陕北地区环保型麻地膜覆盖玉米栽培效果的研究

李培艳，杨媛茹，易永健

（1.榆林职业技术学院，陕西 榆林 719000；2.中国农业科学院麻类研究所，湖南 长沙 410205）

陕北处于中温带区，属于中温带干旱大陆性气候，具有降雨少、蒸发量大的特点，干旱和半干旱地区面积占陕北地区总面积的一半以上，严重制约着农作物的生产［1-2］。由于地膜覆盖可以提高土壤温度，保持土壤水分及肥力，防止害虫侵袭同时抑制杂草和促进植物生长，近年来地膜在陕北地区得到了广泛使用［3］。但是随之而来的“白色污染”问题也相对突出，特别是大量不可降解的塑料残余物逐年上升，严重地影响了生态平衡。针对塑料地膜带来的“白色污染”，农业生产中越来越重视可重复利用和可降解地膜的使用，因此新型可重复利用的塑料制品以及可生物降解的环保型地膜成为科研工作中关注的焦点和热点［4］。中国农业科学院麻类研究所开发出了具有自主知识产权的环保型麻地膜系列产品，该产品具有保温保湿、促进作物生长以及提高农作物产量的积极效果。自2005年起，环保型麻地膜先后在湖北、浙江、湖南、江苏等地进行示范和推广应用，其中2007～2015年全国累计推广20 000 hm2［5］。通过查阅文献［6-9］，本文结合陕北地区实际情况，以田间种植夏季玉米为例，对环保型麻地膜、塑料地膜和无覆盖进行对比试验，明确环保型麻地膜在陕北地区应用情况，为今后在陕北地区大面积推广环保型麻地膜提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2021年4～9月在陕西省榆林市榆阳区三岔湾大队草沟村西靠近榆溪河畔的灌溉水田进行。该试验区四季分明，早晚温差大，一年中5～8月日照较多。春季升温快但不稳定，五月中旬亦可骤然降雪；夏季气温高，各月平均气温在20℃以上，最高可达38℃；秋季降温迅速，温度整体低于春季；冬季气压高，气候干燥，平均温度在-7.8～4.1℃。

试验供试土壤为黄绵土，偏碱性，其性质为：有机质 14.57 g/kg，全氮 0.89 g/kg，全磷0.70 g/kg，全钾 19.11 g/kg，速效氮 46.55 mg/kg，速效磷 34.26 mg/kg，速效钾 114 mg/kg，pH 7.60。

1.2 试验材料

供试作物：玉米，品种名称：早早糯316，生产单位：山西农娃娃种业有限公司。

塑料地膜为普通聚氯乙烯地膜，市售；环保型麻地膜由中国农业科学院麻类研究所提供。

肥料：纯羊粪发酵的农家肥和市场销售的农用尿素。

1.3 试验设计

本试验采用单因素随机区组设计，共设3个处理：塑料地膜（A）、环保型麻地膜（B）、无膜（CK），每个处理重复3次，共9个小区，小区面积为7 m×2 m。试验中水分尽可能控制为自然降水，在吐丝和接穗期各畦灌一次。施肥遵照当地农民施肥制度，即播种时将纯羊粪发酵的农家肥均匀地混入耕作层内，拔节期和结穗期在根部各追肥一次，肥料为尿素，追肥量为 150～225 kg/hm2，本试验田追肥量为 2 kg。

1.4 数据处理

试验数据采用Excel 2003进行整理，采用DPS 9.05进行相关数据方差分析。

1.5 试验方法

1.5.1 玉米播种操作要点

地膜覆盖的操作规程如下：整地→盖膜→压膜→打孔播种（移栽）→栽培管理→收获→翻地（降解）［10-11］。整地过程中，翻松土地，敲碎大土块，土壤呈颗粒均匀状，畦面平整，呈龟背型，沟深20～30 cm，排水良好。盖膜前人工除去所有杂草，盖膜时膜面平整，不起皱，贴合畦面。由于试验区域春天风较大，为防止膜被掀起，膜边全部用土压住；打孔播种时为防止破孔处被风吹破，孔比较小，且孔周围覆土压盖。为保证试验效果良好，每一个孔都是单株玉米，玉米的株距和行距为45 cm×45 cm。由于试验区临近河畔，灌溉时直接采用沟灌方式，玉米成长中所施的肥为市场销售的农用尿素。玉米成熟后，因塑料地膜难以降解，直接从田间回收，环保型麻地膜由天然植物纤维制成，可很快降解，结合翻地将残膜埋入土壤。

