(jìn)莖粗逐漸趨于穩(wěn)定。在拔節(jié)期W、B和S處理的平均莖粗分別比N高30%、24.1%和14.8%，其中W、B和S處理的莖粗顯著高于不覆蓋處理(p<0.05)。抽雄期W處理的莖粗比N處理顯著提高24.2%(p=0.003)，B、S處理的莖粗雖高于N處理但未達(dá)到顯著水平。在灌漿期和成熟期，不同覆蓋處理間莖粗差異減小，均未達(dá)到顯著水平。由圖3中(b)圖分析得到，LAI(葉面積指數(shù))在生育期前期快速增長，之后隨著生育期的推進(jìn)開始趨于穩(wěn)定并有所下降，并且全生育期各處理的LAI變化規(guī)律基本一致，即在生育前期有明顯的增加趨勢(shì)，在抽雄期達(dá)到最大值，之后開始緩慢下降；在抽雄期及灌漿期W、B和S處理的LAI均高于N處理；成熟期各覆蓋處理的LAI均高于不覆蓋處理，其中B處理的LAI顯著高于N處理(p=0.068)。由此可見，覆蓋處理在一定程度上增大了LAI，而且在成熟期能夠使葉片保持較高的LAI，延緩葉片的衰老。

圖2 不同覆蓋處理在苗期-拔節(jié)期的VPD變化

圖3 生育期內(nèi)玉米的生長特征

2.3 不同覆蓋處理對(duì)玉米光合生理變化的影響

2.3.1 光合能力

圖4給出了2019年各生育階段測(cè)定的光合-光響應(yīng)參數(shù)光合能力(Amax)的差異比較結(jié)果。在生育期前期，覆蓋處理顯著提高了玉米的光合速率，促進(jìn)玉米的生長發(fā)育；在成熟期，覆蓋處理可使玉米保持較高的光合速率，提高玉米產(chǎn)量。2019年春玉米苗期、拔節(jié)和成熟期，W處理的Amax值比N處理分別顯著提高了20.22%、27.01%和9.51%(p<0.05)；B處理的Amax值比N處理分別顯著提高20.58%、45.36%和26.34%(p<0.05)；S處理的Amax值比N處理分別顯著提高了13.55%、31.19%和31.27%(p<0.05)。

圖4 不同處理間光合能力Amax的差異

整體上看，Amax在拔節(jié)期達(dá)較高值后隨生育期的推進(jìn)逐漸減小。各處理的光響應(yīng)Amax值波動(dòng)范圍為25～75 μmol/(m2·s)。W、B和S處理全生育期平均Amax值比N處理分別提高了8.3%、17.28%和11.43%，由此可見，覆蓋處理同比提高了作物Amax值，有利于玉米生物量的積累，促進(jìn)玉米的生長發(fā)育，而且在生育末期覆蓋處理能夠延緩葉片的衰老，使玉米葉片保持較高的凈光合效率，提高玉米產(chǎn)量。

2.3.2 氣孔導(dǎo)度

整體上看，玉米葉片的氣孔導(dǎo)度值隨生育期的推進(jìn)先增加后逐漸減小(圖5)，不同處理在拔節(jié)期的氣孔導(dǎo)度值最大，隨著生育期的遞進(jìn)呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，因此不同的農(nóng)藝覆蓋措施沒有改變氣孔導(dǎo)度的變化趨勢(shì)。不同覆蓋處理的氣孔導(dǎo)度值范圍在0.1～0.47 μmol/(m2·s)，在生育期前期，覆膜處理的氣孔導(dǎo)度高于不覆蓋處理但無顯著差異(p>0.05)，在灌漿期以及成熟期，各處理間氣孔導(dǎo)度相近。

圖5 不同處理間氣孔導(dǎo)度的差異

2.4 不同覆蓋處理間耗水量的變化

不同處理下玉米耗水量分析結(jié)果如表1所示。各處理的總耗水量、耗水強(qiáng)度和各生育階段耗水量均隨灌水量以及降雨量的增大而增大，總耗水量則為S>B>N>W，其中覆白膜處理與其他處理相比，減少了玉米的耗水量，具備較好的保水效果。

