3种地膜在不同覆膜方式下的控草效果及对玉米生长发育的影响

2018-05-14岳德成吴崇义史广亮姜延军李青梅柳建伟韩菊红胡冠芳

植物保护 2018年3期

岳德成　吴崇义　史广亮　姜延军李青梅柳建伟韩菊红胡冠芳

摘要

在隴东旱塬区杂草严重发生条件下，试验测定了3种地膜在不同覆膜方式下的控草效果及对玉米生长发育的影响。结果表明，化学除草地膜和黑色地膜以全膜双垄沟播、半膜平作和半膜垄作方式覆膜，对阔叶杂草的株防效和鲜重防效均在93%以上，对禾本科杂草的株防效和鲜重防效均在76%以上；白色地膜以半膜垄作和半膜平作方式覆膜对阔叶杂草有一定的控制作用，但对禾本科杂草作用微弱或无效，以全膜双垄沟播方式覆膜可引起杂草大量发生。化学除草地膜和黑色地膜以全膜双垄沟播方式覆膜，均可明显改善玉米主要农艺性状，显著提高玉米产量及效益，玉米产量较半膜垄作分别增产22.17%和24.78%、较半膜平作分别增产9.23%和5.74%，纯收益较半膜垄作分别增加3 553.13元/hm2和3 828.78元/hm2、较半膜平作分别增加1 343.46元/hm2和736.30元/hm2；白色地膜以全膜双垄沟播、半膜平作和半膜垄作方式覆膜，玉米主要农艺性状、产量及经济效益均较覆盖化学除草地膜和黑色地膜有明显下降。因此，在杂草严重或较重发生的地区，推荐采取化学除草地膜和黑色地膜全膜双垄沟播方式覆膜。

关键词

地膜种类；覆膜方式；控草效果；玉米产量；纯收益

中图分类号：

S 451.1

文献标识码： A

DOI： 10.16688/j.zwbh.2017311

Influences of film mulching methods on growth and development of

maize and weed control effect

YUE Decheng1， WU Chongyi2， SHI Guangliang1， JIANG Yanjun1，

LI Qingmei1， LIU Jianwei1， HAN Juhong1， HU Guanfang3

（1. Pingliang Institute of Agricultural Sciences， Pingliang 744000， China；

2. The Vegetable Production Office in Jingchuan County， Gansu Province， Jingchuan 744300， China；3. Institute of Plant Protection， Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou 730070， China）

Abstract

The influences of film mulching methods on the growth and development of maize and weed control effect were measured in the severe weedoccurring areas in the arid loess plateau of the eastern Gansu Province. The results showed that the control effect of chemical weed mulching film and black plastic film on weed stem and fresh weight were above 93% for broadleaved weeds and above 76% for gramineae weeds， respectively. Semifilm ridge planting and semifilm flat planting with white plastic films had certain control effect on broadleaved weeds， but no obvious effect on gramineous weeds. However， whole field surface mulching and double ridgefurrow planting with white plastic films might cause of the outbreak of weeds. The main agronomic characters， yield and economic benefit were obviously improved when the corn field covered with chemical weed mulching films and black plastic films in whole field surface mulching and double ridgefurrow planting， with the yield of maize increased by 22.17% and 24.78%， respectively， compared to that in semifilm ridge planting， and increased by 9.23% and 5.74%， respectively， compared to that in semifilm flat planting. The net income increased by 3 553.13 and 3 828.78 yuan/hm2 compared with that in semifilm ridge planting， and 1 343.46 and 736.30 yuan/hm2 compared with that in semifilm flat planting， respectively. The chemical weed mulching film and black plastic film were recommended for the control of weeds in the corn field.

