中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

银敏华，李援农，申胜龙，任全茂，徐路全，王星垚



中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

银敏华，李援农※，申胜龙，任全茂，徐路全，王星垚

（1. 西北农林科技大学旱区农业水土工程教育部重点实验室，杨凌 712100； 2. 西北农林科技大学水利与建筑工程学院，杨凌 712100）

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施，但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧。该研究以玉米为研究对象，分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照，通过检索已发表的相关田间试验数据，利用Meta分析方法定量研究覆盖可降解膜对玉米的产量效应和影响因素。结果表明，在可降解膜和不覆盖组合中，覆盖可降解膜的玉米产量较不覆盖平均提高17.8%（95%置信区间14.8%～20.9%）；该组合不存在发表偏倚和极端值。可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚，校正前覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜（平均相差1.8%），校正后二者差异不显著（置信区间-0.9%～2.7%）；该组合也不存在极端值。与不覆盖和覆盖普通地膜相比，覆盖可降解膜的累计平均产量效应均随时间趋于稳定。近5 a来，覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异和变幅均较2000—2010年有所减小。在高海拔、低气温区域，平作和使用0.008 mm厚度降解膜时，更有利于提高可降解膜的增产效应。该研究可为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据。

温度；降雨；异质性；可降解膜；普通地膜；产量；Meta分析；玉米

0 引 言

地膜节水增产效果显著[1-3]，但其残膜导致的“白色污染”问题已严重威胁着作物生长及环境安全[4-6]。可降解膜因其具有易降解、环境污染少、透水透气性强和防止作物早衰等优点而受到广泛关注。研究发现，可降解膜在提高土壤温度和土壤水分方面与普通地膜作用相当[7]。可降解膜在作物生长中后期能降低根际土壤温度，从而延长作物生殖生长周期[8]，同时有利于自然降水入渗[9]。覆盖可降解膜可降低土壤容重、增加土壤速效养分，且与普通地膜相比，在促进作物增产和提高水分利用效率方面无显著差异，可替代普通地膜用于农业生产[10]。但也有研究表明，由于不同作物的生育期和生育周期差异较大，在选用可降解膜类型时应慎重[11]。降解膜的降解性能与膜的配方和试验区的环境条件密切相关，且与普通地膜相比，降解膜的增温保墒及增产效应较差[12]。研究间的分歧为降解膜的应用带来了诸多不确定性。然而，分歧的来源是什么，降解膜的覆盖效应是否具有区域性，降解膜种类、厚度和种植模式是否会影响降解膜的覆盖效果，覆盖降解膜是否可以达到甚至超越普通地膜的覆盖效应。这些问题的答案很难从独立的田间试验研究中得知。

作物产量是降解膜覆盖效应的综合反映。目前，国内关于降解膜的田间试验和应用主要为玉米[7-8,10,13]，其他作物包括棉花[11]、小麦[5]、油菜[14]、葵花[15]和马铃薯[12]等也有所涉及。鉴于此，本研究以玉米为研究对象，以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照，通过收集现有的相关田间试验数据，应用Meta分析方法定量研究可降解膜覆盖对玉米产量的区域效应、时间效应和影响因素，旨在揭示中国可降解膜覆盖对玉米产量的影响机制，并为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据。

1 材料与方法

1.1 数据来源

通过对中国知网、维普，万方及Web of Science、Springer、Engineering Villlage、Google Scholar等中英文数据库进行检索，收集截止2016年10月31日国内外公开发表的关于中国可降解膜覆盖对玉米产量影响的田间试验研究论文。中文检索词包括降解、覆盖、集雨、地膜、生长、产量等及其组合；英文检索词包括mulch、mulching、rainfall collection、rainfall harvesting、degradable film、growth、yield等及其组合。基于以下标准确定该研究的分析样本：1）试验区域位于中国范围内，试验地点明确、年份清楚；2）试验处理同时包含降解膜覆盖和不覆盖，或降解膜覆盖和普通地膜覆盖，或降解膜覆盖、普通地膜覆盖和不覆盖；3）文中列有相关处理产量的均值及标准差，或提供了相关处理各重复的产量，或试验年限≥2 a；4）试验用降解膜类型、厚度，种植方式清晰。经以上标准严格筛选，共获得28篇可用文献。

