全 文 ：书不同覆膜方式对玉米叶片光合、蒸腾及
水分利用效率的影响
高玉红，牛俊义，徐锐，王彦，李长江，祁迪
（甘肃省干旱生境作物学重点实验室 甘肃农业大学农学院，甘肃 兰州７３００７０）
摘要：为进一步明确干旱半干旱地区全膜双垄沟播玉米栽培技术的增产机理，２００９年采用田间试验，研究了５种覆
膜方式对玉米光合速率（Ｐｎ）、蒸腾速率（Ｔｒ）、气孔导度（Ｇｓ）、叶片水分利用效率（ＬＷＵＥ）及籽粒产量的影响。结果
表明，不同覆膜方式下玉米Ｐｎ和Ｔｒ均呈“单峰”曲线的变化趋势，峰值出现在大喇叭口期。其中，全膜双垄沟播
（ＱＳ）处理的Ｐｎ、Ｇｓ、ＬＷＵＥ和籽粒产量均高于全膜垄作沟播（ＱＬ）、半膜双垄沟播（ＢＳ）、半膜平铺穴播（ＢＰ）、露地
穴播（ＣＫ）。Ｇｓ与Ｐｎ、Ｔｒ极显著相关，Ｐｎ与Ｔｒ显著相关。籽粒产量与Ｐｎ、Ｇｓ、苗期至大喇叭口期的ＬＷＵＥ、大喇
叭口期至乳熟期的 Ｔｒ呈极显著正相关。与 ＱＬ、ＢＳ、ＢＰ和 ＣＫ相比，ＱＳ处理的籽粒产量分别增加２４．１７％，
２７．１５％，４４．５２％和６９．１４％（犘＜０．０５），是目前我国陇东地区玉米的最佳覆膜方式。
关键词：覆膜方式；光合速率；蒸腾速率；叶片水分利用效率（ＬＷＵＥ）；籽粒产量
中图分类号：Ｓ５１３；Ｑ９４５．１１　　文献标识码：Ａ　　文章编号：１００４５７５９（２０１２）０５０１７８０７
　　光合作用是作物生长发育和产量形成的基础，作物９５％以上的干物质是光合作用提供的［１］，因此，改善光合
性能是增加产量的重要途径［２］。光合性能可以通过光合速率、蒸腾速率和气孔导度来衡量［３］。作物光合性能的
变化受多种因素的影响［４］，干旱是其中一个重要因素。干旱首先引起气孔导度下降、ＣＯ２ 反应受阻［５７］，从而使
叶片光合能力降低［８１１］。沟垄集雨种植可有效改善作物水分不足的状况，提高光合速率、蒸腾速率、气孔导度，使
光合作用强度增大［１２］。同时，地面覆盖可以增加太阳光的反射率和空气阻力，减少热量和水汽的传输，改变地表
层小气候，从而引起作物叶面积和叶绿素含量增加、叶片衰老延缓、光合势增强，提高作物的光合性能［１３］。目前，
在干旱区大面积推广的全膜双垄沟播技术通过垄面覆膜，垄沟内种植作物，使降水由垄面向沟内汇集，改善作物
水分供应状况，降低作物的干旱胁迫。大量研究表明［１４１７］，该项技术较半膜平铺增产显著。在干旱条件下，高产
潜力与光合、水分利用效率之间密切相关［１８］，因此，研究旱区玉米（犣犲犪犿犪狔狊）物质生产和水分消耗之间的关系，
在生产中具有十分重要的意义。作为这一关系的重要综合指标———水分利用效率以往多数是在群体水平上研
究，在单叶水平上就气象因素、土壤水分、矿质营养等对玉米叶片水分利用效率（ＬＷＵＥ）的影响也有研究［１９］。本
研究对不同覆膜方式下玉米的光合特性、ＬＷＵＥ和籽粒产量进行研究，旨在为我国干旱半干旱地区完善玉米高
产栽培技术措施、提高产量提供理论依据和技术支撑。
１　材料与方法
１．１　试验地概况
试验在农业部甘肃镇原黄土旱塬生态环境重点野外科学观测站（３５°３０′Ｎ，１０７°２９′Ｅ）进行。该站位于海拔
１２９７ｍ的黄河中游黄土高原沟壑区的陇东地区，属温带大陆性气候，有明显的半湿润向半干旱过渡的大陆性温
带季风气候特征，年平均气温９．９℃，≥１０℃的年积温２８４２℃，干燥度１．１７，年辐射量５５４．３～５６５．２ｋＪ／ｃｍ２，年
日照时数２２４９～２４３７ｈ，无霜期１３０ｄ左右，年均降水量５４８．９ｍｍ，且变率大，７－９月降雨占全年降水量的
５４．１％，年蒸发量平均为１５２４．８ｍｍ，为典型的半湿润偏旱雨养农业区［１４，２０］，无需灌溉，生育期降水量见表１。
１７８－１８４
２０１２年１０月
　　　草　业　学　报　　　
　　　ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ　　　
第２１卷　第５期
Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．５
收稿日期：２０１１０７１８；改回日期：２０１１１００９
基金项目：国家自然科学基金项目（３０９６０１８７）资助。