Key words

mulch type； film mulching method； weed control effect； maize yield； net income

玉米Zea mays是我国仅次于水稻的主要粮食作物，也是我国重要的饲料作物，采取有效措施提高玉米产量对于保障国家粮食安全、促进畜牧产业发展、增加农民收入具有十分重要的意义[1]。陇东地区是甘肃省重要的玉米生产基地之一，亦是典型的旱作农业区，该地区地形复杂，塬、山（台）、川地兼有，以塬、山地为主，“十年九旱”是其最基本的气候特点，深化研究和大力推广覆膜栽培技术是持续稳定提高玉米产量的根本途径之一。全膜双垄沟播玉米栽培中应用的地膜种类主要有普通白色地膜（以下简称白色地膜）、化学除草地膜和黑色地膜，其中白色地膜由于具有优良的保墒、增温作用被广泛应用于玉米等多种作物生产，但对田间杂草控制作用较差；化学除草地膜是一类含有化学除草剂的新型地膜，除了具有白色地膜功能外还具有很好的控草效应，现已成功应用于甘蔗、花生、马铃薯、棉花、茄果类、瓜类等作物田[29]；黑色地膜是一种含有阳光屏蔽剂（黑色母粒）的地膜，具有很好的保墒和控草效果，现成功应用于果树、生态林、马铃薯、甘薯、花生、蔬菜、棉花等作物田[1015]。目前，白色地膜在玉米田的应用已有大量的研究报道，对黑色地膜和化学除草地膜在玉米田的应用亦有一定的研究报道[1621]，但有关白色地膜在杂草严重发生或较重发生玉米田的适宜覆膜方式及化学除草地膜和黑色地膜不同覆膜方式对玉米田杂草的综合效应则鲜有报道。为此，本文开展了化学除草地膜、黑色地膜和白色地膜在不同覆膜方式下的除草效果及对玉米出苗、株高、茎粗、株高整齐度、产量性状、产量、经济效益影响研究，以期为玉米覆膜栽培提供最佳的覆膜方式，尽可能地发挥地膜在控草、增产和增收方面的综合效应。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验区设在甘肃省平凉市农业科学院高平试验站（35°17′26.6″N，107°29′43.8″E），该站位于六盘山以东的泾川县南部旱塬区，海拔1 360 m，年降水量540 mm，主要降水期集中在7月-9月，年蒸发量1 466.55 mm，冬季至初夏干燥少雨，属典型的旱作农业区。试验地地块平整，地力均匀一致，土层厚度80～100 m，土壤质地中壤土，田间持水量24.3%，土壤有机质16.06 g/kg，pH 8.31，前茬作物为玉米；田间杂草发生密度大（总草密度206.44株/m2）且分布均勻，其优势种类有藜Chenopodium album L.、狗尾草Setaria viridis （L.） Beauv.、反枝苋Amaranthus retroflexus L.、水棘针Amethystea caerulea L.、刺儿菜Cirsium setosum （Willd.） MB.等。

1.2 试验材料

化学除草地膜、黑色地膜和白色地膜规格各有两种，宽度×厚度分别为120 cm×0.01 mm和75 cm×0.01 mm。化学除草地膜由广州甘蔗糖业研究所广州施威特经济技术开发公司研制生产；黑色地膜和白色地膜由天水天宝塑业公司生产。玉米品种为‘先玉335，由美国先锋公司育成。电子数显卡尺由日本三丰株式会社生产。

1.3 试验设计

化学除草地膜（chemical weeding mulching film，CWMF）、黑色地膜（black plastic film，BPF）和白色地膜（white plastic film， WPF）分别设置全膜双垄沟播（whole field surface mulching and double ridgefurrow planting，WFSMDRP）、半膜垄作（semifilm ridge planting，SRP）和半膜平作（semifilm flat planting，SFP） 3种覆膜方式，共9个处理，随机区组排列，小区面积19.8 m2。其中全膜双垄沟播覆膜方式[22]：田间宽、窄垄相间排布，垄宽分别为70 cm和40 cm，垄高分别为10 cm和15 cm，垄面用宽度120 cm的地膜全覆盖，2幅地膜在宽垄中间重叠5 cm，并用田土将重叠处压实；半膜垄作覆膜方式：田间起单垄，垄高15 cm，垄宽70 cm，垄间距40 cm，垄面用宽度75 cm的地膜覆盖，垄两侧膜面边缘用田土压实，垄与垄之间的地面裸露；半膜平作覆膜方式：田间不起垄，直接用宽度120 cm的地膜覆盖地面，膜面边缘用田土压实，覆膜带之间保留40 cm的裸露带。

