全 文 ：第 6卷 第3期
1 9 0 8年 0月
生 态 农 业 研 究
ECo—AGRICULTURE RESEARCH
Vo1．6
Sep．，
No．3
1 0 9 8
一
旱地春玉米草纤维膜覆盖的农田生态效应*
选 站 墼鍪宝： 梅旭荣
摘 要 试验研究了革纤维膜覆盖旱地农田春玉米及其对土壤理化性状、土壤温度和水分状
况及作精生长发育的影响。结果表明，草纤维膜覆盖在改善土壤结构、调节土壤温度、蓄木保
墒、促进柞精生长发育等方面效果明星，是解决我国北方旱农地区于旱缺木与土壤瘠薄缺肥
的有效途径之一．
关■调革纤维膜覆盖农田生态效应土壤水分作精木分利用效率 五装
Ecological effects of gr~sy fibre film mul~l ∞ sprlug corn field in dry．1and．Zhong
Zhaozhan，Zhao Jub*o，Mei Xurong(Institute of Agro-meteorology，CAAS，Bei~ng 100081)，
EAR，1998，6(3)≈254 29、
Al~tract According to the field information from the place located in Shouyang County，
Shanxi Province，a l1ew kind of field mulch— Grassy Fibre Film M ulch(GFFM )on spring
oorn in dryland and its effects on spit曲 ysieal and chemical features，soil temperature，snd
water condition and the growth of spring corn are studied、The resuhs indicate that the
GFFM can improve soll structure，harmoni~ relations among soil temperature，soil water
con dition and crop deve1opment，decrease soll evaporation，and raise crop water utilization
eficiency．Und er GFFM conditon，the amounts of soil water stora~ and supply are increased
by 14．9rIlm and 14．6mm respectively，crop water consumption is decreased by 9．2 ，the CO-
efficient of crop water consumption decreased by 32．3 and the efficiency of soil watea"
utilization raised by 47、5 compared with the contro1．The water-saving and yield-raising
ef~ciency of GFFM is obvious，so the GFFM is one of the effective ways to so lve the pro-
blem such as drought and barren land in the dry farming areas in Northertl China．
Key words Grassy fibre film mulch，F ld ecological effect，Soil water，Crop w~ter ufle effi-
ciency
干旱缺水、水资源利用效率低是我国北方旱农地区农业生产的主要限制因素。我国自
7O年代末始用聚乙烯高分子农用地膜(简称地膜，下同)覆盖农田，在调节地温、蓄水保
墒、提高水分利用效率和增加产量等方面作用显著。但连续使用地膜覆盖 ，土壤中残留地
膜会污染土壤，导致农作物产量下降 为此，1992年本项研究试用草纤维膜覆盖农田。草
纤维膜是以芦苇、秸秆等为原材料加工翻成的膜状物．形同地膜，质地较脆，易腐烂而被作
· 八五 国家重点科拄攻关项目部分内容
收祷日期：1997—05一I8 改回日期{1997-07-I4
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Z6 生 态 农 业 研 究 第 6卷
物降解，对光线阻挡作用较小，是较好的农田覆盖材料。
