全 文 ：植物营养与肥料学报 ２０１５，２１（４）：８８４－８９７ ｄｏｉ牶１０１１６７４／ｚｗｙｆ．２０１５０４０７
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｌａｎｔＮｕｔｒｉｔｉｏｎａｎｄＦｅｒｔｉｌｉｚｅｒ ｈｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｎｔｎｕｔｒｉｆｅｒｔ．ｏｒｇ
收稿日期：２０１４－０４－０８ 接受日期：２０１４－１０－１０ 网络出版日期：２０１５－０３－２５
基金项目：国家自然科学基金项目（４１３３０８５８）；国家科技支撑计划课题（２０１１ＢＡＤ３１Ｂ０１）资助。
作者简介：王秀康（１９８３—），男，陕西安康人，博士，主要从事土壤学研究。Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｘｉｕｋａｎｇ＠１２６ｃｏｍ
通信作者 Ｅｍａｉｌ：ｚｈａｎｂｉｎｌｉ＠１２６ｃｏｍ
覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、
硝态氮分布的影响
王秀康１，２，李占斌１，２，邢英英３
（１西安理工大学水电学院，西安 ７１００４８；
２中国科学院水利部水土保持研究所，黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００；
３西北农林科技大学，旱区农业水土工程教育部重点实验室，陕西杨凌 ７１２１００）
摘要：【目的】采用垄沟覆膜栽培技术，研究了西北黄土塬区不同施肥及覆膜处理对玉米（ＺｅａｍａｙｓＬ．）产量、土壤
温度和土壤硝态氮分布的影响，为粮食安全和农业可持续发展提供依据。【方法】研究采用覆膜和施肥田间试验，
小区试验设置了６个处理，１）对照 不覆膜，不施肥；２）覆膜 不施肥；３）不覆膜 基施 Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５８０
ｋｇ／ｈｍ２，无追肥；４）覆膜 基施纯Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５８０ｋｇ／ｈｍ
２，无追肥；５）不覆膜 基施Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５８０
ｋｇ／ｈｍ２，追施Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２；６）覆膜 基施Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５８０ｋｇ／ｈｍ
２，追施Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２。【结果】１）覆膜对前期
土壤温度的影响大于后期，在７月前，覆膜处理０—２０ｃｍ土壤温度平均增加２３℃，对玉米的发芽和早期生长有良
好的促进作用，７月后，覆膜处理对土壤温度增加的平均值为１２℃。在６月中旬以前，施肥处理的土壤温度略高于
不施肥处理；６月中旬以后差异减小，施肥处理对土壤温度的影响不明显。２）播种后一个月，施肥处理土壤硝态氮
主要聚集在０—３０ｃｍ土层，以主根为中心，纵向近似对称分布，在根系下方４０ｃｍ处，形成一个孤岛，施肥处理是不
施肥处理的１６５倍；播种后两个月，表层土壤硝态氮含量下降至３０７７ ４８６７ｍｇ／ｋｇ。覆膜处理在施肥初期有减
缓硝态氮向下层迁移速度的作用，影响范围为０—８０ｃｍ深。３）水分利用效率（ＷＵＥ）与施肥量呈正相关，最高为
２０９ｋｇ／ｍ３。在相同施肥处理下，覆膜明显提高ＷＵＥ，施基肥处理，覆膜比不覆膜的 ＷＵＥ提高１２８％ １９５％；
施基肥和追肥处理，覆膜比不覆膜的ＷＵＥ提高２０３％ ２７４％。４）百粒重、穗粒重与产量呈正相关关系，产量提
高是百粒重和穗粒重增加的直接结果，施肥和覆膜对百粒重和穗粒重的提高效果明显。覆膜在施肥处理下的增产
效果显著，连续三年，施基肥处理下，覆膜处理增产１０６１％、９４８％和１５３６％；施基肥和追肥处理下，覆膜增产
１６６１％、２０９４％和１２２４％。【结论】施肥和覆膜处理比不施肥不覆膜处理产量增加２３４２％ ８３２３％。综合考
虑覆膜和施肥对土壤温度、土壤硝态氮含量和水分利用效率的影响，本试验推荐采用垄沟覆膜栽培技术，氮肥基肥
和追肥各施Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２。
关键词：玉米；覆膜；土壤温度；硝态氮含量；产量
中图分类号：Ｓ１４７３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－５０５Ｘ（２０１５）０４－０８８４－１４
Ｅｆｅｃｔｓｏｆｍｕｌｃｈｉｎｇａｎｄｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｎｍａｉｚｅｙｉｅｌｄ，
ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｎｉｔｒａｔｅＮｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ
ＷＡＮＧＸｉｕｋａｎｇ１，２，ＬＩＺｈａｎｂｉｎ１，２，ＸＩＮＧＹｉｎｇｙｉｎｇ３
（１ＣｏｌｅｇｅｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＨｙｄｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ；
２ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＣｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓａｎｄＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，
ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＳｏｉｌＥｒｏｓｉｏｎａｎｄＤｒｙｌａｎｄＦａｒｍｉｎｇｏｎｔｈｅＬｏｅｓＰｌａｔｅａｕ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ；
３ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅａｎｄＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ／ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｏｉｌａｎｄＷａｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎＡｒｉｄ
ａｎｄＳｅｍｉａｒｉｄＡｒｅａｓｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｙａｎｇｌｉｎｇ，Ｓｈａａｎｘｉ７１２１００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：【Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅｓ】Ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｗａｓｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｅｆｅｃｔｏｆｆｕｒｏｗｍｕｌｃｈｉｎｇａｎｄｎｉｔｒｏｇｅｎ
ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｎｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｆｏｒｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｃｏｒｎｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｉｎｃｏｒｕｇａｔｉｏｎ
４期 王秀康，等：覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、硝态氮分布的影响
ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ．【Ｍｅｔｈｏｄｓ】Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｌａｉｄｏｕｔｉｎａｒａｎｄｏｍｉｚｅｄｂｌｏｃｋｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｓｉｘｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ：１）ａｃｏｎｔｒｏｌ
ｐｌｏｔｗｉｔｈｎｏｂａｓａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｎｏｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇａｎｄｎｏｍｕｌｃｈｉｎｇ，２）ｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｗｉｔｈｎｏｂａｓａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｎｄ
ｎｏｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇ，３）ｂａｓａｌＮ（８０ｋｇ／ｈｍ２）ａｎｄＰ２Ｏ５（８０ｋｇ／ｈｍ
２）ｗｉｔｈｎｏｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇａｎｄｎｏｍｕｌｃｈｉｎｇ，
４）ｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇａｎｄｂａｓａｌＮ（８０ｋｇ／ｈｍ２），Ｐ２Ｏ５（８０ｋｇ／ｈｍ
２）ｗｉｔｈｎｏｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇ，５）ｂａｓａｌＮ（８０
ｋｇ／ｈｍ２），Ｐ２Ｏ５（８０ｋｇ／ｈｍ
２）ａｎｄｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇＮ（８０ｋｇ／ｈｍ２）ｗｉｔｈｎｏｍｕｌｃｈｉｎｇ，ａｎｄ６）ｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇ
ｗｉｔｈｂａｓａｌＮ（８０ｋｇ／ｈｍ２）ａｎｄＰ２Ｏ５（８０ｋｇ／ｈｍ
２），ａｎｄｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇＮ（８０ｋｇ／ｈｍ２）．【Ｒｅｓｕｌｔｓ】１）Ｔｈｅｓｏｉｌ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅ１０－ｃｍｍｕｌｃｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｅｎｏｍｕｌｃｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅ
ａｖｅｒａｇｅｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｍｕｌｃｈｉｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｎｃｒｅａｓｅｄ２３℃ ｂｅｆｏｒｅＪｕｌｙｗｈｉｃｈｍａｙｂｅｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｆｏｒ
ｇｅｒｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｇｒｏｗｔｈ，ａｎｄａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ１２℃ ａｆｔｅｒＪｕｌｙｉｎ０ｔｏ２０ｃｍ．Ｔｈｅｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔｗａｓｓｌｉｇｈｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｎｏｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｂｅｆｏｒｅｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆＪｕｎｅａｎｄｔｈｅｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｄｉｆｅｒｅｎｃｅｄｅｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｍｉｄｄｌｅｏｆＪｕｎｅ，ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｎｔｈｅｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｗａｓｎｏｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．２）ＴｈｅｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔｗｉｔｈｂａｓａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｗａｓ１６５ｔｉｍｅｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｗｉｔｈｎｏ
ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｔ３６ｄａｙｓａｆｔｅｒｓｏｗｉｎｇ，ａｎｄｗａｓｍａｉｎｌｙｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｅｄｉｎｔｈｅ０ｔｏ３０ｃｍ．ＴｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮ
ｗａｓｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌａｌｏｎｇｔｈｅｔａｐｒｏｏｔ，ａｎｄｔｈｅｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｉｎａｓｍａｌａｒｅａｏｆｓｏｉｌａｐｐｅａｒｅｄａｔ４０ｃｍ．Ｔｈｅ
ｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔｗａｓｒｅｄｕｃｅｄｔｏ３０７７ｔｏ４８６７ｍｇ／ｋｇｉｎｔｈｅｔｏｐｓｏｉｌａｆｔｅｒｔｗｏｍｏｎｔｈｓｓｏｗｉｎｇ．Ｍｕｌｃｈｉｎｇ
ｄｅｃｒｅａｓｅｄｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒＮｄｏｗｎｍｏｖｉｎｇｉｎａｓｈｏｒｔｔｅｒｍ，ｍａｉｎｌｙｉｎｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆ０－８０ｃｍ．３）Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
（ＷＵＥ）ｗａｓｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒａｔｅａｎｄｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔＷＵＥｗａｓ２０９ｋｇ／ｍ３．Ｗｉｔｈ
ｔｈｅｓａｍｅｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ，Ｍｕｌｃｈｉｎｇｉｍｐｒｏｖｅｄｔｈｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｗａｔｅｒｕｓｅ．Ｕｎｄｅｒｂａｓａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅ
ＷＵＥｉｎｍｕｌｃｈｉｎｇｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ１２８％ ｔｏ１９５％ ｔｈａｎｎｏｍｕｌｃｈｉｎｇ．Ｗｉｔｈｂａｓａｌａｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ
ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ｔｈｅＷＵＥｉｎｍｕｌｃｈｉｎｇｗａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄｂｙ２０３％ ｔｏ２７４％ ｔｈａｎｎｏｍｕｌｃｈｉｎｇ．４）１００－ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ，
ｓｐｉｋｅｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔｗｅｒｅｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｗａｓｄｉｒｅｃｔｌｙｂｙ１００－ｇｒａｉｎ
ｗｅｉｇｈｔａｎｄｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔｉｎｃｒｅａｓｅ，ｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｃｈｉｎｇｉｎｃｒｅａｓｅｄｈｕｎｄｒｅｄｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔａｎｄｓｐｉｋｅｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ
ｏｂｖｉｏｕｓｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｃｏｕｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，
１０６１％，９４８％ ａｎｄ１５３６％ ｆｏｒｔｈｅｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｗｉｔｈｂａｓａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒａｎｄ１６６１％，２０９４％ ａｎｄ
１２２４％ ｆｏｒｂａｓａｌａｎｄｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．【Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎｓ】Ｔｈｅｃｏｒｎｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｒｏｍ２３４２％ ｔｏ
８３２３％ ｗｉｔｈｂａｓａｌｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ，ｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇａｎｄｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈＣＫ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｔｈｅ
ｂｅｓｔｙｉｅｌｄｒｅｃｅｉｖｅｄｔｈｅｆｕｒｏｗｍｕｌｃｈｉｎｇａｎｄｂａｓａｌ，ｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ８０ｋｇ／ｈｍ２ｅａｃｈ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｍａｉｚｅ牷ｐｌａｓｔｉｃｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇ牷ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ牷ｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔ牷ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ
农业技术的成功在于同步满足了人口增长所需
的粮食，主要依赖于杂交技术、施肥技术、灌溉技术
和先进的田间管理技术［１］。其中，覆膜栽培技术是
一种有效的田间管理技术，不仅提高水分利用效率，
还增加作物产量［２］。覆膜的优点在上世纪中期就
被报道［３－４］，覆膜的最大优点是缩短作物的生育期，
在条件成熟的情况下，覆膜可使作物的产量翻
番［５］。Ｃｏｏｋ等［６］在进一步的研究中，认为覆膜提高
作物产量的原因是提高了土壤含水量和增加了土壤
温度，还有保护表层土壤的剥离，较好的土壤温度和
土壤湿度能提高出芽率［７］，在覆膜处理下，单株产
量也随之提高。陈小莉等［８］研究表明，覆膜具有调
节土壤环境，增加土壤温度，减少蒸发量，阻止杂草
生长，减缓土壤板结和土壤侵蚀等作用，这些作用都
有利于作物根系的生长和发育，从而促进了作物对
土壤养分和土壤水分的吸收，增加了作物产量。覆
膜技术已在黄土塬区开展了一些田间研究，在覆膜
处理下，作物产量提高有两个原因：一方面，覆膜对
土壤水分的蒸发起到拦截作用，增加了作物的腾发
作用；另一方面，作物的腾发作用增强，在吸收更多
的太阳能时，土壤水分在植株内运行，提高了土壤水
分的利用效率［９］。
Ｚｈａｎｇ等认为，覆膜对产量的增加不仅是提高
土壤水分利用效率和增加土壤温度，还改变土壤结
构和肥力［１０］。土壤硝态氮含量是衡量土壤肥力水
平的重要指标，在半干旱地区，施肥可以增加作物产
量和增强作物抗旱能力［１１］，过量施肥将使作物减
产，还会破坏自然环境，造成经济浪费［１２］。施肥量
单因素不能确定作物的增产效果［１３］，施肥对产量的
影响还取决于降雨量，作物残渣量，以及田间管理技
５８８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
术［１４］。施肥量对产量的影响，要归因于作物对土壤
养分的吸收量，施肥是土壤肥力的主要来源，因此，
非常有必要研究施肥与土壤硝态氮含量的纵向分布
规律。覆膜对土壤温度的影响，也是作物产量的主
要影响因素，综合覆膜和施肥对土壤温度和硝态氮
分布的影响研究，对选择合理的田间管理方法提供
帮助，为粮食安全和农业可持续发展提供基础资料。
图１ 玉米生育期气温和降雨分布图
Ｆｉｇ．１ Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆａｉｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｒａｉｎｆａｌｗｅｒｅｒｅｃｏｒｄｅｄｉｎｍａｉｚｅｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ
１ 材料与方法
１１ 试验基本情况
试验场地位于陕西省长武县的中国科学院长武
农业生态试验站，试验地概况为东经１０７°４０′，北纬
３５°１２′，海拔１２００ｍ，地貌代表黄土高原沟壑区，塬
面和沟壑两大地貌类型单元分别占３５％和６５％，塬
面地势平坦，属于半干旱湿润性季风气候。农业生
产主要依赖生育期的天然降水和前期土壤蓄水，根
据长武县气象站资料统计，多年平均气温 ９１±
２３℃，最高月平均温度在７月（２２℃），最低月平均
温度在１月（－７℃），从１９９０年到２０１２年，统计年
平均降水量为５８４ｍｍ，其中最高年份为９５４３ｍｍ，
最低年份为２９６０ｍｍ，７ ９月降雨总量占年降雨
量的５７％左右，年均无霜期 １７１ｄ，年日照时数为
２２３０ｈ，日照率为５１％，年辐射总量为４８４ｋＪ／ｃｍ２。
在玉米的整个生育期，２０１０年降雨总量为３３９ｍｍ，
２０１１年降雨总量为３４６ｍｍ，２０１２年降雨总量为３５１
ｍｍ，占全年降雨量的 ６１２％，６６１％和 ７３２％（图
１）。
试验所在地属黄土旱塬区，土壤为粘壤质黑垆
６８８
４期 王秀康，等：覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、硝态氮分布的影响
土，母质为中壤质马兰黄土［１５］，土层深厚，土质疏
松，肥力中等，田间持水量为２２４％，凋萎土壤含水
率为９％。２０１０年测定试验大田表层（０—８０ｃｍ）含
３５％粘粒、６２％粉粒和 ３％砂粒。土壤容重 １２８
ｇ／ｃｍ３、有机质含量为１０５ｇ／ｋｇ、全氮含量０８ｇ／ｋｇ、
有效磷４５８ｍｇ／ｋｇ、ｐＨ８４、ＣａＣＯ３含量１０５％。
１２ 试验设计
试验共设置六个处理，分别为：１）对照组，不施
肥不覆膜（ＣＫ）；２）不施肥，覆膜（ＺＭ）；３）施基肥
（纯Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５８０ｋｇ／ｈｍ
２），不追肥，不覆膜
（ＢＮ）；４）施基肥（纯Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５８０ｋｇ／ｈｍ
２），
不追肥，覆膜（ＢＭ）；５）施基肥（纯 Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、
Ｐ２Ｏ５８０ｋｇ／ｈｍ
２），施追肥（纯Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２），不覆膜
（ＢＴＮ）；６）施 基 肥 （纯 Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２、Ｐ２Ｏ５ ８０
ｋｇ／ｈｍ２），施追肥（纯Ｎ８０ｋｇ／ｈｍ２），覆膜（ＢＴＭ）。
大田试验小区随机排列，每个处理设置３次重
复，每个试验小区面积３２ｍ２（４ｍ×８ｍ），在每年试
验前对试验田进行翻耕和平整，对试验小区进行划
分和打埂，施肥后进行人工翻耕，大田玉米播种行距
为６０ｃｍ，株距为３０ｃｍ，试验布置草图如图２，起垄
后铺塑料薄膜（塑料薄膜生产厂家为陕西永固塑业
有限公司）。
图２ 试验布置草图
Ｆｉｇ．２ Ｓｋｅｔｃｈｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ
供试玉米品种为“蠡玉 １８”（ＺｅａｍａｙｓＬ．
ｌｉｙｕ１８），２０１０年 ４月 ２２日播种，９月 １７日收获；
２０１１年４月２６日播种，９月２１日收获；２０１２年４月
２２日播种，９月１８日收获。连续三年试验追肥时间
均在６月底进行，追肥采用环施法。
１３ 测定项目与方法
１）土壤温度：地温计布置在垄两侧，位于两株
玉米之间，分别随机选择覆膜和不覆膜处理田块放
置，三次重复。温度计埋设深度分别为 ０、５、１０和
