不同类型地膜的谷地杂草防除效果和土壤水温效应研究

崔纪菡，孟 建，刘 猛，赵 宇，宋世佳，夏雪岩*，李顺国*

（1.河北省农林科学院谷子研究所，河北省杂粮研究实验室，河北 石家庄 050035；2.河北省农业技术推广站，河北石家庄 050000）

不同类型地膜的谷地杂草防除效果和土壤水温效应研究

崔纪菡1，孟 建2，刘 猛1，赵 宇1，宋世佳1，夏雪岩1*，李顺国1*

（1.河北省农林科学院谷子研究所，河北省杂粮研究实验室，河北 石家庄 050035；2.河北省农业技术推广站，河北石家庄 050000）

地膜具有集雨、增温和防治杂草的效果，利用地膜覆盖可大幅度提高旱地农田的产出。为了给谷子生产上合理选择地膜类型提供技术指导，选取7种不同厚度、颜色、降解特点的地膜（厚型普通白膜、普通白膜、普通黑膜、降解白膜A类、降解白膜B类、降解白膜C类和降解黑膜）进行谷子覆膜栽培，研究了不同类型地膜对谷子产量、杂草防除效果和0～5 cm土壤水温效应的影响，并目测了地膜的降解情况。结果表明：地膜类型对谷子产量和膜下杂草干重均有极显著的影响，产量顺序为普通白膜＞厚型普通白膜＞降解白膜B类＞普通黑膜＞降解白膜C类＞降解白膜A类＞降解黑膜，其中，普通白膜处理与其他处理差异达到了极显著水平；膜下杂草干重顺序为普通黑膜＜厚型普通白膜＜降解黑膜＜普通白膜＜降解白膜C类＜降解白膜A类＜降解白膜B类，其中，普通黑膜处理仅与厚型普通白膜处理差异为显著水平，而与其他处理差异均达到了极显著水平。不同地膜处理的覆膜早期与后期的膜下土壤水温效应有所差异，地膜类型对覆膜早期的土壤温度和电导率有极显著影响，而对含水量影响不大；对覆膜后期的土壤含水量和电导率有极显著影响，而对土壤温度影响不大。相关分析结果显示，谷子产量仅与覆膜早期的土壤含水量呈显著正相关。4种降解膜中，生物降解膜（降解白膜A类）的降解率最高，其他降解膜的降解效果均不明显。普通白膜覆盖对谷子高产效果最好，普通黑膜覆盖对防控谷田杂草效果最好，生物降解膜（降解白膜A类）的降解效果最好。

地膜类型；谷子；杂草；土壤含水量；土壤温度

地膜覆盖栽培是旱地农业的一项重要技术，具有集雨、增温和防治杂草的效果，能够大幅度提高农田产出，推动了旱作农业的可持续发展[1]。地膜覆盖后，垄面的集雨、抑制蒸发和增温作用明显，可显著提高土壤含水量[2]和膜下温度[3]；还可减少农田杂草的发生和生长，降低土壤养分损失，保障作物的营养需求[4]。

谷子起源于我国，目前已有8 000 a左右的栽培历史。谷子是我国重要的杂粮作物，其因适应能力和抵御逆境胁迫的能力强[5]，在我国干旱和半干旱地区具有明显的区位优势与生产优势，农业生产地位不容忽视[6]。谷子既可做粮食又可做饲料，谷米营养价值高且均衡，广受大众喜爱；而谷秆含有较多营养，可用于饲喂牲畜，提高谷子的附加值[7]。

