溝壟二元覆蓋對渭北旱塬區(qū)土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響*

李 榮 侯賢清 賈志寬

（1 寧夏大學農(nóng)學院，銀川 750021）

（2 西北農(nóng)林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西楊凌 712100）

（3 農(nóng)業(yè)部西北黃土高原作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，陜西楊凌 712100）

溝壟二元覆蓋對渭北旱塬區(qū)土壤肥力及玉米產(chǎn)量的影響*

李 榮1侯賢清1賈志寬2，3?

（1 寧夏大學農(nóng)學院，銀川 750021）

（2 西北農(nóng)林科技大學中國旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)研究院，陜西楊凌 712100）

（3 農(nóng)業(yè)部西北黃土高原作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室，陜西楊凌 712100）

探討溝壟二元覆蓋對旱地土壤肥力及作物生產(chǎn)力的影響，對完善半濕潤區(qū)作物微集水栽培技術(shù)具有重要的理論和實踐意義。2007—2011年在渭北旱塬進行5年定位試驗，設(shè)置壟上覆地膜，溝內(nèi)分別覆普通地膜、生物降解膜、玉米秸稈、液體地膜和溝不覆蓋等不同溝壟覆蓋模式，以傳統(tǒng)平作為對照。結(jié)果表明，2011年春玉米收獲后各處理土壤有機質(zhì)及速效養(yǎng)分含量隨土層的加深而降低，與2007年試驗處理前相比，溝壟二元覆蓋各處理土壤養(yǎng)分含量明顯增加，而壟覆地膜+溝不覆蓋和傳統(tǒng)平作處理有所下降。壟覆地膜溝覆秸稈處理0～20 cm層土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均顯著高于對照，壟覆地膜溝覆地膜和壟覆地膜溝覆生物降解膜處理有機質(zhì)和堿解氮含量較對照有所增加，而其有效磷和速效鉀含量顯著增加。20～60 cm層土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分含量各溝壟二元覆蓋處理均略高于對照。各溝壟覆蓋處理表層（0～20 cm）土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均較對照增加，且以壟覆地膜溝覆秸稈處理土壤酶活性最高，壟覆地膜溝覆生物降解膜和壟覆地膜溝覆地膜處理次之。壟覆地膜溝覆生物降解膜、壟覆地膜溝覆地膜和壟覆地膜溝覆秸稈處理較對照顯著增產(chǎn)41.1%、42.1%、39.3%，水分利用效率顯著提高38.0%、39.6%、37.0%。在渭北旱塬區(qū)進行溝壟二元覆蓋對提高土壤肥力、酶活性及春玉米產(chǎn)量和水分利用效率有顯著提高作用，以壟覆地膜溝覆秸稈處理最佳，壟覆地膜溝覆地膜和壟覆地膜溝覆生物降解膜次之?？梢?，壟覆地膜溝覆地膜、生物降解膜或秸稈的溝壟全覆蓋種植在渭北旱塬雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)春玉米生產(chǎn)栽培具有一定的可行性和應(yīng)用價值。

溝壟二元覆蓋；土壤養(yǎng)分；土壤酶活性；作物生產(chǎn)力；水分利用效率

黃土高原旱作區(qū)土壤貧瘠、抗蝕抗旱能力差，土壤水分不足嚴重限制作物對肥料的吸收和利用，作物水肥利用率低是該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中面臨的重要問題［1］。適宜的土壤水分，不僅有利于土壤的形成和物質(zhì)的礦化、分解、轉(zhuǎn)化遷移等過程，而且有利于肥料中營養(yǎng)物質(zhì)溶解和遷移，從而促進植物對肥料的吸收利用，改善作物的營養(yǎng)狀況［2-3］。田間微集雨種植能有效利用壟膜進行集雨保墑，改變降雨的時空分布，使降雨和肥料集中于種植溝中，利于作物對養(yǎng)分的吸收利用，從而提高作物的水肥利用效率［4-5］。王珂等［6］研究表明，集雨種植模式可顯著提高作物生育前期土壤水分含量，水分利用效率和肥料農(nóng)學效率分別提高3.8%、55.0%?？梢?，集雨種植可改善土壤水分狀況，進而促進土壤養(yǎng)分有效性的發(fā)揮和利用。

