春玉米是我国最重要的粮食作物之一[1]。随着玉米的经济价值的日益提升，玉米产业已成为国民经济增长中的重要组成部分[2]。低温和干旱是制约农业发展的主要因素[3]。我国耕地中约有一半以旱作农业为主，干旱和半干旱地区具有光照充足和光能资源丰富等优点，发展潜力巨大，但同时也存在水资源匮乏、水土流失、霜冻和风沙等问题[4]。近年来，干旱情况日趋严重，粮食生产遭受严重影响。因此，在蓄水保墒的前提下提高玉米产量和品质对保障旱作农业地区粮食安全具有重要的意义。地膜覆盖可增温保湿，抑制杂草，利于土壤微生物生长和腐殖质转化，改善玉米生长环境，缩短生育进程等[5]。地膜覆盖在干旱少雨的情况下能够保墒保湿，通过改变地下生长环境影响玉米根系生长发育和干物质的积累与分配，进而提高玉米产量，是促进玉米高产的重要措施之一[6]。近年来，我国对覆膜技术进行了深入的研究。传统的地膜覆盖方式存在回收效率低、易引起“白色污染”等问题，需加强防治[7]。与传统覆膜方式相比，膜际栽培具有操作简便、易于回收、污染较小等优点，有助于作物增产。目前，关于膜际栽培方面的研究已取得一定进展，但仍存在一些问题制约玉米产业和膜际栽培技术的快速发展。榆林地区农牧业发达，玉米需求量大，种植模式以旱作农业为主，对地膜使用的依赖性较高，因此，研究膜际栽培的优势和特点，在榆林地区推广膜际栽培技术，具有广阔的应用前景。本试验探究不同覆膜方式对土壤理化性状和春玉米产量的影响，以期揭示膜际栽培对春玉米生产的作用，为优化榆林地区春玉米覆膜方式、提高春玉米产量提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验地位于陕西省榆林市榆阳区农牧基地（109°72′E，38°30′N，海拔1 065 m），该地区属于典型的温带半干旱大陆性季风气候，年平均降水量约400 mm，其中60%~70%的降水集中在7—9月份，年平均气温7.90~11.39 ℃，年平均日照时数2 593.5~2 914.4 h，年蒸发量为1 152.2~1 289.7 mm，无霜期为134~169 d，土壤质地以砂壤土为主，保水保肥性差。1.2试验设计本试验采用随机区组试验，玉米供试品种为中榆968（品种来源：S-1×P-1），共设置膜上栽培、膜际栽培、无膜栽培3个处理，各组处理方法见表1，每个处理重复3次，共计9个小区，每个小区面积为30 m2（6 m×5 m）。玉米栽植时间为2022年5月1日，收获时间为2022年9月20日，种植密度为75 000株/hm2，采用宽窄行种植，宽行80 cm，窄行40 cm，采用玉米点播机进行播种，播种深度为4~5 cm，试验地膜均采用普通聚乙烯地膜，采用人工翻土整地及覆膜，各处理肥料用量一致，播前基施磷酸二铵（含N 18%，含P2O5 46%）和尿素（含N 46%）各300 kg/hm2，试验期间统一田间管理，适时人工除草。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.02.018.T001表1各组处理方法处理操作方法膜上栽培播前整地后覆盖地膜，膜上中心进行玉米种植工作膜际栽培播前整地后覆盖地膜，两侧各留20 cm空隙，分别种植玉米无膜栽培不覆盖地膜1.3测定指标及方法1.3.1土壤理化性质于拔节期（7月10日）利用五点取样法采集各试验小区0~20、21~40、41~60 cm土层原状土样（约1 500 g）。取样后将土壤样品去除植物残体和石块，于避光处风干。土壤含水量采用烘干法测定。土壤pH值采用电子pH计测定。土壤有机质含量采用高温外加热重铬酸钾氧化容量法测定[8]。1.3.2农艺性状和产量于灌浆期（7月29日）各处理分别随机选取5株玉米进行地上生物量和农艺性状测定，其中株高采用直尺测定，茎粗采用游标卡尺测定。成熟期各小区组织实收测产，记录穗数，采用间隔法从中抽取10穗玉米，称取鲜质量，计算其穗粒数和百粒重。晾晒至安全含水量（14%）后进行考种，并折算每公顷产量[9]。1.3.3籽粒营养品质于成熟期各处理选择代表性植株5株，取中部籽粒于烘箱105 ℃杀青后，60 ℃烘至恒重，粉碎后进行营养品质测定。粗蛋白（CP）采用凯氏定氮法测定；粗脂肪（EE）采用索氏提取法-残余法测定[10]。1.4数据统计与分析试验数据采用Microsoft Excel软件进行处理，SPSS 27软件进行单因素方差分析，Duncan's法进行多重比较。结果以“平均值±标准差”表示，P0.05表示差异显著。采用Origin 2021软件进行绘图。2结果与分析2.1不同覆膜方式对土壤理化性质的影响（见表2）覆膜可以影响各土层土壤含水量。