地膜覆盖栽培可以提高谷子的产出，随着谷子地膜覆盖栽培技术的开展，我国的科研工作者在谷子覆盖技术方面取得了一些进展，但是研究结果显示，不同地区的谷子地膜覆盖方式和增产效果不尽相同，如，董孔军等[8]在西北旱作区研究发现垄膜覆盖沟播方式下谷子产量最高[8]，而姜净卫等[9]在北方旱作地区的研究则表明全膜平播方式下谷子产量最高。我国的谷子地膜覆盖增产机制研究也取得了一定进展，目前已知的增产机制包括覆膜可以提高植株的光合速率[9]、促进根系的生长发育[10]、保持土壤的水温效应[11～13]。同时，在花生[14]、小麦[15]、棉花[4]、水稻[16]、玉米[17]等作物上的研究表明，地膜覆盖对田间杂草具有防控作用。但是，地膜对谷田杂草的防控效果尚未见报道，且不同类型地膜对谷田土壤温度、含水量和电导率以及谷子生产的影响也鲜见报道，这给谷子生产上合理选用地膜带来困难。为此，选取7种不同厚度、颜色、降解特点的地膜进行谷子覆膜栽培，研究了不同类型地膜对谷子产量、杂草防除效果和土壤水温效应的影响，旨为谷子生产上合理选择地膜类型提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验材料

参试谷子品种为冀谷37。

试验地膜类型有厚型普通白膜、普通白膜、普通黑膜、降解白膜A类、降解白膜B类、降解白膜C类和降解黑膜7种（表1），其中，厚型普通白膜、普通白膜和普通黑膜为聚乙烯材质，产自河南安阳塑化股份有限公司；降解白膜A类为生物降解膜，降解白膜B类和降解黑膜为光降解膜，降解白膜C类为生物降解膜与光降解膜的混合膜，均产自河北奥柯柏环保科技有限公司。

表1 参试地膜的厚度、颜色和降解特点Table 1 Thickness，color and degradation characteristics of plastic mulch types in the test

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验于2016年在河北省农林科学院谷子研究所石家庄市栾城区郄马试验站进行。谷子采用地膜覆盖栽培，试验地膜类型设厚型普通白膜、普通白膜、普通黑膜、降解白膜A类、降解白膜B类、降解白膜C类和降解黑膜7个处理。6月20日采用等行距穴播方式播种谷子，行距0.4 m，行长7 m，3行/膜面，每重复有2条膜面，每地膜类型均重复3次，留苗密度60万株/hm2。6月上旬结合整地，施氮磷钾复合肥（N、P2O5、K2O含量均为16%）150 kg/hm2；谷子苗期追施尿素（N含量≥46%）300 kg/hm2，全生育期不浇水；其他管理同常规。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 0～5 cm土壤温度、含水量和电导率。分别在7月30日和8月30日，选择地膜上2行谷株的中间位置，按照7 m行长除去行首行尾各1 m、大致均等地选择 4点位置，利用手持式多功能传感仪ProCheck，测定膜下0～5 cm土壤温度、含水量和电导率。用4点位置的平均值作为该小区的测定值。

1.2.2.2 杂草干重。杂草生长旺盛期，每小区在距离行首、行尾各1 m处，选定95 cm（膜宽）×100 cm的样区2个，采集膜下杂草，先105℃杀青5 min，然后60℃烘干至恒重，称量干重，计算平均值。

1.2.2.3 谷子单穗重和产量。谷子收获期，每小区随机取10株，测定单穗重；全小区收获谷穗，晒干后脱粒，测定籽粒产量。

1.2.2.4 地膜降解效果。谷子收获期，采用感官目测的描述方式，观察地膜的降解效果。

1.2.3 数据统计分析 采用 EXCEL 2010和SPSS 19.0软件对试验数据进行统计分析，采用Duncan’s检验进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 地膜类型对谷子单穗重和产量的影响

2.1.1 对单穗重的影响 参试地膜处理的谷子单穗重为19.4～21.3 g，差异达极显著水平（表2），表明地膜类型对谷子单穗重有极显著的影响。单穗重顺序为普通白膜＞厚型普通白膜＞降解白膜C类＞降解白膜B类＞降解白膜A类＞普通黑膜＞降解黑膜，其中，厚型普通白膜与普通白膜处理差异不显著，但与其他处理差异均达到了显著水平；而其他处理之间差异均不显著，其中，降解黑膜、普通黑膜和降解白膜A类处理之间差异不显著，但三者均与厚度不同的2个普通白膜处理的差异达到了极显著水平。可以看出，利用非降解性白膜覆盖对提高谷穗重效果最好。