1.2 数据分类

所收集的28篇文献中，涉及陕西、甘肃、宁夏、山西、内蒙古和吉林共6个省/自治区。其中同时包含可降解膜（生物降解膜：聚乙烯+淀粉，聚已内酯+淀粉，聚已内酯+淀粉+石蜡；光降解膜：聚乙烯+光敏剂；生-光双降解膜：聚乙烯+光敏剂+碳酸钙）覆盖和不覆盖处理与同时包含可降解膜覆盖和普通地膜（材质为聚乙烯）覆盖处理的试验数据均为24组。所有的研究中，地膜覆盖均为全生育期覆盖。具体样本信息见表1。

表1 样本基本信息描述

1.3 数据分析

1.3.1 标准差计算

标准差是Meta分析的一个重要参数，用于计算各研究的权重。在整理数据中，当文中列有产量标准差时，直接使用；当文中没有提供产量标准差但有多个重复试验的产量，或既未提供产量标准差也无重复试验的产量，但包含多年试验时，将多年试验结果看作平均重复，计算标准差。

1.3.2 效应量计算与整合

式中为反应比；Y为处理组的玉米产量，kg/hm2；Y为对照组的玉米产量，kg/hm2。

的95%置信区间若全部大于0，说明覆盖可降解膜对玉米产量具有显著正效应，即促进玉米增产；若全部小于0，说明覆盖可降解膜对玉米产量具有显著负效应，即不利于玉米产量的提高；若包含0，则说明覆盖可降解膜对玉米产量无显著影响。

当异质性检验结果显著时选择随机效应模型，不显著时选择固定效应模型。

1.3.3 发表偏倚检验和校正

发表偏倚是小样本效应的一种常见形式。小样本研究通常比大样本存在更大的处理效应[17]，易于发表，因此产生发表偏倚[18]。本研究采用倒漏斗图和回归检验法[19]进行发表偏倚检验。当存在发表偏倚时，采用Trim and Fill非参数法校正[20]。

1.3.4 敏感性分析

敏感性分析的目的是检验用于Meta分析的数据是否存在离群值，即通过逐一移除单个效应量对其余效应量进行整合，观察综合效应量、95%置信区间及异质性检验结果等是否发生较大变化，从而检测是否存在离群值。

1.3.5 累计Meta分析

累计Meta分析是将各个研究依次引入Meta分析过程的一种分析方法，可反映效应量的估计值及其精度随时间的变化趋势[21]。

1.3.6 Meta回归分析

将原文献按照一定标准划分为不同组别，并对其进行Meta回归分析以检验不同研究间异质性的来源[17]。

1.3.7 亚组分析

对不同的分组进行亚组分析（影响因素分析），以寻找更加详细的异质性信息，同时也可作为Meta回归分析稳健性的检验。

1.3.8 数据处理

所有数据分析均采用R3.3.2（metafor包）编程软件进行处理，使用Origin 9.0软件作图。

2 结果与分析

2.1 可降解膜覆盖对玉米产量的综合效应量、发表偏倚检验和敏感性分析

对覆盖可降解膜和不覆盖组合与覆盖可降解膜和覆盖普通地膜组合的玉米产量分别计算综合效应量（表2）。结果表明，2个组合的异质性检验结果均达到极显著水平（0.01），故均采用随机效应模型。总体而言，与不覆盖相比，覆盖可降解膜能极显著提高玉米产量（0.01），平均增产率为17.8%（95%置信区间14.8%～20.9%）；与覆盖普通地膜相比，覆盖可降解膜的玉米增产率显著降低1.8%（0.046，置信区间–3.6%～0）。发表偏倚检验结果（表2）表明，可降解膜和不覆盖组合不存在发表偏倚（>0.05），而可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚（<0.05），需要进行校正。校正结果（表2）表明，该组合应填补11篇文献，填补文献后覆盖2种膜的玉米产量间差异不显著（>0.05），且校正后的综合效应量仍存在显著的异质性。图1为2个组合校正前与校正后的倒漏斗图。由图1分析可知，在覆盖可降解膜和不覆盖组合中，样本数据点均匀地分布在漏斗两侧（图1a），说明不存在发表偏倚。在覆盖可降解膜和覆盖普通地膜组合中，样本数据点大部分居于漏斗左侧和中间部位（图1b），说明存在发表偏倚，经校正后（增加实心数据点）漏斗两侧的数据量达到平衡，发表偏倚得以校正。

表2 覆盖可降解膜对玉米产量的综合效应量和发表偏倚检验与校正

注：R表示使用Trim and Fill方法进行发表偏倚校正时缺失文献应填补在倒漏斗图的右侧。

Note: Rexpresses the missing literatures should be added in the right of the funnel plot by Trim and Fill method for publication bias correction.