壟覆膜集雨種植技術(shù)能改善土壤的水肥條件和酶及微生物活性，加快土壤有機質(zhì)的礦化，使土壤養(yǎng)分有效性提高，這必會影響到作物對養(yǎng)分的吸收利用［7］。秦舒浩等［8］研究發(fā)現(xiàn)，溝壟覆膜種植能促進土壤有機質(zhì)分解，顯著提高作物根區(qū)土壤速效養(yǎng)分的含量。但慈恩等［9］研究結(jié)果表明，稻田免耕壟作有利于土壤有機碳的積累，顯著高于常規(guī)平作處理。王彩絨等［10］研究報道，覆膜集雨種植技術(shù)協(xié)調(diào)了土壤水分和養(yǎng)分的關(guān)系，利于植株的協(xié)調(diào)生長，促進了地上部的養(yǎng)分攜出量，最終獲得高產(chǎn)。而曹莉等［11］研究認為，不同壟溝覆膜栽培方式在0～40 cm層中土壤酶活性與對照（不覆膜）存在差異：半膜壟側(cè)種植和半膜壟上種植均明顯高于對照。以上結(jié)果多為溝壟一元覆蓋措施下土壤肥力及酶活性和作物產(chǎn)量方面的研究，而溝壟二元覆蓋措施對農(nóng)田土壤肥力及作物生產(chǎn)力影響的研究尚鮮見報道。近年來，對溝壟集雨種植技術(shù)的研究主要集中在不同壟溝比［12］、壟溝覆膜栽培方式［11］、種植群體優(yōu)化［13］、配套節(jié)灌技術(shù)［14］等方面，且研究年限較短。為此，本研究在渭北旱塬區(qū)連續(xù)五年設(shè)置不同溝壟二元覆蓋模式試驗，探討溝壟二元覆蓋模式下土壤肥力、酶活性及對作物生產(chǎn)力的影響，以期為該區(qū)進行培肥土壤及玉米高產(chǎn)栽培模式提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2007—2011年在陜西省合陽縣甘井鎮(zhèn)西北農(nóng)林科技大學旱作農(nóng)業(yè)試驗站（北緯35°15′，東經(jīng)110°18′，海拔910 m）進行，年均溫度10.5 ℃，年均日照時數(shù)2 528 h，無霜期169～180 d。該區(qū)年均降雨量為550 mm，其中55%集中在7—9月。2007—2011年玉米生長季降雨量（4—10月）分別為398、330、379、391和420 mm。試驗地為旱平地，土壤為塿土，質(zhì)地屬中壤土。2007年試驗前茬作物為春玉米。試驗前0～20 cm土層土壤pH 8.1，有機質(zhì)、全氮、全磷和全鉀含量分別為13.1、0.8、0.6和7.1 g kg-1，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為49.0、3.9和135.0 mg kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

2007—2011年采用溝壟種植模式，共設(shè)6個處理，除對照外，壟上均覆蓋普通地膜，溝內(nèi)覆蓋各種不同材料，具體為：（1）D+D，壟覆地膜+溝覆普通地膜，（2）D+S，壟覆地膜+溝覆生物降解膜，（3）D+J，壟覆地膜+溝覆秸稈，（4）D+Y，壟覆地膜+溝覆液體地膜，（5）D+B，壟覆地膜+溝不覆蓋，（6）CK，以傳統(tǒng)平作不覆蓋作為對照。每處理3次重復(fù)，小區(qū)長8.1 m，寬3.6 m，隨機排列。