于顶凌期（3月11日）依次平整土地、撒施基肥（尿素和磷酸二铵的施入量均为300 kg/hm2）和浅耕耙耱土壤；随后，按各处理设计要求起垄和覆膜；播种期（4月21日），用点播器在膜面上打孔穴点播玉米，其中全膜双垄沟播和半膜垄作方式分别播种于垄沟内和垄肩部，穴距均为27.5 cm，每穴2粒，半膜平作方式每幅膜面上等行距播种3行，穴距28.6 cm，每穴2粒；间苗时每穴选留1株健壮植株，植株密度66 000株/hm2；玉米大喇叭口期，追施尿素1次，施用量225 kg/hm2，用点播器在玉米植株间打孔点施于土壤内；玉米全生育期，各小区的膜内外杂草均不再受人为干预，让其自然生长，裸露带内的杂草及时人工拔除，其他管理措施同大田。

1.4 测定项目与方法

1.4.1 除草效果调查

玉米播后40 d，调查除草效果，每小区对角线3点取样，样点面积0.25 m2，各样点均在覆膜区域内选取，记载样点内各种杂草株数并称取鲜重，以全膜双垄沟播覆盖白色地膜处理为对照计算防效。

1.4.2 玉米出苗调查

玉米2叶1心期调查出苗情况，每小区隔1行调查1行，共调查3行，每行连续10穴，逐穴记载出苗数。

化学除草地膜分别以全膜双垄沟播、半膜垄作和半膜平作方式覆膜时，玉米单位面积果穗数以全膜双垄沟播和半膜平作显著高于半膜垄作；玉米果穗有效长度以全膜双垄沟播极显著高于半膜平作并显著高于半膜垄作；玉米穗粗在各覆膜方式间无显著差异；玉米穗粒数亦以全膜双垄沟播最高，显著高于半膜平作并稍高于半膜垄作；玉米百粒重以全膜双垄沟播>半膜平作>半膜垄作，在3种覆膜方式间有极显著差异（表5）。

黑色地膜分别以全膜双垄沟播、半膜垄作和半膜平作方式覆膜时，玉米单位面积果穗数、穗有效长度和穗粒数均以全膜双垄沟播最高，稍高于或显著高于半膜平作和半膜垄作；果穗粗在各覆膜方式间无显著差异；百粒重以全膜双垄沟播和半膜平作的较高，极显著高于半膜垄作（表5）。

白色地膜分别以全膜双垄沟播、半膜垄作和半膜平作方式覆膜时，玉米单位面积果穗数和果穗粗均在各覆膜方式间无显著差异；果穗有效長度以全膜双垄沟播最高，显著高于半膜垄作并稍高于半膜平作；穗粒数和百粒重均以半膜平作>全膜双垄沟播>半膜垄作，但穗粒数在各覆膜方式间无显著差异、百粒重在各覆膜方式间有显著差异。试验结果亦表明，不论以何种方式覆膜，化学除草地膜和黑色地膜覆盖区的玉米产量性状均明显优于覆盖白色地膜（表5）。

因此，从有效改善玉米主要产量性状的角度考虑，化学除草地膜和黑色地膜的最佳覆膜方式均应选择全膜双垄沟播覆膜，半膜平作次之，半膜垄作较差；白色地膜在杂草严重或较重发生地区或田块应尽量避免使用。