作者简介：高玉红（１９７８），女，甘肃民勤人，讲师，博士。Ｅｍａｉｌ：ｇａｏｙｈ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
通讯作者。Ｅｍａｉｌ：ｎｉｕｊｙ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
表１　玉米生育期降水量
犜犪犫犾犲１　犚犪犻狀犳犪犾狅犳犿犪犻狕犲犻狀犵狉狅狑狋犺狊狋犪犵犲 ｍｍ
项目
Ｉｔｅｍ
月份 Ｍｏｎｔｈｓ
４ ５ ６ ７ ８ ９
生育期总降水量
Ｔｈｅｔｏｔａｌｒａｉｎｆａｌｏｆｇｒｏｗｔｈｓｔａｇｅ
降水量Ｒａｉｎｆａｌ ６．００ ４１．１０ １２．８０ ８０．８０ ８９．５０ ２９．３０ ２５９．５０
１．２　试验设计
于２００９年按单因素随机区组试验设计，共设计５个处理（４种覆膜方式，图１），分别为：全膜双垄沟播（ＱＳ）：
起大、小双垄，大垄宽７０ｃｍ、垄高１０～１５ｃｍ，小垄宽４０ｃｍ、垄高１５～２０ｃｍ，在大、小垄相接处形成播种沟，采用
宽１２０ｃｍ的超薄膜全地面覆盖，株距３５ｃｍ；全膜垄作沟播（ＱＬ）：起垄，垄宽５５ｃｍ、垄高１５～２０ｃｍ，形成播种
沟，采用７０ｃｍ的超薄膜全地面覆盖，株距３５ｃｍ种植；半膜双垄沟播（ＢＳ）：采用全膜双垄沟播技术起大、小双垄
及超薄膜覆膜方法，但在大垄中间留３０～３５ｃｍ距离不覆膜，株距３５ｃｍ；半膜平铺（ＢＰ）：不起垄，采用７０ｃｍ的
超薄膜覆盖，膜与膜间留３０ｃｍ距离不覆膜，每幅地膜种２行玉米，按行距５５ｃｍ，株距３５ｃｍ种植；露地（ＣＫ）：
不起垄，不覆膜，按行距５５ｃｍ，株距３５ｃｍ种植。
图１　不同覆膜方式示意图
犉犻犵．１　犛犽犲狋犮犺犿犪狆狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犻犾犿犿狌犾犮犺犻狀犵狑犪狔狊
　Ａ：全膜双垄沟播（ＱＳ）Ｗｈｏｌｅｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｔｗｏｌｉｎｅｓｏｆｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇ（ＱＳ）；Ｂ：全膜垄作沟播（ＱＬ）Ｗｈｏｌｅｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｌｉｎｅｏｆｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇ
（ＱＬ）；Ｃ：半膜双垄沟播（ＢＳ）Ｓｅｍｉｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｔｗｏｌｉｎｅｓｏｆｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇ（ＢＳ）；Ｄ：半膜平铺穴播（ＢＰ）Ｓｅｍｉｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｏｆｔｉｌｉｎｇｂｕｎｃｈｓｏｗｉｎｇ
（ＢＰ）．下同Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
　　每处理３次重复，小区面积１９．８ｍ２（３．３ｍ×６．０ｍ）。供试土壤为黑垆土，有机质含量为１１．２２ｇ／ｋｇ，全氮
０．９９ｇ／ｋｇ，碱解氮７２．１３ｍｇ／ｋｇ，速效磷１９．１４ｍｇ／ｋｇ，速效钾１３９．３３ｍｇ／ｋｇ，ｐＨ８．４。以沈单１６号为玉米供
试品种，种植密度５．２５×１０４ 株／ｈｍ２。施尿素３９１．５ｋｇ／ｈｍ２（Ｎ４６），普通过磷酸钙１５００ｋｇ／ｈｍ２（Ｐ２Ｏ５１２），其
中，尿素６０％作基肥施入，４０％分别在拔节期和灌浆期按１∶１的比例追施，普通过磷酸钙全部作基肥施入。于
２００９年４月１９日播种，９月２０日收获。其他管理方式同一般大田。
９７１第２１卷第５期 草业学报２０１２年
１．３　研究方法
叶片光合测定［１０］：在田间自然空气条件下使用ＬＩ６４００ＸＴ便携式光合仪（光合测定系统），分别在苗期、拔