秋季翻耕（耕翻深度25 cm），次年春季整地，播種前30 d在試驗地修筑溝壟，溝壟寬均為60 cm，壟高15 cm，起壟時要求壟面細綿平整、壟面呈拱型。溝壟二元覆蓋與平作處理均按處理區(qū)將基肥尿素（N≥46.4%）197.2 kg hm-2、磷酸二銨（總養(yǎng)分≥60.0%，N：P2O5為17：43）348.8 kg hm-2、氯化鉀（K2O≥62.0%）241.9 kg hm-2整地后一次性施入，溝壟二元覆蓋處理的肥料集中施于種植溝中，翻入土壤，然后進行覆蓋。玉米種在溝內(nèi)膜壟兩側(cè)，株距30 cm，同時將壟面覆蓋塑料薄膜。D+D和D+S處理溝內(nèi)分別覆蓋普通地膜（聚乙烯白色薄膜；寬0.8 m，厚0.008 mm）和生物降解膜（合成聚合物和生物材料；寬0.8 m，厚0.008 mm）。玉米秸稈（養(yǎng)分含量分別為全氮6.0 g kg-1、全磷0.6 g kg-1、全鉀13.7 g kg-1、有機碳408.4 g kg-1）被切成15 cm長，以9 000 kg hm-2的覆蓋量均勻覆于D+J區(qū)溝內(nèi)，液體地膜主要是以腐殖酸和植物秸稈等生物質(zhì)為主要原料，按產(chǎn)品：水為1∶5稀釋以公司推薦的450 L hm-2的總量用手動噴霧器噴施于D+Y區(qū)溝內(nèi)土壤表面。傳統(tǒng)平作處理玉米行距60 cm，株距30 cm。

春玉米品種為豫玉22（Zea maysL.），分別于2007年4月28日、2008年4月15日、2009年4月26日、2010年于4月25日和2011年4月26日播種，播量均為55 558株 hm-2。在7月下旬追施尿素（N≥46.4%）326.1 kg hm-2。于2007年9月15日、2008年9月5日、2009年9月18日、2010年9月17日和2011年9月20日收獲。試驗期無灌水，定期進行人工拔草。

1.3 樣品采集與分析

于2007年播種前及2011年作物收獲后，在種植溝內(nèi)用土鉆按5點采樣法分別采集各試驗區(qū)0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm層土樣500 g，裝入自封袋中帶回實驗室風干、磨細，過 1 mm 和 0. 25 mm篩用于測定土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀含量；同時取0～20 cm層土壤鮮樣200 g，裝入自封袋中帶回實驗室立即放入4℃冰箱中保存待測土壤酶活性。

土壤有機質(zhì)采用重鉻酸鉀容量-外加熱法測定；土壤全氮采用凱氏定氮法測定；土壤全磷采用濃硫酸-高氯酸-鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀采用濃硫酸-高氯消煮—火焰光度法測定；土壤堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用火焰光度法測定。土壤脲酶活性采用靛酚藍比色法測定（單位 NH3-N mg g-1d-1）；磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法測定（單位Phenol mg g-1d-1）；蔗糖酶采用二硝基水楊酸比色法測定（單位 Glucose mg g-1d-1）。

在玉米播種前和收獲后，按每處理區(qū)20 cm土層分層取樣，分別測定0～200 cm層的土壤水分含量，并計算土壤蓄水量和作物耗水量及水分利用效率。

玉米收獲后每個小區(qū)選取10株有代表性的植株進行室內(nèi)考種。以小區(qū)為單位實收曬干，換算出單位面積產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