无膜覆盖操作过程除了没有盖膜、压膜和打孔外，其他操作同地膜覆盖。

1.5.2 土壤湿度和温度测量方法

土壤温度和湿度是检查地膜保温保湿的重要指标，试验中每15 d分别测量9个试验区土壤10、20、30 cm处的温度和湿度。

试验采用的仪器为农业土壤检测仪（山东塞恩电子科技有限公司）。

1.5.3 土壤指标的测定方法

由于整个试验地块比较均匀，玉米播种前将9个地块0～10 cm耕层土壤混合取样，测定土壤整体的养分，即有机质、全氮、全磷、全钾、速效氮、速效磷、速效钾、土壤pH；玉米收获时分别测定9个地块的土壤养分。土壤养分的测定由杨凌新化生态科技有限公司完成。

1.5.4 玉米指标的测定方法

玉米生长指标能够反映其生长效应和产量因素，包括生育期记录、农艺性状、SPAD值和产量性状。采用农业常规测量方法，测量工具包括钢尺、皮尺、实验室电子天平秤。

生育期记录：各处理的出苗日期、抽雄日期、吐丝日期、结穗期、成熟期等关键时期的记录。

农艺性状：各小区选3株玉米，每15 d及收获时测量玉米株高、茎粗、穗位高。

SPAD值：每15 d对各小区选定的3株玉米用叶绿素测定仪直接进行测试。叶绿素测定仪生产厂家为北京金科利达电子科技有限公司，型号为TYS-A。

产量性状：对各小区已选定的3株玉米进行室内考种，主要考种指标为单株穗数、穗粗、穗长、穗秃顶长、穗行数、穗行粒数、穗千粒重、籽粒占穗重比例，剩余的用来统计产量。

2 结果与分析

2.1 不同处理对土壤温度和湿度的影响

土壤的温度和湿度直接影响农作物的生产，试验分别测试了无膜、塑料地膜和环保型麻地膜处理下土壤10、20、30 cm处的湿度和温度（见表1、2）。

表1 不同处理对土壤温度的影响Table 1 Effects of different treatments on soil temperature

表2 不同处理对土壤湿度的影响Table 2 Effects of different treatments on soilmoisture

表1为不同处理每隔15 d土壤温度变化情况。由表1可知，同一处理，土层越深温度越低；不同处理的同一深度土层，土壤温度均表现为塑料地膜高于环保型麻地膜高于无覆盖。7月份以前，塑料地膜和环保型麻地膜覆盖土壤温度显著高于无覆盖；7月份以后，不同处理间差异不显著，主要原因一方面为气温整体回升，另一方面可能是环保型麻地膜开始降解出现破裂，塑料地膜也有一部分在外力的作用下被撕破，原来被覆盖的土壤暴露在空气中。

表2为不同处理每隔15 d土壤湿度变化情况。由表2可知，同一处理，除了6月2日测量的30 cm深度土壤湿度较低外（5月31下了一场阵雨），其他土层随深度加深，湿度加大；不同处理的同一深度土层，覆盖环保型麻地膜和塑料地膜的土壤湿度明显高于无膜覆盖，覆盖塑料地膜和环保型麻地膜的土壤湿度无明显差异。7月份以后，由于环保型麻地膜和塑料地膜的破裂，不同处理下土壤湿度无明显差异。

2.2 不同处理对土壤养分的影响

为测量环保型麻地膜保持土壤肥力的能力，玉米收获时测量不同处理区域土壤养分的含量，结果见表3。

表3 不同处理对土壤养分含量的影响Table 3 Effects of plastic film mulching on soil nutrients

由上表可知，不同处理下的土壤中有机质、全氮、全磷、全钾含量及pH无显著差异。地膜覆盖下速效氮、速效磷和速效钾的含量均显著高于无膜覆盖，且环保型麻地膜覆盖下含量更高。塑料地膜覆盖下的速效氮、速效磷和速效钾的含量比无膜覆盖分别高12.24%、23.46%、19.45%；环保型麻地膜覆盖下的速效氮、速效磷和速效钾的含量比无膜覆盖分别高17.46%、71.69%、20.55%。这可能是因为不同的地膜覆盖会改变土壤温度和湿度等，促进了养分的分解和作物对养分的吸收。由此可见，环保型麻地膜具有一定的保持肥力的能力。

