可降解地膜覆蓋對渭北旱塬土壤水熱及玉米產(chǎn)量的影響

薛源清，張俊麗，楊圓圓，劉王濤，劉曉花，景小麗，薛 菁

(1.渭南市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西渭南 714000；2.澄城縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西澄城 715200)

可降解地膜覆蓋對渭北旱塬土壤水熱及玉米產(chǎn)量的影響

薛源清1，張俊麗1，楊圓圓1，劉王濤2，劉曉花2，景小麗1，薛 菁1

(1.渭南市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西渭南 714000；2.澄城縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，陜西澄城 715200)

為研究可降解地膜對渭北旱塬土壤環(huán)境及作物生產(chǎn)的影響，設置厚0.008 mm可降解地膜、厚0.006 mm可降解地膜、普通地膜、露地對照4個處理，分析各處理對玉米田土壤溫度、水分及產(chǎn)量和相關(guān)因子的影響。結(jié)果顯示，播種后0～80 d，3種覆膜處理5、10 cm土壤溫度和0～30 cm土壤水分顯著高于露地對照，且厚0.006 mm可降解地膜和普通地膜間差異不顯著(P>0.05)；同時，兩處理產(chǎn)量分別達到10 020.00 kg/hm2和10 245.60 kg/hm2，兩者間差異也不顯著(P>0.05)，但均明顯高于厚0.008 mm可降解地膜處理和露地對照。說明，厚0.006 mm可降解地膜增溫保墑及增產(chǎn)效果與普通地膜相當，可在實踐中應用。

可降解地膜；土壤水分；土壤溫度；產(chǎn)量；玉米；渭北旱塬

地膜覆蓋栽培技術(shù)因其增溫、保墑、早熟、增產(chǎn)等效應明顯[1-4]，近年來在中國北方地區(qū)推廣應用廣泛，被譽為干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“白色革命”[1]。但隨著應用面積的不斷擴大，地膜使用量逐年攀升，其環(huán)保負效應也不斷凸顯[2-3]。據(jù)統(tǒng)計，目前中國地膜殘留量為60～90 kg/hm2[1]，而地膜原材料主要為聚乙烯，自然狀態(tài)下難以降解，在土壤中存留時間可達200 a以上[4]。大量地膜殘留于土壤，不但降低耕層土壤透氣性，阻礙作物對水分和養(yǎng)分的吸收，還纏繞耕地機具，影響機械作業(yè)質(zhì)量，“白色革命”逐步演變成“白色污染”[2-3]。因此，研究使用降解可控、生態(tài)環(huán)保的可降解地膜成為解決“白色污染”問題的重要手段之一[2-3,5]。目前，有關(guān)可降解膜的研究主要集中在成分、性能及不同類型降解膜對比等方面[1,6-8]，缺乏可降解膜對土壤環(huán)境及作物生長方面的系統(tǒng)研究，且渭北旱塬地區(qū)是陜西乃至全國糧食生產(chǎn)的重要區(qū)域，該區(qū)域降雨少且時空分布不均勻，糧食產(chǎn)量低而不穩(wěn)[2]，地膜覆蓋是區(qū)域內(nèi)農(nóng)民提高糧食產(chǎn)量的重要栽培技術(shù)，因此，研究可降解膜對該區(qū)域農(nóng)田土壤環(huán)境及作物生產(chǎn)的影響具有重要意義?；诖?，本研究以露地栽培為對照，研究可降解膜、普通地膜覆蓋對渭北旱塬玉米田土壤溫度、水分及產(chǎn)量和相關(guān)因子的影響，以期為在渭北旱塬地區(qū)推廣應用可降解地膜提供一定依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2013年4-10月在陜西省渭南市澄城縣春玉米優(yōu)生區(qū)馮原鎮(zhèn)吉安城農(nóng)場進行。試驗田地處渭北旱塬東北部，東經(jīng)109°46′30″～110°05′50″，北緯34°55′45″～35°27′05″，海拔721～1 272 m，年均日照時數(shù)2 535.5 h，年均氣溫11.4 ℃，年均降雨量567 mm，無霜期201 d。試驗地為旱地，地勢平坦，土壤肥力中等。

