邓振镛 仇化民

（甘肃省气象局 甘肃 兰州 730020）

提　要　旱作垅种（小麦）沟盖（玉米）地膜带田优于目前推广的沟种（小麦）垅盖（玉米）带田种植形式。在作物共生期相互调水作用更趋合理，平衡了小麦、玉米不同生育阶段对水分的供需矛盾，作物的生态条件更加适宜，群体结构更加协调，提高了作物的生产量，前者比后者增产 9.0%～12.5%。

关键词　旱作带田 垅种沟盖 集水调水 增产效应

分　类　中图法 S512.1 S513 S344.2

　　旱作小麦─玉米地膜带田，是指在同一块旱作地上，小麦、玉米以一定幅度条状相间，并给一种作物覆以地膜的种植形式。国内外学者对水浇地带田研究的
很多^[1、2]，但对旱作带田尤其是旱作地膜带田集水调水效应的研究成果尚不多见。为此，1991～1993 年度，我们在黄土高原温和半湿润冬麦区的甘肃省西峰、天水与陕西省旬邑和温凉半干旱春小麦区的宁夏固原与甘肃省定西开展了旱作小麦─玉米垅种沟盖与沟种垅盖地膜带田对比试验研究，取得了良好效果，为开发立体高效农业提供了科学依据。

1 试验设计

　　试验采用随机区组设计，两因素四重复。第一因素为带田 S₁、S₂ 与单种 S₃（小麦）、S₄（玉米）（ck）；第二因素为垅种（小麦）沟盖（玉米）S₁( 图 1) 与沟种（小麦）垅盖（玉米 )S₂（图 2）。采用小带田种植形式，带宽 0.65～0.75m，带长 14～16m。小区面积 80～100m²，小麦、玉米各四带，4 个重复，单作大田 800～1000m²。地膜带田采用一膜两用技术，即小麦播种时在麦带上覆以地膜，待播种玉米时，将麦带地膜揭开覆在相邻的玉米带上，使一张地膜两次利用。供试品种玉米为中单 2 号，冬小麦为长武 131，春小麦为当地主体品种。冬小麦于 9 月中旬、春小麦于 3 月中旬适时条播；玉米于 4 月中旬点播或撮苗种植。垅高 5～10cm。冬麦区的冬小麦成熟期为 6 月下旬，玉米成熟期为 9 月上旬；春麦区的春小麦成熟期为 7 月中旬，玉米成熟期为 9 月下旬。作物从播种至收获，每旬逢 8 日和日降水量≥15mm 时进行土壤水分测定。每 10cm 一层，测至 100cm 深，重复 2～3 次。对作物进行发育期、株高、密度、生物量与地温等观测和产量分析。

图 1 S₁ 垅种（小麦）沟盖（玉米）示意图
Fig.1 The schematic diagram of wheat planted on ridges and corn in furrows, S₁

S₂ 沟种（小麦）垅盖（玉米）示意图
Fig.2 The schematic diagram of wheat planted in furrows and corn on ridges，S₂

2 结果分析

2.1 集水调水效应

　　旱作地膜带田的集水调水效应可用下列水分平衡模式^[3]表示：

d_gl_g＋d_Tl_T＋d_r(n₂/n₁)l_g=K_aET　(1)

式中，d_g l_g 为作物生育期降水量在 l_g 所形成的土壤含水量；d_Tl_T 为作物播种前降水量在 l_T 所形成的土壤含水量；d_r(n₂/n₁)l_g 是带田区间调集的土壤含水量；ET 为作物生育期潜在的蒸散量；K_a 为作物系数；d_g、d_T、d_r 为收墒系数，n₁、n₂ 是带田覆膜和不覆膜的面积。

　　由于旱作带田沟、垅高低的差异和覆膜与不覆膜的影响，遇有降水时，玉米带给麦带调水效应非常明显。1991－05－18 西峰测得 S₂ 麦带和玉米带 1m 深土壤含水量分别为 177.4mm 和 219.9mm。5 月 21～24 日、5 月 27～29 日西峰总降水量为 61.7mm。5 月 29 日测得其相应类别的土壤含水量分别为 243.6mm 和 239.6mm。麦带土壤含水量增加了 66.2mm，而玉米带仅增加了 19.7mm，即玉米带给麦带集水调水 42.0mm。

　　从表 1 看出，1992 年 5 月 30 日至 6 月 1 日降水总量为 31.7mm。S₁ 垅种麦带降水只下渗到 10cm 左右，0～50cm 的土壤总含水量仅增加了 25.8mm，其余降水流入玉米带，使玉米带总含水量增加到 39.4mm，水分已下渗到 50cm 土层以下。S₂ 垅种覆膜玉米带，其降水只有少部分（13.8mm）通过地膜两侧缝隙渗入土层内，其余大部分流入麦带，使麦带土壤含水量增加到 41.3mm。由于带田的相互集水调水作用，使收墒系数 d_g、d_T 差异很大。假设在阴雨天气条件下，大气湿度饱和，土壤蒸发微弱可略去不计的条件下，则 5 月 30 日至 6 月 1 日的降水，S₂ 垅种玉米带给沟种小麦带调水 17.9mm，而 S₁ 沟种玉米带不仅没有调水于麦带，反而麦带给玉米带调水约 6mm。