由表2可知，0~60 cm土层土壤含水量的变化范围为8.84%~13.60%；在0~20 cm土层和21~40 cm土层，土壤含水量的排名均为膜际栽培膜上栽培无膜栽培，其中膜际栽培显著高于无膜栽培（P0.05）；在41~60 cm土层，土壤含水量排名为膜上栽培膜际栽培无膜栽培，膜上栽培和膜际栽培显著高于无膜栽培（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.02.018.T002表2不同覆膜方式对土壤理化性质的影响项目土壤含水量/%土壤pH值土壤有机质/(g/kg)0~20 cm膜上栽培10.52±0.59a7.92±0.03b8.55±0.03a膜际栽培11.02±0.48a7.94±0.02ab8.64±0.05a无膜栽培8.84±0.34b7.99±0.01a8.31±0.02b21~40 cm膜上栽培11.33±0.25ab7.88±0.048.22±0.26膜际栽培12.25±0.14a7.91±0.038.35±0.10无膜栽培10.57±0.62b7.93±0.048.03±0.2941~60 cm膜上栽培13.60±0.47a7.86±0.027.57±0.03b膜际栽培13.37±0.31a7.87±0.047.82±0.02a无膜栽培12.10±0.22b7.89±0.057.44±0.09b注：同列相同土层深度数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）。覆膜可以降低土壤pH值，抑制土壤碱化。由表2可知，0~60 cm土层土壤pH值变化范围为7.86~7.99，随着土壤深度的增加，各处理的土壤pH值均呈现下降趋势，不同土层的土壤pH值均为无膜栽培膜际栽培膜上栽培。其中0~20 cm土层膜上栽培土壤pH值显著低于无膜栽培（P0.05），随着土层深度升高，各处理土壤pH值均存在不同程度的降低趋势。覆膜可以提高土壤有机质含量。由表2可知，0~60 cm土层的土壤有机质含量为7.44~8.64 g/kg，各土层土壤有机质含量的排名均为膜际栽培膜上栽培无膜栽培。在0~20 cm土层，膜际栽培与膜上栽培显著高于无膜栽培（P0.05）；21~40 cm土层各处理间差异不显著（P0.05）；41~60 cm土层膜际栽培显著高于膜上栽培和无膜栽培（P0.05）。2.2不同覆膜方式对玉米农艺性状和产量的影响（见表3）由表3可知，膜际栽培玉米的株高显著高于其他处理（P0.05）；茎粗的排名顺序为膜际栽培膜上栽培无膜栽培，膜际栽培茎粗显著高于无膜栽培（P0.05）；覆膜显著提高了玉米的鲜穗重和穗粒数，膜际栽培显著高于其他处理（P0.05）；膜际栽培百粒重显著高于无膜栽培（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.02.018.T003表3不同覆膜方式对玉米农艺性状和产量的影响组别株高/cm茎粗/cm鲜穗重/g穗粒数百粒重/g产量/(kg/hm2)膜上栽培261.40±1.16b29.02±0.57ab257.70±1.86b563.14±24.46b34.16±0.74ab10 543.52±703.45b膜际栽培272.80±1.42a30.09±0.43a291.66±3.42a624.60±46.60a36.80±1.00a11 503.95±440.72a无膜栽培254.60±0.93c27.63±0.48b235.92±2.06c519.02±49.84c31.52±1.41b9 891.88±90.96c注：同列数据肩标不同字母表示差异显著（P0.05），相同字母或无字母表示差异不显著（P0.05）。由表3可知，每公顷产量排名为膜际栽培膜上栽培无膜栽培，且各处理间差异显著（P0.05）。2.3不同覆膜方式对玉米营养品质的影响（见图1）由图1可知，玉米籽粒营养品质的排名为膜际栽培膜上栽培无膜栽培，膜际栽培的玉米籽粒粗蛋白和粗脂肪含量为8.22%和4.58%，均高于无膜栽培（P0.05）。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.02.018.F001图1不同覆膜方式对玉米籽粒营养品质的影响注：不同字母表示不同处理之间差异显著（P0.05）。3讨论3.1不同覆膜方式对土壤理化性质的影响在生产种植中，地膜覆盖可降低土壤水分流失，保水保墒，是改善耕层土壤含水量的有效措施。尹璐等[11]研究发现，膜际条播可以提高作物生育前期的上层土壤水分含量及作物生育后期的深层土壤水分含量，可以提高土壤水分利用效率达8%~47%。杨清山等[12]研究表明，膜际条播较其他覆膜处理能够显著提高土壤水分利用效率，蓄水保墒，实现作物的增产。