覆蓋處理沒有顯著改變玉米生育階段耗水特征。由耗水模系數(shù)得出，各處理苗期耗水量占全生育期的20%～23%，拔節(jié)期—抽雄期耗水占全生育期的28%～34%，灌漿期耗水占全生育期的23%～24%，成熟期耗水占全生育期3%。耗水強(qiáng)度方面，苗期各處理的耗水強(qiáng)度較小，覆蓋各處理的耗水強(qiáng)度均小于不覆蓋處理，W、B和S處理的耗水強(qiáng)度分別較不覆蓋處理低3.36%、10.7%和1.83%，其中B處理的耗水強(qiáng)度最小。苗期以后，隨著玉米生育期的推進(jìn)，由于葉片的遮蔽作用，覆膜以及秸稈覆蓋的保水效果不再明顯，各處理間的耗水強(qiáng)度沒有明顯差異。水量平衡法計(jì)算的不同覆蓋處理蒸發(fā)蒸騰量(ET)在425.3～444.6 mm之間變化，其中，W處理ET最低。

表1 不同覆蓋處理下的玉米階段耗水量

2.5 不同覆蓋處理對(duì)穗指標(biāo)、玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表2看出各處理間的穗粗表現(xiàn)為W>B>S>N；穗長方面，W和S處理分別高出 N處理0.81和 0.01 mm，而B處理的穗長略低于N處理，W處理的穗長顯著高于N處理(p=0.003)；穗重方面，W、B和S處理的穗均重分別比N處理高19.66、3.19和2.29 g。各覆蓋處理的穗粗以及穗重雖高于不覆蓋處理，但無顯著差異(p>0.1)；S處理和B處理的穗重和穗長與N處理相比無顯著差異。百粒重方面，W、B和S處理均高于不覆蓋處理，其中W處理的百粒重顯著高于不覆蓋處理(p=0.044)。

表2 不同覆蓋處理對(duì)玉米生物量及水分利用效率的影響

玉米干物質(zhì)量及穗重量對(duì)玉米產(chǎn)量具有重要影響，是表征玉米長勢(shì)狀況的重要參數(shù)，各處理間的干物質(zhì)積累量均隨生育期的推進(jìn)呈上升趨勢(shì)。由表2可以看出，玉米成熟期的干物質(zhì)量達(dá)到最大值，不同處理間表現(xiàn)為W>B>S>N，成熟期W、B和S處理分別比N處理高12.7%、10.46%和8.32%，但未達(dá)到顯著水平(p>0.1)。S和B處理成熟期穗干物質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例(Rc/t)與N處理相比略有降低，其中S處理的Rc/t顯著低于N處理10%(p=0.023)，W處理中Rc/t比N處理提高5.45%。產(chǎn)量方面，覆蓋各處理的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量均高于不覆蓋處理，且W處理與N處理的產(chǎn)量之間的差異達(dá)到了顯著水平，各處理間表現(xiàn)為W>S>B>N，B和S處理產(chǎn)量與N處理值差異不顯著，W處理產(chǎn)量較N處理顯著提高13.4%(p=0.032)。W處理WUE(2.99 kg/m3)較N處理顯著提高17.0%(p=0.011)，而B和S處理的WUE介于W和N處理之間，與N差異不顯著。

2.6 光合參數(shù)變異來源

覆蓋處理影響田間微環(huán)境變化，包括土壤含水率和冠層空氣溫濕度，從而引起作物光合生理、生長、耗水和產(chǎn)量差異。光合作用是玉米產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，也是玉米產(chǎn)量形成和累積的重要來源。本研究首先分析了土壤含水率、VPD對(duì)光合參數(shù)的影響，然后試圖采用光合參數(shù)差異解釋處理間產(chǎn)量差異。圖6中，分析了苗期葉片的光合能力與土壤含水率之間的關(guān)系，不同處理(W、B、S和N)間土壤含水率與Amax顯著線性相關(guān)(p=0.045)，該關(guān)系表明土壤含水率對(duì)Amax的決定作用，土壤含水率較高的處理，Amax也相應(yīng)的較高。