进一步分析地膜差异对单穗重的影响发现，从地膜厚度看，厚型普通白膜处理的单穗重较普通白膜处理高1.9%，但差异不显著；从地膜颜色看，普通白膜处理的单穗重较普通黑膜处理高7.2%且差异达到了极显著水平，降解白膜处理的单穗重较降解黑膜处理高1.0%～2.6%但差异均不显著；从地膜降解性看，普通白膜处理的单穗重较降解白膜处理高5.0%～6.6%且差异达到了显著水平，而普通黑膜处理与降解黑膜处理之间差异不显著；从降解类型看，降解白膜A类、B类和C类处理的单穗重相近，差异均不显著。表明地膜降解性和颜色共同影响单穗重，而地膜厚度和降解类型对单穗重影响不大。

2.1.2 对产量的影响 参试地膜处理的谷子产量为4 888.5～5 443.5 kg/hm2，差异达极显著水平（表1），表明地膜类型对谷子产量有极显著的影响。产量顺序为普通白膜＞厚型普通白膜＞降解白膜B类＞普通黑膜＞降解白膜C类＞降解白膜A类＞降解黑膜，其中，普通白膜处理与其他处理差异达到了极显著水平；降解黑膜处理与降解白膜A类除外的其他处理差异达到了显著水平；而其他处理之间差异均不显著。可以看出，利用普通白色地膜覆盖对提高谷子产量效果最好。

进一步分析地膜差异对产量的影响发现，从地膜厚度看，普通白膜处理的产量较厚型普通白膜处理高4.7%，差异达到了极显著水平；从地膜颜色看，普通白膜处理的产量较普通黑膜处理高6.5%且差异达到了极显著水平，降解白膜处理的产量较降解黑膜处理高2.6%～5.6%，其中仅降解白膜A类处理与降解黑膜处理差异不显著；从地膜降解性看，普通白膜处理的产量较降解白膜处理高5.4%～8.5%，普通黑膜处理的产量较降解黑膜处理高4.6%，且差异均达到了极显著水平；从降解类型看，降解白膜A类、B类和C类处理的产量相近，差异均不显著。表明地膜厚度、颜色和降解性对谷子产量有显著影响，而地膜降解类型对谷子产量影响不大。

2.2 地膜类型对膜下杂草干重的影响

参试地膜处理的膜下杂草干重为18.2～54.1 g/m2，差异达极显著水平，表明地膜类型对膜下杂草生长有极显著的影响。膜下杂草干重顺序为普通黑膜＜厚型普通白膜＜降解黑膜＜普通白膜＜降解白膜C类＜降解白膜A类＜降解白膜B类，其中，普通黑膜与厚型普通白膜处理差异显著，且二者均与其他处理差异达到了极显著水平；降解白膜处理的杂草干重较高，三者差异不显著，但与其他处理差异均达到了极显著水平；而其他2个处理杂草干重居中，差异不显著。可以看出，利用普通黑色地膜覆盖对防控膜下杂草效果最好，降解白膜覆盖防效较差。

进一步分析地膜差异对杂草干重的影响发现，从地膜厚度看，普通白膜处理的杂草干重较厚型普通白膜高61.3%，差异达到了极显著水平；从地膜颜色看，普通白膜处理的杂草干重较普通黑膜处理高108.2%，降解白膜的杂草干重较降解黑膜处理高43.8%～52.0%，差异均达到了极显著水平；从地膜降解性看，降解白膜处理较普通白膜处理的杂草干重高35.1%～42.7%，降解黑膜处理的杂草干重较普通黑膜处理高95.6%，差异均达到了极显著水平；从降解类型看，降解白膜A类、B类和C类处理的杂草干重相近，差异均不显著。表明地膜厚度、颜色和降解性对膜下杂草生长有显著影响，而地膜降解类型对杂草生长影响不大。

表2 地膜类型对谷子单穗重和产量以及杂草干重的影响Table 2 Effect of plastic mulch types on spike weight，yield of foxtail millet and dry weight of weed