节期、大喇叭口期、抽雄期、乳熟期选择晴朗天气活体测定玉米单叶光合速率、蒸腾速率和气孔导度。测定部位在
苗期、拔节期和大喇叭口期时均为刚展开叶，抽雄期和乳熟期均为穗位叶。叶片水分利用效率以各叶片光合速率
与蒸腾速率的比值表示，即ＬＷＵＥ＝Ｐｎ／Ｔｒ，式中，Ｐｎ和Ｔｒ分别为同一叶片的光合速率和蒸腾速率的测定值。
各测定项目重复３次，从早晨８：００开始每隔２ｈ测定１次，共测定６次。收获时按小区实测产量。
１．４　试验数据处理方法
采用Ｅｘｃｅｌ２００３计算数据，用ＳＰＳＳ１３．０进行方差及相关性分析。
２　结果与分析
２．１　不同覆膜方式对玉米叶片光合速率和蒸腾速率的影响
不同覆膜方式下玉米生育期叶片光合速率（Ｐｎ）和蒸腾速率（Ｔｒ）均呈先升后降的“单峰”曲线变化趋势（图
２），峰值均出现在大喇叭口期。全膜覆盖较半膜覆盖、露地分别高１４．８９％，３３．４５％（Ｐｎ）和３．０４％，４．９５％
（Ｔｒ），双垄沟播较垄作沟播、平铺穴播分别高０．３７％，１６．４３％（Ｐｎ）和０．１８％，１２．４５％（Ｔｒ）。其中，全膜双垄沟
播（ＱＳ）与全膜垄作沟播（ＱＬ）栽培技术下从拔节期至大喇叭口期上升幅度较大，此后又急剧下降，至抽雄期缓慢
下降，半膜双垄沟播（ＢＳ）、半膜平铺穴播（ＢＰ）和露地穴播（ＣＫ）变化幅度较小。全生育期平均Ｐｎ为ＱＳ处理较
ＱＬ、ＢＳ、ＢＰ和ＣＫ分别高９．００％，１５．３１％，２４．７１％和３９．２１％，大喇叭口期分别高１７．８１％，３１．８４％，３９．５０％
和７３．９４％（犘＜０．０５）。这主要是由于露地处理的土壤含水量较小，水分亏缺严重，气孔开度减小，从而影响了光
合作用，使得Ｐｎ较低。Ｔｒ在拔节期以前ＱＳ处理显著低于ＣＫ，大喇叭口期至乳熟期则一直保持较高水平（５．６９
μｍｏｌ／ｍ
２·ｓ），较ＱＬ、ＢＳ、ＢＰ和ＣＫ分别高４％，７％，１６％和１９％，且均随生育期的推进呈逐渐降低的趋势。说
明全膜双垄沟播处理能够有效提高玉米光合速率，同时有效抑制拔节期以前的蒸腾速率。
图２　不同覆膜方式下玉米光合速率和蒸腾速率的变化
犉犻犵．２　犜犺犲犮犺犪狀犵犲狊狅犳狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮狉犪狋犲犪狀犱狋狉犪狀狊狆犻狉犪狋犻狅狀狉犪狋犲狅犳犿犪犻狕犲犻狀犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犻犾犿犿狌犾犮犺犻狀犵狑犪狔狊
１：苗期Ｓｅｅｄｉｎｇｓｔａｇｅ；２：拔节期Ｓｈｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅ；３：大喇叭口期Ｂｅｌｍｏｕｔｈｅｄｓｔａｇｅ；４：抽雄期Ｔａｓｓｅｌｉｎｇｓｔａｇｅ；５：乳熟期 Ｍｉｌｋｉｎｇｓｔａｇｅ．
２．２　不同覆膜方式对玉米叶片气孔导度和水分利用效率的影响
不同覆膜方式下从苗期至乳熟期玉米的气孔导度（Ｇｓ）均呈先升后降的趋势（表２），大喇叭口期最高，这与光
合速率较高，蒸腾速率较大相一致。全膜覆盖显著高于半膜覆盖和露地（犘＜０．０５），双垄沟播高于垄作沟播和平
铺穴播。其中，全膜双垄沟播（ＱＳ）处理的Ｇｓ最大，其均值较全膜垄作沟播（ＱＬ）、半膜双垄沟播（ＢＳ）、半膜平铺
穴播（ＢＰ）和ＣＫ分别高４．５２％，２３．７１％，２４．２２％和３４．００％。
不同覆膜方式下玉米的叶片水分利用效率（ＬＷＵＥ：ｌｅａｆｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）在不同生育时期存在明显差
异（表２）。不同覆膜处理下全膜覆盖高于半膜（５．７８％）和露地（８．１８％），双垄沟播高于垄作沟播（９．２７％）和平
铺穴播（８．９４％）。其中，苗期至大喇叭口期ＱＳ处理的ＬＷＵＥ显著高于其他处理（犘＜０．０５）。可以看出，大喇
０８１ ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ（２０１２） Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．５