由圖7可見，在玉米的拔節(jié)期，Gs與植株間VPD呈現(xiàn)出線性相關(guān)的關(guān)系，不同處理(W、B、S和N)間Gs與VPD呈顯著線性相關(guān)(p=0.085)，回歸直線決定系數(shù)(R2)為0.838。從圖中可以看出，不同處理間VPD越大，對(duì)應(yīng)的Gs也會(huì)越小，兩者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的關(guān)系。由以上分析，生育期內(nèi)不同覆蓋處理下植株間的VPD有所不同，覆膜的VPD要低于不覆蓋，而秸稈覆蓋與不覆蓋相比則差異不大，各處理間VPD的差異導(dǎo)致氣孔導(dǎo)度有所不同，覆膜條件下VPD較低，促使葉片氣孔張開，氣孔導(dǎo)度值升高，提高葉片的光合速率，促進(jìn)玉米生長發(fā)育，提高玉米產(chǎn)量。

圖6 不同覆蓋處理間土壤含水率與葉片苗期光合能力(Amax)的關(guān)系

圖7 不同覆蓋處理間VPD與葉片拔節(jié)期氣孔導(dǎo)度的關(guān)系

由以上分析，不同覆蓋處理下對(duì)應(yīng)的光合能力與土壤含水率均有所不同，覆蓋處理的光合能力要明顯高于不覆蓋處理，分析原因?yàn)楦采w處理的土壤含水率高于不覆蓋處理，較高的土壤含水率能夠提高葉片的光合能力，積累玉米生長所需要的干物質(zhì)，促進(jìn)玉米的生長發(fā)育，從而提高玉米產(chǎn)量。

3 討 論

農(nóng)田覆蓋改變了土壤與大氣的界面層狀況,在土壤表面設(shè)置一道物理阻隔層,阻礙和減緩了土壤與大氣層間的水分和能量交換,使得土壤的水、肥、氣、熱狀況得到改善[7]。有研究認(rèn)為春玉米苗期至拔節(jié)期，不同覆蓋材料主要影響表層0～40 cm的土壤水分狀況[8]。本研究表明，秸稈覆蓋、黑膜覆蓋和白膜覆蓋處理均對(duì)土壤水分具有保持作用，相對(duì)于不覆蓋處理，生育期內(nèi)0～40 cm土壤含水率提升幅度為5%～15.2%，而在40～80 cm土壤含水率提升幅度為1.3%～6.8%，因此進(jìn)一步證明了覆蓋材料主要影響表層的土壤含水率。不同的覆蓋措施對(duì)VPD影響也有所不同，焦曉聰研究表明適當(dāng)降低VPD可以有效維持水分平衡，促進(jìn)植株發(fā)育[9]，杜清潔認(rèn)為VPD的變化會(huì)影響葉片的光合作用[10]。地膜覆蓋影響了農(nóng)田近地面的環(huán)境條件，改變了植物冠層微氣象環(huán)境，從而影響了葉片的氣體交換過程，并對(duì)玉米長勢(shì)產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致產(chǎn)量改變[11]。試驗(yàn)表明，覆膜處理的VPD明顯低于不覆蓋處理，通過增大氣孔導(dǎo)度提高玉米葉片的光合能力，促進(jìn)玉米生長發(fā)育。

