长春地区应用可降解地膜对土壤及玉米生长发育的影响

田亨达，陈雍旭，刘芳君，郝明远，王培真，阚晓松，张 畅，宋 凤，李 辛

（长春市农业科学院，吉林长春 130111）

中国北方干旱地区的农业生产中，由于地膜覆盖具有增温、保墒、早熟、增产、防止土壤流失等作用，已成为一项广泛的农业增产措施。普通地膜是由聚乙烯生产的高分子化合物，具有不易腐烂、难以分解的特性，其残膜在土壤中不断积累。使土壤水分渗透能力降低，含水量下降，削弱了耕地的抗旱能力；造成土壤板结、造成土壤中水分养分运移不畅，甚至导致雨水难以下渗。不仅影响播种出苗率，还导致农作物根系生长受阻，降低作物获得水分养分的能力，影响作物对水分和养分的吸收，致使产量下降。逸散的残留地膜与青草或干草混在一起很容易被牛羊等家畜误食，甚至造成牲畜死亡，给农民带来巨大的损失。长春地区使用的地膜均在0.004～0.008，使用量在2.5～4.5kg/667m2，由于地膜过薄，给回收带来相当的难度，增加了农民的生产成本。

应用可降解地膜可以解决传统地膜造成的环境危害和农业生产问题。市场上主流的降解地膜品种主要有：光降解地膜、完全生物降解地膜、添加型光合生物降解地膜。目前对于可降解地膜的研究重点多集中于地膜材料的降解性能、地膜覆盖效果的研究上，对北方地区不同种类可降解地膜田间应用效果的对比研究较少。本试验基于吉林省农业生产，针对市场上多种类可降解地膜对玉米出苗率、生长特性和土壤水分、温度的影响进行研究，为长春地区玉米生产中的可降解地膜使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试土壤

田间试验于2016年5月至10月在吉林省长春市农安县陈家店村进行。北纬 44°06'，东经118°13'，属温带季风气候。无霜期145d，有效积温2 800℃，试验田为旱地，地势平坦，土壤养分速效氮155.42mg/kg，速效磷27.5mg/kg，速效钾172mg/kg，有机质2.32%。

1.2 试验材料与设计

供试玉米品种为先玉335，由先锋种业生产，生育期127d，是吉林省最具代表性的品种。试验设计：处理1可降解地膜（包含F16、F18、F20、F22四种可降解地膜）、处理2传统地膜、处理3无地膜对照，3次重复。采用裂区试验，共18个小区随机排列，小区面积 25m2。施用磷酸氢二铵600kg/hm2做为底肥，5月12日播种，采用约翰迪尔1750平播机播种，理论留苗密度为 50 000株/ hm2。播种次日上午人工覆盖地膜，生育期中耕除草两次，无追肥、灌溉和施药。

1.3 试验方法

土壤温度测量采用地温计，每盆两个温度计，插入土下深度分别为5cm、10cm和15cm。在实验期间，每天上午8：30～9：30、中午13：30～14：30、下午17：30～18：30读取土下5cm、10cm、15cm土温；从地膜覆盖当天开始，每隔 7 天测定1次土温，持续2个月。

土壤水分：采用烘干法对不同处理的耕层土壤水分进行测定，测定层次为 0～20cm、＞20～40cm，测定时间为玉米播种当天、播种后 7d、三叶期（播种后 30d）、拔节期（播种后 46d）和大喇叭口期（播种后 72d）。生育期以可降解地膜处理为参照。

玉米农艺指标、玉米生长发育指标、产量构成：观察记录不同地膜处理下的玉米生长发育指标，考察玉米出苗率，在玉米拔节期、玉米大喇叭口期、抽雄期和灌浆期，测株高、测叶面积和玉米地上部植株干物质量。

不同处理的小区于成熟期选取 8行测产（排除边际效应），取代表性的玉米20穗考种，考察玉米穗长、玉米穗粗、秃尖长度、玉米穗粒数、千粒重等产量构成因素。

2 试验结果与分析

2.1 不同地膜覆盖处理对玉米耕层土壤水分的影响

露地对照、普通地膜、可降解地膜0～20、20～40cm土壤水分变化见图1和图2。从图 1、2 可以看出，在6月3日露地对照、普通地膜、可降解地膜 0～20、20～40cm土壤水分含量相近，差异不显著。在6月27日普通地膜、可降解地膜处理 0～20、20～40cm耕层土壤水分含量，显著高于无地膜对照处理。普通地膜处理与可降解地膜之间差异不显著。8月7日可降解地膜 0～20cm土壤水分含量比普通地膜高1.08%～3.90%；8月7日可降解地膜 20～40cm土壤水分含量比普通地膜高0.91%～2.13%。