2.3 地膜类型对膜下0～5 cm土壤温度、含水量和电导率的影响

2.3.1 对7月30日测定指标的影响 参试地膜处理的土壤温度为28.0～28.7℃，电导率为0.044～0.067ds/m，差异均达到了极显著水平；含水量为0.130～0.153m3/m3，差异不显著（表3）。表明地膜类型对膜下土壤温度和电导率有极显著的影响，而对含水量影响不大。

普通黑膜处理的土壤温度最高，显著高于除降解黑膜外的其他处理，而其他处理之间差异均不显著。可以看出，利用普通黑色地膜覆盖对提高覆膜早期土壤温度效果最好。进一步分析地膜差异对土壤温度的影响发现，从地膜厚度看，厚型普通白膜处理的土壤温度与普通白膜处理相当，差异不显著；从地膜颜色看，普通黑膜处理的土壤温度较普通白膜处理高0.6℃且差异达到了极显著水平，降解黑膜处理的土壤温度较降解白膜处理高0.2～0.5℃且与降解白膜A类和B类处理差异达到了显著水平；从地膜降解性看，普通白膜处理的土壤温度与降解白膜处理相近，降解黑膜处理的土壤温度与普通黑膜处理相近，差异均不显著；从降解类型看，降解白膜A类、B类和C类处理的土壤温度相近，差异均不显著。表明覆膜早期，仅地膜颜色对土壤温度有显著影响，而地膜厚度、降解性和降解类型对土壤温度影响均不大。

普通白膜处理的电导率最高，降解白膜C类和B类处理次之，三者差异不显著，但均显著高于其他处理，而其他处理之间差异均不显著。可以看出，利用普通白膜、白色光降解膜（降解白膜B类）、生物降解膜与光降解膜的混合膜（降解白膜C类）覆盖对提高土壤电导率效果较好。进一步分析地膜差异对土壤电导率的影响发现，从地膜厚度看，普通白膜处理的电导率较厚型普通白膜处理高42.6%，差异达到了极显著水平；从地膜颜色看，普通白膜处理的土壤电导率较普通黑膜处理高42.6%且差异达到了极显著水平，降解黑膜处理的土壤电导率与降解白膜A类处理无显著差异，而降解白膜B类和C类处理的电导率较降解黑膜处理高21.6%～27.5%且差异达到了显著水平；从地膜降解性看，普通白膜处理的土壤电导率较降解白膜A类处理高52.3%且差异达到了极显著水平，但与降解白膜B类和C类处理无显著差异，降解黑膜处理的土壤电导率与普通黑膜处理无显著差异；从降解类型看，降解白膜B类与C类处理的土壤电导率相近，二者分别较降解白膜A类处理高40.9%和45.5%，且差异均达到了极显著水平。表明地膜厚度、颜色、降解性和降解类型均对土壤电导率有显著影响。

2.3.2 对8月30日测定指标的影响 参试地膜处理的土壤温度为31.3～31.6℃，差异不显著；含水量为0.180～0.223m3/m3，电导率为0.085～0.146 ds/m，差异均达到了极显著水平。表明地膜类型对膜下土壤含水量和电导率有极显著的影响，而对土壤温度影响不大。

普通黑膜处理的土壤含水量最高，厚型普通白膜和降解黑膜处理最低，所有处理中除含水量最高与最低处理差异达到了显著水平外其他处理之间差异均不显著。可以看出，利用普通黑膜覆盖对膜下土壤保水效果较好。进一步分析地膜差异对土壤含水量的影响发现，仅地膜降解性对土壤含水量有一定的影响，且只有普通黑膜处理的土壤含水量显著高于降解黑膜处理（23.9%），而普通白膜处理与降解白膜处理差异均不显著；地膜厚度、颜色和降解类型对土壤含水量均无显著影响。