式中，W為土壤蓄水量（mm）；H為土層深度（cm）；D為土壤容重（g cm-3）；S為土壤質(zhì)量含水量（%）。

式中，ET為作物耗水量（mm）；W1為玉米播前土壤蓄水量（mm）；W2為玉米收獲后土壤蓄水量（mm）；P為玉米生育期內(nèi)有效降雨量（mm）。

式中，WUE為水分利用效率，kg（hm-2mm-1）；Y為作物產(chǎn)量，kg hm-2；ET為作物耗水量（mm）。

采用Excel 2003進行制圖，采用SAS進行方差分析，LSD法用來檢測各處理間平均差異。

2 結(jié) 果

2.1 溝壟二元覆蓋對土壤養(yǎng)分的影響

由圖1a可知，0～40 cm土層，2011年玉米收獲期溝壟二元覆蓋模式下土壤有機質(zhì)含量與2007年試驗處理前相比顯著增加，增幅達3.5%～11.5%，其中，D+J和D+Y處理土壤有機質(zhì)含量分別較處理前顯著增加11.5%和9.0%；而D+B和CK處理土壤有機質(zhì)含量與試驗處理前相比有所下降，降幅為2.1%～4.1%。40～60 cm土層，2011年玉米收獲期各處理土壤有機質(zhì)含量較2007年處理前有所降低，降幅為0.4%～6.5%，差異不顯著。D+D、D+S、D+J、D+Y處理0～40 cm層平均土壤有機質(zhì)含量分別較CK處理顯著提高8.0%、9.7%、16.3%和13.7%，而40～60 cm層各處理間差異不顯著。溝壟二元覆蓋模式下0～60 cm層土壤速效養(yǎng)分含量不同。2011年收獲后各處理土壤堿解氮含量與2007年試驗處理前相比存在差異，且隨土層的加深而降低（圖1b）。0～60 cm層土壤堿解氮含量D+S、D+J、D+Y處理與處理前增加4.6%～10.6%，其中D+J處理增加顯著。而D+B、CK處理與2007年處理前有所降低，其中CK處理顯著降低10.2%。0～20 cm層，D+J和D+Y處理土壤堿解氮含量較CK分別顯著增加13.4%和10.9%；D+D和D+S處理土壤堿解氮含量均略高于CK。20～40 cm層，各溝壟二元覆蓋處理土壤堿解氮含量均顯著高于CK，D+D、D+S、D+J、D+Y和D+B處理堿解氮含量分別較CK提高6.8%、9.9%、15.2%、13.3%和7.2%。40～60 cm層，各溝壟二元覆蓋處理堿解氮含量均高于對照，以D+J和D+S處理最為顯著。

圖1 不同處理0～60 cm 層土壤有機質(zhì)和堿解氮含量Fig. 1 Soil organic matter and alkaline hydrolytic N in 0～60 cm layer under different treatments

2011年玉米收獲期各處理下0～60 cm層土壤有效磷含量均較2007年試驗處理前明顯增加，且隨土層的加深而降低（圖2a）。溝壟二元覆蓋各處理0～40 cm層土壤有效磷含量均較2007年試驗處理前顯著增加33.6%～53.8%，而傳統(tǒng)平作處理與處理前增幅不顯著。40～60 cm層，溝壟二元覆蓋各處理土壤有效磷含量較處理前增加3.7%～29.9%，其中以D+J、D+Y、D+B處理最為顯著，而傳統(tǒng)平作處理與處理前略有降低，差異不顯著。在0～20 cm層，D+J處理土壤有效磷含量最高，較CK顯著增加41.8%；其次為D+D、D+S和D+Y處理，均顯著高于CK，分別較CK增加23.4%、24.8%和22.2%。20～40 cm層，各溝壟二元覆蓋處理土壤速率磷含量均高于CK，D+S、D+J和D+Y處理分別較CK顯著增加43.4%、45.7%和47.4%。40～60 cm層，各溝壟二元覆蓋處理有效磷含量均高于對照，其中D+J、D+Y和D+B處理顯著高于CK，而D+D、D+S處理和CK差異不顯著。如圖2b所示，2011年玉米收獲期各處理0～20 cm層土壤速效鉀含量均顯著高于2007年試驗處理前，增幅為16.2%～69.1%。20～60 cm層土壤速效鉀含量略高于2007年試驗處理前2.7%～9.0%，差異不顯著。D+J和D+Y處理0～20 cm層土壤速效鉀含量分別較CK顯著增加75.3%和61.5%；D+B、D+S和D+D處理較CK分別增加14.4%、8.4%和3.1%；20～40 cm層，2011年各溝壟二元覆蓋處理土壤速效鉀含量均略低于CK；40～60 cm層，各溝壟二元覆蓋處理均高于CK，且以D+J和D+Y處理最為顯著。