王敏研究認(rèn)為白色地膜覆蓋顯著提高了玉米的地上部干重以及穗長、穗粗、WUE和產(chǎn)量，秸稈覆蓋由于地溫和物理阻礙等因素影響顯著(p<0.05)降低了玉米穗長、穗粗、百粒重，使玉米營養(yǎng)生長不充分，進(jìn)而影響生殖生長造成減產(chǎn)[12]。本研究結(jié)果表明白膜覆蓋提高了玉米的穗長、穗粗、百粒重和WUE，玉米增產(chǎn)13.4%，而秸稈覆蓋的穗指標(biāo)、產(chǎn)量和WUE同不覆蓋相比略有提升，但低于覆膜處理。同王敏研究結(jié)論不同，秸稈覆蓋并未有減產(chǎn)現(xiàn)象發(fā)生，不同之處是王敏的試驗(yàn)研究是在西北旱作區(qū)進(jìn)行的，溫度是限制玉米生長的主要因素，本試驗(yàn)溫度不再是限制玉米生長的主要因素。王傳娟研究認(rèn)為覆膜處理顯著提高春玉米Amax12.9%～22.8%[13]，本研究中同樣驗(yàn)證了該結(jié)論，玉米生育期內(nèi)秸稈覆蓋、黑膜覆蓋和白膜覆蓋處理的光合能力分別較不覆蓋處理高11.43%、17.28%和8.3%。在本試驗(yàn)中，與不覆蓋處理相比，黑膜處理玉米產(chǎn)量沒有顯著提高，其原因仍需進(jìn)一步研究確定。Mbah研究發(fā)現(xiàn)黑膜覆蓋的玉米株高高于白膜覆蓋[14]。劉勝群研究認(rèn)為孕穗期間玉米莖稈質(zhì)量和莖粗增大對(duì)抗倒伏十分有利[15]。本研究中黑膜覆蓋株高高于其他處理，莖粗及莖稈質(zhì)量則與其他處理無明顯差異，在孕穗期有倒伏現(xiàn)象發(fā)生，可能是黑膜處理下產(chǎn)量增加不顯著的原因之一。

4 結(jié) 論

基于田間試驗(yàn)，分析了覆白膜滴灌處理(W)、覆黑膜滴灌處理(B)、秸稈覆蓋滴灌處理(S)以及不覆蓋滴灌處理(N)下田間微環(huán)境、光合生理、耗水、玉米生長及產(chǎn)量的差異，取得的主要結(jié)論如下：

(1)不同覆蓋處理對(duì)土壤水分具有保持作用，0～40 cm深度處較不覆蓋處理土壤含水率提高5.0%～15.2%，40～80 cm深度處較不覆蓋處理土壤含水率提高1.3%～6.8%；在苗期-拔節(jié)期覆膜使田間VPD有所下降，白膜和黑膜較不覆蓋處理分別下降7.8%和8.2%。

(2)覆蓋處理提高春玉米Amax值8.3%～17.28%，這與各覆蓋處理提高了土壤含水率有關(guān)；生育期前期覆膜處理的田間VPD降低，進(jìn)而使葉片的氣孔導(dǎo)度有所增長，有利于提高光合速率。

(3)苗期各覆蓋處理的耗水量均小于不覆蓋處理，隨著玉米生育期的推進(jìn)，由于玉米的生長及葉片的遮蔽作用，各處理間的耗水量沒有明顯差異，全生育期各處理的耗水量在425.3～444.6 mm之間。

(4)生育期前期覆蓋處理的玉米莖粗顯著高于不覆蓋處理，其中白膜的玉米莖粗顯著高于其他處理(p<0.05)；在生育期末期覆蓋措施能提高玉米的葉面積指數(shù)，使葉片保持較高的葉面積指數(shù)，延緩葉片的衰老。滴灌的條件下，白膜、黑膜和秸稈覆蓋分別增產(chǎn)13.4%、2.1%和6.3%，水分利用效率提高17.3%、2%和5.1%。

綜合分析，農(nóng)藝覆蓋滴灌措施能夠改善玉米生長的水熱條件，其中白色地膜覆蓋滴灌的農(nóng)作措施最大程度地改善了土壤水熱條件，提高了玉米葉片光合能力、產(chǎn)量及WUE。