厚型普通白膜处理的电导率最高，降解黑膜处理次之，二者差异不显著，但均极显著高于其他处理，而其他处理之间差异均不显著。可以看出，利用厚型普通白膜和降解黑膜覆盖对提高土壤电导率效果较好。进一步分析地膜差异对土壤电导率的影响发现，从地膜厚度看，厚型普通白膜处理的电导率较普通白膜处理高44.6%，差异达极显著水平；从地膜颜色看，普通白膜处理的电导率与普通黑膜处理差异不显著，降解黑膜处理的电导率较降解白膜处理高35.1%～54.1%且差异达到了极显著水平；从地膜降解性看，普通白膜处理的电导率与降解白膜处理差异不显著，降解黑膜处理的电导率较普通黑膜处理高29.7%且差异达到了极显著水平；从降解类型看，降解白膜A类、B类和C类处理的电导率相近，差异均不显著。表明地膜厚度对土壤电导率有显著影响，地膜颜色对土壤电导率的影响与地膜降解性有关，而降解类型对土壤电导率影响不大。

表3 地膜类型对不同时期膜下0～5 cm土壤温度、含水量和导电率的影响Table 3 Effect of plastic mulch types on 0-5 cm soil temperature，moisture and conductivity in different periods

2.4 影响覆膜谷子产量的因素分析

谷子产量受谷田杂草和土壤条件的影响。对谷子产量因素、杂草干重、土壤三因素之间的相关性进行分析，结果（表4）显示，7月30日，土壤温度与杂草干重呈极显著负相关，土壤含水量与谷子单穗重呈极显著正相关、与谷子产量呈显著正相关，而其他指标之间相关性均不显著；8月30日，谷子产量因素、杂草干重、土壤三因素之间的相关性均不显著。表明覆膜栽培条件下，谷子产量受膜下杂草量影响不大，其只与覆膜早期的土壤含水量关系密切；覆膜早期的土壤温度仅对膜下杂草量产生显著影响，土壤温度越高，膜下杂草量就越少。

表4 谷子产量、杂草干重、土壤三因素之间的相关系数Table 4 Correlation coefficient between weeds，millet biomass and soil environment

2.5 谷子收获时参试地膜的降解效果

目测观察发现，普通地膜未见降解现象；降解地膜或多或少均出现了裂纹，其中，降解白膜A类出现了大面积裂解，降解量高于50%，而其他3种降解膜的降解效果均不明显（表5）。可以看出，生物降解膜（降解白膜A类）的降解效果最好。

3 结论与讨论

从7种类型地膜对谷子产量性状的影响看，利用非降解类白膜覆盖栽培的谷子产量性状较好，其中，单穗重以厚型普通白膜处理最高、普通白膜处理次 之，二者差异不显著，但均与其他处理差异达到了显著水平，而其他类型地膜处理之间差异均不显著；产量以普通白膜处理最高、厚型普通白膜处理次之，二者差异显著。厚型普通白膜既增加了成本投入，且产量又低于普通白膜，因此，以谷子高产高效生产为目的时，应选择普通白膜。

表5 不同类型地膜的降解效果Table 5 Degradable properties of different plastic mulch types

在作物、蔬菜、药材种植上，对黑色地膜防除杂草的效果研究较多[18，19]，但是在谷子上的有关研究较少。本研究条件下，地膜类型对杂草发生量有显著影响，其中，普通黑膜覆盖的膜下杂草量极显著少于普通白膜覆盖。这是因为黑色地膜遮光率高，能有效阻隔光照，使得杂草不能有效进行光合作用，不利于杂草的发生与生长[18]。相关分析结果显示，覆膜早期的土壤温度与膜下杂草干重呈极显著负相关，表明黑膜覆盖处理的杂草减少与其膜下土壤温度的增高密切相关。同时，降解膜覆盖的膜下杂草量极显著高于非降解膜覆盖，可能是由于地膜材质的透光透气性差别所导致。

本研究结果显示，地膜类型显著影响了覆膜早期的土壤温度和后期的土壤含水量。对谷子产量与土壤水温等因素进行相关性分析发现，不同地膜类型对谷子产量的影响与覆膜早期的土壤含水量密切相关，与土壤温度和电导率相关性均不显著，这表明地膜类型通过影响土壤含水量，进而影响了谷子产量。