圖2 不同處理0～60 cm 層土壤有效磷和速效鉀含量Fig. 2 Soil available P and available K content in 0～60 cm soil layer under different treatments

2.2 溝壟二元覆蓋對土壤酶活性的影響

表1為不同處理0～20 cm層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性。2011年玉米收獲期，溝壟覆蓋D+D、D+S、D+J和D+Y處理下0～20 cm層土壤酶活性均較2007年試驗處理前顯著提高，而D+B和CK處理較處理前略有降低，但差異不顯著。土壤脲酶活性D+J、D+Y、D+D和D+S處理分別顯著高于CK處理16.1%、12.2%、12.3%和12.9%，而D+B處理略高于CK，差異不顯著。不同處理土壤磷酸酶活性均顯著高于對照，以D+J處理最高，較CK提高39.3%；其次為D+D、D+S和D+Y處理，分別較CK顯著提高21.4%、16.9%和19.4%；D+B處理較CK提高10.9%，差異不顯著。不同處理土壤蔗糖酶活性均較對照提高，且以D+J處理最高，較CK提高5.7%；D+S處理次之，較CK提高3.5%；D+D、D+Y和D+B處理較CK略有提高，差異不顯著。

2.3 溝壟二元覆蓋對春玉米產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表2可知，玉米收獲期不同溝壟二元覆蓋處理下5年平均玉米產(chǎn)量性狀均顯著高于對照。D+D、D+S、D+J、D+Y和D+B處理穗粒數(shù)分別較CK顯著提高26.4%、26.0%、26.0%、16.7%和13.7%；百粒重分別較CK提高10.4%、11.1%、10.9%、7.1%和5.7%。D+D、D+S和D+J處理、D+Y和D+B處理下玉米產(chǎn)量差異不顯著，但D+D、D+S和D+J處理均顯著高于D+Y和D+B處理。玉米籽粒產(chǎn)量高低順序依次為D+S＞D+D＞D+J＞D+Y＞D+B＞CK，其籽粒產(chǎn)量分別較CK顯著增加41.1%、42.1%、39.3%、24.1%和22.0%，以D+S、D+D和D+J處理增產(chǎn)效果最為顯著。D+D、D+S和D+J處理間耗水量差異不顯著，D+Y、D+B和CK處理間耗水量亦差異不顯著，但D+D、D+S和D+J處理顯著高于D+Y、D+B和CK處理。各處理對玉米水分利用效率的影響與產(chǎn)量效果表現(xiàn)一致，水分利用效率高低次序依次為D+S＞D+D＞D+J＞D+Y＞D+B＞CK，各溝壟二元覆蓋處理下玉米水分利用效率分別較對照顯著提高38.0%、39.6%、37.0%、23.6%和21.7%。

表1 不同處理下0～20 cm層土壤酶活性變化Table 1 The changes of soil enzyme activities at 0～20 cm layer under different treatments

表2 不同處理對玉米產(chǎn)量和水分利用效率的影響Table 2 Effect of different treatments on maize yield and water use efficiency