1.2 試驗設計

設露地(M0)、厚0.008 mm可降解地膜(M1)、厚0.006 mm可降解地膜(M2)、普通地膜(M3)4個處理，每處理3次重復，共12個小區(qū)，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積120 m2(20 m×6 m)。2種可降解地膜(寬1.2 m)均為山東天壯環(huán)?？萍加邢薰井a(chǎn)品；普通地膜(寬0.8 m×厚0.005 mm)為山東省濟南市第三塑料廠產(chǎn)品。

4月24日旋耕、機械覆膜，4月26日人工點播，5月15日間定苗，10月1日收獲。底肥施尿素[w(N)=46%]125 kg/hm2、磷肥[w(P2O5)=46%]300 kg/hm2、鉀肥[w(K2O)=40%] 150 kg/hm2，拔節(jié)期追施尿素250 kg/hm2。供試玉米品種為‘榆單9號’，株距30 cm，行距60 cm。灌溉、殺蟲、除草等農(nóng)田管理措施與當?shù)仄渌r(nóng)田一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤溫度 采用曲管地溫計測定。分別于播種后10、20、50、80、130 d進行測定，測定時間為9:00、14:30和18:30，測定土層為5 cm和10 cm。每處理重復測定3次。

1.3.2 土壤水分 采用烘干稱量法測定。分別于播種當天及播種后10、20、50、80、130 d進行測定，測定土層為0～10、10～20和20～30 cm。每處理重復測定3次。

1.3.3 產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀 收獲時，每小區(qū)選10株有代表性長勢基本一致的植株進行室內(nèi)考種，測定植株的穗長、穗粗、禿頂長、結(jié)實長、穗粒數(shù)、穗行數(shù)、千粒質(zhì)量；每小區(qū)取連續(xù)2行進行測產(chǎn)，按照籽粒含水率12%折算實際產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS 17.0軟件和Microsoft Excel 2007軟件分析處理數(shù)據(jù)，Duncan’s新復極差法進行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理下土壤溫度的變化

由圖1可知，播種后0～80 d，不同厚度可降解地膜(M1、M2處理)和普通地膜(M3處理)5 cm和10 cm土壤溫度在9:00、14:30、18:30時均明顯高于露地對照(M0處理)，普通地膜土壤溫度最高，但其與厚0.006 mm可降解地膜土壤溫度差異較小；播種后130 d時，各處理間差異均不明顯。播種后0～50 d，普通地膜和厚0.006 mm降解地膜的5 cm土壤溫度在9:00、14:30、18:30均顯著高于露地對照(P<0.05)，但兩者間差異不顯著，且2種降解膜間差異也不顯著(P>0.05)；普通地膜10 cm土壤溫度在9:00、18:30時顯著高于露地對照(P<0.05)，但與厚0.006 mm可降解地膜無顯著差異(P>0.05)。說明，在玉米生育前期，與露地對照比較，不同覆膜處理均可顯著提高土壤溫度，且厚0.006 mm可降解地膜對土壤的增溫效果與普通地膜相當。

2.2 不同處理下土壤水分的變化

分析不同土層土壤水分可知，各處理對土壤水分的影響主要集中在0～30 cm土層，因此，本研究主要分析0～30 cm土壤含水量變化情況。由表1可知，播種當天及播種后10 d，各處理間土壤含水量差異不顯著(P>0.05)，但播種后10 d時各覆膜處理0～30 cm土壤含水量均高于露地對照，播種后20 d，各覆膜處理0～30 cm土壤含水量均高于露地對照，差異達到顯著水平(P<0.05)，播種后50～80 d，普通地膜和厚0.006 mm可降解地膜0～30 cm土壤含水量顯著高于露地對照(P<0.05)。說明，隨覆蓋時間延長，地膜的保水作用得以體現(xiàn)，且能在玉米生長關(guān)鍵時期使土壤保持較高的含水量。分析生育期內(nèi)土壤含水量均值可知，各覆膜處理土壤含水量顯著高于露地對照，且各覆膜處理間差異不顯著，說明，在玉米生育期內(nèi)，與露地對照比較，各覆膜處理均能顯著提高土壤含水量，且2種降解膜與普通地膜的保水作用相當。