1 试验设计与方法
试验设在山西省寿阳县宗艾村农田，该区属暖温带半干旱大陆性季风气候，年均气温
7．4℃，≥0℃积 温 3442．6℃，≥ 10℃积 温 2903．9℃，无 霜期 约 130d，年 均 降水 量
518．3mm。土壤为黄土母质上发育的石灰性褐土。试验设 2个处理，即春玉米生育期草纤
维膜覆盖与对照，播种时将草纤维膜覆盖于玉米行间。每试验小区面积均为 66．7m ，3次
重复，随机区组排列。供试品种为中单 2号和烟单 l4。
采用土钻法和电阻法测定土壤含水量。土钻法测定土壤含水量为每隔10d观测 1次，
测定深度为 200cm，其中 0~10cm土层每 5cm取 1土样，1o～100cm土层每 10cm取 1土
样，100~Z00cm土层每 20cm取 1土样；电阻法测定土壤含水量为每试验小区埋设DTS一1
型土壤湿度传感器，深度为 5cm、10cm、20cm、30cm和 50cm，在作物生长季节每天定时观
测 1次，并用土钻法作标定。在每试验小区5cm、10cm、Z0cm、30cm和 50cm埋设热敏电阻
温度传感器，每天定时观测 1次。春玉米主要生育期调查其生长发育状况，春玉米成熟后
测产，并取样考种，调查单位面积穗数、穗粒数、株高和千粒重等。
2 结果与分析
2．1 草纤维膜覆盖对土壤理化性状的影响
草纤维膜覆盖可使土壤免受雨滴直接冲击，保护土壤结构，能较好地维持播种时的耕
层物理状况。同时受膜下水气胀缩运动的影响，土壤疏松多孔，透气性好，有利于根系发
育。春玉米收获期土壤容重和孔隙度测定结果表明，草纤维膜覆盖使 0~30cm土层土壤
容重降低0．04～o．osg／cm ，孔隙度提高 l-6 ～3．0 ，为蓄水保墒，提高水分利用效率
提供有利条件；草纤维膜覆盖可协调土壤耕层水、热、气状况，利于微生物活动，从而加速
养分有效化过程，提高肥料利用效率。草纤维膜腐烂后深翻入土可增加土壤养分 ，培肥土
壤。据测定，播种前土壤养分含量为全N1．24g／kg、碱解氮 8O．6mg／kg、全 P1．06g／kg和
速效磷 15．8rag／kg、速效钾 1Z2mg／kg。收获时草纤维膜覆盖土壤养分含量为 1．08g／kg、
68．5mg／kg、0．84g／kg和 1l-3Zmg／kg、108．4mg／kg，分 别 比对 照 低 0．08 g／kg、
5．Zmg／kg、0．14g／kg、0．72mg／kg和 4．4mg／kg。表明草纤维膜覆盖春玉米生长较旺盛，
根系发达，吸收养分能力增强 。因此，草纤维膜覆盖应增施肥料，以保证春玉米正常生长发
育．最大限度地发挥增产效益。
2．2 草纤维膜覆盖对土壤温度的影响
春玉米全生育期 10：00土壤温度季节变化结果(见图 1)表明，春玉米生育前期(约 6
月上旬前)和后期(约 8月上旬后)草纤维膜覆盖土壤温度较对照高，而生育中期(约 6月
上旬～8月上旬)相反，草纤维膜覆盖使土壤温度季节变化相对平缓。草纤维膜覆盖对春
玉米生育前、后期保温作用及生育中期降温作用随土层深度的增加而减弱，草纤维膜覆盖
对土壤温度的调节作用为作物生长创造了较适宜的环境。春玉米为喜温作物，其发芽和出
苗需一定的温度条件，春玉米生育前期草纤维膜覆盖使土壤温度约提高 1～3~C，对保证
春玉米正常发芽和出苗起重要作用；盛夏酷暑季节降低土壤温度可减少土壤无效蒸发 ，降
低作物根部温度，防止作物早衰。
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第 3期 钟兆站等：旱地春玉米草纤维膜覆盖的农田生态效应 27
图 1 草纤维膜疆董对春玉米田土壤沮磨季节变化的影响
Fig．1 The influence of GFFM on seasonal variation of sol tenlp4~rature in~pring corgi field
2．3 草纤维膜覆盖对土壤水分状况的影响
草纤维膜覆盖可隔断蒸发表面与下层土壤的毛管联系．减弱土壤空气与犬气之间的
湍流交换强度，控制膜内土壤水分蒸发．提高土壤含水量；草纤维膜覆盖还可改善土壤结
构 ，防止地面板结．使水分较好入 裹1 草纤维填覆盖对±屡蓄水量与供水量的影响
渗土壤，多蓄降水；雨后可抑制土 TBb l Theinfluence ofGFFM Oil soilwater smrage and supply
壤蒸发，改善农田土壤水分状况， f l IM 舳。) i ，h 】 n
提高土壤蓄水、保水和供水能力 ! 堡 墅唑
由表1可知，春玉米全生育期草 ： 1 嚣 搿 嚣
纤维膜覆盖 0~50cm、0~100cm — ——— 塑——— 塑——— ————坐一
