李 瑛,趙永偉,劉寶文,陳 英,李文珍,汪國(guó)鋒
(定西市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院,甘肅 定西 743000)
胡麻又稱(chēng)油用亞麻,主要種植在我國(guó)的甘肅、內(nèi)蒙、新疆、河北等高寒干旱地區(qū)[1]。作為一種特色旱地農(nóng)作物,胡麻對(duì)水分的吸收及利用至關(guān)重要,有效提高水分利用率是胡麻增產(chǎn)的重要途徑[2]。地膜覆蓋作為一項(xiàng)有效的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù),在我國(guó)有著較快的普及速度。目前,在我國(guó)北方干旱、半干旱地區(qū)胡麻栽培技術(shù)推廣的方法主要包括壟膜溝播、旱地胡麻全膜覆蓋穴播,全膜胡麻一膜兩用免耕栽培、旱地周年覆蓋栽培、組合型微壟全膜秋季覆蓋壟側(cè)栽培等多種模式[2]。任溫江[4]研究了一膜穴播胡麻節(jié)本增效技術(shù),認(rèn)為農(nóng)田舊膜繼續(xù)覆蓋至翌年春天,仍具有一定的保墑保溫作用,有利于提高胡麻產(chǎn)量。試驗(yàn)結(jié)果為:二膜穴播胡麻產(chǎn)量為2 194.5 kg/hm2,較露地增產(chǎn)30.4%;三膜穴播胡麻產(chǎn)量為1 984.5 kg/hm2,較露地增產(chǎn)17.9%。這表明地膜覆蓋不僅能改善耕層的土壤水熱狀況,還能抑制土壤水分的蒸發(fā),改善胡麻生長(zhǎng)發(fā)育期的土壤水分供應(yīng),提高水分利用率。
根系是作物吸收水分和養(yǎng)分的重要器官,由于土壤水熱變化,地膜覆蓋技術(shù)對(duì)作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育必定有所影響。Gao Y H[5]等研究發(fā)現(xiàn)覆膜措施能有效促進(jìn)早期的根系生長(zhǎng)發(fā)育,優(yōu)化根系在土壤中的分布。Feng S W[6]等發(fā)現(xiàn)根長(zhǎng)密度和根表面密度對(duì)小麥生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中的干旱脅迫可以緩解。本研究采用不同覆膜方式對(duì)生育期內(nèi)胡麻根系的生長(zhǎng)、產(chǎn)量和水分利用率進(jìn)行了分析比較,為進(jìn)一步篩選出適合本地胡麻種植的覆膜方式提供數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。
試驗(yàn)設(shè)在甘肅省定西市安定區(qū)西寨油料所梯田地,土質(zhì)為黃綿土,肥力中等,土壤田間持水量為1.4%,干土壤密度為18 g·cm-3,有機(jī)質(zhì)為2.9 g·kg-1,全氮為0.08 g·kg-1、硝態(tài)氮為11.2 mg·kg-1、速效磷為9.6 mg·kg-1、速效鉀為167.7 mg·kg-1和pH值8.4。試驗(yàn)地年均降水量為226.9 mm、蒸發(fā)量為1 600 mm、平均溫度7.2℃、平均日照時(shí)數(shù)2 500 h、無(wú)霜期140 d和地下水水位深度80 m。
試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組排列,設(shè)置3個(gè)處理,4次重復(fù)。小區(qū)面積為37.5 m2(3.75 m×10 m),行距20 cm。播種密度為3~3.5 kg/0.067 hm2。CK:露地條播;T1:全膜覆土穴播(地膜規(guī)格寬為120 cm,厚為0.01 mm,膜上覆土,厚度1 cm左右,穴播機(jī)播種,播深3~4 cm);T2:膜側(cè)條播(地膜規(guī)格寬為35 cm、厚為0.01 mm,起壟半圓形寬25 cm、高10 cm,播種溝寬25 cm,溝內(nèi)播種兩行胡麻)。
1.3.1 土壤含水量
利用土鉆取樣烘干法,在胡麻樅行期開(kāi)始每隔15 d測(cè)定土壤0~100 cm含水量變化及測(cè)定播種前、收獲后(0~200 cm)不同種植模式下土壤含水量,每20 cm取1個(gè)土樣,測(cè)定水分。
土壤含水量按下式計(jì)算:
1.3.2 胡麻根系
主根直徑:于胡麻樅形期、初花期和成熟期采用土壤剖面挖根法測(cè)定胡麻根系生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)。選取具有代表性的一穴植株,挖取長(zhǎng)、寬、深均為30 cm的土柱置于尼龍袋中,用流動(dòng)水沖洗干凈后收集所有胡麻根系并置于80℃烘箱內(nèi)烘干。將主根與側(cè)根分離,從子葉節(jié)處開(kāi)始測(cè)量主根長(zhǎng)度及根深0 cm、5 cm、10 cm的直徑,側(cè)根深度為0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm區(qū)域的干物質(zhì)量。
1.3.3 胡麻產(chǎn)量
每個(gè)小區(qū)單收單打,曬干后稱(chēng)量小區(qū)產(chǎn)量。
利用Excel 2010、SPSS 19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