表 1　西峰小麦─玉米地膜带田土壤水分变化
Table1 The soil moisture changes of wheat-corn in plastic canopy on striped farmland, Xifeng

　　时隔 20 天至 6 月 22 日，期间降水量为 55.4mm，S₁ 玉米带土壤水分急剧下降，S₂ 玉米带土壤水分缓慢下降，而 S₄ 单作垅种地膜玉米土壤水分因降水补给稳定上升，比 S₁、S₂ 玉米带土壤含水量分别多 58.3mm 和 46.5mm，20 天蒸散量和日耗水量也很小（表 2）。

表 2　西峰沟、垅种地膜玉米土壤水分和蒸散量
Table2 The soil moisture evapotranspiration of corn in plastic canopy planted on ridges and in furrows, June 2－22, Xifeng

　　在玉米同一生态环境、同一发育期，作物群体结构基本相同条件下，带田沟种地膜玉米的蒸散量是单作垅种地膜玉米蒸散量的 7.21 倍，其主要原因是：此时带田小麦、玉米共生期间，玉米正处幼苗期，需水量较少，而小麦正处扬花灌浆期，需水量较多，它不但吸收本带的土壤水分，并且通过本身根系扎得深、分布广的优势吸收利用相邻玉米带中、下层的土壤水分，使玉米带的大量水分被麦带所调用，从而加大了玉米带的蒸散量。小麦、玉米带田共生期的相互调水作用补偿了作物不同发育阶段对水分的需要，对两种作物生长发育都有利。

　　带田地膜玉米沟种 S₁ 比垅种 S₁ 蒸散量多 23.1%，其主要原因：一是降水时沟种玉米比垅种玉米上层接收降水量多，水分条件好，玉米生长旺盛，使蒸散量增大；二是垅种小麦比沟种小麦更通风透光，加大了麦带的耗水量，相应也加大了对玉米带的调水量；三是垅种小麦比沟种小麦遇有降水时接收雨量少，水分亏缺量大，相应也加大了对玉米带的调水量。因而使沟种玉米带的贮水量比垅种玉米带的下降快。

2.2 增产机制探讨

2.2.1 集水调水合理，促进作物的均衡增产

　　应用旱作地膜带田集水调水方程：

(2)

式中，S_c 为带田集水调水量；F_m 为调水收墒系数；R 为生育期降水量；C_R 为集水比。

　　取 F_m=0.35，C_R=1.0 计算，旱作带田小麦、玉米共生期，大气降水量为 120～180mm 时，玉米带通过地表可给麦带调水 42～63mm，即占总降水量的 30%～40%。在两作物共生期间，沟种小麦垅盖玉米 S₂ 遇有降水时，虽然玉米带调水于麦带，非常有利于小麦的生长发育，但往往由于玉米带给麦带调水过多，使玉米带上表层含水量亏缺，水分供应不足，导致植株瘦弱，易引起小穗、小花数目减少，以致影响产量。而采用垅种小麦沟盖玉米 S₁，遇有降水时，玉米带不但不调水于麦带，反而麦带会微量调水于玉米带，使大量水分贮存于玉米地膜带内。上表层水分供玉米苗期生长需用；中、下层 40% 以上的水分供深层根系小麦生殖生长期所调用，使两种作物对水分的供需更趋协调平衡^[4]。

2.2.2 边际效应显著

　　小麦是喜温凉长日照作物，种植于垅上的小麦，通风透光，日照时间长，小气候条件优于沟种，使其边行优势明显（表 3）。玉米是喜温热短日照作物，种植于沟内，其生长环境虽不如种植于垅上，但小麦、玉米共生期，玉米苗矮小，不受任何作物影响，小麦黄熟收割后，玉米单独生长，由于土壤水分条件优越于 S₂，玉米失水现象减轻，生长健壮。

表 3　固原地膜带田小麦边行优势
Table3 The boundary ascendancy of wheat canopy on striped farmland, Guyuan

2.2.3 群体结构好，光能利用率高

　　群体动态　S₁ 麦带种植于垅上，通风透光条件好；玉米带种植于沟，水分供应充沛，因而作物群体适中，个体健壮，加大了绿色面积截获光能。西峰测得小麦抽穗期 S₁ 的叶面积系数为 2.66，S₂ 为 2.243，增加了 0.417；其单株干重 S₁ 为 1.62g，S₂ 为 1.50g，增加了 0.12g。全生育期 S₁ 带田的光能利用率为 1.48%，S₂ 为 1.35%，垅种比沟种增加了 0.13%。定西测得玉米七叶期叶面积系数 S₁ 为 1.18，S₂ 为 0.91，沟种比垅种增加了 0.27；茎粗 S₁ 为 3.6cm，S₂ 为 3.0cm，沟种比垅种增加了 0.6cm。