２０ｃｍ。在连续三年试验中，每半个月记录一次温度
数据，每次取８：００、１４：００、２０：００三个时间读数
的平均值。每年６月底选择晴朗无云的天气，进行
典型读数［１６］，２０１０年 ６月 ２６日（播种后 ６５天），
２０１１年的６月２９日（播种后６４天），２０１２年的６月
２９日（播种后６８天），每小时读数一次，读数时间为
８：００ ２０：００。
２）土壤硝态氮含量：播种后３６、５８、９１、１３８天测
定玉米植株周围硝态氮的空间分布，取样点从植株
下方开始，沿垂直深度每１０ｃｍ间距取至１００ｃｍ取
１０个测点；水平方向植株，向沟处３０ｃｍ、向膜处３０
ｃｍ取３个测点，共３０个测点。将土样带回室内风
干磨细，过５ｍｍ筛，然后用２ｍｏｌ／ＬＫＣｌ溶液浸提
（干土５ｇ，土液比１∶１０），再用紫外分光光度计测定
土壤中硝态氮（ＮＯ－３Ｎ）的含量。
３）产量：在大田试验收获期，采用小区测产计
算的方法，成熟期每个小区随机选取１０株，重复３
次，籽粒全部收获，风干后称重，测定籽粒产量。
４）玉米耗水量和水分利用效率
作物耗水量ＥＴ计算公式为：
ＥＴ＝Ｐ＋Ｕ＋Ｉ－Ｆ－Ｒ－ΔＷ （１）
式中：ＥＴ为作物耗水量；Ｐ为降水量；Ｕ为地下水补
给量；Ｉ为灌水量；Ｆ为径流量；Ｒ为深层渗漏量；ΔＷ
为试验初期和末期土壤水分变化量。式中各分量单
位均以 ｍｍ计。根据试验区实际情况，式（１）中地
下水补给量、径流量和深层渗漏量均忽略不计，试验
期间不灌水，故上式简化为：
ＥＴ＝Ｐ－ΔＷ （２）
水分利用效率 ＷＵＥ（ｋｇ／ｍ３）计算为籽粒产量
除以作物耗水量。
１４ 数据处理及统计分析
用 ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ２０１０进行数据计算；用 ＳＡＳ
９２和ＳＰＳＳ１８０统计软件进行方差分析（Ｄｕｎｃａｎ，
７８８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
００５）；用ＡｕｔｏＣＡＤ２０１０和ＳｉｇｍａＰｌｏｔ１００作图。
２ 结果与分析
２１ 土壤温度
土壤温度是影响玉米生长的重要指标，试验以
２０１０年的６月２６日、２０１１年的６月２９日和２０１２
年的６月２２日为代表，覆膜和不覆膜处理不同深度
处温度变化情况如图３所示。
图３ 覆膜和不覆膜处理不同深度土壤日均温度变化
Ｆｉｇ．３ Ｄｉｕｒｎａｌｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｔｈｍｕｌｃｈａｎｄｎｏｍｕｌｃｈｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｄｅｐｔｈ
从图中可以看出，表层的土壤温度最高，峰值出
现在１４：００，并随深度增加逐渐推迟，２０ｃｍ处的峰
值不明显。在８：００ ２０：００，土壤温度变化趋势近
似正弦曲线，弦高与深度呈负相关，２０ｃｍ处土壤温
度变化趋势不明显。这种变化与地表吸热和散热影
响有关，夜间地表散失日间吸收的热量，地表在８：００
１４：００吸收热量后，土壤温度上升，土壤导热过程
复杂，热量从表层向地下传递过程中包括两个交错
进行的过程，一是空隙中空气和水分传导；二是固相
之间接触点的直接传导，因此深层土壤温度变化幅
度较小。
在１４：００以后，覆膜处理的土壤温度下降速度
比不覆膜处理慢，不覆膜处理在１５：００ １７：００迅
速下降。覆膜处理在１０ｃｍ处土壤温度显著高于不
覆膜处理，三次测定结果表明，覆膜处理（８：００
２０：００）比不覆膜处理分别高 ２０８、２６０和
２００℃。２０１０年６月２６日，覆膜处理在０、５、１０和
２０ｃｍ处，比不覆膜处理分别高 １１２、０８７、２０８
８８８
４期 王秀康，等：覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、硝态氮分布的影响
和１６℃，２０１１年和２０１２年的代表测定结果与２０１０
年相似。２０：００时，不同深度间差异不明显，但覆膜
处理比不覆膜处理略高，覆膜有减缓土壤温度散失
速度的作用。
图４ 覆膜和不覆膜处理土壤温度变化情况
Ｆｉｇ．４ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｔｈｍｕｌｃｈａｎｄｎｏｍｕｌｃｈ
整个生育期的土壤温度变化情况见图４，土壤
温度的最高平均值出现在７月，在整个生育期，土壤
温度变化趋势像开口向下的二次抛物线，土壤温度
上升时间长于下降时间。播种期和成熟期的土壤温
度较低，主要受气象因素影响。覆膜对前期土壤温
度的影响大于后期，在７月前，覆膜处理在０ ２０
ｃｍ处的土壤温度平均增加２３℃，对玉米的发芽和
早期生长有良好的促进作用。７月后，覆膜处理对
土壤温度增加的平均值为１２℃，产生这样的结果，
主要是玉米叶面积增加后影响太阳光线的直接
照射。
施肥对土壤温度的影响，以２０１０年覆膜处理为
例进行分析（图５），结果表明，施肥处理在６月中旬
以前，施肥处理的土壤温度略高于不施肥处理，６月
中旬以后，施肥处理和不施肥处理的土壤温度差异
减小，施肥处理对土壤温度的影响不明显，从８月份
开始，施肥处理的土壤温度略小于不施肥处理，差异
逐渐减小。土壤深度为０ｃｍ的温度最高在７月中
９８８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
图５ ２０１０年覆膜条件下不同施肥处理土壤温度的变化情况
Ｆｉｇ．５ Ｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｉｔｈｍｕｌｃｈｉｎｇａｎｄｄｉｆｅｒｅｎｔｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔｓｉｎ２０１０
旬，最高值为２９６℃，下午１４：００的土壤温度大于
４５℃，播种期间的土壤温度在整个生育期最低。
２２ 土壤硝态氮含量
不施肥处理对土壤硝态氮含量纵向分布的影响
以２０１０年试验数据为例（图６）。图６表明，播种后
３６天，０—６０ｃｍ深度内的土壤硝态氮纵向分布差异
显著，土壤硝态氮含量变化范围为 ７２９２ ３８１５
ｍｇ／ｋｇ，６０—１００ｃｍ深度内的土壤硝态氮含量变化
不显著，土壤硝态氮含量以植株为对称轴呈对称分
布。播种后５８天，４０—８０ｃｍ深度内的土壤硝态氮
含量略有增加，变化幅度不大，整个剖面的纵向分布
差异不显著，对称分布逐渐减弱。播种后９１天，土
壤硝态氮含量纵向分布显著降低，３０—８０ｃｍ的硝
态氮含量主要分布在２６１ ３７２５ｍｇ／ｋｇ，降雨入
渗使得硝态氮下移，在玉米生长过程中，根区硝态氮
逐渐降低。播种后１３８天，土壤硝态氮含量下降明
显，纵向分布在１８５５ ３３９ｍｇ／ｋｇ，且分布规律不
明显。
由施基肥处理的土壤硝态氮含量变化情况（图
７）可见，播种后３６天，１０ｃｍ处的土壤硝态氮含量
较高，是不施肥处理硝态氮含量的１６５倍，可能是