2.3 玉米產(chǎn)量及其相關(guān)因子分析

分析不同處理下玉米產(chǎn)量及其相關(guān)因子可知(表2)，與露地對照比較，各覆膜處理玉米的穗長、穗粗、結(jié)實長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量均明顯增加，禿頂長則明顯降低。普通地膜和厚0.006 mm可降解地膜處理玉米產(chǎn)量分別為10 245.60 kg/hm2和10 020.00 kg/hm2，較露地對照提高18.79%和16.18%，差異未達顯著水平，但均顯著高于露地對照(P<0.05)，且兩者的穗長、結(jié)實長、穗粒數(shù)、千粒質(zhì)量也均顯著高于露地對照(P<0.05)。說明，在渭北旱塬地區(qū)，覆膜能有效提高玉米產(chǎn)量，且厚0.006 mm可降解地膜的增產(chǎn)效果與普通地膜相當。

3 結(jié)論與討論

水分制約是缺水區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵因子。覆蓋地膜技術(shù)可有效改善耕層土壤的水熱狀況，起到一定的增溫蓄水作用，因而在中國旱區(qū)及干旱半干旱地區(qū)應用廣泛[1-2,7,9]?？山到獾啬な墙到馑芰系啬は盗挟a(chǎn)品的一類，因其可在一定時間內(nèi)自行分解，從而減少或避免殘膜對農(nóng)田的污染[10]。大量研究顯示，可降解地膜既能有效減輕田間殘膜污染，還能達到普通地膜的保溫、保墑作用，促進作物生長發(fā)育[1-3,5-6]。其中，申麗霞等[1]研究顯示，可降解地膜和普通地膜玉米三葉期、拔節(jié)期0～40 cm土壤含水量明顯高于露地處理，但不同類型地膜間差異不顯著，玉米生育前期(播種至播種后56 d)，地膜覆蓋處理地表及地下10 cm土壤溫度也明顯高于露地處理，且不同類型地膜間差異也不顯著；喬海軍等[7]研究顯示，生物降解膜可有效提高播種至拔節(jié)期玉米田土壤溫度和水分，但抽雄期后覆膜與露地處理間土壤溫度基本相同；王星等[11]研究表明，在玉米生育中期，可降解地膜覆蓋有明顯的增溫效果，但保水效果不明顯。本研究顯示，播種后0～80 d，3種覆膜處理土壤溫度和土壤水分均明顯高于露地處理，隨玉米生育進程推進，覆膜處理對土壤水熱影響的差異縮小，播種后130 d時，覆膜處理與露地處理間土壤溫度、水分差異均無明顯差異，這與前人研究結(jié)果類似，主要是因為在作物生育后期，降解膜逐漸降解破裂，膜表面出現(xiàn)空洞和裂縫，保水、保溫效應逐漸減弱[1-2,5,10]。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05) Different lowercase letters mean significant difference(P<0.05)

表1 不同處理下0～30 cm土壤含水量的變化Table 1 Changes of soil moisture in 0-30 cm under different treatments

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Note:Different lowercase letters followd data in the same column mean significant difference(P<0.05).The same as below.