图1 不同地膜覆盖处理0～20耕层土壤水分含量变化

图2 不同地膜覆盖处理 20～40cm 耕层土壤水分含量变化

2.2 不同地膜覆盖处理对玉米不同深度耕层土壤温度的影响

可降解地膜处理、普通地膜处理、无地膜对照的不同耕层土壤温度变化见图 3、图4和图5。在6月3日覆膜的前期阶段，不同种类的可降解地膜、不同深度（0～15cm）的土壤温度比露地对照（CK）高2.1～4.2℃；在8月7日覆膜后期阶段，不同种类的可降解地膜、不同深度（0～15cm）的土壤温度比露地对照（CK）平均高0.4℃。总体上普通地膜不同深度（0～15cm）的土壤温度高于可降解地膜，但差别较小。

图3 不同地膜覆盖处理5cm深度耕层土壤温度

图4 不同地膜覆盖处理10cm深度耕层土壤温度变化

图5 不同地膜覆盖处理15cm深度耕层土壤温度变化

2.3 不同地膜覆盖处理对玉米生长发育进程、产量及农艺性状的影响

2.3.1 玉米出苗率

普通地膜、可降解地膜玉米的出苗率见表 1，从表 1 可知，玉米出苗率表现为可降解地膜＞普通地膜。4种不同种类的可降解地膜在播种后10天的出苗率比普通地膜的出苗率高38.1%、 37.3%、 38%和47.6%。4种不同种类的可降解地膜在播种后20天的出苗率比普通地膜的出苗率高33.6%、18.1%、 19.5%和18.5%。

表1 不同地膜处理对于玉米出苗率的影响

2.3.2 玉米根系残膜穿透率

普通地膜、可降解地膜玉米的根系残膜穿透率见表 2，从表 2 可知，玉米根系残膜穿透率表现为可降解地膜＞普通地膜。4种不同种类的可降解地膜在播种后10d的根系残膜穿透率比普通地膜的出苗率高46.9%、40.1%、26%和 52.6%。4种不同种类的可降解地膜在播种后20d的出苗率比普通地膜的出苗率高27.1%、20.1%、22.5%和22.5%。

2.3.3 地膜覆盖玉米产量构成因素的影响

无地膜覆盖对照、普通地膜覆盖、可降解地膜覆盖玉米产量及产量构成因素见表 3。由表 3可知，玉米穗长、玉米穗粒数、百粒重、玉米容重均表现为普通地膜＞可降解地膜＞无地膜对照，玉米秃尖长度方面，表现为无地膜对照处理＞普通地膜处理＞可降解地膜处理，但普通地膜处理的玉米产量构成因素与可降解地膜处理差异不显著，而普通地膜处理、可降解地膜处理与无地膜对照处理相比差异显著。玉米产量方面，普通地膜处理比露地对照处理玉米产量高17.7%，可降解地膜处理比露地对照处理玉米产量高21.2%，可降解地膜处理比普通地膜处理玉米产量高3.1%。

表2 不同地膜处理对于玉米根系残膜穿透率的影响

表3 不同地膜处理对于玉米的产量及相关因子的影响

综上分析，施用可降解地膜覆盖处理，在玉米耕层土壤温度的保持、玉米耕层土壤水分的保持上，与普通地膜处理相同，可降解地膜覆盖处理不仅能发挥普通地膜的增温保墒功能，还能避免传统地膜对于玉米根系生长发育的影响，从而提高产量。

如果以玉米专用降解地膜16 250元/t，用量4.43kg/667m2，购膜成本72.0元/667m2，比普通地膜38.0元/667m2成本高。但可降解地膜，在收获以后残留地膜会自动降解，不会像传统地膜一样影响出苗，对农业生产活动无影响，更无需回收残膜从而节省了人工成本。据统计，使用玉米专用降解地膜可以节约劳动成本10.0元/667m2左右。可降解地膜逐步替代普通地膜在北方农业生产中推广意义重大，其农业生产性能如防病虫害等，多种作物的应用方面，有待进一步研究。

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