施基肥后降雨较少，玉米根系生长范围小，对硝态氮
的吸收量不大。播种后５８天，０—４０ｃｍ深度内的
土壤硝态氮下降明显，在植株下方的硝态氮下降最
明显，这与玉米旺长所需大量土壤养分有关，４０—
１００ｃｍ深度内的土壤硝态氮略有增加，硝态氮聚集
区分布在４０ｃｍ处两侧，６０—１００ｃｍ处的土壤硝态
氮水平方向无明显差异，硝态氮含量主要分布在
３３９８ ３６６７ｍｇ／ｋｇ。播种后９１天，６０ｃｍ处的土
壤硝态氮含量最低，最低值为２３５５ｍｇ／ｋｇ，６０—１００
ｃｍ处的土壤硝态氮含量与深度呈正相关，３０—６０
ｃｍ范围内的土壤硝态氮下降明显，与播种后５８天
相比降低１６８％ ４７３％。播种后１３８天，土壤硝
态氮含量纵向分布均匀，主要分布在２０１９ ３１１５
ｍｇ／ｋｇ，根系范围内的土壤硝态氮含量总体偏低，土
壤硝态氮纵向分布无显著性差异。
０９８
４期 王秀康，等：覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、硝态氮分布的影响
图６ 不施肥处理土壤硝态氮含量变化（ｍｇ／ｋｇ）
Ｆｉｇ．６ ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔａｔｎｏｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
图７ 施基肥处理土壤硝态氮含量变化（ｍｇ／ｋｇ）
Ｆｉｇ．７ ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔａｔｂａｓａｌｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
１９８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
由施基肥和追肥处理下的土壤硝态氮含量变化
情况（图８）可见，播种后３６天，０—３０ｃｍ范围内的
土壤硝态氮含量呈对称分布，最高值达 １１５１
ｍｇ／ｋｇ，纵向分布以主根区为对称轴，３０—６０ｃｍ的
硝态氮含量差异较小，６０—１００ｃｍ的土壤硝态氮含
量差异不明显。播种后５８天，０—３０ｃｍ范围内的
土壤硝态氮含量减少３０７７ ４８６８ｍｇ／ｋｇ，从纵向
分布图中可以看出，在４０ｃｍ处，形成一个孤岛，这
样的结果可能由于玉米在此生育期的生长旺盛，根
尖吸收大量的硝态氮，残留在土壤中的硝态氮含量
降低，另一个原因，可能是降雨入渗，使得部分硝态
氮同雨水向下迁移。播种后９１天，０—３０ｃｍ的硝
态氮含量最高增加６０ｍｇ／ｋｇ，结果表明追肥对土壤
硝态氮含量增加明显，硝态氮含量随深度呈线性减
小，追肥后的土壤硝态氮含量最高值为 １２８６９
ｍｇ／ｋｇ，根系范围内的硝态氮含量略比同水平方向
的含量低。播种后１３８天，土壤硝态氮主要分布在
３５８７ ４８８ｍｇ／ｋｇ，比不追肥处理的土壤硝态氮
含量高３６２％ ４３７％，在８０ｃｍ处形成土壤硝态
氮含量聚集区，分布在植株两侧，整个剖面的土壤硝
态氮含量差异不显著。
覆膜对土壤硝态氮含量的影响，本文以２０１０年
施基肥和追肥处理为例进行分析（图 ９）。结果表
明，在播种后３６天，覆膜处理下的土壤硝态氮含量
较高的区域分布在表层０—２０ｃｍ，土壤硝态氮含量
随着土层深度的增加逐渐减小（２０—７０ｃｍ），７０—
１００ｃｍ的土壤硝态氮含量趋于稳定。在播种后５８
天，表层土壤的硝态氮含量较播种后 ３６天下降明
显，最高值为６１８９ｍｇ／ｋｇ，３０—６０ｃｍ的土壤硝态
氮含量增加明显，６０—１００ｃｍ的土壤硝态氮含量略
有增加。在播种后９１天，覆膜处理下，较高的土壤
硝态氮含量分布在０—１０ｃｍ处，在追肥处理下的表
层土壤硝态氮含量大于播种后３６天土壤硝态氮含
量，结果表明，覆膜处理能减缓土壤中硝态氮向下层
迁移，具体减缓迁移时间有待进一步研究。播种后
１３８天，土壤硝态氮在５０—７０ｃｍ积累，由于降雨入
渗，表层残留的硝态氮淋溶到下层土壤，对环境产生
一定的危害，覆膜处理下的土壤硝态氮变化呈曲折
线趋势，这与玉米根系生长范围内吸收土壤中硝态
氮有关，８０—１００ｃｍ范围的土壤硝态氮含量变化不
明显。结果表明，在施肥初期，覆膜处理有减缓硝态
氮向下层迁移速度的作用，覆膜处理对土壤硝态氮
含量的影响范围为０—８０ｃｍ。
２３ 覆膜和施肥对水分利用效率和大田玉米产量
的影响
在整个生育期，８月份的降雨相对其他时间较
少，２０１０年和２０１１年的６月和９月的降雨总量占整
个生育期降雨的大部分，而２０１２年７月份的降雨比
６月和９月多，连续三年玉米生育期的降雨总量占
全年降雨量的 ６１２％、６６１％和 ７３２％。玉米耗
水主要利用自然降雨，覆膜和不覆膜之间耗水量差
异不大。覆膜和施肥对水分利用效率（ＷＵＥ）和产
量有显著影响。
连续三年试验中，ＷＵＥ与施肥量呈正相关，最
高为２０９ｋｇ／ｍ３，并且覆膜明显提高ＷＵＥ。施基肥
处理，覆膜比不覆膜提高 ＷＵＥ１２８％ １９５％；施
基肥和追肥处理，覆膜比不覆膜提高ＷＵＥ２０３％
２７４％。表１所示，在施肥处理下，覆膜明显增加大
田玉米产量，在不施肥条件下，覆膜处理不增产，施
基肥和追肥大田玉米的产量显著增加。在连续三年
的试验中，不施肥条件下，覆膜处理的玉米产量分别
为３４０７２、３３３０６和 ３３５６７ｋｇ／ｈｍ２，比不覆膜处
理的产量分别降低１０２３％、８１７％和９５５％。在
施肥处理下，覆膜对玉米产量影响显著，三年试验结
果表明，在施基肥处理下，覆膜比不覆膜处理的产量
分别增加１０６１％、９４８％和１５３６％；在施基肥和
追肥处理下，覆膜比不覆膜处理的产量分别增加
１６６１％、２０９４％和１２２４％。在覆膜条件下，施基
肥和追肥处理的产量比 ＣＫ处理增加 ２３４２％
８３２３％。
由百粒重、穗粒重与玉米产量的关系（图１０）可
见，百粒重、穗粒重与玉米产量均呈显著的线性正相
关关系（Ｐ＜００５）。在施肥处理下，覆膜提高了百
粒重；在不施肥处理下，覆膜与百粒重呈负相关，施
肥和覆膜处理对穗粒重的影响与百粒重相似。因
此，覆膜提高产量的前提是进行合理的施肥处理。
３ 讨论
在一定温度范围内，土壤温度越高土壤水的移
动越频繁，土壤中的气态水就越多，作物的生长发育
越快。覆膜可以提高土壤温度［１７］，对作物产量有直
接的影响，在５ｃｍ深度处，覆膜使土壤温度提高接
近６℃，在 １０ｃｍ处可提高 ４℃。本试验结果也表
明，覆膜可以提高土壤温度，在１０ｃｍ处可以提高土
壤温度２３℃，在２０ｃｍ处提高土壤温度２１℃，在
玉米生长后期可以提高土壤温度 １２℃。１２：００
时，１０ｃｍ的土壤深度，覆膜比不覆膜处理的土壤温
度高３６℃，２０：００时覆膜和不覆膜处理的土壤温
２９８
４期 王秀康，等：覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、硝态氮分布的影响
图８ 施基肥和追肥处理土壤硝态氮含量变化（ｍｇ／ｋｇ）