本研究结果表明，不同地膜覆盖方式能够有效提高土壤耕层（0~60 cm）水分含量，其中以膜际栽培的土壤水分含量最高，随着土层深度的增加，各处理之间显著性趋于降低，这与李敏敏等[13]研究结果一致。原因可能是作物覆膜处理后，水分散失减少、下层水分逐渐提升，使土壤含水量保持相对稳定的状态[14]。pH值是衡量土壤酸碱度的关键指标，在土壤调节和植物生长方面发挥重要作用[15]。明确土壤pH值的变化特征及其影响因素，可为土壤改良提供依据。采用地膜覆盖可降低土壤pH值，抑制土壤碱化。邓春晖等[16]研究发现，地膜覆盖可以升高水温，使根系分泌大量的有机酸，从而降低土壤pH值，改良碱性土壤。刘文国等[17]研究表明，覆膜提高了土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、全钾及速效钾含量，降低了土壤pH值，但降低幅度不大。苟燕如等[18]研究发现，同一覆膜连作年限下，随着土层深度的增加，土壤含水率、电导率和总盐含量逐渐增加，pH值逐渐降低。王东等[19]研究发现，在作物生长全期，对照组土壤pH值基本均高于沟垄覆膜处理组。党昆等[20]研究表明，在相同秸秆还田量下，覆膜处理下的土壤容重和pH值低于不覆膜处理。本研究结果表明，不同地膜覆盖方式均能够影响土壤pH值，且无膜栽培处理下的土壤pH值高于其他覆膜处理，这与前人的研究结果一致。采用地膜覆盖可以提高土壤有机质含量，平衡土壤养分，且采用膜际栽培的处理方式可有效调节土壤养分，提升土壤有机质含量。有机质是土壤中来源于生物体的所有非矿物质的总称，其含量是判断土壤肥力的重要指标之一，有机质含量越高，土壤越肥沃，越有利于农作物生长[21-22]。王芳芳等[23]对比4种不同的覆膜方式对土壤理化性质、作物产量和品质的影响，发现不同覆膜处理均能够有效提高土壤有机质和速效养分含量，降低土壤pH值。赵启鹏等[24]研究发现，覆膜免耕有效增加了0~15 cm土层的土壤有机质含量和全氮含量，增幅分别为0.78%和3.92%。赵章平等[25]通过对比6种栽培模式对连作马铃薯土壤养分的影响，发现覆膜栽培全生育期有机质含量均高于对照，其中盛花期各处理较对照增幅为11.7%~31.6%。王雯等[26]通过对比了不同覆膜材料对土壤水热情况和养分含量的影响，为玉米高产栽培提供了指导。在本研究中，膜际栽培的土壤有机质含量较多，说明采取膜际栽培的覆膜方式可以提高土壤耕层有机质含量，与前人的研究结果一致。3.2不同覆膜方式对玉米农艺性状和产量的影响采用覆膜的栽培方式可显著提高作物的农艺性状和产量，但不同覆膜方式对玉米的农艺性状和产量的影响有所不同。禄兴丽等[27]对比黑膜覆盖、白膜覆盖及对照无膜覆盖对马铃薯植株株高、冠幅、产量及构成因素的影响，发现覆膜处理能够促进马铃薯的生长，显著提高马铃薯产量，其中以白膜覆盖最佳。李瑞雅等[28]通过对比探墒沟播、膜际条播和常规条播3种种植方式，发现探墒沟播和膜际条播较常规条播均显著提高了旱地小麦穗数，增长率达5.28%~15.75%，且膜际条播的穗数显著高于探墒沟播；探墒沟播和膜际条播显著提高了小麦穗粒数和产量，分别达1.51%~11.25%和12.45%~25.98%。胡云宇[29]研究发现，膜际栽培能够显著提高单位面积内作物的产量和品质。张静等[30]研究发现，膜际栽培黑豆的百粒重和产量均高于其他覆盖方式，较对照组可增产12.57%。本研究中，与其他种植方式相比，膜际栽培的株高、茎粗、鲜穗重、穗粒数及百粒重等指标优于膜上栽培和无膜栽培，膜际栽培的春玉米产量最高，为11 503.95 kg/hm2，显著高于其他处理，与前人研究结果一致。3.3不同覆膜方式对玉米籽粒营养品质的影响罗怿等[31]通过对比试验研究地膜覆盖对椪柑产量和品质的影响，发现地面覆膜提高了椪柑果实的总糖含量、糖酸比、固酸比、果形指数、单果重、可溶性固形物含量和可食率等指标，增糖效果明显。王敏等[32]通过探索砧木和覆膜对爱媛28果实内在品质及营养功能成分的影响，发现在覆膜处理下，爱媛28果实的营养品质显著增加。王利芬等[33]研究表明，覆膜可显著提高柑橘的可食率和可溶性固形物含量，降低果皮厚度，对提高作物的营养品质具有重要意义。陈晓峰等[34]研究发现，覆膜可提高作物产量，对营养品质也具有促进作用。本研究中，与其他栽培方式相比，膜际栽培的粗蛋白和粗脂肪含量均较高。4结论本试验结果表明，覆膜能够提高土壤含水量和有机质含量，降低土壤pH值，抑制土壤的碱化，且膜际栽培的效果较好；膜际栽培可提高玉米的产量和籽粒营养品质，促进作物生长发育。综上所述，从提高土壤养分含量、实现作物增产、维持旱作覆膜农田生产可持续性的角度考虑，膜际栽培更适合陕北风沙草滩区春玉米生产。