3 討 論

不同覆蓋材料其自身養(yǎng)分含量和形態(tài)及試驗期間降解程度的不同從而影響土壤中養(yǎng)分含量及分布。覆蓋普通地膜的集雨栽培，在一定程度上能夠增加表層（0～20 cm）土壤中有效養(yǎng)分含量，在玉米整個生育期生物降解地膜和普通地膜處理的土壤養(yǎng)分含量均高于對照，而兩覆膜處理間差異不大［15］，這與本研究結(jié)果“壟覆地膜+溝覆生物降解地膜與壟覆地膜+溝覆普通地膜均能增加土壤養(yǎng)分含量，尤其對表層養(yǎng)分的含量效果明顯”相似。這主要由于在覆膜栽培條件下，氮素的礦化作用加強，微生物的固定作用減弱，使土壤中有機氮礦化速率增加，造成礦質(zhì)氮的大量累積，同時微集水種植模式也顯著增加了磷、鉀的累積［16］。作物秸稈含有大量有機質(zhì)和植物生長所必需的氮、磷、鉀及其他微量元素，對土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分的影響較大，隨著土壤深度增加而逐漸降低［17-18］。起壟覆膜技術(shù)增加了表層土壤水分含量，減弱了土壤表層養(yǎng)分隨水分向更深層的流失作用，促進了土壤中有效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化［5］，使壟覆地膜+溝覆秸稈處理表層土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均較傳統(tǒng)平作處理顯著增加。本試驗中壟覆地膜+溝覆液態(tài)地膜處理表層土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量亦較傳統(tǒng)平作明顯增加，這是由于液態(tài)地膜是以腐殖酸和植物秸稈等生物質(zhì)為主要原料，經(jīng)過農(nóng)田覆蓋可降解為腐植酸類有機肥、水和二氧化碳［19］，從而成為土壤養(yǎng)分的一部分。因此，液態(tài)膜覆蓋可明顯提高土壤淺層有機碳和速效養(yǎng)分含量。壟覆地膜+溝覆普通地膜和壟覆地膜+溝覆生物降解地膜處理土壤有機質(zhì)含量較傳統(tǒng)平作略有降低，而土壤有效磷和速效鉀含量均高于傳統(tǒng)平作，但低于其他溝壟二元覆蓋處理，這是由于地膜覆蓋顯著的保水增溫作用促進了上層土壤有機質(zhì)的分解和氮素的釋放［20］。本研究還發(fā)現(xiàn)，壟覆地膜+溝不覆蓋和傳統(tǒng)平作處理土壤有機質(zhì)和速效養(yǎng)分的含量與試驗處理前相比有所下降，這是由于溝壟不覆蓋和傳統(tǒng)平作模式下土壤水溫環(huán)境較差，使土壤酶的活性降低，減緩了土壤中有機質(zhì)的合成和速效養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化。

土壤酶活性易受氣候條件、土壤水分、溫度、養(yǎng)分及土壤生物類群等多種因素影響，溝壟覆蓋種植可改善土壤水溫肥環(huán)境，對土壤酶的活性產(chǎn)生影響［11］。汪景寬和張繼宏［21］研究結(jié)果表明，覆膜可使土壤過氧化氫酶活性降低，蔗糖轉(zhuǎn)化酶活性提高。李倩等［22］研究發(fā)現(xiàn)，不同數(shù)量秸稈覆蓋可增加堿性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性。楊青華等［23］研究認為，適量的液體地膜覆蓋農(nóng)田能強土壤脲酶、中性磷酸酶和多酚氧化酶活性。在本研究中，溝壟二元覆蓋處理改善了土壤微環(huán)境和微生物活性，使土壤酶活性增強。壟覆地膜+溝覆秸稈和壟覆地膜+溝覆液態(tài)地膜處理表層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均較傳統(tǒng)平作顯著增加，這是因為秸稈覆蓋和液體地膜覆蓋可使表層土壤積累豐富的腐殖質(zhì)，同時較好的土壤水熱條件和通氣狀況，利于微生物的生長和繁殖，因而表層土壤酶活性較高［24］。壟覆地膜+溝覆普通地膜和壟覆地膜+溝覆生物降解地膜處理土壤酶活性均較傳統(tǒng)平作提高，這與地膜和生物降解膜較好的增溫保墑作用可促進養(yǎng)分的釋放，進而提高土壤酶活性有關(guān)［25］。

