1、西 北 农 业 学 报 ，（）：膜下秸秆覆盖的土壤水热效应对日光温室黄瓜生长及产量的影响收稿日期：修回日期：基金项目：宁夏自然科学基金（）；宁夏科技厅科技支撑计划（）；国家大宗蔬菜产业技术体系（）。第一作者：王蓉，女，在读博士，从事植物营养与高效节水灌溉研究。：王蓉，王虎，马玲，杨冬艳（宁夏吴忠国家农业科技园区管委会，宁夏吴忠 ；宁夏大学 土木与水利工程学院，银川 ；宁夏现代农业有限公司，银川 ；宁夏农林科学院 园艺研究所，银川 ）摘要为了探究膜下秸秆覆盖的日光温室黄瓜根际土壤水热特征及增产机制，在统一覆盖地膜基础上，设置个秸秆覆盖量水平 、（记为 、和 ），以无秸秆覆盖为对照（）进行试验。结
2、果表明：膜下秸秆覆盖可提高黄瓜全生育期 土壤蓄水量，生长前期蓄水效应无显著性，生长末期，处理 较 显著高出 （），土壤保墒效果最佳；、和 土层日均温随秸秆覆盖量增加而增加，随土层加深而降低，且变化趋于平缓，土层温度日高峰期集中在：；就黄瓜生长月及全生育期而言，除 土层外，膜下秸秆覆盖对各土层均有增温效应，土层比其他土层依次高出 、和 ；生育后期，膜下秸秆覆盖促进株高、叶片数和茎粗生长，且通过促进坐果数、黄瓜纵横径生长，达到增产效果，处理、和 分别较 显著提高 、和 （）。综合考虑，土壤保墒增温效果和黄瓜生长及产量指标，处理（秸秆覆盖量为 ）是日光温室秋冬茬黄瓜保墒调温增产的最佳膜下秸秆覆盖量。
3、关键词秸秆覆盖；水热效应；黄瓜；生长；产量宁夏中部干旱半干旱带，日照充足，是自治区重点发展设施蔬菜产业区域。黄瓜作为宁夏温室主栽蔬菜，栽培面积占宁夏设施蔬菜 以上，其根系较浅，叶面积大，喜湿、喜温，耐寒性弱，故土壤水分和土壤温度的高低变化对黄瓜生长影响很大。然而日光温室秋冬茬黄瓜在生长后期常面临灌溉水温低和土壤温度低引起的冻害、生长缓慢和果实结实率低等问题，从而造成黄瓜产量低而不稳和质量下降。因此，合理的地表覆盖保墒增温措施可有效地解决因低温带来的以上问题，是保证温室黄瓜顺利越冬和产量提高的重要技术。地表覆盖技术可有效调节土壤温度，提高土壤保墒蓄水能力，改良土壤结构，改善作物生长环境，对作物增
4、产效果显著。研究表明地膜覆盖能够显著改善土壤水热条件，提高作物的产量，但是透气性差，土壤微生物活性不高，最终导致根系活力下降。秸秆覆盖技术可改善土壤理化性质，增加微生物数量、提高有机碳和养分含量，且调温效果好，有利于缓解极端温度对作物的伤害，但单一秸秆覆盖易造成水分损耗及低温效应造成出苗率下降减产等负效应。可见，单一覆膜和秸秆覆盖模式各有利弊，通过地膜秸秆结合覆盖可有效弥补单一地膜和秸秆覆盖带来的负效应，提高土壤的保墒蓄水能力 。目前，国内外关于秸秆覆盖及地膜秸秆双元覆盖对大田作物生长的影响研究较多，但针对设施黄瓜膜下秸秆覆盖土壤水热变化机制及对植株生长发育方面的系统研究鲜见报道。鉴于此，本研
5、究在覆膜条件下，设置不同秸秆量对温室秋冬茬黄瓜进行地表覆盖，开展黄瓜根际土壤水热变化及对植株生长的影响研究，旨在探讨膜下秸秆覆盖对设施黄瓜根际土壤温度和水分变化规律及对黄瓜生长和产量的影响，为膜下秸秆覆盖设施黄瓜优质高产和设施土壤环境改良方面提供理论依据，为地膜秸秆覆盖模式的保水调温效应和设施黄瓜优质高产和设施土壤环境改良方面提供借鉴，对秸秆覆盖还田大面积推广及实现资源化利用等方面，具有十分重要的理论和实际意义。材料与方法 试验地概况试验于 年月 年月在宁夏吴忠国家农业科技园区日光温室进行，该基地属大陆性干旱、半干旱气候，海拔 ，全年光照时间达 ，全年太阳辐射高达 ，年平均气温 。年平均降水量
6、 ，无霜期 左右，冬季寒冷多风。试验日光温室宽，长 ，钢架结构，净栽培面积 ，温室后土墙底宽，脊高，外覆盖保温材料保温被，保温采光效果良好。试验期间温室内空气温度、湿度及光照强度情况如图所示（定植个月后开始监测）。供试土壤体积质量为 ，田间持水量为 ，土层：全磷 ，全钾 ，碱解氮 ，有效磷 ，速效钾 ，有机质 。图试验地温室环境状况 试验设计采用传统土栽垄上覆膜定植模式，以地表无秸秆覆盖为对照（），设置个玉米秸秆覆盖量处理，分别为：；。小区面积为 ，重复次，随机排列。供试黄瓜品种为 绿冠 ，玉米秸秆为自然晒干粉碎秸秆（长度为），年月 日定植，年月日拉秧。在统一施基肥农家肥 ，磷酸二铵 基础上，