叭口期以前随着生育期的推进各处理间的差异呈逐渐缩小的趋势。至抽雄期半膜双垄沟播处理的ＬＷＵＥ最
高，且各覆膜处理间差异不显著；乳熟期ＣＫ显著高于其他处理（犘＜０．０５），处理ＱＳ与ＱＬ、ＢＳ间差异不显著。
２．３　不同覆膜方式对玉米产量性状的影响
不同覆膜方式下玉米叶片ＣＯ２ 和Ｈ２Ｏ气体交换参数的不同变化特征，最终反映在产量和农艺性状的变化
上，各处理产量性状以全膜双垄沟播（ＱＳ）处理表现较好（表３），该处理的穗长、穗行数与半膜双垄沟播（ＢＳ）、半
膜平铺（ＢＰ）、ＣＫ处理的差异显著（犘＜０．０５，下同）；秃顶长差异不显著；行粒数与ＣＫ处理的差异显著；全膜覆
盖、半膜覆盖的穗粗与ＣＫ的差异达显著水平；全膜覆盖的百粒重与半膜覆盖和露地间均差异显著，全膜双垄沟
播处理的百粒重显著高于全膜垄作沟播。可见，全膜双垄沟播处理明显促进了穗长、穗粗、穗行数、行粒数和百粒
重的增加。籽粒产量ＱＳ处理最高，较 ＱＬ、ＢＳ、ＢＰ和ＣＫ分别高２４．１７％，２７．１５％，４４．５２％和６９．１４％（犘＜
０．０５）。说明全膜双垄沟播技术能够显著提高旱地玉米的籽粒产量。
表２　不同覆膜方式下玉米叶片气孔导度与水分利用效率的变化
犜犪犫犾犲２　犆犺犪狀犵犲狊狅犳犌狊犪狀犱犾犲犪犳狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔（犔犠犝犈）狅犳犿犪犻狕犲狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犻犾犿犿狌犾犮犺犻狀犵狑犪狔狊
生育时期
Ｇｒｏｗｉｎｇｓｔａｇｅｓ
气孔导度Ｇｓ（ｍｍｏｌ／ｍ２·ｓ）
ＱＳ ＱＬ ＢＳ ＢＰ ＣＫ
水分利用效率ＬＷＵＥ（μｍｏｌ／ＣＯ２·ｍｍｏｌＨ２Ｏ）
ＱＳ ＱＬ ＢＳ ＢＰ ＣＫ
苗期Ｓｅｅｄｉｎｇｓｔａｇｅ １４７．３６ａ １３６．９２ａｂ １２０．６５ｂｃ１１１．８３ｃｄ ９９．７９ｄ ５．２１ａ ３．４５ｂ ３．７９ｂ ３．４３ｂ ２．９０ｂ
拔节期Ｓｈｏｏｔｉｎｇｓｔａｇｅ １７３．５９ａ １６７．４３ａ １４４．０９ｂｃ１２６．５２ｃｄ１１７．５９ｄ ３．８９ａ ３．１４ｂ ３．０６ｂ ３．１０ｂ ２．５３ｃ
大喇叭口期Ｂｅｌｍｏｕｔｈｅｄｓｔａｇｅ ２１２．６６ａｂ２０３．３９ａｂ １９０．５１ｂｃ１８４．１０ｂｃ１７１．３６ｃ ３．９５ａ ３．４２ｂ ３．２０ｂｃ ３．１３ｃ ２．６０ｄ
抽雄期Ｔａｓｓｅｌｉｎｇｓｔａｇｅ ２０７．８２ａ １９９．２９ａｂ １８０．１７ｂｃ１６７．２２ｃ １５９．０３ｃ ３．１３ａｂ ３．０８ａｂ ３．２５ａ ２．９５ａｂ ２．８１ｂ
乳熟期 Ｍｉｌｋｉｎｇｓｔａｇｅ １２６．６３ａ １２３．４６ａ １１６．４３ｂ １０９．１３ｂ １００．０２ｃ ６．７７ｃ ６．８３ｃ ７．２４ｂｃ ７．４０ｂ ８．９６ａ
　注：同行数据后不同字母表示处理间差异显著（犘＜０．０５）。下同。
　Ｎｏｔｅ：Ｄａｔａｉｎｔｈｅｓａｍｅｒｏｗｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｍａｌｌｅｔｔｅｒｓｍｅａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅａｍｏｎｇｔｒｅａｔｍｅｎｔｓａｔ０．０５ｌｅｖｅｌ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ．
表３　不同覆膜方式下玉米籽粒产量性状比较
犜犪犫犾犲３　犜犺犲犮狅犿狆犪狉犲狅狀犵狉犪犻狀狔犻犲犾犱狅犳犿犪犻狕犲狌狀犱犲狉犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犻犾犿犿狌犾犮犺犻狀犵狑犪狔狊
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
穗长
Ｅａｒｌｅｎｇｔｈ
（ｃｍ）
秃顶长
Ｂａｌｄｎｅｓｓｌｅｎｇｔｈ
（ｃｍ）
穗行数
Ｅａｒｒｏｗｓ
（行ｒｏｗ）
行粒数
Ｒｏｗｇｒａｉｎｓ
（粒ｇｒａｉｎ）
穗粗
Ｅａｒｄｉａｍｅｔｅｒ
（ｃｍ）
百粒重
１００ｓｅｅｄｗｅｉｇｈｔ
