可降解地膜覆盖对渭北旱塬土壤水热及玉米产量的影响

2017-03-30薛源清张俊丽杨圆圆刘王涛刘晓花景小丽

西北农业学报 2017年3期

关键词：露地土壤温度覆膜

薛源清，张俊丽，杨圆圆，刘王涛，刘晓花，景小丽，薛菁

(1.渭南市农业技术推广中心，陕西渭南 714000；2.澄城县农业技术推广中心，陕西澄城 715200)

可降解地膜覆盖对渭北旱塬土壤水热及玉米产量的影响

薛源清1，张俊丽1，杨圆圆1，刘王涛2，刘晓花2，景小丽1，薛菁1

(1.渭南市农业技术推广中心，陕西渭南 714000；2.澄城县农业技术推广中心，陕西澄城 715200)

为研究可降解地膜对渭北旱塬土壤环境及作物生产的影响，设置厚0.008 mm可降解地膜、厚0.006 mm可降解地膜、普通地膜、露地对照4个处理，分析各处理对玉米田土壤温度、水分及产量和相关因子的影响。结果显示，播种后0～80 d，3种覆膜处理5、10 cm土壤温度和0～30 cm土壤水分显著高于露地对照，且厚0.006 mm可降解地膜和普通地膜间差异不显著(P>0.05)；同时，两处理产量分别达到10 020.00 kg/hm2和10 245.60 kg/hm2，两者间差异也不显著(P>0.05)，但均明显高于厚0.008 mm可降解地膜处理和露地对照。说明，厚0.006 mm可降解地膜增温保墒及增产效果与普通地膜相当，可在实践中应用。

可降解地膜；土壤水分；土壤温度；产量；玉米；渭北旱塬

地膜覆盖栽培技术因其增温、保墒、早熟、增产等效应明显[1-4]，近年来在中国北方地区推广应用广泛，被誉为干旱半干旱地区农业生产的“白色革命”[1]。但随着应用面积的不断扩大，地膜使用量逐年攀升，其环保负效应也不断凸显[2-3]。据统计，目前中国地膜残留量为60～90 kg/hm2[1]，而地膜原材料主要为聚乙烯，自然状态下难以降解，在土壤中存留时间可达200 a以上[4]。大量地膜残留于土壤，不但降低耕层土壤透气性，阻碍作物对水分和养分的吸收，还缠绕耕地机具，影响机械作业质量，“白色革命”逐步演变成“白色污染”[2-3]。因此，研究使用降解可控、生态环保的可降解地膜成为解决“白色污染”问题的重要手段之一[2-3,5]。目前，有关可降解膜的研究主要集中在成分、性能及不同类型降解膜对比等方面[1,6-8]，缺乏可降解膜对土壤环境及作物生长方面的系统研究，且渭北旱塬地区是陕西乃至全国粮食生产的重要区域，该区域降雨少且时空分布不均匀，粮食产量低而不稳[2]，地膜覆盖是区域内农民提高粮食产量的重要栽培技术，因此，研究可降解膜对该区域农田土壤环境及作物生产的影响具有重要意义。基于此，本研究以露地栽培为对照，研究可降解膜、普通地膜覆盖对渭北旱塬玉米田土壤温度、水分及产量和相关因子的影响，以期为在渭北旱塬地区推广应用可降解地膜提供一定依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2013年4-10月在陕西省渭南市澄城县春玉米优生区冯原镇吉安城农场进行。试验田地处渭北旱塬东北部，东经109°46′30″～110°05′50″，北纬34°55′45″～35°27′05″，海拔721～1 272 m，年均日照时数2 535.5 h，年均气温11.4 ℃，年均降雨量567 mm，无霜期201 d。试验地为旱地，地势平坦，土壤肥力中等。

1.2 试验设计

设露地(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个处理，每处理3次重复，共12个小区，随机区组排列，小区面积120 m2(20 m×6 m)。2种可降解地膜(宽1.2 m)均为山东天壮环保科技有限公司产品；普通地膜(宽0.8 m×厚0.005 mm)为山东省济南市第三塑料厂产品。

