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从图4.1可以看出，在8:00时各处理地温为9.6~13.4℃，其中M20处理的地温最高，平地和土垄处理之间基本无差异；10:00—14:00期间地温迅速回升，F处理的温度达到最大，为22.0℃；14:00—18:00时段除M20处理外，各处理经过一个类似U形变化过程后在18:00达到另外一个高温时段，M20处理在18:00达到了地温的最大值，相对绝大多数处理滞后4h。
图4.1 2010年5月不同处理地下5cm土壤温度日变化
在8:00—20:00时间段，地膜覆盖处理的变幅最小，其中以窄沟的膜垄处理最明显，其次是土垄处理，最后是平地处理和裸地处理，这主要与土壤水分和叶面积指数有关。由于地膜处理在该短时期土壤贮水量相对较高造成在日变化中温度变化较小，而与此同时，叶面积指数相对较大，这主要是由于更多的叶片阻挡了太阳对地面的直接辐射，减少了土壤与大气的热量交换，同时也有效地反射了长波辐射。
由图4.2可以看出，在作物的主要生育期各集雨模式差异极其显著，垄沟覆膜处理（M20、M40和M60）的土壤温度全生育期变化不明显，基本维持在18℃左右，恰处在燕麦最适宜的温度17~20℃之间，而对于垄沟不覆膜处理（NM20、NM40和NM60）、P处理和B处理，基本呈现先增温再降温的单峰型变化趋势。在土壤温度最高的6月，各处理土壤温度从低到高依次为M40<M20<M60<NM40<NM60<F<NM20<B，而在生育后期7月，各处理土壤温度由低到高依次为M40<M20<M60<NM40<NM60<NM20<F<B，由此可以看出，地膜覆盖处理在生育前期具有增温的作用，垄沟无覆膜处理和平地处理、裸地处理次之，但是在中后期，由于地膜覆盖处理的叶面积指数相对较大，造成大量光热资源无法照射到地表，与此同时，表层土壤水分相对较多，使得总体呈现出垄沟覆膜处理土壤温度的相对稳定性，而土垄无覆膜处理、平地处理则由于叶面积指数和土壤水分相对较低，更多的紫外线可以照射到地表，所以增温较明显，而裸地则由于无植被覆盖和微集雨设施则表现得更易受到光热环境的影响，变幅最大。
图4.2 2010年不同处理5—7月5cm土壤温度变化
从图4.3 和图 4.4 中可以看出，2009 年前期由于降雨量和多年平均降雨量相类似，2010年，苗期由于降雨较多年均值多而出苗率显著高于2009年，就不同集雨模式来说，膜垄的出苗率高于土垄和平地的，在前期降雨多的2010年平地处理的出苗率略高于土垄各处理，而像2009年前期降雨量相对较少的年份，平地的出苗率小于土垄的，但是在各处理中，NM20处理的出苗率在两年中均为最小，这可能与土垄单行种植密度较大，而与此同时，土垄在生育前期的集雨增温效果没有膜垄显著有关，造成作物出苗所需的水分和土壤温度达不到作物生长所需的要求，故而造成作物出苗率较低；相反，膜垄处理和其余几个宽沟距微集雨处理，由于其在影响作物出苗的两大影响因素（温度和湿度）的显著作用，导致其出苗率增加显著。
图4.3 2009年不同处理出苗率
（注：误差线长短不同反映各处理间的差异性）
图4.4 2010年不同处理出苗率
从表4.1可以看出，2010年各处理株高在主要生育期高于2009年，2010年，在灌浆期前后株高达到最大值，最大的M60处理为92.3cm，而2009年在成熟期株高达到最大值，其中最大的为M20处理为74.7cm，造成这种现象的原因为2009年在生育前期的降雨量显著抑制了作物的生长，而在成熟前约30天降雨量显著大于多年值，造成作物返青，故在成熟期达到最大值；2010年则相反，生育前期降雨量显著大于多年平均值，作物前期生长迅速，尤其是在株高形成关键期的拔节期，作物的株高增长迅速，为后期奠定了基础。
表4.1 不同处理和降雨年型对主要生育期内燕麦株高的影响 单位：cm
注： 各年同一列中不同字母表示不同处理间达到0.05水平显著差异（p<0.05）。
从两种降雨年型的各处理株高来看，在2009年不同集雨模式下，各膜垄处理的株高显著高于土垄和平地，M20处理由于其集雨效果最显著，作物在主要生育期株高数据M20处理的高度显著高于其余各处理；在2010年，从基于模式来讲膜垄各处理株高显著高于土垄和平地，平地处理和土垄处理之间差异不显著，在苗期膜垄处理表现出垄沟比越大株高越大的现象，这种现象一直持续到孕穗期，随着作物种间的竞争，较大的垄沟比不适合作物的进一步生长，而垄沟比为1∶1的M40处理则由于其相对较好的水分环境和作物种间竞争压力，在生育后期优势逐渐显现。