（ｇ）
籽粒产量
Ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ
（ｋｇ／ｈｍ２）
ＱＳ ２３．１７ａ ２．７４ａ １５．４７ａ ３２．５０ａ ５．２０ａ ３３．５７ａ ９７４９．８８ａ
ＱＬ ２２．２１ａ ２．８４ａ １５．０７ａｂ ３２．４３ａ ５．１７ａ ３０．３２ｂ ９１３５．２１ｂ
ＢＳ ２０．３７ｂ ２．９３ａ １４．７３ｂ ３１．５７ａｂ ４．８０ｂ ２７．１２ｃ ７６６３．５４ｃ
ＢＰ ２０．３３ｂ ２．４３ａ １４．４０ｂ ３０．７３ａｂ ４．９７ｂ ２６．４８ｃ ６８１２．４３ｄ
ＣＫ １８．７０ｂ ２．８９ａ １３．２０ｃ ２９．５３ｂ ４．５３ｃ ２１．５６ｄ ５１１５．００ｅ
２．４　农艺性状与籽粒产量相关性分析
不同覆膜方式下旱地玉米的各农艺性状之间的相关关系表现为：穗长与穗行数、穗粗呈极显著正相关；行粒
数与穗长、穗行数、穗粗呈显著正相关（表４）；穗行数与穗粗呈极显著正相关；百粒重与穗长、穗行数、穗粗呈显著
正相关。就籽粒产量而言，与穗长、穗行数、行粒数、穗粗、百粒重呈极显著正相关。说明各农艺性状中穗长、穗行
数、行粒数、穗粗、百粒重是影响玉米籽粒产量的主要因素。
２．５　光合指标与籽粒产量之间相关分析
各光合特性指标中（表５），Ｇｓ与Ｐｎ、Ｔｒ相关关系达极显著水平；Ｐｎ与Ｔｒ、ＬＷＵＥ相关关系达显著水平。由
表６可知，不同覆膜方式下旱地玉米Ｐｎ、Ｇｓ与籽粒产量在苗期至乳熟期呈极显著正相关；Ｔｒ与籽粒产量大喇叭
１８１第２１卷第５期 草业学报２０１２年
口期以前呈负相关关系，此后呈极显著正相关；ＬＷＵＥ与籽粒产量间在苗期至大喇叭口期呈极显著正相关，抽雄
期相关性不显著，乳熟期呈极显著负相关。说明当处理间差异较大，或与ＣＫ相比时，光合性能能更好地解释籽
粒产量形成的原因。
表４　农艺性状与籽粒产量相关性分析
犜犪犫犾犲４　犜犺犲狉犲犾犪狋犲犱狅犳犪犵狉狅狀狅犿犻犮犮犺犪狉犪犮狋犲狉狊犪狀犱犵狉犪犻狀狔犻犲犾犱
处理
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ
穗长
Ｅａｒｌｅｎｇｔｈ
秃顶长
Ｂａｌｄｎｅｓｓｌｅｎｇｔｈ
穗行数
Ｅａｒｒｏｗｓ
行粒数
Ｒｏｗｇｒａｉｎｓ
穗粗
Ｅａｒｄｉａｍｅｔｅｒ
百粒重
１００ｓｅｅｄｗｅｉｇｈｔ
籽粒产量
Ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ
穗长Ｅａｒｌｅｎｇｔｈ １．０００ －０．００４ ０．８３６ ０．５９６ ０．７４５ ０．７６６ ０．８５６
秃顶长Ｂａｌｄｎｅｓｓｌｅｎｇｔｈ １．０００ －０．０１０ －０．２７５ ０．０４８ ０．１３５ ０．０２５
穗行数Ｅａｒｒｏｗｓ １．０００ ０．５６７ ０．８０８ ０．８８９ ０．９０８
行粒数 Ｒｏｗｇｒａｉｎｓ １．０００ ０．５８７ ０．５１１ ０．６５５
穗粗Ｅａｒｄｉａｍｅｔｅｒ １．０００ ０．８６０ ０．８４６
百粒重１００ｓｅｅｄｗｅｉｇｈｔ １．０００ ０．９４４
　注：和分别代表相关系数或回归方程显著性达０．０５和０．０１水平。下同。
　Ｎｏｔｅ：ａｎｄｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｒｅａｃｈｅｓ０．０５ａｎｄ０．０１ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｅｖｅｌ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｓａｍｅｂｅｌｏｗ。
３　讨论
干旱是作物产量的主要限制因子［２１］，土壤水分不
足，气孔关闭，使植物吸收ＣＯ２ 受到限制，降低了叶片
光合速率，减少了叶片水分损失，使蒸腾速率平行降
低［２２］，进而影响ＬＷＵＥ［９］。地膜覆盖能显著改善叶
片的光合特性，提高ＬＷＵＥ［２３，２４］，在不同覆盖方式下，
研究作物生理变化特征及其生理生态机理，对寻求提高
作物ＬＷＵＥ和抵御干旱灾害新途径有一定的积极意