和 O~200cm耕层土壤蓄水量和供水量均比对照高。草纤维膜覆盖对土壤蓄水量和供水
量的影响随土层加深而减弱．O~50cm土层所增加的蓄水量、供水量分别占 O~200cm土
层总蓄水量、总供水量的 56．4％和 60．3 ．提高土壤表层含水量，使表层土壤经常保持湿
润状态，增强作物对土壤表层养分的有效利用，对抗旱播种促苗非常有利。
衰2 草纤维囊覆盖对春玉米全生育期土壤含水量的影响* 春玉米全生育期土
Tab 2 Theinfluence~fGFFM oil soilwater contentsin spring cornfield 壤湿度测定结果(见表
土层深度(cm) 土壤古水量(g／kg) Soil wrier content
S0 depth 5月 81日 6月21日 7月21日 8月 21日 g月21日
覆 盖 对 照 覆 盖 对 照 覆 盖 对 照 覆 盖 对 嚼 覆 盖 对 暇
MuIdI C咖 r0l MuIdI GmtroI Mulch ControI M ch CentreI M ch Contro1
0～20 225 234 181 161 98 81 222 242 167 152
20~40 192 1g7 176 165 11g 106 163 157 15g 137
40～60 163 144 142 141 106 104 1船 132 135 122
60～80 137 112 125 124 105 108 104 94 118 lO7
80～ 1OP 117 100 120 116 l13 104 l22 lO0 119 104
1O0～2O0 103 101 l32 124 126 114 105 114 113 g8
120～ 140 111 l10 146 l47 136 131 123 122 n 1 n7
14O～ 160 143 l23 l56 159 144 140 149 131 133 122
1BO～180 151 t43 1B1 150 154 154 152 152 1弱 149
l80～200 163 l61 l77 l65 163 160 164 150 158 156
2)表明，旱季草纤维膜
覆 盖土壤 表层 (O～1O
cm)湿度 比对照高，降
水期间则一般 比对照
低．因为旱季土壤水分
主要消耗于土壤蒸发和
作物蒸腾，草纤维膜覆
盖抑制土壤蒸发，而降
期间草纤维膜覆盖土壤入渗性能较好．降水入渗快，集聚土壤表层的降水较少 对照土壤
相对较紧实，入渗性能较差．减缓了降水入渗土壤的过程．使其地表层土壤湿度较草纤维
膜覆盖高。随土层深度的增加．草纤维膜覆盖土壤湿度与对照差异减小，但土壤湿度一般
比对照高。主要降水季节 7～8月土壤表层和探层草纤维膜覆盖土壤湿度均比对照高，因
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28 生 态 农 业 研 究 第 6卷
水为春玉米已进入旺盛生长期，气温高，蒸腾蒸发旺盛，春玉米需水量和 日耗水强度增大，
对照降水入渗较缓慢，蒸发损失量较大 草纤维膜覆盖降水入渗快，土壤保蓄降水较多，因
而草纤维膜覆盖土壤含水量比对照高，从而保证了春玉米需水关键期水分供给。据测定，
草纤维膜覆盖春玉米全生育期 O~200cm土层土壤含水量平均较对照高 1．4 ～2．5 ，
最高达 3．5 ～6．4 。草纤维膜覆盖改变了土壤水分年内分配，较好地协调了土壤供水
与作物需水的矛盾，为作物生长发育提供了较好的水分条件。
2．4 草纤维膜覆盖对春玉米生长发育及产量形成的影响
草纤维膜覆盖可提高耕层土壤温度，利于春玉米发芽和出苗。据测定，草纤维膜覆盖
春玉米发芽出苗率达 95 以上，比对照约高 15 ，且根系健壮。据 1993年 6月 4日测定，
草纤维膜覆盖春玉米的单株根系较对照增加 45 ，根干重增加 30．4 ，根数增加52．6 ，
根体积增加 98．4 。1993年 7月 10日测定 ，草纤维膜覆盖春玉米叶面积指数为4．85，比
对照高 0．43{干物重为2058．0kg／hm ，比对照高 35．3Yo。草纤维膜覆盖耕层土壤温度、湿
度较为适宜，春玉米根系活力一直较旺盛，因此春玉米吸收水分、养分的能力增强，促进了
春玉米生长发育和产量形成。据 199Z年成熟期考种，草纤维膜覆盖春玉米平均株高为
189．2cm、平均植株茎围为 7．4cm、平均穗长 19．8cm，分别比对照多 0．4cm、0．2cm和
0．6cm；穗粒重、穗粒数、千粒重、干物重和产量等均比对照有明显提高(见表 3)。
