不同颜色的生态膜膜下滴灌对玉米的水氮利用率及产量的影响

吴义果

（萧县王寨镇农业技术推广站，安徽萧县 235200）

我国的水资源总量居世界第6 位，但人均占有量少，我国是最缺水的国家之一，所以水资源分配和利用极为重要[1]。20世纪70年代末至80年代初，地膜覆盖栽培技术被引进到中国，随后迅猛发展，已经成为节水灌溉的主要措施之一[2]。地膜覆盖栽培技术具有改善土壤温度、保持土壤湿度、促进玉米生长发育，提高产量和品质的作用[3-4]，但长期使用地膜覆盖所导致的生产弊端日趋凸显，以聚乙烯为主要成分的地膜残渣随机械操作长期滞留土壤，破坏土壤结构，造成土壤污染，进而危害作物生长[5]。随着科技的进步，在生产中地膜逐渐被生态膜代替，其对环境的污染更小，对提高作物的产量效果也越好。

生态膜是一种新型的材料，主要成分是高密度聚乙烯，再加上其他辅料加工制成，是一种可降解的塑料，在环境中降解后会变成二氧化碳和水。生态膜可以替代传统的地膜和传统的塑料薄膜使用，能节约大量的能源。生态膜覆盖栽培技术对土壤有显著的保水作用、增温效应及明显的水分表聚现象，能显著提高玉米的水分利用效率、灌浆速率和单位面积产量[6]。其在保温保墒、增产等方面效果显著，同时促进作物根系生长发育和氮素吸收利用，提高氮肥利用率，减少农田氮素挥发与流失[7-8]。

滴灌也是节水灌溉的主要方法之一，相较于传统灌溉措施，滴灌可以将水肥精确地输送到农作物根系附近，提高施肥效果，对玉米生长有着明显的优势，并且减少水分蒸发，避免水资源浪费[9]。研究表明，生态膜覆盖较露地处理增产效果明显，覆膜可提高玉米穗粒数和百粒重[10-11]。普通农膜虽然有一定增产效果，但是它的不可降解性对环境有极大污染。目前国内外主要研究可降解农膜的覆盖，但其主要停留在单色农膜对作物生长发育的影响。本研究探讨了多种颜色的生态膜对作物的影响，并将覆盖生态膜与膜下灌溉结合起来，达到了节水增效的效果，但是不同规格、颜色的生态膜，其透光率也不一样，其保温和增产的效应也有所不同。针对这一问题，开展不同颜色的生态膜膜下滴灌对玉米产量、水分和氮素利用的研究，对于提高玉米产量和水氮利用率具有重要意义，现将试验结果总结如下。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地选择位于安徽省宿州市萧县王寨镇万卓家庭农场玉米新品种示范基地，根据试点所在地区气象局提供的资料：4 月底降水量15.3 mm，幼苗移栽后出现降雨过程，有利于幼苗的生长。5 月份月降水量59.1 mm，各旬降雨基本调匀，土壤墒情总体适宜。6月份月降水量322.4 mm；7月份上旬气温明显偏低，降水量较少，忽略不计，生育期总降水为396.8 mm。

1.2 试验设计

试验设置了4 个处理，分别为覆盖白色生态膜（A）、黑色生态膜（B）、褐色生态膜（C）、不覆盖生态膜作对照（CK），生态膜的规格为150.00 cm×0.01 mm，3次重复，采用随机区组排列方法，在四周设置保护行，其他田间管理与高产田管理一样。

1.3 试验实施

供试甜糯玉米品种为‘凤糯211’，试验于2022年4 月9 日进行了播种育苗，4 月30 日进行了定苗。生态膜打孔，双行种植，每小区种植80 株，全生育期盖膜，收获后及时清除残膜，以减少对土壤的污染。统一施肥管理，基肥施基肥复合肥史丹利675 kg/hm²，追肥一次尿素300 kg/hm2，灌溉方式为统一滴灌。

1.4 调查项目与方法

1.4.1玉米产量及产量构成在玉来收获时，在试验田每个小区选取10个测产样点，每个样点1 m2，计算亩穗数，在每个测定样段每5 穗收取1 个果穗，共收10 穗作为样本测定穗粒数，计算平均穗粒数，测定百粒重，折算籽粒产量。

1.4.2耗水量和水分利用效率土壤含水量在玉米苗期和收获期在田间用土钻采取土样，每个处理取3次重复，土样深度为100 cm，一层20 cm，采用干燥法测定土壤含水量，即可计算。

土壤贮水量（SWS，mm）=土层深度×土壤容重×土壤含水量×10

生育期耗水量（ET，mm）=

播前土壤贮水量-收获期土壤贮水量+生育期降水量

水分利用效率的计算公式[12]：

WUE[kg/（hm2·mm）]=Y/ET

式中，WUE为水分利用效率（kg/hm2·mm）；Y为玉米籽粒产量（kg/hm2）；ET为玉米生育期总耗水量（mm）。

1.4.3氮素利用效率在玉米播种前和收获期在每个处理取3次重复，与不施氮处理做计算，选取具有代表性的玉米1株，采用凯氏定氮仪（Kjeltec 2003，Foss，丹麦）测定植株全氮含量以确定其吸氮量。氮素利用指标的计算公式[13]：