义［２３］。本研究从不同覆膜方式出发，探讨了不同覆膜
方式下玉米叶片光合特性、ＬＷＵＥ及籽粒产量的变化。
表５　玉米光合速率、蒸腾速率和气孔导度之间的相关系数
犜犪犫犾犲５　犆狅狉狉犲犾犪狋犻狏犲犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊犫犲狋狑犲犲狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊
狉犪狋犲，狋狉犪狀狊狆犻狉犪狋犻狅狀狉犪狋犲犪狀犱狊狋狅犿犪狋犪犾犮狅狀犱狌犮狋犪狀犮犲
狉犪狋犲犻狀犾犲犪狏犲狊狅犳犿犪犻狕犲
项目Ｉｔｅｍ 光合速率Ｐｎ 蒸腾速率Ｔｒ 气孔导度Ｇｓ
光合速率Ｐｎ １．０００ ０．５８６ ０．９２２
蒸腾速率Ｔｒ １．０００ ０．７３４
气孔导度Ｇｓ １．０００
表６　光合指标与籽粒产量之间相关分析
犜犪犫犾犲６　犜犺犲狉犲犾犪狋犲犱狅犳狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狋犻犮犻狀犱犲狓犪狀犱犵狉犪犻狀狔犻犲犾犱
项目Ｉｔｅｍ 苗期Ｓｅｅｄｉｎｇ 拔节期Ｓｈｏｏｔｉｎｇ 大喇叭口期 Ｍａｌｃｔｃｔｒａｄ 抽雄期Ｔａｓｓｅｌｉｎｇ 乳熟期 Ｍｉｌｋｉｎｇ
光合速率Ｐｎ ０．９３７ ０．９１３ ０．９５９ ０．８０８ ０．８６７
蒸腾速率Ｔｒ －０．２３３ －０．３３７ ０．７３９ ０．６６２ ０．９７１
气孔导度Ｇｓ ０．８７８ ０．９０８ ０．７１０ ０．８０１ ０．９０５
叶片水分利用效率ＬＷＵＥ ０．６８６ ０．７８０ ０．９２４ ０．４２９ －０．８６５
　　全膜双垄沟播种植与全膜垄作沟播、半膜双垄沟播、半膜平铺穴播和ＣＫ相比，明显提高了玉米的光合速率、
蒸腾速率和气孔导度。原因是由于全膜覆盖为旱地玉米提供适宜的生长小环境，双垄沟播改善了土壤的供水和
玉米植株的吸水能力，土壤表层温度稳定，而使叶片气孔开度较大，气孔导度增大，有利于气体的交换，同时双垄
沟播有效增加了植株的叶面积，植株生长旺盛，因而促进旱地玉米光合速率和蒸腾速率，且发生萎蔫的时间推迟，
这对光合产物的积累有积极的作用。
全膜双垄沟播处理能显著提高旱地玉米的ＬＷＵＥ。苗期至大喇叭口期全膜双垄沟播处理的ＬＷＵＥ显著高
于全膜垄作沟播、半膜双垄沟播、半膜平铺穴播和ＣＫ；抽雄期的ＬＷＵＥ为半膜双垄沟播高于全膜双垄沟播；乳
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熟期ＣＫ的ＬＷＵＥ高于其他处理。说明通过改善玉米冠层的小气候结构，进而影响棵间小气候，导致玉米叶片
边界层气象条件发生变化，使得用同样多的有效气孔水分散失，换取更多（与ＣＫ比）的ＣＯ２ 同化物积累成为可
能［２３］。玉米抽雄期半膜双垄沟播栽培技术下叶片光合速率随气孔导度的减小而下降的幅度小于蒸腾速率的下
降幅度，蒸腾作用对水分胁迫的响应比光合作用敏感，蒸腾作用超前于光合作用的下降幅度大于全膜双垄沟播，
使ＬＷＵＥ有所提高，因此半膜双垄沟播也有利于提高作物ＬＷＵＥ。由于玉米乳熟期降水较多，而单叶水分利用
效率与土壤相对含水量呈抛物线，过高的土壤含水量不利于提高水分利用效率［２２］。值得说明的是，玉米乳熟期
蒸腾速率较低，而光合速率较高，可能是由于玉米在水分胁迫条件下，叶片气孔导度降低，蒸腾速率减弱的程度比
光合作用减弱的程度大，从而间接导致ＬＷＵＥ升高，即作物在干旱胁迫时主要通过降低其蒸腾速率来提高
ＬＷＵＥ，这与于晓芳等［２５］的研究结果相一致。有关如何优化旱地玉米的覆膜方式和气孔调节，协调植物水分、
ＣＯ２ 的关系，以便最经济的利用水分，尚需进一步深入研究。
旱地玉米籽粒产量为全膜覆盖高于半膜覆盖，双垄沟播高于垄作沟播和平铺穴播。其中，全膜双垄沟播玉米
籽粒产量最高，较半膜平铺穴播高出４４．５２％，这与他人的研究结果基本一致［１５，１６］。由于全膜双垄沟播技术提高
了冠层间空气相对湿度，降低了叶温，提高了叶片含水量，增加了Ｇｓ，减少气孔因素对光合作用的限制。最终，更
加有效地利用了农田的光、温和水资源，达到高产、高效的目的［２３］。相关分析表明，各光合特性指标中，Ｇｓ与