7、起垄单行栽培，垄 宽 ，垄 间 距 ，定 植 株 距 。追肥采用水肥一体化技术，统一滴灌。追肥选用水溶性肥（：；：；：）。测定项目及方法（）土壤温度：采用曲管地温计插在垄上种植处，从定植后，每隔测定、和 层土壤温度日变化（：、：、：、：、：）。西北农业学报 卷（）土壤质量含水量：采用土钻取土烘干法测定定植后、和 黄瓜根际 层土壤质量含水量，土层每 测定次，重复次。（）土壤蓄水量：用下式计算：式中：为土层深度，；为土壤体积质量（土层均值为 ）；为土壤质量含水量，。（）黄瓜生长：定植后每隔 随机选择株黄瓜植株测定其株高和主茎粗。（）黄瓜产量：在收获盛期，每个处理选取外形均匀黄瓜果实 个测定其纵径、
8、横径和单果质量，测产以采摘期每次实际采收量的总和为准。数据处理用 作图，采用 进行数据分析，法进行差异显著性比较。结果与分析 不同处理下土壤温度变化如图所示，因气温影响，各土层温度变化趋势相同，随生育期延长逐渐降低，至 月下旬变化平稳。各土层温度对不同处理随生长月份延长的响应特征表现不尽相同。月时，处理对 土层均有增温效应，处理除 土层外，和 处理除 土层外，也均促进其他土层增温。月时，除 土层外，各处理均促进其他土层增温，处理 和 均促进 土层增温，而处理 和 呈降温效应。月时，除 处理外，各处理对各土层均有增温效应。同时，月和 月的 和 土层，以及月除 土层的其他土层的地温随秸秆量增加而增
9、加，均表现为 。、分别为各处理在、及各土层平均温度。下图同此，；图不同处理下日光温室黄瓜全生育期 的土层温度 （）期王蓉等：膜下秸秆覆盖的土壤水热效应对日光温室黄瓜生长及产量的影响可见，在 月至次年月，膜下不同秸秆覆盖量对、和 土层均有增温效应，随秸秆量增加，地温均大致呈上升趋势；和 处理对 土层均有增温效应，而 处理在 月至 月表现为降温效应；从黄瓜各土层均温来看（图），土层越深土温变化相对越平 稳 且 呈 降 低 趋 势，土 层 土 温 为 ，比 、和 土层分别高出 、和 。如表所示，黄瓜结果期除 土层外，各处理均促进其他土层增温，在 土层，处理 和 的平均土温均较 显著高出 和 ，处 理
10、 和 与 差 异 不 显 著（）；在 土层，处理 比 显著高 出 ，其 他 处 理 与 差 异 不 显 著（）；在 土层，处理 、和 均比 显著高出 、和（）；在 土层，处理 、和 均比 显著高出 、和 ，而 处理与 差异不显著（）。土层处，处理 和 较 均有增温效应，且处理 较 存在显著性差异，而处理 和 较 有降温效应，但均不存在显著性差异（）。表黄瓜结果期不同土层土壤平均温度（?）处理 土层 注：同列不同小写字母表示不同处理下差异具有统计学意义（）。下同。：（）不同处理下土壤温度日变化由图看出，土层的土温在：时随时间延长而增加，且覆盖处理的日均温均高于，其中处理 最高，高达 。如图、所示
11、，和 土层，各处理均在：达温度高峰，且覆盖处理在 土层的日均温均高于 ，处理 依然最高，高达 。如图所示，各处理在 土层温度高峰时间不同，分布在：时间段，土层处理 温度高峰在：，其他处理在：（图），且 和 土层日均温随秸秆覆盖量增加而增加，覆盖处理均高于，处理 最高分别达 和 。如图所示，土层温度在：最低，随时间推移各土层均升温，土层越深，升温趋势越平缓，至：时，表现为土层越深，温度越低。可见，土层温度高峰集中出现在：。膜下秸秆覆盖促进、和 土层日均温的提高，且随秸秆覆盖增加而增加，而 土层处，只有处理 、有利于日均温的提高，秸秆覆盖过多反而会降低。日均温随土层越深，变化趋势越平缓，温度越低。