图1 不同地膜组合校正前和校正后的倒漏斗图

对可降解膜覆盖的玉米产量效应进行敏感性分析（表3），结果表明，在可降解膜和不覆盖组合中，任意独立样本的移除对整体样本的增产率、95%置信区间及增产率显著性均未产生明显变化，且仍存在显著的异质性。其中第23个样本的移除对整体影响较大，但仍未显著改变原Meta分析结果，不能将其视为离群值。因此，可认为表2中关于可降解膜和不覆盖组合的Meta分析结果可信度较高。可降解膜和普通地膜组合由于已对表2中的Meta分析结果进行了发表偏倚校正，此处不再做敏感性分析。

表3 可降解膜和不覆盖组合的敏感性分析

2.2 覆盖可降解膜对玉米产量的累计Meta分析

对覆盖可降解膜和不覆盖组合与覆盖可降解膜和覆盖普通地膜组合的玉米产量按试验年份进行累计Meta分析（图2）。结果表明，自2002年以来，与不覆盖相比，覆盖可降解膜的累计平均增产率为15.1%～21.6%，且在2010年后累计增产率变幅逐渐减小。2000—2015年间，覆盖可降解膜的玉米累计产量效应始终低于覆盖普通地膜，与表2得出存在发表偏倚的结果相一致，平均累计相差0.3%～3.7%，且在2010年后也趋于稳定。

图2 覆盖可降解膜对玉米产量的累计Meta分析

2.3 可降解膜覆盖下玉米产量影响因素分析

2.3.1 Meta回归分析

将数据按照种植模式（平作和垄作）、海拔高度 （<1 000 m和≥1 000 m）、年均气温（<10 ℃和≥10 ℃）、年降水量（<500 mm和≥500 mm）、降解膜厚度（0.006 mm和0.008 mm）、降解膜类型（光降解膜、光-生双降解膜和生物降解膜）、省/自治区（陕西、甘肃、宁夏、山西、内蒙古和吉林）和试验年份（2005年之前、2006—2010年和2011—2015年）分组，运用Meta回归分析检验研究间异质性的来源（表4）。由表4分析可知，在可降解膜与不覆盖组合中，引入分组变量后，异质性不再显著（P=0.223），其异质性的主要来源为降解膜厚度和地区。在可降解膜与普通地膜组合中，引入分组变量后，异质性也得到控制（P=0.129），其异质性的主要来源为海拔高度、年均气温、地区和试验年份。

表4 覆盖可降解膜对玉米产量的Meta回归分析

注：*和**分别表示在5%和1%水平上显著。

Note: * and ** indicate significance at 5% and 1% level, respectively.