我国的地膜主要是聚乙烯、聚氯乙烯地膜，其稳定性极高，降解需要的时间很长（100 a左右），造成严重的“白色污染”[20，21]，发展绿色环保的降解地膜将是未来解决农田“白色污染”难题的理想途径。目前，市面上的降解膜类型众多，常见的类型有生物降解地膜、光降解地膜和光/生物降解地膜。夏谷生育期90～100 d，生长周期较短[22]，生产上应选用降解速率较快类型的降解膜。本研究结果显示，生物降解膜具有短期降解的效果，但降解速率不能与谷子的生长周期匹配，而光降解膜和光/生物降解膜的降解效果较差，因此，需开发适用于谷子生长周期的快速降解膜产品。

综上分析可以看出，利用普通白膜覆盖栽培的谷子高产效果最好，普通黑膜覆盖对抑制谷田杂草效果最好，生物降解膜（降解白膜A类）的降解效果最好。

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Effect of Plastic Mulch Types on Weeds Control and Soil Moisture and Temperature of Foxtail Millet Field

CUI Ji-han1，MENG Jian2，LIU Meng1，ZHAO Yu1，SONG Shi-jia1，XIA Xue-yan1*，LI Shun-guo1*

（1.Institute of Millet Crops of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences，Minor Cereal Crops Laboratory of Hebei Province，Shijiazhuang 050035，China；2.Hebei Province Agricultural Technology Extension Station，Shijiazhuang 050000，China）

Plastic mulch has a certain function to save water，preserve heat and control weeds，as well as yield-increasing.In order to provide technical guidance for reasonable selection of film types in foxtail millet production，seven of plastic mulch types with different thickness，color and degradation characteristics（included thick white mulch，white mulch，black mulch， degradable white mulch A-C sortsand degradable black mulch）were covered on foxtail millet field.Yield of foxtail millet and amount of weeds under film were measured.Water content，temperature and conductivity of soil（0-5 cm） under film were measured，and degradation of plastic film was visually estimated.The resultsshowed thatplastic mulch types significantly affected yield of foxtail millet and dry matter of weeds under plastic mulch，rank by yield of millet was white mulch＞thick whitemulch＞degradable white mulch B sort black mulch＞degradable white mulch C sort＞degradable white mulch A sort＞degradable black mulch.The yield of white mulch had a very significant difference with other treatments. Rank by dry matter of weeds was black mulch＜thick white mulch＜degradable black mulch＜white mulch＜degradable white mulch C sort＜degradable white mulch A sort＜degradable white mulch B sort.The weeds dry matter of black mulch had a significant difference with thick white mulch，and had a very significant difference with other treatments.The soil water and temperature under different plastic mulch types in early and late mulch period were different.The mulch types had a significant effect on soil temperature and conductance in early mulch period，but had little effect on water content.The mulch types had a significant effect on soil water content and conductance in late mulch period，but had little effect on soil temperature.Correlation analysis showed yield of millet had a significant correlation with soil water content in early mulch period.Bio-degradable mulch（A sort）degraded more quickly among four types，and the degradations of other degradation mulch were not obvious.White mulch had a best effect on yield-increasing，the black mulch had a best effect on weedscontrolling，the biodegradable film had a best degradation effect.

Plastic mulch types；Foxtail millet；Weeds；Soil water content；Soil temperature

S515

：A

：1008-1631（2017）01-0006-06

2016-09-01

公益性行业（农业）科研专项（201303133-1-6）；河北省渤海粮仓科技示范工程项目“杂粮轻简高效生产及综合利用技术研究”；河北省重点研发计划项目（17236405D）；石家庄市重点研发计划项目（171490248A）；河北省农业成果转化资金项目（16826415D）；河北省农林科学院农业科技创新人才队伍建设项目（F17E04）

崔纪菡（1987-），女，山东临沂人，助理研究员，博士，主要从事作物栽培与营养研究。E-mail：cuijihancau@126. com。

夏雪岩（1978-），女，河北故城人，研究员，硕士，主要从事作物栽培与育种研究。E-mail：xyxia7808@126.com。

通讯作者：李顺国（1976-），男，河北徐水人，研究员，硕士，主要从事谷子栽培与经济研究。E-mail：lishunguo76@163.com。