Li等［26］研究發(fā)現(xiàn)，溝壟覆膜集雨種植模式均較傳統(tǒng)平作顯著提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率，而溝壟覆蓋模式下的增產(chǎn)效果依賴于生長季的降雨量［27］。不同覆蓋材料的增溫保墑效果不同，其對作物產(chǎn)量及水分利用效率的影響亦不同［28］。在本研究中，溝壟二元覆蓋模式下溝覆地膜和生物降解膜處理均能顯著增產(chǎn)，作物水分利用效率較傳統(tǒng)平作顯著提高，究其原因主要是壟覆地膜+溝覆普通地膜和壟覆地膜+溝覆生物降解地膜處理可進一步抑制玉米種植溝內(nèi)土壤水分的無效蒸發(fā)，調(diào)節(jié)溝內(nèi)土壤水溫狀況，明顯增加玉米的百粒重和穗粒數(shù)，從而提高作物產(chǎn)量和水分利用效率［29］。王敏等［28］的研究表明，與平作相比，秸稈覆蓋處理顯著降低了玉米穗長和百粒重，造成玉米減產(chǎn)，而本研究發(fā)現(xiàn)，壟覆地膜+溝覆秸稈處理的土壤水分狀況較好，同時壟上覆蓋地膜的增溫效果在一定程度上可彌補低溫效應(yīng)對玉米生長的影響，使其產(chǎn)量和水分利用效率較對照顯著提高。張春艷和楊新民［30］的研究表明，覆蓋液體地膜較平作增產(chǎn)17.4%。本研究發(fā)現(xiàn)，壟覆地膜+溝覆液態(tài)地膜和壟覆地膜+溝不覆蓋處理產(chǎn)量和水分利用效率較傳統(tǒng)平作顯著差異，但與壟覆地膜+溝覆普通地膜和壟覆地膜+溝覆生物降解地膜處理相比效果較差。這主要與液體地膜噴施后成膜效果易受外界環(huán)境條件影響，導(dǎo)致增產(chǎn)效果不穩(wěn)定有關(guān)。

4 結(jié) 論

實施溝壟二元覆蓋措施可增加土壤有機質(zhì)、氮磷鉀養(yǎng)分含量，其中對表層（0～20 cm）土壤有效磷含量的增幅明顯優(yōu)于速效鉀和堿解氮含量。壟覆地膜溝覆秸稈處理土壤有機質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀含量最高，均顯著高于傳統(tǒng)平作，壟覆地膜溝覆液態(tài)地膜處理次之，而壟覆地膜溝覆地膜和壟覆地膜溝覆生物降解膜處理土壤有機質(zhì)及速效養(yǎng)分含量與對照差異不顯著。溝壟二元覆蓋措施顯著提高了土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性，各溝壟二元覆蓋處理表層土壤脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性均較對照明顯增加，其中以壟覆地膜溝覆秸稈處理最為顯著，壟覆地膜溝覆液態(tài)地膜處理次之。溝壟二元覆蓋措施可顯著提高春玉米產(chǎn)量和水分利用效率，以壟覆地膜溝覆秸稈處理玉米增產(chǎn)及提高水分利用效率的效果最佳，壟覆地膜溝覆地膜和壟覆地膜溝覆生物降解膜處理次之。

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Effects of Dual-mulching of Ridge and Furrow on Soil Fertility and Maize Yield in the Weibei Tablelands

LI Rong1HOU Xianqing1JIA Zhikuan2，3?
（1School of Agriculture，Ningxia University，Yinchuan750021，China）
（2Chinese Institute of Water-Saving Agriculture，Yangling，Shaanxi712100，China）
（3Key Laboratory of Crop Physi-Ecology and Tillage Science in Northwestern Loess Plateau，Ministry of Agriculture，Northwest A&F University，Yangling，Shaanxi712100China）