氮肥偏生产力=籽粒产量/施氮量

氮肥农学利用效率=（%）（施氮区产量-不施氮区产量）/施氮量×100

氮肥利用率（%）=（施氮区吸氮量-不施氮区吸氮量）/施氮量×100

1.5 数据处理

本文数据均用Excel 2007 进行数据整理与分析，用PDS 数据处理系统进行数据处理、统计和分析，用LSD（多重比较法）法进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同颜色的生态膜膜下滴灌对产量的影响

各处理玉米产量及其构成如表1 所示。由表1可知，在水肥一致的条件下，不同颜色的生态膜膜下滴灌条件下对玉米的产量及构成因素差异性显著。

表1 玉米产量及其构成因素

在收获穗数中差异不显著，处理A、处理B、处理C 和处理CK 无显著差异。在穗粒数中差异显著，处理C 较其他处理最显著，穗粒数最高。处理C 与处理A 差异不大，处理A 和处理B 差异不大。其中处理CK 无生态膜覆盖穗粒数最低。在百粒重中差异显著，处理A 和处理C 较处理B和处理CK 显著性大，处理A 和处理C 之间无显著差异，处理B 和处理CK 之间无显著差异。生态膜覆盖处理对玉米籽粒产量有明显增加作用，差异极为显著，表现为处理C＞A＞B＞CK。有生态膜覆盖处理与无生态膜覆盖处理CK 玉米产量相差101～2 153 kg/hm²，处理C、A、B 较处理CK 增产率达到25.52%、20.54%、1.20%，其中处理B 增产最低，处理C 增产最高。处理A 和处理C 之间无显著差异，产量差距不大。因此，褐色生态膜覆盖和白色生态膜覆盖处理增产效果最好，效果最优。

2.2 不同颜色的生态膜膜下滴灌对水氮利用效率的影响

2.2.1耗水量不同颜色的生态膜膜下滴灌对玉米耗水量的影响如图1 所示。处理B 在处理A、C、CK 之间的耗水量差异极为显著，较处理A、C、CK 分别降低13.49%、6.90%、6.88%，则耗水量由大到小为A＞C＞CK＞B，处理C 和CK 之间无显著差异。处理B 在各处理之间耗水量最低，处理A 耗水量最高。因此，白色生态膜覆盖耗水量最大，黑色生态膜覆盖耗水量最小。

图1 不同颜色生态膜对耗水量的影响

2.2.2水分利用率不同颜色的生态膜膜下滴灌对水分利用率的影响如图2所示。各处理间水分利用率差异显著。处理C比处理A、处理B和处理CK分别提高12.14%、15.39%、25.16%。不同颜色的生态膜对水分利用率的影响为处理C＞A＞B＞CK。处理A、处理B和处理CK差异不大，水分利用率差不多。因此，有膜覆盖水分利用率优于无生态膜覆盖，处理C褐色生态膜水分利用率最高，其他处理无显著差异。

图2 不同颜色生态膜对水分利用率的影响

2.2.3氮素利用效率由表2 可知，不同颜色的生态膜膜下滴灌处理的玉米氮肥偏生产力差异极为显著。处理C 氮肥偏生产力最高，处理C 较处理A、处理B 和处理CK 分别提高4.12%、23.97%和25.55%。处理C、处理A 和处理B 之间差异不大。无生态膜覆盖处理CK 氮肥偏生产力最低。因此，处理C 的氮肥偏生产力最高，褐色生态膜效果最好。

表2 氮肥偏生产力

由表3 可知，不同颜色的生态膜膜下滴灌对不同氮肥处理间的氮肥农学效率和氮肥利用率的影响不同。在氮肥农学效率中差异显著，处理A＞C＞B＞CK，处理A氮肥农学效率最高，处理A和处理C之间无显著差异，处理C 和处理B 之间无显著差异。因此，处理A 的氮肥农学效率较高，处理CK 最低。在氮肥利用率中差异极为显著，处理C＞A＞B＞CK，处理C 和处理B 氮肥利用率之间无显著差异。处理CK氮肥利用率最低，处理CK较处理A、处理B和处理C分别低4.63、2.52 和5.15 百分点。因此，处理C 氮肥利用率最高。

表3 氮素利用率

3 讨论与结论

3.1 不同颜色的生态膜膜下滴灌对玉米产量及其产量构成的影响

覆盖栽培有效地改善和协调了农田土壤水分状况，有利于作物的生长发育，提高了作物产量和水肥利用效率[14]。本试验研究发现，有生态膜覆盖较无生态膜覆盖，玉米产量及产量构成有显著增加。在收获穗数中各处理无明显差异，在穗粒数中处理A和处理C 无显著差异，并且比其他处理高。在百粒重中差异极为显著，处理A 和处理C 较其他处理较好。在籽粒产量中，处理A和处理C之间差异不大，并较其他处理高。