Ｐｎ、Ｔｒ极显著相关；Ｐｎ与Ｔｒ显著相关。这一结果与胡守林等［２６］关于紫花苜蓿（犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻狏犪）的光合性能研
究结果一致。玉米不同生育时期叶片光合特性与籽粒产量之间的关系不同，研究表明，籽粒产量与Ｐｎ、Ｇｓ呈极
显著正相关；与苗期至大喇叭口期的ＬＷＵＥ呈极显著正相关；与大喇叭口期至乳熟期的Ｔｒ呈极显著正相关。
由此说明不同生育时期玉米的光合特性受到环境因子的影响，这与王静等［２７］关于芨芨草（犃犮犺狀犪狋犺犲狉狌犿狊狆犾犲狀
犱犲狀狊）的研究结果相一致。
４　结论
不同覆膜方式下玉米生育期叶片Ｐｎ和Ｔｒ均呈先升后降的“单峰”曲线变化趋势，峰值均出现在大喇叭口
期。全膜覆盖高于半膜覆盖和露地，双垄沟播高于垄作沟播和平铺穴播。其中，全膜双垄沟播处理的Ｐｎ、Ｇｓ、
ＬＷＵＥ和籽粒产量均高于全膜垄作沟播、半膜双垄沟播、半膜平铺穴播和露地。相关分析表明，籽粒产量与穗
长、穗行数、行粒数、穗粗、百粒重呈极显著正相关；与Ｐｎ、Ｇｓ、苗期至大喇叭口期的ＬＷＵＥ、大喇叭口期至乳熟期
的Ｔｒ呈极显著正相关。Ｇｓ与Ｐｎ、Ｔｒ极显著正相关；Ｐｎ与Ｔｒ显著正相关。与全膜垄作沟播、半膜双垄沟播、半
膜平铺穴播和露地穴播相比，全膜双垄沟播技术下玉米籽粒产量分别增加２４．１７％，２７．１５％，４４．５２％和６９．１４％
（犘＜０．０５），是目前我国陇东地区玉米的最佳覆膜方式。
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犈犳犳犲犮狋狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犳犻犾犿犿狌犾犮犺犻狀犵狅狀狆犺狅狋狅狊狔狀狋犺犲狊犻狊，狋狉犪狀狊狆犻狉犪狋犻狅狀狉犪狋犲
犪狀犱犾犲犪犳狑犪狋犲狉狌狊犲犲犳犳犻犮犻犲狀犮狔狅犳犿犪犻狕犲
ＧＡＯＹｕｈｏｎｇ，ＮＩＵＪｕｎｙｉ，ＸＵＲｕｉ，ＷＡＮＧＹａｎ，ＬＩＣｈａｎｇｊｉａｎｇ，ＱＩＤｉ
（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＡｒｉｄＬａｎｄＣｒｏｐＳｃｉｅｎｃｅｉｎＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＣｏｌｅｇｅｏｆＡｇｒｏｎｏｍｙ，
ＧａｎｓｕＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ７３００７０，Ｃｈｉｎａ）
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｍａｉｚｅ（犣犲犪犿犪狔狊）ｙｉｅｌｄｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｗｈｏｌｅｆｉｌｍ ｍｕｌｃｈｉｎｇ，ｔｗｏｌｉｎｅｓｏｆ
ｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇｗｅｒｅｄｏｎｅｉｎａｒｉｄａｎｄｓｅｍｉａｒｉｄａｒｅａｓ．Ｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｉｎ２００９ｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｆｉｖｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｏｎｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒａｔｅ（Ｐｎ），ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｒａｔｅ（Ｔｒ），ｓｔｏｍａｔａｌｃｏｎ
ｄｕｃｔａｎｃｅ（Ｇｓ），ｌｅａｆｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（ＬＷＵＥ）ａｎｄｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ．ＴｈｅＰｎａｎｄＴｒｗｅｒｅｈｉｇｈｅｓｔａｔｔｈｅｂｅｌ