2.3.2 可降解膜覆盖对玉米产量的影响因素分析

可降解膜与不覆盖组合的玉米产量影响因素分析（图3）结果表明，平作和垄作条件下，覆盖可降解膜的玉米增产率无显著差异，前者平均为17.2%（置信区间13.2%～21.1%），后者平均为14.7%（置信区间11.9%～17.4%）。与海拔<1 000 m、年均气温≥10 ℃和年降水量≥500 mm的地区相比，覆盖可降解膜在海拔≥1 000 m、年均温<10℃和年降水量<500 mm地区的平均增产效应均差异不显著。不同厚度降解膜在保水保温及耐久性等方面有差异，会影响覆盖的增产效应。与不覆盖相比，覆盖0.008 mm厚度降解膜的玉米产量平均提高25.3%（置信区间21.4%～29.2%），显著高于使用0.006 mm厚度降解膜的增产率（平均15.7%，置信区间11.7%～19.7%）。覆盖3种类型降解膜的玉米增产率差异不显著，但生物降解膜（平均16.7%，置信区间12.2%～21.2%）的覆盖效果比光降解膜（平均19.8%，置信区间16.4%～23.3%）和光-生双降解膜（平均18.6%，置信区间13.2%～24.0%）稳定。在陕西、甘肃、宁夏、山西、内蒙古和吉林，覆盖可降解膜使玉米产量分别增加16.0%（置信区间13.8%～18.1%）、29.8%（置信区间27.4%～32.2%）、21.5%（置信区间13.6%～29.5%）、13.0%（置信区间10.2%～15.7%）、14.0%（置信区间4.9%～23.0%）和12.8%（置信区间10.5%～15.1%），其中甘肃的增产率显著高于陕西、山西、内蒙古和吉林，但与宁夏无显著差异。可见，覆盖可降解膜的增产效应在西北地区较高。2002—2015年间，覆盖可降解膜的平均增产率为13.4%～17.3%，整体表现为先提高后降低的趋势。从置信区间来看，可降解膜的增产效应在2010年之前变化幅度较大，之后趋于稳定。可见，在西北地区和使用0.008 mm厚度的可降解膜，能大幅度提高可降解膜覆盖的增产效应。

注：误差线表示95%置信区间，误差线上方的数字表示相应分组数据对的数量。由于不同降解膜组分的数据较少，故无法分析。下同。

图4 可降解膜和普通地膜组合的玉米产量影响因素分析

可降解膜与普通地膜组合的玉米产量影响因素分析（图4）结果表明，平作条件下，覆盖2种膜的玉米产量间无显著差异（置信区间–3.0%～1.5%）；而垄作条件下，覆盖可降解膜的玉米产量较覆盖普通地膜平均减少4.7%（置信区间–9.0%～–0.4%）。在海拔<1 000 m的地区，覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜（平均相差6.2%，置信区间–10.4%～–2.1%），而在海拔≥1 000 m的地区，覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异不显著（置信区间–1.3%～2.0%）。在年均温<10℃的地区，覆盖2种膜的玉米产量差异不显著（平均增产率0.8%，置信区间–0.3%~1.9%），而在年均温≥10 ℃的地区，覆盖可降解膜的产量效应显著低于覆盖普通地膜（平均相差4.5%，置信区间–8.2%～–0.7%）。在年降水量<500 mm和≥500 mm的地区，覆盖可降解膜的玉米产量与覆盖普通地膜差异不显著。使用0.008 mm厚度降解膜时，覆盖2种膜的玉米产量差异不显著，而使用0.006 mm厚度降解膜时，其玉米产量较覆盖普通地膜显著降低3.2%（置信区间–4.7%～–1.7%）。与覆盖普通地膜相比，覆盖光降解膜、生-光双降解膜和生物降解膜的玉米产量均有所降低，但差异不显著。在甘肃，覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜，平均相差5.8%（置信区间–10.8%～–0.8%）；在吉林，覆盖可降解膜对玉米产量具有显著正效应，较覆盖普通地膜平均增产2.9%（置信区间1.8%～4.1%），这可能与该省的样本数较少有关。在陕西、宁夏、山西和内蒙古，覆盖2种膜的玉米产量间差异不显著。2000—2005年和2006—2010年间，覆盖可降解膜的玉米产量均显著低于覆盖普通地膜，分别相差8.8%（置信区间–15.1%～–2.4%）和3.8%（置信区间–6.6%～–0.9%），而2010—2015年间，覆盖2种膜的玉米产量差异不显著，且趋于稳定。可见，在平作、高海拔和低年均温的地区和使用0.008 mm厚度的可降解膜时，覆盖可降解膜能到达覆盖普通地膜的增产效果，反之则不及覆盖普通地膜。