表2 不同處理下玉米產(chǎn)量及其相關(guān)因子Table 2 Yield and relevant factors of maize under different treatments

另外，有研究顯示，不同厚度的可降解地膜對土壤環(huán)境及作物生長影響存在一定差異。申麗霞等[1]在山西省陽曲縣旱地進行的試驗表明，厚0.008 mm可降解地膜玉米的生育進程、出苗率和生產(chǎn)性狀均優(yōu)于厚0.005 mm可降解地膜。而本研究顯示，厚0.006 mm和0.008 mm可降解地膜的保溫、保水效應差異不顯著，但前者的保溫、保水效果略優(yōu)于后者，這與申麗霞等[1]研究結(jié)果不一致，可能與可降解地膜的生產(chǎn)廠家、原材料組成、誘導期設計等有關(guān)[1,5,7]，具體原因還有待進一步研究證實。

地膜覆蓋可調(diào)節(jié)土壤環(huán)境，改善作物關(guān)鍵生育時期土壤水分和溫度狀況，促進作物生長發(fā)育，提高作物產(chǎn)量[12-13]。諸多研究顯示，與露地對照比較，可降解膜可提高作物生育前期土壤溫度和含水量，滿足作物生育前期和中期生長發(fā)育所需的活動積溫和水分，促進作物生長發(fā)育，使產(chǎn)量提高8%～37.7%，但不同區(qū)域增產(chǎn)幅度不同[2-3,5,9,11-12]。本研究顯示，在渭北旱塬地區(qū)，2種可降解膜處理均能使玉米產(chǎn)量增加，且厚0.006 mm可降解膜增產(chǎn)幅度可達16.18%。

綜上所述，可降解地膜在增溫保墑方面的作用與普通地膜相當，說明，其在減輕土壤殘膜污染的同時，又能有效改善土壤環(huán)境，發(fā)揮普通地膜的保墑、增溫、增產(chǎn)作用，因此，使用可降解地膜代替普通地膜應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)意義重大，但其經(jīng)濟效益和田間農(nóng)藝性狀等還有待進一步研究。

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(責任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Effect of Degradable Film on Soil Temperature,Soil Moisture and Maize Yield in Weibei Highland Area of China

XUE Yuanqing1,ZHANG Junli1,YANG Yangyuan1,LIU Wangtao2,LIU Xiaohua2,JING Xiaoli1and XUE Jing1

(1.Weinan Agricultural Technology Extension Center,Weinan Shaanxi 714000,China;2.Chengcheng County Agricultural Technology Extension Center,Chengcheng Shaanxi 715200,China)

To clarify the relationship between soil environment and crop yield in Weibei highland area of China,and effect of degradable film on soil temperture,soil moisture,maize yield ,its relevant factors were studied through comparing plastic film with it in open field.The results showed that soil temperature at depth of 5 cm and 10 cm and soil moisture at depth of 0-30 cm under the treatments of 3 kinds of plastic film mulching were higher than that in open field.A thickness of 0.006 mm degradable film had no significant difference comparing with normal film(P>0.05).There were no significant difference in yield of maize under degradable film (10 020.00 kg/hm2) and normal plastic film (10 245.60 kg/hm2), but their yield were significantly higher than degradable film (0.008 mm) and open field treatments.The results indicated degradable film (0.006 mm) had similar effect with normal plastic film in terms of temperature-increasing,soil moisture conservation and yield improvement.

Degradable film; Soil moisture; Soil temperature; Yield; Maize; Weibei highland area

XUE Yuanqing,male,senior agronomist.Research area:extension of agricultural techniques.E-mail:472078382@qq.com

ZHANG Junli,female,Ph.D.Research area:extension of agricultural techniques.E-mail:junlizhang2011@163.com

常見廢棄量名稱與標準量名稱對照表

日期：2017-03-03

網(wǎng)絡出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170303.0835.068.html

2016-08-04

2016-08-26

薛源清，男，高級農(nóng)藝師，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:472078382@qq.com

張俊麗，女，博士，從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:junlizhang2011@163.com

S152.7

A

1004-1389(2017)03-0363-06

Received 2016-08-04 Returned 2016-08-26