【Objectives】A five-year field experiment was conducted between 2007 and 2011 in the Weibei tablelands of Shaanxi，China to determine effect of different patterns of dual-mulching of ridge and furrow on soil fertility（soil organic matter and available nitrogen，phosphorus，potassium contents），enzyme activity（urease，phosphatase and sucrase）and crop productivity（maize yield and water use efficiency）in an attempt to provide some important theoretical and practical basis for perfecting microcatchment crop cultivation in the sub-humid areas.【Methods】 In a tract of farmland under the ridge and furrow rainwater harvest system（RFRHS），ridges were covered with plastic film and furrows mulched with common plastic film，bio-degradable film，maize straw or liquid film，or left uncovered，and a tract of flat farmland under conventional cultivation without mulching，which is popular among local farmers，was used as control. 【Results】 After the spring maize was harvested in 2011，soil organic matter and available nutrients in all the treatments decreased in content with soil depth. Soil nutrients in the dual-mulching treatments obviously increased in content when compared with the initial background value in 2007，but decreased in the treatment that had ridges mulched and furrows uncovered and the control. The treatment that had ridges mulched with plastic film and furrows mulched with straw was significantly higher than the control in content of soil organic matter，alkalytic nitrogen，available phosphorus and readily available potassium in the 0～20 cm soil layer，and the treatment that had both ridges and furrows mulched with plastic film and the treatment that had ridges mulched with plastic film and furrows with bio-degradable film were somewhat higher than the control in content of soil organic matter alkalytic nitrogen，but significantly higher in content of available phosphorus and readily available potassium. All the dual-mulching treatments were slightly higher than the control in content of soil organic matter and available nutrients in the 20～60 cm soil layer，and in activity of urease，phosphatase and sucrase in the 0～20 cm soil layer，too. The treatment that had ridges mulched with plastic film and furrows with straw was the highest in activity of soil enzymes，and followed by the treatment that had both ridges and furrows mulched with the plastic film and the treatment that had ridges mulched with plastic film and furrows with bio-degradable film. Dual-mulching significantly increased maize yield water use efficiency in the region. The treatment that had ridges mulched with plastic film and furrows with bio-degradable film，the treatment that had both ridges and furrows mulched with plastic film and the treatment that had ridges mulched with plastic film and furrows with straw was 41.1%，42.1% and 39.3%，respectively，higher than the control in maize yield and 38.0%，39.6% and 37.0% in water use efficiency.【Conclusions】The dual-mulching technology has been demonstrated as an effective practice to improve soil fertility，promote soil enzyme activity and increase crop yield and water use efficiency in the Weibei tablelands. In terms of the effect，the treatment that has ridges mulched with plastic film and furrows with straw ranks first，and is followed by the treatment that has both ridges and furrows mulched with plastic film and the treatment that has ridges mulched with plastic film and furrows with bio-degradable film. Apparently，the technology is feasible and worth extrapolating for spring maize production in the rainfed agricultural zones of the Loess Plateau，China.

Dual-mulching with ridge and furrow；Soil nutrient；Soil enzyme activity；Crop productivity；Water use efficiency

S158.3，S513

A

10.11766/trxb201701100518

* 國家自然科學基金項目（31301280）和國家科技支撐計劃項目（2006BAD29B03）資助 Supported by the National Natural Science Foundation of China（No. 31301280）and the National Science & Technology Program（No. 2006BAD29B03）

? 通信作者 Corresponding author，E-mail：zhikuan@tom.com

李 榮（1984—），女，甘肅甘谷人，博士，副教授，主要從事節(jié)水農(nóng)業(yè)方面研究。E-mail：lironge_mail@126.com

2017-01-10；

2017-04-22；優(yōu)先數(shù)字出版日期（www.cnki.net）：2017-05-05

（責任編輯：盧 萍）