4月24日旋耕、机械覆膜，4月26日人工点播，5月15日间定苗，10月1日收获。底肥施尿素[w(N)=46%]125 kg/hm2、磷肥[w(P2O5)=46%]300 kg/hm2、钾肥[w(K2O)=40%] 150 kg/hm2，拔节期追施尿素250 kg/hm2。供试玉米品种为‘榆单9号’，株距30 cm，行距60 cm。灌溉、杀虫、除草等农田管理措施与当地其他农田一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤温度采用曲管地温计测定。分别于播种后10、20、50、80、130 d进行测定，测定时间为9:00、14:30和18:30，测定土层为5 cm和10 cm。每处理重复测定3次。

1.3.2 土壤水分采用烘干称量法测定。分别于播种当天及播种后10、20、50、80、130 d进行测定，测定土层为0～10、10～20和20～30 cm。每处理重复测定3次。

1.3.3 产量及农艺性状收获时，每小区选10株有代表性长势基本一致的植株进行室内考种，测定植株的穗长、穗粗、秃顶长、结实长、穗粒数、穗行数、千粒质量；每小区取连续2行进行测产，按照籽粒含水率12%折算实际产量。

1.4 数据分析

采用DPS 17.0软件和Microsoft Excel 2007软件分析处理数据，Duncan’s新复极差法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理下土壤温度的变化

由图1可知，播种后0～80 d，不同厚度可降解地膜(M1、M2处理)和普通地膜(M3处理)5 cm和10 cm土壤温度在9:00、14:30、18:30时均明显高于露地对照(M0处理)，普通地膜土壤温度最高，但其与厚0.006 mm可降解地膜土壤温度差异较小；播种后130 d时，各处理间差异均不明显。播种后0～50 d，普通地膜和厚0.006 mm降解地膜的5 cm土壤温度在9:00、14:30、18:30均显著高于露地对照(P<0.05)，但两者间差异不显著，且2种降解膜间差异也不显著(P>0.05)；普通地膜10 cm土壤温度在9:00、18:30时显著高于露地对照(P<0.05)，但与厚0.006 mm可降解地膜无显著差异(P>0.05)。说明，在玉米生育前期，与露地对照比较，不同覆膜处理均可显著提高土壤温度，且厚0.006 mm可降解地膜对土壤的增温效果与普通地膜相当。

2.2 不同处理下土壤水分的变化

分析不同土层土壤水分可知，各处理对土壤水分的影响主要集中在0～30 cm土层，因此，本研究主要分析0～30 cm土壤含水量变化情况。由表1可知，播种当天及播种后10 d，各处理间土壤含水量差异不显著(P>0.05)，但播种后10 d时各覆膜处理0～30 cm土壤含水量均高于露地对照，播种后20 d，各覆膜处理0～30 cm土壤含水量均高于露地对照，差异达到显著水平(P<0.05)，播种后50～80 d，普通地膜和厚0.006 mm可降解地膜0～30 cm土壤含水量显著高于露地对照(P<0.05)。说明，随覆盖时间延长，地膜的保水作用得以体现，且能在玉米生长关键时期使土壤保持较高的含水量。分析生育期内土壤含水量均值可知，各覆膜处理土壤含水量显著高于露地对照，且各覆膜处理间差异不显著，说明，在玉米生育期内，与露地对照比较，各覆膜处理均能显著提高土壤含水量，且2种降解膜与普通地膜的保水作用相当。

2.3 玉米产量及其相关因子分析

分析不同处理下玉米产量及其相关因子可知(表2)，与露地对照比较，各覆膜处理玉米的穗长、穗粗、结实长、穗粒数、千粒质量和产量均明显增加，秃顶长则明显降低。普通地膜和厚0.006 mm可降解地膜处理玉米产量分别为10 245.60 kg/hm2和10 020.00 kg/hm2，较露地对照提高18.79%和16.18%，差异未达显著水平，但均显著高于露地对照(P<0.05)，且两者的穗长、结实长、穗粒数、千粒质量也均显著高于露地对照(P<0.05)。说明，在渭北旱塬地区，覆膜能有效提高玉米产量，且厚0.006 mm可降解地膜的增产效果与普通地膜相当。