3 讨 论

3.1 可降解膜与普通地膜的增产效果

本研究在中国不同种植区域、气候条件和降解膜属性等因素下，整合分析可降解膜覆盖的玉米产量效应。研究得出，与不覆盖相比，覆盖可降解膜能显著提高玉米产量，平均增产率为17.8%（表1）。覆盖可降解膜使玉米增产的原因主要包含2个方面。1）促进早发，在中国北方大部分地区，玉米出苗阶段易遭受低温冷害，不利于种子的正常萌发。覆盖降解膜通过提高耕层土壤温度，可促进玉米出苗并加快生育进程[22]。与露地种植相比，覆盖可降解膜的玉米出苗期缩短4 d、大喇叭口期缩短1 d、抽雄期缩短2 d、灌浆期缩短2 d[8]。2）提高土壤水热状况，玉米为C4作物，喜水喜热。在玉米营养生长阶段，覆盖可降解膜的5～25 cm平均土壤温度较不覆盖提高1.4 ℃[23]。在玉米整个生育期，覆盖可降解膜的0～60 cm土壤贮水量较不覆盖提高8.84%[24]。降解膜覆盖条件下适宜的土壤水热环境有助于玉米的生长发育和最终产量的形成[25]。

可降解膜能在光和微生物作用下降解，不仅能起到普通地膜的增温保墒等覆盖效果，而且能有效降低作物生长后期的早衰现象并缓解普通地膜导致的土壤环境污染等问题[26]。本研究综合现有的田间试验结果发现，覆盖降解膜与普通地膜的玉米产量效应差异不显著。可见，现阶段可降解膜的作物产量效应仍没超越普通地膜。这可能是由于以下3方面原因：1）可降解膜的降解过程受自然因素和土壤性状等影响较大，同一材质的降解膜在不同地区使用可能会产生不同的效果[11]；2）不同作物的生育期和生育周期差异较大。目前，可降解膜在生育期较短的作物上具有较好的适用性，而对长生育期作物的效果较差[4]；3）不同配方、厚度和诱导期的降解膜，其机械强度、地膜破裂和降解可控性、稳定性等差异较大，且实践证明，大部分可降解膜的增温保墒效果与普通地膜相比仍存在一定差异[4,15]。

3.2 覆盖可降解膜作物产量效应的影响因素

3.2.1 种植模式

与平作相比，垄作种植具有诸多优点。垄作可通过改变微地形增加地表面积，从而增加太阳辐射的接收面积；可加大昼夜温差，促进作物生长。此外，垄作覆膜还具有集雨、减蒸和保墒等功能[27]。周昌明等[13]研究表明，连垄全降解膜覆盖和垄覆降解膜沟种植的集水效果、玉米根系生长和产量均显著高于平地全降解膜覆盖种植。马丽等[28]研究发现，与平作相比，垄作栽培可延长夏玉米叶片功能期，促进光合产物的累积，有利于籽粒的充实和产量的提高。而王同朝等[29]研究发现，在黄淮海雨养旱农区，垄作与平作的作物增产效果不明显，而且会增加劳动力投入成本。这可能与试验年份的降水量和降水分布密切相关，作物生育期内降水偏少或降水分布与作物需水不协调时可能凸显不出垄作的优越性。本研究综合近15 a的田间试验结果表明，总体上，平作和垄作条件下，覆盖可降解膜的玉米增产效应差异不显著（图3a）。在可降解膜和普通地膜组合中，平作条件下，覆盖2种膜的玉米产量差异不显著；而垄作条件下，覆盖可降解膜较覆盖普通地膜的平均产量效应降低了4.7%（图4a）。这可能是由于垄上的降解膜在光照射和风的影响下降解速率较平作加快，从而会降低其覆盖效应。因此，建议在可降解膜的开发研制中，将降解膜的降解时段设计在作物封垄之后。

3.2.2 区域效应

可降解膜覆盖的区域效应与区域海拔、年均气温和年降水量等因素紧密相关。本文基于多样本大尺度研究发现，覆盖可降解膜在不同海拔（<1 000 m和≥1000 m）、年均气温（<10 ℃和≥10 ℃）和年降水量（<500 mm和≥500 mm）地区的增产效应不显著。这与任小龙等[30]研究发现，当玉米生育期内降雨量为230～440 mm时，通过垄作覆膜可增加籽粒产量，提高水肥利用效率，而当降雨量继续增大时，该效应逐渐减弱或消失的结论不一致。这可能与作物生育期的降水量、降水分布及可能存在的灌水制度等有关。灌水与不覆盖相比，覆盖降解膜的玉米产量效应在6个省/自治区表现为，甘肃与宁夏的增产率差异不显著，但显著高于陕西、山西、内蒙古和吉林。其中甘肃和宁夏地处西北地区，年降水量一般小于400 mm，且玉米生长前期大气温度较低，覆盖条件下较好的土壤水热环境可有效避免低温和冻害，同时可促进玉米的生长发育。