因此，不同颜色生态膜膜下滴灌条件主要是影响穗粒数和百粒重，收获穗数差异不大，对其影响较小。褐色生态膜穗粒数为542.07 粒/穗、白色生态膜为532.57 粒/穗、黑色生态膜为518.77 粒/穗、无生态膜为512.23 粒/穗。在穗粒数中褐色生态膜和白色生态膜表现最好，褐色生态膜比白色生态膜高9.5 粒/穗。褐色生态膜百粒重为35.1 g、白色生态膜为34.1 g、黑色生态膜为30.5 g、无生态膜为29.9 g。褐色生态膜和白色生态膜百粒重最高，黑色生态膜和无生态膜覆盖较低。

在籽粒产量中，褐色生态膜籽粒产量为10 591 kg/hm2、白色生态膜为10 171 kg/hm2、黑色生态膜为8 539 kg/hm2、无生态膜为8 438 kg/hm2。褐色生态膜和白色生态膜对其增产效果最佳，并且无显著差异。黑色生态膜和无生态膜覆盖产量较低，则竞争力较弱。

3.2 不同颜色的生态膜膜下滴灌对水氮利用效率的影响

土壤表面在覆盖地膜之后，水分蒸发受到很大程度的抑制，隔阻了地气之间的水分交换，抑制了表层土壤的水分蒸发，提高了水分利用效率[15]。

本试验研究发现，在玉米耗水量中，白色生态膜耗水量为454.07 mm、褐色生态膜为421.90 mm、无生态膜为421.83 mm、黑色生态膜为392.80 mm。其中黑色生态膜覆盖耗水量最低，白色生态膜覆盖耗水量最高，褐色生态膜和无生态覆盖耗水量差不多。在玉米水分利用效率中，褐色生态膜水分利用率为25.12 kg/hm2·mm、白色生态膜为22.40 kg/hm2·mm、黑色生态膜为21.77 kg/hm2·mm、无生态膜为20.07 kg/hm2·mm，所以褐色生态膜水分利用率最高。

在对氮素利用效率的研究中，其氮肥偏生产力、氮肥农学效率和氮肥利用率差异性显著。在氮肥偏生产力中，褐色生态膜为10.86 kg/kg、白色生态膜10.43 kg/kg、黑色生态膜为8.76 kg/kg、无生态膜为8.65 kg/kg。褐色生态膜最高，褐色生态膜和白色生态膜差异性不大，黑色生态膜和白色生态膜差异不大，无生态膜较低。

在氮肥农学效率中，白色生态膜5.20 kg/kg、褐色生态膜5.04 kg/kg、黑色生态膜为3.95 kg/kg、无生态膜为3.84 kg/kg。白色生态膜最高，无生态膜最低。在氮肥利用率中，褐色生态膜为28.04%、白色生态膜为27.52%、黑色生态膜为25.41%、无生态膜为22.89%。所以褐色生态膜利用率最大，白色与褐色差异不大，黑色和无膜较低。

在耗水量中，白色生态膜耗水量最高，白色生态膜耗水量最小，其他处理差异不大。白色生态膜透光率最高，其水分代谢活跃，耗水量高。黑色生态膜透光率低，较好地保持了低温，其耗水量最低。在水分利用效率中，褐色生态膜效果最好，籽粒产量转化率高。白色生态膜水分利用率与褐色生态膜差异性不大，但是白色生态膜耗水量高，其在节约水分上不如褐色生态膜。黑色生态膜虽然耗水量低，节水效果好，但是其水分利用率较低，籽粒产量转化率低。无生态膜覆盖水分利用率最低，没有竞争优势。

通过膜下滴灌技术和覆膜栽培技术，将水分精准送到根系附近，并减少水分蒸发，将水分充分利用。通过膜下滴灌和覆膜栽培，促进了氮素的转运效率，提高了氮素向营养器官转移，提高了氮素利用效率，增加了籽粒产量，达到增产的作用。

在氮素农学效率中，白色生态膜效率最高，黑色生态膜和褐色生态膜差距不明显，没有生态膜覆盖效率最低。氮肥利用率中，褐色生态膜效率最高，白色生态膜和褐色生态膜差距不大，无生态膜覆盖效率最低。因此，褐色生态膜和白色生态膜较其他处理来说，氮素农学效率和氮肥利用率最好。

综上所述，在节水滴灌的基础上，不同颜色的农膜覆盖条件下。有生态膜覆盖较无生态膜覆盖效果更好，生产上选择有膜覆盖。其中褐色生态膜和白色生态膜增产效果最好。水分利用率中，耗水量最低的黑色生态膜其水氮利用率也较低，并且产量不高，则黑色生态膜竞争力较弱。白色生态膜耗水量最高，其水氮利用率也较高。褐色生态膜耗水量适中，水氮利用率最高，增产效果也好。

因此，褐色生态膜覆盖和白色生态膜覆盖较其他颜色覆盖处理效果最好，其中褐色生态膜综合条件略微突出，提高了水氮利用效率，减少了对大自然的污染，节约了水资源，达到了最优的生态膜覆盖效果。可根据当地条件，因地制宜，选择性覆盖适宜的生态膜。