Ｆｉｇ．８ ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔａｔｂａｓａｌａｎｄｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇｎｉｔｒｏｇｅｎｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
图９ 覆膜＋基肥＋追肥处理土壤硝态氮含量变化（ｍｇ／ｋｇ）
Ｆｉｇ．９ ＶａｒｉａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｎｉｔｒａｔｅＮｃｏｎｔｅｎｔａｔｍｕｌｃｈｉｎｇ，ｂａｓａｌａｎｄｔｏｐｄｒｅｓｓｉｎｇｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ
３９８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
表１ 不同施肥和覆膜处理对玉米产量和水分利用效率的影响
Ｔａｂｌｅ１ Ｅｆｅｃｔｓｏｆｆｅｒｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｎｄｍｕｌｃｈｉｎｇｏｎｍａｉｚｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄａｎｄｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
年份
Ｙｅａｒ
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
覆膜
Ｍｕｌｃｈｉｎｇ
水分利用效率（ｋｇ／ｍ３）
Ｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙ
产量（ｋｇ／ｈｍ２）
Ｍａｉｚｅｙｉｅｌｄ
增加（％）
Ｉｎｃｒｅａｓｅ
覆膜影响（％）
Ｍｕｌｃｈｅｆｅｃｔ
２０１０ ＣＫ Ｎｏ １．１４＋０．０８ｄ ３７９５．６±２４５．８ｄ －１０．２３
ＺＭ Ｙｅｓ １．０５＋０．０７ｄ ３４０７．２±１９４．７ｄ －１０．２３
ＢＮ Ｎｏ １．４７＋０．１０ｃ ４８８０．８±２８８．５ｃ ２８．５９ １０．６１
ＢＭ Ｙｅｓ １．７０＋０．１０ｂ ５３９８．７±２７７．１ｂ ４２．２４
ＢＴＮ Ｎｏ １．６７＋０．０８ｂ ５５８７．３±２３２．７ｂ ４７．２０ １６．６１
ＢＴＭ Ｙｅｓ ２．０６＋０．１６ａ ６５１５．４±４５１．７ａ ７１．６６
２０１１ ＣＫ Ｎｏ １．０７＋０．０９ｄ ３６２７．０±２６３．１ｄ －８．１７
ＺＭ Ｙｅｓ １．０１＋０．０８ｄ ３３３０．６±２２４．０ｄ －８．１７
ＢＮ Ｎｏ １．４４＋０．０９ｃ ４８５８．６±２７５．２ｃ ３３．９５ ９．４８
ＢＭ Ｙｅｓ １．６３＋０．０６ｂ ５３１９．２±１６９．４ｂ ４６．６６
ＢＴＮ Ｎｏ １．６４＋０．０６ｂ ５４９５．４±１９３．７ｂ ５１．５１ ２０．９４
ＢＴＭ Ｙｅｓ ２．０９＋０．１２ａ ６６４５．８±３４７．７ａ ８３．２３
２０１２ ＣＫ Ｎｏ １．０９＋０．１０ｄ ３７１１．４±３０１．３ｅ －９．５５
ＺＭ Ｙｅｓ １．０１＋０．０８ｄ ３３５６．７±２３２．１ｅ －９．５５
ＢＮ Ｎｏ １．３４＋０．０８ｃ ４５８０．３±２３０．３ｄ ２３．４１ １５．３６
ＢＭ Ｙｅｓ １．６０＋０．１１ｂ ５２８４．０±３３９．８ｃ ４２．３７
ＢＴＮ Ｎｏ １．６９＋０．１２ｂ ５７７８．４±３６９．５ｂ ５５．７０ １２．２４
ＢＴＭ Ｙｅｓ ２．０３＋０．０９ａ ６４８５．７±２５５．４ａ ７４．７５
注（Ｎｏｔｅ）：同列数据后不同字母表示不同处理间差异达到５％显著性水平 Ｖａｌｕｅｓｆｏｌｏｗｅｄｂｙｄｉｆｅｒｅｎｔｌｅｔｅｒｓｉｎａｃｏｌｕｍｎａｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｄｉｆｅｒｅｎｔａｔｔｈｅ５％ ｌｅｖｅｌ．
图１０ 百粒重、穗粒重与玉米产量的关系
Ｆｉｇ．１０ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎ１００ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔ，ｇｒａｉｎｗｅｉｇｈｔｐｅｒｓｐｉｋｅａｎｄｍａｉｚｅｙｉｅｌｄ
度差距较小。这与李兴等［１６，１８］在黄土塬区进行玉
米覆膜和灌水试验结果一致，覆膜与不覆膜处理相
比，在苗期和拔节期的增温效果比较明显，在１０ｃｍ
和２０ｃｍ处的温差表现最大，最大可增温２５℃，随
生育期的逐渐推进，覆膜的增温效果逐渐下降。结
果表明，覆膜在生育前期对土壤温度的影响大于后
４９８
４期 王秀康，等：覆膜和施肥对玉米产量和土壤温度、硝态氮分布的影响
期，这样的结果可能有两个原因：一是在玉米生长
前期，施肥提高了土壤中微生物的活性，微生物在活
动过程中改变了土壤结构，促进土壤对太阳辐射的
吸收和储存；二是在玉米生长后期，施肥处理的玉米
叶面积生长旺盛，拦截了太阳的直接辐射，使施肥处
理的土壤吸收太阳辐射能量减少，在成熟期，这种差
异逐渐减小，施肥和不施肥处理的土壤温度差异不
明显。土壤温度的升降是由于土壤吸收或放出的热
量不同，覆膜对流入和流出的热量有调整作用，其
中，昼间覆膜和不覆膜处理流入的热量相同，覆膜处
理流出的热量比不覆膜处理小，导致覆膜处理的土
壤温度偏高，夜间覆膜和不覆膜处理流入的热量较
小，覆膜和不覆膜处理的土壤温度无明显差异。不
同深度土壤温度差异主要是热扩散率不同所致，土
壤深度与导热率成反比，因此，土壤温度随深度增加
逐渐降低。有研究表明［１９］，土壤微生物活性、反硝
化及硝化速度都随着土壤温度的升高而增加，同时，
土壤温度与土壤微生物活性有关，它与土壤温度可
能呈指数关系。本试验在生育前期，施肥明显提高
了土壤温度，在生育后期，施肥没有提高土壤温度，
反而出现降低土壤温度的趋势，可能与玉米叶面积
生长有关，但总体来看，施肥可以提高土壤温度，施
肥和覆膜对土壤温度的提高效果明显，施肥促进了
覆膜对土壤温度改善的效果。
土壤中硝态氮含量对作物的生长起到重要的作
用。本试验结果表明，播种后３６天，施肥处理的土
壤硝态氮含量主要集中在０—３０ｃｍ，施肥处理的土
壤硝态氮含量是不施肥处理的１６５倍，最高值达
１１５１ｍｇ／ｋｇ，这与巨晓棠等［２０］施氮试验结果相同，
施氮显著提高土壤剖面的硝态氮含量，当施氮量小
于１２０ｋｇ／ｈｍ２时，硝态氮主要在０—３０ｃｍ土层内
移动，当施氮量大于２４０ｋｇ／ｈｍ２时，有相当数量的
硝态氮在０—１００ｃｍ土层内移动，在干旱年份，土壤
硝态氮的移动范围较小。本试验在施基肥和追肥处
理下，土壤硝态氮的分布以主根为中心，近似对称分