衰 3 草纤维曩曩奠对春玉米产■置其构成因素的影响
Tab．3 The influence of GFFM on the yield and its component items of spring corn
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hm ～ R (kglhm
覆 盖
Mukh
对 照
Cont~ol
103．3
68．5
487
39l
211．9
175．0
66825
66825
13735．5
1021O．5
6903．0
4578．0
*植株地 上部分 ．
围 2 草纤维曩曩盖对春玉米耗水■的影响
Fig．2 Theinfluence ofGFFM on
water consumption spr Eng cron
2．5 草纤维膜覆盖对作物耗水量与水
分利用效率的影响
根据农田水分平衡原理，农田水分
平衡方程可简化为：
E? 一P一(W —W_I) (1)
式中，E 为春玉米耗水量(mm)，P为
降水量(mm)； 。和 分别为时段始
末的土壤含水量(mm)。由图 2可知，草
纤维膜覆盖春玉米生育前期耗水量比对
照低，生育中、后期耗水量与对照无明显
差异，因为春玉米生育前期地面裸露面
积大，耗水主要以土壤蒸发为主，草纤维
膜覆盖抑制土壤蒸发，耗水量比对照低，生育中、后期地面已形成连续的冠层覆盖，耗水以
蒸腾为主，草纤维膜覆盖抑制土壤蒸发作用较不明显{且草纤维膜质地较脆、韧性差、收缩
率大，一般至春玉米生育中、后期开始开裂、腐烂，其保墒、抑制土壤蒸发、作物燕腾作用明
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第 3期 钟兆站等：旱地春玉米草纤维膜覆盖的农田生态效应 29
显减弱。草纤维膜覆盖使春玉米全生育期耗水量减少9．2 ，水分利用效率为单位面积经
济产量与春玉米全生育期耗水量之比：
州 E一 )
衰4 草纤维囊覆盖对春玉米水分利用效率的影响
Tab．4 The influence of GFFM on water use eficiency of sI~fing corn
式中，WUE为水分利用效
率(kg／hm ·mm)，Y 为单
位面积经济产量(kg／hm )，
E 为春玉米全生育期耗水
量。草纤维膜覆盖既改善农
田生态条件，利于春玉米生
长发育，产量明显较对照高，
叉相应减少春玉米耗水量，
明显提高了水分利用效率。由表4可知，草纤维膜覆盖春玉米每生产lkg经济产量平均需
耗水 574．4kg，比对照节水 32．3 ，水分利用效率提高了47．5 ；干旱年(1992年)比湿润
年(1993年)草纤维膜覆盖具有明显节水、增产效应 ，即草纤维膜覆盖的节水、增产效应在
不同年型下具有一定的稳定性。
3 问题与讨论
草纤维膜覆盖具有改善土壤理化性质，协调养分供应，调节地温，蓄水保墒，促进作物
生长发育，增产增收等综合效应。草纤维膜覆盖原料充足，成本低，操作方法简单易行，且
无污染，是一种理想的农田覆盖材料}草纤维膜质地较脆，韧性差，收缩率大，一般至春玉
米生育中、后期开始开裂、腐烂，收获时则完全被降解。因此，草纤维膜规格、性能等制作工
艺尚需进一步完善，使其在有效覆盖期内既能被作物完全降解，叉不致于过早破裂而失去
覆盖效应；草纤维膜覆盖具有广泛的适用性，适于大田粮、棉、油作物及果树、蔬菜和其他
经济作物。随着我国农村经济的发展、农业机械化水平的提高 及保护农业生态环境和农
业节水的需要 ，草纤维膜覆盖的应用前景将非常广阔。
参 考 文 献
1 赵聚宝．棣祝瓣主编．中国北方旱地农田承分开发利用．北京 中国农业出版杜，1996．
2 陶麓盼主编．中国北方早农地区承分生产潜力厦开发．北京：气象出版社．1993．
3 呤石林，韩仕峰．王立祥等．中国北方早地作物节水增产理论与技术．北京 中国农业辞技出版杜，1996．
· 征订启事 ·
欢 迎订 阅 1999年《世界农业 》
(世界表主)是由表业部主量、中胃表王出憧社出憧的埔台性表韭许挂刊袖，蕾递冒内外表生是端科研成秉、表业
盘生成功拄鞋及表肄牧耐各业供求信息午-谴有表亚拄济、表村金黜．目外考察、国外逼讯、专鼍话进、表业科研机构、
表王蕞育、中外台作、田际击证、国际妊暂与市场、科挂动态、报刊遗登、世界枉业鸵计资料、信息桥午拄目．圭{I为月
刊，每期定件 s．oo元／册，奎丰 6O．00元．邮点代号；82—13o，全玛各地邮局均可订阅，漏订者可直饕汇款至蝻辑郜补
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