由图4.5和图4.6可以看出，2009年不同处理的燕麦叶面积指数在其主要生育期要低于2010年；而就不同集雨模式来看，膜垄处理叶面积指数显著高于土垄处理和平地处理，其中NM20处理的叶面积指数两年均为最低；从叶面积指数出现的最大时间来看，不同处理的叶面积指数约在80~90天左右（孕穗期）达到最大值，两年的膜垄处理叶面积指数最大值分别为3.64和4.03，土垄处理为2.87和2.92，平地处理为3.02和3.56；2009年叶面积指数最大值出现时间滞后2010年约10天，这与2009年由于前期干旱造成燕麦出苗推迟和在生育后期降雨过多造成燕麦返青所致；从叶面积指数的增长趋势来看，2009年呈现单峰型增长，而在2010年则呈现出双峰型增长，这与2009年降雨量前期分布过少，主要降雨在7月和8月有关，而2010年则不同，作物前期降雨量显著大于多年值，造成前期作物生长旺盛；基本上都是从增长速率来看，M20和M40处理在苗期后20天内叶面积指数增长迅速，尤其以2010年表现最为明显，其余各主要时段增长趋势相类似。
图4.5 2009年不同处理燕麦叶面积指数变化
图4.6 2010年不同处理燕麦叶面积指数变化
从图4.7中可以看出，各处理单株干物质量呈现出膜垄处理在主要生育期高于土垄处理和平地处理，而土垄处理和平地处理差异不显著；从各处理干物质量增长速率来看，苗期到孕穗期M20处理干物质量增长最快，而在孕穗期至成熟期间，M40处理和M60处理的干物质量增长速率最快，尤其是M60处理基本保持了线性的增长速率，两者超过了在此时间段干物质量基本保持不变的M20处理；而对于土垄处理和平地处理来说，其中的F处理和NM20处理在苗期至灌浆期之间单株干物质量增长最快，但是在灌浆期至成熟期间NM40处理和NM60处理的单株干物质量增长速率显著高于在此时段几乎不增长的F处理和NM20处理。
图4.7 2010年不同处理全生育期干物质量变化曲线
出现上述现象的原因主要是膜垄处理在营养生长期间可以更有效地实现对降雨的利用和增加土壤温度的双重效果，故膜垄处理的单株干物质量显著高于土垄处理和平地处理的；对于在营养生长阶段出现的窄沟距的种植模式中的单株干物质量增长快于宽行距种植模式的，则是由于窄沟种植模式相对于宽沟种植模式可以更有效地收集降雨和增加土壤温度，但是随着在生殖期降雨期的到来，水分和土壤温度已经不是制约作物生长的因素，与此同时，宽沟种植模式由于其各植株间相对较小的竞争压力，单株干物质量增加迅速。
图4.8表明，作物单株茎重总体表现为全生育期膜垄处理显著高于其他处理，各处理单株茎重最大值出现在抽穗至灌浆期，其中以M40处理最大，达1.76g，最小为NM40处理，仅为1.08g，随之各处理单株茎重显著降低，其中膜垄处理下降幅度最大。
由于环境因素可以导致植物异速增长关系和大小等级的改变，而这些变化反过来又影响植物对资源的利用、分配及其与邻体之间的关系。2010年，单株叶重、单株茎重和单株穗重总体呈现出如下的变化趋势：从苗期到拔节期左右作物的单株叶重显著增加，随后开始下降，一直到灌浆期后逐渐开始停止变化。而单株茎重的变化呈现单峰型变化，在抽穗期到灌浆期之间出现各自的拐点。而单株穗重从抽穗期开始全部呈线性增长，一直到成熟期为止。
因生育前期降雨量充足，从图4.9可以看出，各集雨模式从出苗到拔节期之间，单株叶重均呈现快速增长，M60处理的单株叶重最大，这与M60处理在有限的种植空间里密度最小、水热条件较好有关，NM40处理的叶重最小；从拔节期到灌浆期之间各处理的单株叶重逐渐开始下降，下降幅度较小的为M40处理和M60处理，其余几个处理相差不显著，在灌浆期到成熟期之间，除去M40处理、M60处理和F处理之外，其余各处理的单株叶重基本保持不变。
图4.8 2010年不同处理全生育期单株茎重变化
图4.9 2010年不同处理全生育期单株叶重变化
作物单株穗重对于最终的产量形成具有重要的作用。从图4.10可以看出，膜垄集雨模式的单株穗重从抽穗期开始就显著高于土垄处理和平地处理，而土垄处理和平地处理之间差距不显著，且穗重增加从灌浆期到成熟期期间M40处理和M60处理较其余几个处理愈加明显，其中M20处理和M60处理的单株穗重达到了1.87g左右，这也是最终M40处理可以取得高产的一个重要原因。
图4.10 2010年各处理全生育期单株穗重变化