2.5 3种地膜的覆膜方式对玉米产量及经济效益的影响

效益核算中的相关参数依次为：（1）农机费：各处理的机械耕地、耙地和脱粒费依次为750、750、1 050元/hm2，机械覆膜费在半膜平作、半膜垄作和全膜双垄沟播3种覆膜方式中分别为529.5、750、750元/hm2。（2）人工费：各处理的施肥（基肥和追肥）、覆膜、播种、间定苗及打叉费依次为1 950、300、1 500、1 800、1 800元/hm2，除草费在半膜平作、半膜垄作和双垄沟覆膜3种覆膜方式中分别为405、600和0元/hm2。（3）生产资料费：各处理的尿素、磷酸二铵、种子费依次为840、900和720元/hm2，化学除草地膜和黑色地膜成本在半膜平作、半膜垄作、双垄沟覆膜3种覆膜方式中均依次为1 083.6、984.9、1 575元/hm2，白色地膜成本在半膜平作、半膜垄作、双垄沟覆膜3种覆膜方式中依次为1 006.20、914.55、1 462.50元/hm2。（4）玉米市场价格1.70元/kg。

测定和核算结果（表6）表明，化学除草地膜覆膜栽培中，玉米产量和纯收益均以全膜双垄沟播覆膜方式>半膜平作覆膜方式>半膜垄作覆膜方式， 3种覆膜方式间存在极显著差异，全膜双垄沟播覆膜较半膜平作和半膜垄作覆膜分别增产9.23%和22.17%，分别增收1 343.46和3 553.13元/hm2；黑色地膜覆膜栽培中，玉米产量和纯收益亦均以全膜双垄沟播覆膜方式>半膜平作覆膜方式>半膜垄作覆膜方式，全膜双垄沟播显著高于半膜平作并极显著高于半膜垄作，全膜双垄沟播较半膜平作和半膜垄作分别增产5.74%和24.78%，分别增收736.30和3 828.78元/hm2。白色地膜覆膜栽培中，玉米产量和纯收益均以半膜平作覆膜方式>全膜双垄沟播覆膜方式>半膜垄作覆膜方式，半膜平作显著高于全膜双垄沟播并极显著高于半膜垄作，半膜平作较全膜双垄沟播和半膜垄作分别增产5.44%和11.16%，分别增收1 079.64和1 897.46元/hm2，但以全膜双垄沟播、半膜平作和半膜垄作覆膜方式覆膜的玉米产量和纯收入均极显著低于覆盖化学除草地膜和覆盖黑色地膜，较相应覆膜方式覆盖化学除草地膜分别减产23.87%、12.32%和11.78%，分别减少纯收入4 547.88、2 124.78和1 812.57元/hm2，较相应覆膜方式覆盖黑色地膜分别减产22.71%、13.84%和8.53%，分别减少纯收入4 254.88、2 438.94和1 243.92元/hm2。

可见，为了充分发挥化学除草地膜和黑色地膜的增产增收效应，实现玉米产量及其经济效益的最大化，生产上应将化学除草地膜和黑色地膜的覆膜方式选择为全膜双垄沟播，尽量避免选用半膜平作特别是半膜垄作方式；白色地膜以各种方式覆膜，均可引起玉米产量和经济效益的明显降低，甚至入不敷出，在杂草发生较重的地区或田块应尽量避免应用白色地膜。

3 结论与讨论

覆膜栽培技术的增产增收效果是由其相应覆膜方式的集水效应与地膜的保墒、增温、控草效应综合作用的结果。覆膜后适宜的土壤理化性状、充足的土壤温湿度及良好的外界环境是确保化学除草地膜中除草剂成分充分释放和有效利用的前提条件，而特定的地膜种类及其覆膜方式对自然降水的有效汇集与渗入、对土壤水分的有效保持、对土壤温度的明显提高、对田间杂草的有效控制是最大限度提高作物产量、增加经济收益的基础条件。

