摘要
在干旱半干旱地区，水分亏缺严重限制了作物生长。黄土高原属典型的旱作农业区，该地区绿豆生产生育期受到严重干旱胁迫，成熟期受到低温冻害影响，阻碍了绿豆生长发育和产量建成。本研究以绿豆“榆绿一号”为试验材料，于2022年和2023年在榆林市横山区农技推广中心进行了两年田间试验，采用双因素裂区设计，设置了露地种植（CK）及四种地膜覆盖（白膜、黑膜、可降解地膜、渗水地膜）和三个种植密度（50000株/hm2、70000株/hm2、90000株/hm2），交叉组合共15个处理。本试验研究了不同地膜覆盖和种植密度对绿豆根际土壤性质、植株生长发育及产量形成、水分利用的影响，以期为促进干旱半干旱地区农业高效生产提供一定理论依据。主要研究结果如下： （1）地膜覆盖与高密度种植显著提高了绿豆生育期土壤含水量和储水量，有效缓解了水分胁迫，同时提升了土壤温度与酶活性。在90000株/hm2的种植密度下，渗水地膜的保墒效果最佳。0–100cm土壤总储水量较露地低密度种植提升了101.07%，其他地膜类型依次为白膜、黑膜和可降解地膜。种植密度的增加主要影响了深层土壤（60–100cm）的含水量。在70000株/hm2种植密度下，土壤温度达到最高，地膜覆盖主要在结荚期和鼓粒期显著提升了5cm、10cm、15cm土层温度。其中，黑膜增温效果最强，使5cm土层土壤温度上升7.6℃，其次是渗水地膜（6.5℃）。深色塑料地膜的增温效果优于可降解地膜。地膜覆盖增强了土壤中蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶的活性，而土壤过氧化氢酶活性在覆膜条件下降低。 （2）地膜覆盖与适当增密种植有效促进了绿豆的生长，显著提高了株高、叶绿素含量、叶面积指数及叶片功能持续时间，显示出良好的增绿和保绿效果。地膜覆盖和适当密植促进了绿豆叶片光合作用及叶绿素荧光作用，削弱了光能热耗散，不同地膜表现为渗水地膜gt;黑膜gt;白膜gt;可降解地膜，叶片的气孔导度、蒸腾速率、净光合速率均有所提升，胞间二氧化碳浓度下降；PSII非光化学淬灭系数下降，实际光化学效率、电子传递速率、最大光化学效率升高。覆膜和适当密植促进了绿豆地上部干物质积累及干物质向荚中的分配，渗水地膜覆盖效果最为显著。不同地膜覆盖使地上部干物质增加了59.29%至171.20%。 （3）地膜覆盖显著提升了绿豆根系的干物质积累和活力，增加了根系的表面积、总长度、直径、体积和根尖数，但主根长减小。密植对根系生长不利，导致形态参数下降，根系间竞争加剧，根活力提高。低密度种植渗水地膜处理对根系生长的促进效果最显著，与露地种植相比，根系总长度、表面积、直径、体积、根尖数、根系活力、干物质分别提高了59.42%、95.54%、42.00%、100.00%、94.81%、120%及119.25%。 （4）地膜覆盖显著促进了产量形成，提高了绿豆产量，具体表现为渗水地膜gt;黑膜gt;白膜gt;可降解地膜，绿豆的百粒重、单株荚数、粒重、粒重、荚长和荚粒数均出现显著增加。种植密度增加时，露地种植及可降解地膜处理的绿豆产量上升，而白膜和黑膜处理的产量下降。在70000株/hm2的种植密度下，渗水地膜覆盖的绿豆产量达到峰值。田间持水量ET在两年间无显著差异，不受种植密度和地膜覆盖的影响。地膜覆盖结合适当增密种植提高了水分利用效率(WUE)和降水利用效率(PUE)，优化了水分利用。与低密度露地种植相比，不同地膜覆盖使绿豆产量和WUE、PUE分别提高了36.54%–78.57%、55.60%–81.08%、52.08%–78.47%。 综上，地膜覆盖和适宜密植优化了土壤温湿条件，改善了根系形态，促进了绿豆的水分吸收和光合作用，从而增加了干物质积累和产量。本研究显示，70000株/hm2的种植密度结合渗水地膜覆盖可实现绿豆的最大产量，对干旱半干旱地区的绿豆生产具有重要应用价值。
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