12、不同处理下土壤蓄水量如图所示，月 日之前（定植后），植株较小，土壤水分消耗以棵间蒸发为主，耗水量较低，覆盖处理均对土壤水分蒸发有抑制作用，表现为各处理土壤蓄水量较 均有所增加，但无显著性差异（）。之后时期进入营养兼生殖生长阶段，叶片蒸腾和土壤水分蒸发增大，耗水量也随之增多，覆盖处理的平均土壤蓄水量在 月 日降至 ，均比 高，但无显著性差异（）。月 日，植株处在结瓜盛期，覆盖处理的平均土壤蓄水量保持在 ，较 均有所增加，其中处理 和 保水效果最佳，较 分 别 显 著 提 高 和 （）。次年月初，进入结瓜末期，水分灌溉减少，覆盖处理的平均土壤蓄水量降至最低为 ，较 均有所增加，处理、和 分 别 较
13、 显 著 提 高 、和 （）。可见，覆盖均有利于日光温室黄瓜生育期 土壤蓄水量提高，处理 对土壤的保墒效果最佳，其次为处理。西北农业学报 卷图土壤温度日变化 图秸秆覆盖下 土层日光温室黄瓜土壤蓄水量 期王蓉等：膜下秸秆覆盖的土壤水热效应对日光温室黄瓜生长及产量的影响 不同处理下黄瓜植株生长如图、所示，月 日之前，株高和叶片数生长迅速，之后生长相对缓慢。覆盖处理的株高和叶片数在伸蔓期均低于 ，处理 的株高 和 的 叶 片 数 较 分 别 显 著 降 低 和 （）。结瓜初期，除处理 外，其他处理均抑制株高生长，处理 和 显著降低 和 ；覆盖处理的叶片数均低于，但无显著性差异（）。在之后时期，覆盖处
14、理均促进株高和叶片数的生长：在 月 日 月 日（节瓜盛期），处理 的株高值最大，较 显著高出 ，但各覆盖处理的叶片数均与 无 显著 性差异（）。次年月初（节瓜末期），处理 的株高较 显著高出 ，而处理 和 的株高较 显著提高 和 ，叶片数均提高 （）。如图所示，茎粗在全生育期平缓增加，且覆盖处理均高于，处理 和 在月 日的茎粗显著增加 和 （）。之后时期，处理 均显著促进茎粗生长，且效果最佳，在次年月初时较 显著高出 ，其 次 处 理 较 显 著 高 出 （）。如图所示，覆盖处理的坐果数均高于，处理的坐果率最高，其次为处理，两 者 在 生 育 期 末 时 分 别 较 显 著 提 高 和 （）。
15、、分别是株高、茎粗、叶片数和坐果数，图秸秆覆盖下日光温室黄瓜生长 不同处理下黄瓜产量性状表显示，处理 的果实横径较 有所减少，其他处理均高于 ，其中处理 较 显著高出 （）。各处理的黄瓜纵径较 均有提高，但均无显著性差异（）。处理 和 的单果质量均低于 ，且处理 显著降低 （），处理 和 较 单果质量均有所提高，但无显著性差异（）。从产量方面来看，盛产在 月，总产量表现为各处理均高于，处理 、和 较 显著 提 高 、和 （）。讨 论 膜下秸秆覆盖调控土壤水热环境秸秆覆盖的保水效应受作物生育期、覆盖量、土层深度等因素影响。研究表明秸秆覆盖可抑制水分蒸发，增加土壤有机碳和改善土壤结构，西北农业学报
16、 卷表秸秆覆盖下日光温室黄瓜产量性状 处理 果实性状 横径 纵径 单果质量 产量（）月 月 月 总产 具有保水效果 。土壤蓄水量可直接反应覆盖效果，秸秆本身疏松多孔，且与土壤接触不紧密，能有效降低土壤蒸发损失，减缓土壤水分的蒸发速率，故秸秆覆盖通过调控生育前期不同覆盖量下的棵间蒸发及中后期长势差异下植株蒸腾作用的强弱来影响土壤水分的变化 。本研究发现在黄瓜生长前期蓄水效应不显著，节瓜盛期至末期，处理土壤蓄水量最高且与 存在显著性差异，这与玉米、小麦 等田间作物秸秆覆盖后的生长前期蓄水效应显著、后期保墒效应趋弱的结论不一致，这可能是黄瓜定植后处在扎根蹲苗阶段，且是在秋冬季节，气温不高，土壤水分蒸发作用不强，也可能是大田作物和温室蔬菜本身或环境不同所致。就全生育期的土壤蓄水量来说，旱地秸秆覆盖蓄水保墒明显，土壤含水量可增加，且随覆盖量的增加而提高，高覆盖量更有利于提高土壤含水量和贮水量，这均符合本研究结果：膜下秸秆覆盖可提高日光温室黄瓜全生育期 土层的蓄水量，且随秸秆覆盖量增加而增加，但覆盖量达一定值时，这一效果将趋于稳定。土壤温度是土壤热状况的综合表征指标，直接影响土壤理化性状和微生物活