　　个体长势　种植于垅上的小麦其长势一般均好于种植于沟的，茎秆较粗壮，未发生倒伏现象。其高度冬小麦 S₁ 比 S₂ 高 5～8cm，春小麦高 3～5cm。种植于沟的地膜玉米，水分供应较充足，叶色葱绿，植株健壮，高度比垅种高 10～20cm。这为高产奠定了基础。

　　产量结构　S₁ 玉米地膜带田，由于适宜的生态条件，使其植株生长发育健壮，产量结构好。从表 4、5 中可以看出，垅种小麦穗大粒多，千粒重高，其产量结构明显优于沟种小麦，增产幅度为 6.0%～10.7%。从生产实践出发，这种地膜带田的种植形式是可取的。

表 4　定西旱作地膜带田春小麦产量结构
Table4 The yield structure of spring wheat canopy on striped rainfed farmland, Dingxi

表 5　定西旱作地膜带田玉米产量结构
Table5 The yield structure of corn canopy on striped rainfed farmland, Dingxi

2.3 经济效益评估

　　通过西峰 3 年的试验示范结果表明，垅种小麦沟盖玉米旱作地膜带田具有明显的增产效应。冬小麦─玉米垅种沟盖带田产量为 8743.5kg/hm²，比沟种垅盖产量 7774.5kg/hm² 增产 12.5%，比对照单作地膜玉米和冬小麦分别增产 40% 和 2.7 倍以上；春小麦─玉米垅种沟盖产量为 5482.5kg/hm²，比沟种垅盖产量 5028.0kg/hm² 增产 9.0%，比对照单作春小麦和玉米分别增产 1.9 倍和 1.7 倍。据农业部规定的农业科研成果经济效益计算法计算，旱作小麦─玉米垅种沟盖地膜带田的产投比为 2.31～3.80∶1（表 6），比沟种垅盖产投比 2.17～3.46∶1 高 6.5%～9.8%，比单作小麦和单作玉米分别高 6.9%～23.3% 和 16.7%～11.4%。其纯收益垅种沟盖比沟种垅盖多 16.5%～16.9%，比单作多 75% 以上。由此证明，旱作地膜带田是一项高投入、多产出、高收益的农业栽培技术，具有明显的经济效益，是旱作地区粮食再上新台阶的重要途径。

表 6　旱作地膜带田经济效益
Table6 The economic benefit of plastic canopy on striped rained farmland

3 小结

　　(1) 旱作小麦─玉米地膜带田，是集增温保墒、节水调水、边行优势等农田小气候效应和作物空间成层次性、生长时间演替性、不同品种性状差异性等于一体的综合栽培技术，是一项高投入、多产出、高效益的农业生产措施。而改沟种小麦垅盖玉米为垅种小麦沟盖玉米，其集水调水效应更趋合理，使作物的生态条件更加适宜，更有效地提高了作物生产量，是地膜带田一种新的举措。在年降水量 450～600mm 的半湿润区或≥10℃积温 2200～3000℃的温和区发展旱作地膜带田，则作用明显，效益显著。可在人多地少、精耕细作、专业化、区域化生产性强的商品粮基地示范推广，并不断总结模式化、规范化的栽培技术。

　　(2) 旱作小麦玉米地膜带田的集水调水功能非常显著。由于这种特殊的种植方式，在两作物共生期间，一场较大降水量，玉米带给小麦带调水量达 30%～40%，对于小麦用水高峰期非常有利。但玉米带水分亏缺严重，尤其在玉米进入生殖生长阶段，以致影响玉米产量。将小麦带由沟种改为垅种，玉米带由垅盖改为沟盖的方式，遇有降水时，大量水分贮存在玉米带内，上表层水分供应玉米苗期生长需要，中、下层有 40% 以上的水分供小麦生殖生长期所调用，保证了两种作物对水分的供需平衡。

　　(3) 两种旱作小麦玉米地膜带田种植方式不同，其群体结构差异较大，长势和产量也有明显差异。垅种小麦比沟种小麦群体结构适中，个体发育健壮，因而产量结构好，增产幅度为 6.0% 左右；沟盖玉米比垅盖玉米个体发育好，产量增加 10.7% 左右。垅种沟盖地膜带田比沟种垅盖地膜带田总产增加 12.5%。它们的产投比增加 6.5%～9.8%。

参考文献

1	邓振镛，董宏儒．我国带田农业气候研究概述．气象科技，1986(3)：80～84
2	董宏儒，邓振镛．带田农业气候资源的利用．北京：气象出版社，1988
3	董宏儒，陈仲全．旱作农田田间集水增墒若干小气候特征和利用．甘肃气象，1991(2)：28～32
4	仇化民，王宁珍，马妮娜．旱作小麦─玉米地膜带田节水调水效应的研究．干旱地区农业研究，1994(4)：28～29

第一作者简介

邓振镛，男，1943 年 4 月出生，处长，高级工程师，目前主要从事农业气象的研究。

*	本文属中国气象局“八五”科技扶贫项目（编号为 91－17）。