图4.11所示为一个基于播种量计算出来的2010年各处理在成熟期各微集雨模式的有效分蘖率统计图。从图4.11可以看出，在降雨量分布“前倾”的2010年，F处理的有效分蘖率最高，达到了53.71%，这可能与该降雨年型下在燕麦分蘖关键的分蘖期至拔节期间雨水较为充足，同时F处理作物之间的竞争相对较小有关；仅次于F处理，膜垄处理有效分蘖最高，其中M20处理、M40处理和M60处理分别达到了44.24%、47.63%和45.14%，但是其中的M20处理标准差达到了0.124，表示其存在着不稳定性，而对于土垄处理来说，其有效分蘖率是所有微集雨处理中有效分蘖率最小的，其中NM40处理相对较高，达到了40.59%，其余的NM20和NM60分别为37.83%和38.64%。总体而言，在该降雨年型下F处理有效分蘖率最高，其次是膜垄处理，最后是土垄处理。
图4.11 不同处理的有效分蘖率
从表4.2可以看出，2010年各处理产量和主要产量构成要素都要显著高于2009年，且呈显著膜垄的穗长、穗铃数、单株粒数、单株粒重和产量膜垄的都显著高于土垄处理和平地处理。2009年，土垄处理相对于平地处理穗长、穗铃数、单株粒数和单株粒重4个产量构成要素依次增加12.2%、10.7%、12.3%和23.3%，膜垄处理较平地处理依次增加9.2%、17.8%、19.6%和27%；而在2010年，土垄处理相对于平地处理依次增加4.6%、1.6%、-15.4%和 12.1%，膜垄处理相对于平地处理依次增加 10.2%、23.9%、20.1%和18.9%。就两种降雨年型来说，2010 年平地处理以上 4 个指标依次较 2009 年依次增加43.8%、28.8%、111.7%和10.0%，土垄处理依次增加34.1%、18.2%、59.5%和0，膜垄处理依次增加51.7%、37.7%、79.9%和15.8%；两种降雨年型在产量构成要素上表现出了极大的差异，就集雨模式来讲，垄沟地膜模式相对于传统的耕作模式提高了产量构成要素的增长，间接地促进了垄沟地膜模式的作物增产，而生育期降雨的分配同样加大影响了产量构成要素的变化，各构成要素在降雨变律呈现“前多后少”年份显著高于降雨变律常规年份。
表4.2 两种降雨年型不同处理对燕麦产量和产量构成要素的影响
注： 各年同一列中不同字母表示不同处理间达到0.05水平显著差异（p<0.05）。
就生育期而言，两种降雨变律年型下均表现出土垄处理和平地处理的生育期比膜垄处理长7天左右，在降雨“前倾”的2010年，各处理又相对于2009年提早约7天时间（表4.3）。从表4.3可以看出，在两种降雨变律年型下，各处理对土壤水和降雨的利用程度不一样，在2009年，各处理总体表现出土壤水分的增加，其中平地处理和膜垄处理水分的增加程度没有土垄处理的显著，而在2010年，各处理总体表现出土壤水分的减少，就各处理水分减少程度而言，膜垄处理小于土垄处理小于平地处理；两年的降雨量总体来说差异不显著，就各处理而言，呈现出膜垄处理的小于土垄处理和平地处理的，这与不同处理的生育期时间长短有关。
表4.3 不同处理燕麦耗水量、产量和水分利用效率
注： 各年同一列不同字母表示不同处理间达到0.05水平显著差异（p<0.05）。
在两种不同降雨变律条件下，各处理产量和水分利用效率均存在差异。就各处理对产量、水分利用效率、干物质量和基于干物质的水分利用效率的影响而言，膜垄处理显著高于土垄处理和平地处理（p<0.05），在2009年，膜垄处理以上4个指标依次较平地处理增加53.4%、75.0%、45.2%和53.5%，较土垄处理增加42.7%、45.5%、45.0%和57.7%。在 2010 年，膜垄处理以上 4 个指标依次较平地处理增加 35.0%、66.7%、26.1%和56.3%，较土垄处理增加34.1%、43.7%、43.9%和53.9%。而在两种年型下，土垄处理和平地处理无显著性差异（p>0.05）。就各处理在两种降雨变律年型的响应来看，在降雨“前倾”的2010年，各处理以上4个指标均显著高于2009年，平地处理较2009年依次增加106.2%、78.6%、60.0%和 27.1%，土垄处理依次增加 92.8%、72.3%、40.0%和32.7%，膜垄处理依次增加81.2%、70.1%、39.0%和29.5%。在两种降雨变律年型中，M40处理的产量分别达到了989kg/hm 2 和1833.5kg/hm 2 ，基于产量的水分利用效率依次为6.2kg/（mm·hm 2 ）和9.3kg/（mm·hm 2 ），干物质量分别为11034.2kg/hm 2 和15339.8kg/hm 2 ，与此同时，基于干物质量的水分利用效率也分别达到了 59.6kg/（mm·hm 2 ）和77.5kg/（mm·hm 2 ），所有指标均为两个年份各处理中最高。