2.3 不同处理对玉米生育期的影响

为测量各处理对玉米各生育期影响，试验中各小区90%以上的植株已出苗、抽雄、吐丝、结穗、成熟视为其生育期，见表4。

表4 不同处理的玉米生育时期Table 4 Growth period of corn under different treatments

由表4可知，由于环保型麻地膜和塑料地膜覆盖的保湿保温作用，玉米出苗、抽雄、吐丝及结穗期较无膜覆盖在各个生育期早3～5 d，加之陕北地区秋季温度下降快，日照时间缩短，最终导致无膜覆盖下的玉米较有地膜覆盖下的玉米平均晚7～8 d成熟。

2.4 不同处理对玉米生长的影响

玉米的农艺性状主要包括株高、茎粗、穗位高，SPAD值可评价作物的长势，结合试验实际情况，每个小区任选3株玉米，共27株做好标记，每15 d追踪测量其株高、茎粗、穗位高及SPAD值。结果见表5。

表5 不同处理的玉米平均生长性状Table 5 Average growth traits of corn under different treatments

由表5、6可知，5月份玉米处于幼苗期，陕北天气较冷，试验田没有进行灌溉也未下雨，土壤较干，环保型麻地膜和塑料地膜覆盖的玉米长势明显好于无膜覆盖，且塑料地膜覆盖的玉米生长特性更好。6月份之后，陕北天气变暖，加之试验田下雨和灌溉，环保型麻地膜覆盖下的速效氮、速效磷和速效钾含量更高，所以塑料地膜和环保型麻地膜覆盖下的玉米生长性状无明显差异。而无膜覆盖下的玉米，受前期生长环境的影响，后期生长性状明显低于环保型麻地膜和塑料地膜的。

表6 不同处理的玉米平均叶绿素含量Table 6 Average chlorophyll content of corn under different treatments

2.5 不同处理玉米产量性状

玉米成熟期，测量做好标记的27株玉米的产量性状。表7为各处理玉米的平均产量性状。

表7 不同处理的玉米平均产量性状Table 7 Average yield traits of corn under different treatments

由上表可知，不同处理的玉米，单株穗数都为2个，穗秃顶长和穗行数无明显差异。环保型麻地膜覆盖下玉米的穗粗、穗长、穗千粒重以及产量等性状略低于塑料地膜，但均显著高于无膜覆盖。环保型麻地膜和塑料地膜覆盖玉米产量较无膜覆盖分别增加了10.83%和11.42%。

3 讨论与结论

通过测试，不同处理下土壤10、20、30 cm处的湿度和温度，均表现为塑料地膜优于环保型麻地膜优于无覆盖，玉米生长前期，塑料地膜和环保型麻地膜的保温、保湿性能显著优于无膜覆盖，塑料地膜的性能优于环保型麻地膜，这可能和塑料地膜较强的光能吸收效率及环保型麻地膜透气性有关。玉米生长后期，塑料地膜和环保型麻地膜与无膜覆盖差异不显著，可能与气温整体回升及地膜出现破损有关。

玉米成熟期测试不同处理下土壤中养分的含量，其中有机质、全氮、全磷、全钾含量及pH差异性不显著，地膜覆盖下土壤的速效氮、速效磷和速效钾的含量明显优于无膜覆盖，且环保型麻地膜略高于塑料地膜，这一结论和舒英杰等［12］的研究结果一致。

环保型麻地膜的保温效果虽低于塑料地膜，但显著高于无膜覆盖。环保型麻地膜的保湿、保持肥力的性能和塑料地膜相比无明显差异，有助于农作物的生长，故环保型麻地膜和塑料地膜覆盖下的玉米较无膜覆盖平均早熟7～8 d，玉米的生长性状明显优于无膜覆盖，同无膜覆盖相比，分别增产10.83%和11.42%。

环保型麻地膜覆盖玉米可增加土壤温湿度，提高土壤速效养分含量，促进玉米生长，提前收获，增加玉米产量，可在陕北地区应用。环保型麻地膜成本目前较塑料地膜高，但是环保型麻地膜使用后可直接翻埋土壤，完全自然降解，省去塑料地膜回收的投入，同时没有塑料残膜的危害，降解后还可培肥土壤。环保型麻地膜可以增加作物产量，使用在附加值较高的作物上，经济效益更加显著。为了证明环保型麻地膜可以代替塑料地膜，降低陕北地区的“白色污染”，可以利用环保型麻地膜在陕北地区开展不同时期、不同作物的应用试验。