ｍｏｕｔｈｅｄｓｔａｇｅｗｉｔｈｓｉｎｇｌｅｐｅａｋｅｄｃｕｒｖｅｓ．ＴｈｅＰｎ，Ｇｓ，ＬＷＵＥａｎｄｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｕｎｄｅｒｗｈｏｌｅｆｉｌｍ ｍｕｌｃｈｉｎｇｏｆ
ｔｗｏｌｉｎｅｓｏｆｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇ（ＱＳ）ｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈｏｓｅｏｆｍｕｌｃｈｉｎｇｌｉｎｅｓｏｆｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇ
（ＱＬ），ｓｅｍｉｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｔｗｏｌｉｎｅｓｏｆｆｕｒｒｏｗｓｏｗｉｎｇ（ＢＳ），ｓｅｍｉｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｏｆｔｉｌｉｎｇｂｕｎｃｈｓｏｗｉｎｇ（ＢＰ）
ａｎｄｎｏｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｏｆｂｕｎｃｈｓｏｗｉｎｇ（ＣＫ）．ＴｈｅＧｓｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＰｎａｎｄＴｒ，
ｗｈｉｌｅＰｎｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＴｒ．ＴｈｅｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｗａｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｏｒｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈＰｎ，
Ｇｓ，ＬＷＵＥｆｒｏｍｓｅｅｄｉｎｇｓｔａｇｅｔｏｂｅｌｍｏｕｔｈｅｄｓｔａｇｅａｎｄＴｒｆｒｏｍｂｅｌｍｏｕｔｈｅｄｓｔａｇｅｔｏｍｉｌｋｉｎｇｓｔａｇｅ．Ｔｈｅｒｅ
ｓｕｌｔｓａｌｓｏｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅＱＳｔｒｅａｔｍｅｎｔｉｍｐｒｏｖｅｄｇｒａｉｎｙｉｅｌｄｂｙ２４．１７％，２７．１５％，４４．５２％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈ
ＱＬ，ＢＳ，ＢＰａｎｄＣＫｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｎｄｉｓｃｕｒｒｅｎｔｌｙｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｐａｔｔｅｒｎｆｏｒｍａｉｚｅｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｉｎｔｈｅＬｏｎｇｄｏｎｇ
ａｒｅａ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｆｉｌｍｍｕｌｃｈｉｎｇｐａｔｔｅｒｎｓ；ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓｒａｔｅ；ｔｒａｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｒａｔｅ；ｌｅａｆｗａｔｅｒｕｓｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ（ＬＷＵＥ）；
ｇｒａｉｎｙｉｅｌｄ
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