布，在根系生长正下方４０ｃｍ处存在孤岛，这与姜琳
琳等［２１］的试验结果一致。在根系生长过程中，根系
周围吸收后形成相应的孤岛，这样就形成土壤水分
和土壤养分的浓度差，当土壤水分含量差到一定值
后，水势高的根区土壤水分将会向水势低的根系表
面移动，在移动过程中，溶解在土壤水分中的养分也
移动，根系吸收土壤水分和土壤养分的能力越强，土
壤养分迁移量越大，反之亦然［２２－２３］。有研究表明，
整个生育期覆膜处理的土壤硝态氮有表聚现象，在
０—１０ｃｍ的浓度较高，明显高于不覆膜处理［２４］。
本试验结果表明，覆膜处理的土壤硝态氮聚集区为
０—２０ｃｍ，随着生育期的推进，表层土壤硝态氮逐渐
向下层迁移，迁移速度明显慢于不覆膜处理，有利于
根系吸收更多的硝态氮，促进玉米的生长和产量的
形成。作物生长主要依靠根系持续吸收土壤养分，
土壤养分的运移对作物的生长至关重要，植物吸收
土壤水分和土壤养分的强弱，主要取决于根系活力，
当根系对根系表面的土壤养分吸收后，根区附近的
土壤养分向根系表面迁移。党廷辉等［２５］认为，硝态
氮淋失与降雨量成正比，降雨量不同，硝态氮淋溶量
占施肥量的比例不同。李世清等［２６］的田间试验结
果表明，当施氮量为 １８７５ｋｇ／ｈｍ２时，淋失量为
９８２ｋｇ／ｈｍ２，淋失率为３６２％，施氮量越高，硝态氮
的淋失量越大。因此，施肥量对土壤环境的影响还
有待进一步研究。
覆膜是否增加大田玉米产量？本文试验结果表
明，不施肥情况下，覆膜不仅不增产，还减少８％
１０％，在施基肥和追肥处理下，覆膜对玉米产量的增
加显著。三年的试验结果表明，最高产量为２０１１年
ＢＴＭ处理６６４５９ｋｇ／ｈｍ２，一方面可能在玉米生长
旺盛期，降雨量大，为作物生长提供充足的水分，另
一方面可能是随机分配的试验田块，与２０１０年残留
的氮肥有关。这与宋尚有等［２７］研究结果一致，同
时，在覆膜处理下，玉米的产量、淀粉含量和维生素
Ｃ含量随着灌水频率的增加而增大，但影响不显
著［２８］。覆膜提高水分利用效率主要有两个原因，一
方面是覆膜对土壤温度增加效果明显，土壤温度影
响气态水运移速度；另一方面是覆膜拦截部分土壤
水分向大气流入，减少地表蒸发损失。本试验结果
表明，百粒重、穗粒重均与产量呈正相关关系，水分
利用效率与覆膜和施肥也呈正相关，这可能与覆膜
处理抑制了土壤水分的无效蒸发，集雨保墒效果明
显，土壤水分的利用率增加，极显著的提高了玉米产
量，这与作物生长微生态环境中的养分状况有关。
施基肥处理下，覆膜可提高玉米产量 １０６１％、
９４８％和１５３６％，施基肥和追肥情况下，覆膜处理
可以提高玉米产量 １６６１％、２０９４％和 １２２４％。
这与习金根等［２９］的研究结果相同，姜涛［３０］认为，在
湿润年，覆膜可以提高作物产量的２０％ ３０％，在
正常年和干旱年，可提高作物产量６０％ ９５％，在
干燥年，可提高作物产量的７０％ ９０％，在西北黄
土高原的试验中［３１］，垄沟覆膜可以提高作物产量
８％ ２５％。试验结果也表明，施基肥、追肥和覆膜
５９８
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 ２１卷
处理下，玉米产量增加２３４２％ ８３２３％。
４ 结论
三年田间试验结果表明，覆膜在１０ｃｍ处增温
效果最明显，７月份前土壤温度平均增加２３℃，７
９月平均增加１２℃，在生育前期，施肥提高土壤温
度，随着生育期的推进，施肥对土壤温度的影响逐渐
减小。覆膜处理下的土壤硝态氮含量较高的区域分
布在表层０—２０ｃｍ，在施肥初期，覆膜处理有减缓
硝态氮向下层迁移速度的作用，覆膜处理对土壤硝
态氮含量的影响范围为０—８０ｃｍ，施肥处理在播种
后一个月，土壤硝态氮主要聚集在０—３０ｃｍ处，施
肥是不施肥处理的１６５倍；土壤硝态氮以主根为中
心，纵向近似对称分布，在根系下方４０ｃｍ处，形成
一个孤岛。三年覆膜处理增产１０６１％、９４８％和
１５３６％；施基肥和追肥处理下，覆膜增产１６６１％、
２０９４％和１２２４％。施肥和覆膜处理比不施肥不
覆膜处理产量增加 ２３４２％ ８３２３％。综合考虑
覆膜和施肥对土壤温度、土壤硝态氮含量和水分利
用效率的影响，本试验推荐采用垄沟覆膜栽培技术，
基肥和追肥各施氮８０ｋｇ／ｈｍ２。
参 考 文 献：
［１］ ＧｏｄｆｒａｙＨＣ，ＢｅｄｄｉｎｇｔｏｎＪＲ，ＣｒｕｔｅＩＲｅｔａｌ．Ｆｏｏｄｓｅｃｕｒｉｔｙ：Ｔｈｅ
ｃｈａｌｅｎｇｅｏｆｆｅｅｄｉｎｇ９ｂｉｌｉｏｎｐｅｏｐｌｅ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１０，３２７
（５９６７）：８１２－８１８
［２］ ＷａｎｇＹ，ＸｉｅＺ，ＭａｌｈｉＳＳｅｔａｌ．Ｅｆｅｃｔｓｏｆｒａｉｎｆａｌｈａｒｖｅｓｔｉｎｇａｎｄ
ｍｕｌｃｈｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｎｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｃｒｏｐｙｉｅｌｄｉｎｔｈｅ
ｓｅｍｉａｒｉｄ Ｌｏｅｓｓ Ｐｌａｔｅａｕ， Ｃｈｉｎａ［Ｊ］． Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｗａｔｅｒ
Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００９，９６（３）：３７４－３８２
［３］ ＨｏｐｅｎＨＪ．Ｅｆｅｃｔｏｆｂｌａｃｋａｎｄｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍｕｌｃｈｅｓ
ｏｎｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｗｅｅｔｃｏｒｎｇｒｏｗｔｈａｎｄｍａｔｕｒｉｔｙｉｎｃｏｏｌ
ｇｒｏｗｉｎｇｓｅａｓｏｎ［Ｊ］．ＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ，
１９６４，８９（３）：４１５－４２０
［４］ ＬａｌＲ．Ｓｏｉｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｏｉｌｍｏｉｓｔｕｒｅａｎｄｍａｉｚｅｙｉｅｌｄｆｒｏｍ
ｍｕｌｃｈｅｄａｎｄｕｎｍｕｌｃｈｅｄｔｒｏｐｉｃａｌｓｏｉｌｓ［Ｊ］．ＰｌａｎｔａｎｄＳｏｉｌ，１９７４，
４０（８）：１２９－１４３
［５］ ＡｎｄｒｅｗＲＨ，ＳｃｈｌｏｕｇｈＤＡ，ＴｅｎｐａｓＧＨ．Ｓｏｍｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆａ
ｐｌａｓｔｉｃｍｕｌｃｈｔｏｓｗｅｅｔｃｏｒｎｍａｔｕｒｉｔｙ［Ｊ］．ＡｇｒｏｎｏｍｙＪｏｕｒｎａｌ，
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