由圖1可知,胡麻在播種前不同覆膜處理間的含水量基本一致,無(wú)較大差異。而收獲后,較深土層中的含水量明顯大于淺層土壤中的含水量。由此可見(jiàn),胡麻根系主要吸收0~100 cm處的水分。
圖1 胡麻播種前后土壤含水量動(dòng)態(tài)變化Fig.1 The dynamic change of soil water content before and after flax sowing
由圖2可以看出,胡麻生長(zhǎng)發(fā)育的樅行期間,當(dāng)土壤深為0~30 cm時(shí),每間隔15 d各處理間土壤含水量都存在顯著差異;當(dāng)土壤深為30~100 cm時(shí),每間隔15 d各處理間土壤含水量差異不顯著。而隨著土壤層越深,各覆膜處理下土壤含水量均逐漸增大。通過(guò)對(duì)比耕作層以下土壤水分基本一致。其中全膜穴播在樅形期不同生長(zhǎng)點(diǎn)的平均水分含量相對(duì)較高。
圖2 土壤0~100 m貯水量動(dòng)態(tài)變化Fig.2 The dynamic change of soil water storage at 0~100 m
2.2.1 不同生育期主根生長(zhǎng)情況
由表1可以看出,隨著胡麻不同時(shí)期的生長(zhǎng)發(fā)育主根也逐漸增大。其中在樅形期、初花期、成熟期時(shí)全膜穴播處理后的主根最長(zhǎng),顯著提高2.75%~4.93%。胡麻主根直徑在樅形期時(shí),側(cè)膜條播>全膜穴播>露地胡麻;初花期時(shí),全膜穴播>側(cè)膜條播>露地胡麻;隨著胡麻生長(zhǎng)發(fā)育,主根干質(zhì)量開(kāi)始增加,到達(dá)成熟期時(shí),每個(gè)處理都達(dá)到最大值,膜側(cè)條播>露地胡麻>全膜穴播。
表1 不同生育期主根生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)Tab.1 The growth dynamics of main roots in different growth periods
2.2.2 不同生育期側(cè)根密度
表2表明,不同生育期側(cè)根密度隨著土壤耕層的深入不斷增加,顯著增至22.39%~76.29%。樅形期時(shí)的側(cè)根密度為露地胡麻>側(cè)膜條播>全膜穴播;初花期時(shí),側(cè)膜條播>全膜穴播>露地胡麻;成熟期時(shí),露地胡麻>全膜穴播>側(cè)膜條播。而在樅形期和成熟期時(shí),側(cè)根在10~20 cm土層中分布最多,在初花期時(shí),側(cè)根在0~10 cm土層中分布最多。
表2 不同生育期側(cè)根生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)Tab.2 The lateral root growth dynamics in different growth stages
從單位面積產(chǎn)量構(gòu)成對(duì)比分析(見(jiàn)表3),3種不同種植模式只在有效分枝數(shù)和胡麻產(chǎn)量間存在較大差異,在其他單位面積產(chǎn)量構(gòu)成因子間沒(méi)有差異。表明覆膜方式對(duì)胡麻有效分枝數(shù)和產(chǎn)量有較大的影響。其中有效分枝數(shù)的差異為:全膜穴播>露地胡麻;產(chǎn)量的差異為:全膜穴播>側(cè)膜條播>露地。
表3 不同覆膜方式對(duì)胡麻產(chǎn)量及單位面積產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響Tab.3 The effects of different film mulching methods on flax yield and yield components per unit area
干旱是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育的主要因素之一,在生長(zhǎng)前期由于作物長(zhǎng)勢(shì)弱,干物質(zhì)不足,會(huì)直接影響后期的灌漿及產(chǎn)量[7];而在生長(zhǎng)中期作物需要快速積累干、鮮質(zhì)量,對(duì)水肥的需求更大[8-9]。地膜覆蓋技術(shù)不僅能改善土壤耕層的水分條件,還能提高土壤溫度,活化土壤肥力,進(jìn)而提高農(nóng)作物產(chǎn)量[10]。本試驗(yàn)通過(guò)不同覆膜方式分析發(fā)現(xiàn)覆膜處理后的土壤含水量大于露地處理,而全膜穴播的平均水分含量和產(chǎn)量都相對(duì)較高。
適宜的土壤環(huán)境有助于根系的生長(zhǎng)[11],而作物根系的生長(zhǎng)發(fā)育直接影響到地上部分的生長(zhǎng)[12]。利用覆膜技術(shù)很明顯的在不斷改善作物根系的生長(zhǎng)狀況。本試驗(yàn)在不同時(shí)期,隨著胡麻的生長(zhǎng)發(fā)育主根也逐漸增大。其中全膜穴播處理后的主根最長(zhǎng),顯著提高至2.75%~4.93%。主根干質(zhì)量也不斷增加,到達(dá)成熟期時(shí),每個(gè)處理均達(dá)到最大值。而側(cè)根密度隨著土壤耕層的深入也不斷增加,顯著增至22.39%~76.29%。在樅形期和成熟期時(shí),側(cè)根在10~20 cm土層中分布最多,在初花期時(shí),側(cè)根在0~10 cm土層中分布最多。
綜合分析,全膜穴播較膜側(cè)條播更適用于提高土壤水分含量和胡麻種植產(chǎn)量。