3 结论与讨论

水分制约是缺水区域农业生产的关键因子。覆盖地膜技术可有效改善耕层土壤的水热状况，起到一定的增温蓄水作用，因而在中国旱区及干旱半干旱地区应用广泛[1-2,7,9]。可降解地膜是降解塑料地膜系列产品的一类，因其可在一定时间内自行分解，从而减少或避免残膜对农田的污染[10]。大量研究显示，可降解地膜既能有效减轻田间残膜污染，还能达到普通地膜的保温、保墒作用，促进作物生长发育[1-3,5-6]。其中，申丽霞等[1]研究显示，可降解地膜和普通地膜玉米三叶期、拔节期0～40 cm土壤含水量明显高于露地处理，但不同类型地膜间差异不显著，玉米生育前期(播种至播种后56 d)，地膜覆盖处理地表及地下10 cm土壤温度也明显高于露地处理，且不同类型地膜间差异也不显著；乔海军等[7]研究显示，生物降解膜可有效提高播种至拔节期玉米田土壤温度和水分，但抽雄期后覆膜与露地处理间土壤温度基本相同；王星等[11]研究表明，在玉米生育中期，可降解地膜覆盖有明显的增温效果，但保水效果不明显。本研究显示，播种后0～80 d，3种覆膜处理土壤温度和土壤水分均明显高于露地处理，随玉米生育进程推进，覆膜处理对土壤水热影响的差异缩小，播种后130 d时，覆膜处理与露地处理间土壤温度、水分差异均无明显差异，这与前人研究结果类似，主要是因为在作物生育后期，降解膜逐渐降解破裂，膜表面出现空洞和裂缝，保水、保温效应逐渐减弱[1-2,5,10]。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Different lowercase letters mean significant difference(P<0.05)

表1 不同处理下0～30 cm土壤含水量的变化Table 1 Changes of soil moisture in 0-30 cm under different treatments

注：同列数据后不同小写字母表示同一土层不同处理间差异显著(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 不同处理下玉米产量及其相关因子Table 2 Yield and relevant factors of maize under different treatments

另外，有研究显示，不同厚度的可降解地膜对土壤环境及作物生长影响存在一定差异。申丽霞等[1]在山西省阳曲县旱地进行的试验表明，厚0.008 mm可降解地膜玉米的生育进程、出苗率和生产性状均优于厚0.005 mm可降解地膜。而本研究显示，厚0.006 mm和0.008 mm可降解地膜的保温、保水效应差异不显著，但前者的保温、保水效果略优于后者，这与申丽霞等[1]研究结果不一致，可能与可降解地膜的生产厂家、原材料组成、诱导期设计等有关[1,5,7]，具体原因还有待进一步研究证实。

地膜覆盖可调节土壤环境，改善作物关键生育时期土壤水分和温度状况，促进作物生长发育，提高作物产量[12-13]。诸多研究显示，与露地对照比较，可降解膜可提高作物生育前期土壤温度和含水量，满足作物生育前期和中期生长发育所需的活动积温和水分，促进作物生长发育，使产量提高8%～37.7%，但不同区域增产幅度不同[2-3,5,9,11-12]。本研究显示，在渭北旱塬地区，2种可降解膜处理均能使玉米产量增加，且厚0.006 mm可降解膜增产幅度可达16.18%。

综上所述，可降解地膜在增温保墒方面的作用与普通地膜相当，说明，其在减轻土壤残膜污染的同时，又能有效改善土壤环境，发挥普通地膜的保墒、增温、增产作用，因此，使用可降解地膜代替普通地膜应用于农业生产意义重大，但其经济效益和田间农艺性状等还有待进一步研究。

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(责任编辑：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