3.2.3 降解膜类型和厚度

不同类型降解膜的降解速率和降解强度不同，会影响其增温保墒效果，并最终影响增产效应。王星等[31]研究表明，降解膜与普通地膜的基本组分相同，添加剂不同，降解膜降解由难到易的顺序为：光降解膜、生-光双降解膜和生物降解膜，但覆盖3种降解膜在保水、保温和增产方面基本相同。本研究也得出了类似的结论，覆盖3种类型降解膜的玉米产量效应表现为：生物降解膜的增产效果较生-光双降解膜和光降解膜更为稳定，但差异不显著。

降解膜厚度是影响降解膜覆盖效应的另一重要属性。中国颁布的《聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》标准[32]中规定，地膜厚度应为0.008 mm以上。然而，部分企业为了降低成本，普遍生产低于标准厚度的地膜。低于标准厚度的地膜易破损、易老化，增温保墒效果差，且不利于残膜回收[33]。张丹等[34]研究表明，随着地膜厚度的增加，棉花和玉米的产量不断增加，覆盖0.012 mm厚度地膜的棉花与玉米产量分别较覆盖0.006 mm厚度地膜提高4.0%和15.4%。周明冬等[33]研究表明，与0.006 mm厚度地膜相比，覆盖0.008 mm、0.010 mm和0.012 mm厚度的地膜可分别使棉花产量提高3.4%、5.0%和7.4%，分别减少地膜残留量36.5%、60.4%和54.6%。本研究也发现，与不覆盖相比，覆盖0.008 mm厚度降解膜的玉米平均增产率显著高于覆盖0.006 mm厚度降解膜，且覆盖0.008 mm厚度降解膜时，其增产效应与覆盖普通地膜无显著差异。因此，今后应逐步完善相关政策法规和监管措施，禁止生产和使用厚度小于0.008 mm的可降解膜。

3.3 研究的局限性和建议

Meta分析方法在文献筛选时，严格要求试验处理除可降解膜覆盖与否外，其他因素均相同，且需原文提供或根据已有数据能计算标准差。现有的关于中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的已发表中英文献在200篇以上，但大部分文献或数据量较少，或数据描述不详实，或没有提供重复试验的数据，最终只有28篇满足要求。与此同时，覆盖可降解膜对玉米的产量效应受多重因素的影响，这些因素间还可能存在交互作用。本研究根据Meta分析的经验法则对数据量相对较多的因素进行了分析，其他因素如灌水施肥制度、玉米品种、降解膜诱导期等也是影响降解膜覆盖效应的重要因素，但由于数据较少无法分析。建议在今后的研究中，尽可能详细和准确地描述试验条件和过程，以利于研究间的借鉴与整合。此外，在特定区域进行降解膜生产实践时，需要综合考虑当地的气候特征、土壤状况和耕作习惯，针对不同的作物选择适宜的降解膜，以充分发挥降解膜的覆盖效果。根据区域特点和作物种类，开发和研制合理持续时间的降解膜是实现降解膜覆盖效应的关键。

4 结 论

1）与不覆盖相比，覆盖可降解膜的玉米产量平均提高17.8%；该组合不存在发表偏倚和极端值，数据可信度较高，且覆盖可降解膜的累计平均增产率随时间趋于稳定。

2）可降解膜和不覆盖组合中，不同种植模式、海拔高度、年均气温、年降水量和降解膜类型对可降解膜的增产效应影响不显著；覆盖0.008 mm厚度降解膜的增产效应显著高于覆盖0.006 mm厚度降解膜；可降解膜的玉米增产率在甘肃显著高于其他地区，但与宁夏差异不显著；覆盖降解膜的增产率在年际间趋于稳定，平均为13.4%～17.3%。

3）可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚，校正前覆盖可降解膜的玉米增产率显著低于覆盖普通地膜（平均相差1.8%），校正后二者差异不显著（置信区间–0.9%～2.7%）。与普通地膜相比，覆盖可降解膜的累计平均减产率随时间也趋于稳定。