前人对化学除草地膜、黑色地膜和白色地膜在不同覆膜方式下的控草效应缺乏研究。本研究结果显示，化学除草地膜和黑色地膜以各种方式覆膜对玉米田杂草均有较彻底的防除作用，其原因是化学除草地膜中含有的除草剂成分在各种覆膜方式下均能够有效溶解到膜面水滴中并随水滴跌落到地面，在地面上形成一层药膜，从而起到较好的封闭除草作用[24]；黑色地膜含有黑色母质，透光性差，不论以何种方式覆膜，膜下杂草均因光照不足而受到严重抑制，甚至不能出苗[16，25]，从而达到有效控制杂草之目的。白色地膜以半膜垄作和半膜平作方式覆膜，对阔叶杂草有一定的控制作用，株防效分别为63.46%和34.84%，鲜重防效均超过80%，但对禾本科杂草作用微弱或无效，而以全膜双垄沟播方式覆膜可引起杂草大量发生和严重危害，其原因主要是半膜平作和半膜垄作方式覆盖下，自然降水利用率较低，膜面因拉力较大而与地面紧贴，从而使得膜下空间狭小、温度较高、湿度较小，阔叶杂草对该环境适应性较差，不利其出苗和生长，禾本科杂草对该环境适应性较好，对其出苗和生长影响不大；而在全膜双垄沟播方式覆盖下，自然降水的利用率高[26]，膜面与地面接触不够紧密，且在垄沟处常留有较大间隙，从而使得膜下空间较充足、温度较高、湿度较大，对各类杂草的生长发育十分有利。

国内对化学除草地膜和黑色地膜在不同覆膜方式下的增产、增收效应鲜有研究，本试验得出，化学除草地膜和黑色地膜均以全膜双垄沟播方式覆膜最为理想，与半膜平作和半膜垄作覆膜方式比较，可明显改善玉米主要农艺性状，显著提高玉米产量及效益，化学除草地膜全膜双垄沟播覆膜较半膜平作、半膜垄作覆膜分别增产9.23%和22.17%，分别增加纯收入1 343.46和3 553.13元/hm2，黑色地膜全膜双垄沟播覆膜较半膜平作、半膜垄作覆膜分别增产5.74%和24.78%，分别增加纯收入736.30和3 828.78元/hm2，其原因主要是因为以全膜双垄沟播方式覆盖化学除草地膜和黑色地膜，不但可持续有效地控制杂草的发生与危害，而且对自然降水具有富集叠加和高效利用的效应，能将大面积接纳的降水集中渗入到玉米根系分布区[27]，为玉米正常生长发育创造了十分有利的环境条件。本试验显示，白色地膜各覆膜方式下的玉米主要农艺性状、产量及经济效益均明显低于以相同覆膜方式覆盖化学除草地膜和覆盖黑色地膜，玉米产量及纯收益以半膜平作>全膜双垄沟播>半膜垄作，这与郭满平等[28]、高玉红等[29]、李尚中等[30]的研究结果不一致，其原因与试验田中杂草发生基数不同有关，上述学者的研究是在田间杂草发生基数较小、草害不足以明显影响玉米生长发育的条件下进行的，全膜双垄沟播较其他覆膜方式在集水、保墒等方面占明显优势，使之有显著的增产、增收效应；而本研究是在杂草发生基数大、草害严重的条件下进行的，全膜双垄沟播较其他覆膜方式更有利于杂草的迅速生长，从而加重了对膜面的破坏程度，降低了集水、保墒效果，加大了土壤水分、养分的无效耗损，因而显著削弱了该覆膜方式应有的增产、增收效应，引起玉米减产和减收[31]。

因此，在杂草严重或较重发生的地区，为了有效控制草害、明显改善玉米农艺性状、显著提高玉米产量和经济效益，化学除草地膜和黑色地膜均应采取全膜双垄沟播方式覆膜；白色地膜以半膜平作和半膜垄作方式覆膜虽有一定的控草效果，但各覆膜方式均可引起玉米明显减产和减收。

参考文献

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