4）可降解膜和普通地膜组合中，在海拔≥1 000 m、年均温<10℃的区域，平作和使用0.008 mm厚度降解膜时，覆盖2种膜的玉米产量差异不显著；而在海拔<1 000 m、年均温≥10 ℃的区域，垄作和使用0.006 mm厚度降解膜时，覆盖可降解膜的玉米增产率显著低于覆盖普通地膜。近5 a来，覆盖2种膜的玉米产量差异和变幅均减小。

综上所述，覆盖可降解膜较不覆盖可显著提高玉米产量，且经发表偏倚校正后，其增产效应与普通地膜差异不显著。在高海拔、低气温区域，平作和使用0.008 mm厚度降解膜时，更能突显可降解膜的优越性。

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Yin Minhua, Li Yuannong, Shen Shenglong, Ren Quanmao, Xu Luquan, Wang Xingyao. Meta-analysis on effect of degradable film mulching on maize yield in China[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2017, 33(19): 1－9. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.001 http://www.tcsae.org

Meta-analysis on effect of degradable film mulching on maize yield in China

Yin Minhua, Li Yuannong※, Shen Shenglong, Ren Quanmao, Xu Luquan, Wang Xingyao

(1.712100,; 2.712100,)

Plastic film mulching has become an important cultivation practice in agricultural production in China. However, the residuals of plastic film in soil continuously increase with its considerable application. These residuals cause a series of negative effects on environment and land. Degradable film is recognized as a feasible choice to replace plastic film. This study aimed to reveal the influence mechanism and comprehensive effects of degradable film mulching on maize yield. A total of 28 papers were selected from published articles before November in 2016, and meta-analysis was applied. Critical information was obtained from each study, including experimental site, planting pattern, site altitude, average annual precipitation, average annual temperature, experimental duration, degradable film thickness, degradable film types, and maize yield. The collected data were divided into 2 groups. In the first group, no mulching was taken as the control for degradable film mulching, including 24 available comparison pairs. In the second group, plastic film mulching was taken as the control for degradable film mulching, including 24 available comparisons. The main steps included heterogeneity test, comprehensive effect size calculation, publication bias test and correction, sensitivity analysis, cumulative meta-analysis, meta regression analysis and influence factor analysis. The results showed that in the first group, degradable film mulching averagely increased maize yield by 17.8% compared with no mulching. There were no publication bias and extreme value. The cumulative yield increasing effect of degradable film mulching trended to be stable over time. Biodegradable film had a stable maize yield than photo degradable film and photo-biodegradable film. The degradable film with 0.008 mm thickness had a significantly higher maize yield than that with 0.006 mm. The yield increasing effect of degradable film mulching trended to be smooth during years of 2002-2015 with a range of 13.4%-17.3%, and was the highest (29.0%) in Gansu Province. There was a publication bias but no extreme value in the second group. Before publication bias was corrected, the maize yield was significantly lower under degradable film mulching than that under plastic film mulching. However, this difference was not significant after publication bias correction. The maize yield was not significant between degradable film mulching and plastic film mulching in regions, where altitude was higher than 1 000 m, average annual temperature was lower than 10 ℃, and flat planting and 0.008 mm film was used. The difference and variation of maize yield under degradable film mulching and plastic film mulching decreased in the last 5 years. In summary, degradable film mulching could achieve a high maize yield in regions with high altitude and low temperature, and flat planting using 0.008 mm film. This research can provide valuable information for the development and large-scale application of degradable film.

temperature; precipitation; heterogeneity; degradable film; plastic film; yield; Meta-analysis; maize

10.11975/j.issn.1002-6819.2017.19.001

S11+4; S513

A

1002-6819(2017)-19-0001-09

2016-11-22

2017-07-06

公益性行业科研专项资助项目（201503105、201503125）；国家高技术研究发展计划（863计划）资助项目（2011AA100504）

银敏华，山西忻州人，博士生，主要从事节水灌溉新技术研究。Email：15109217864@163.com

※通信作者：李援农，陕西大荔人，教授，博士生导师，主要从事节水灌溉新技术及3S技术应用研究。Email：liyuannong@163.com