長春地區(qū)應用可降解地膜對土壤及玉米生長發(fā)育的影響

田亨達，陳雍旭，劉芳君，郝明遠，王培真，闞曉松，張 暢，宋 鳳，李 辛

（長春市農(nóng)業(yè)科學院，吉林長春 130111）

中國北方干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，由于地膜覆蓋具有增溫、保墑、早熟、增產(chǎn)、防止土壤流失等作用，已成為一項廣泛的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)措施。普通地膜是由聚乙烯生產(chǎn)的高分子化合物，具有不易腐爛、難以分解的特性，其殘膜在土壤中不斷積累。使土壤水分滲透能力降低，含水量下降，削弱了耕地的抗旱能力；造成土壤板結(jié)、造成土壤中水分養(yǎng)分運移不暢，甚至導致雨水難以下滲。不僅影響播種出苗率，還導致農(nóng)作物根系生長受阻，降低作物獲得水分養(yǎng)分的能力，影響作物對水分和養(yǎng)分的吸收，致使產(chǎn)量下降。逸散的殘留地膜與青草或干草混在一起很容易被牛羊等家畜誤食，甚至造成牲畜死亡，給農(nóng)民帶來巨大的損失。長春地區(qū)使用的地膜均在0.004～0.008，使用量在2.5～4.5kg/667m2，由于地膜過薄，給回收帶來相當?shù)碾y度，增加了農(nóng)民的生產(chǎn)成本。

應用可降解地膜可以解決傳統(tǒng)地膜造成的環(huán)境危害和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)問題。市場上主流的降解地膜品種主要有：光降解地膜、完全生物降解地膜、添加型光合生物降解地膜。目前對于可降解地膜的研究重點多集中于地膜材料的降解性能、地膜覆蓋效果的研究上，對北方地區(qū)不同種類可降解地膜田間應用效果的對比研究較少。本試驗基于吉林省農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，針對市場上多種類可降解地膜對玉米出苗率、生長特性和土壤水分、溫度的影響進行研究，為長春地區(qū)玉米生產(chǎn)中的可降解地膜使用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試土壤

田間試驗于2016年5月至10月在吉林省長春市農(nóng)安縣陳家店村進行。北緯 44°06'，東經(jīng)118°13'，屬溫帶季風氣候。無霜期145d，有效積溫2 800℃，試驗田為旱地，地勢平坦，土壤養(yǎng)分速效氮155.42mg/kg，速效磷27.5mg/kg，速效鉀172mg/kg，有機質(zhì)2.32%。

1.2 試驗材料與設計

供試玉米品種為先玉335，由先鋒種業(yè)生產(chǎn)，生育期127d，是吉林省最具代表性的品種。試驗設計：處理1可降解地膜（包含F(xiàn)16、F18、F20、F22四種可降解地膜）、處理2傳統(tǒng)地膜、處理3無地膜對照，3次重復。采用裂區(qū)試驗，共18個小區(qū)隨機排列，小區(qū)面積 25m2。施用磷酸氫二銨600kg/hm2做為底肥，5月12日播種，采用約翰迪爾1750平播機播種，理論留苗密度為 50 000株/ hm2。播種次日上午人工覆蓋地膜，生育期中耕除草兩次，無追肥、灌溉和施藥。

1.3 試驗方法

土壤溫度測量采用地溫計，每盆兩個溫度計，插入土下深度分別為5cm、10cm和15cm。在實驗期間，每天上午8：30～9：30、中午13：30～14：30、下午17：30～18：30讀取土下5cm、10cm、15cm土溫；從地膜覆蓋當天開始，每隔 7 天測定1次土溫，持續(xù)2個月。

土壤水分：采用烘干法對不同處理的耕層土壤水分進行測定，測定層次為 0～20cm、＞20～40cm，測定時間為玉米播種當天、播種后 7d、三葉期（播種后 30d）、拔節(jié)期（播種后 46d）和大喇叭口期（播種后 72d）。生育期以可降解地膜處理為參照。

玉米農(nóng)藝指標、玉米生長發(fā)育指標、產(chǎn)量構(gòu)成：觀察記錄不同地膜處理下的玉米生長發(fā)育指標，考察玉米出苗率，在玉米拔節(jié)期、玉米大喇叭口期、抽雄期和灌漿期，測株高、測葉面積和玉米地上部植株干物質(zhì)量。

不同處理的小區(qū)于成熟期選取 8行測產(chǎn)（排除邊際效應），取代表性的玉米20穗考種，考察玉米穗長、玉米穗粗、禿尖長度、玉米穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 不同地膜覆蓋處理對玉米耕層土壤水分的影響

露地對照、普通地膜、可降解地膜0～20、20～40cm土壤水分變化見圖1和圖2。從圖 1、2 可以看出，在6月3日露地對照、普通地膜、可降解地膜 0～20、20～40cm土壤水分含量相近，差異不顯著。在6月27日普通地膜、可降解地膜處理 0～20、20～40cm耕層土壤水分含量，顯著高于無地膜對照處理。普通地膜處理與可降解地膜之間差異不顯著。8月7日可降解地膜 0～20cm土壤水分含量比普通地膜高1.08%～3.90%；8月7日可降解地膜 20～40cm土壤水分含量比普通地膜高0.91%～2.13%。

圖1 不同地膜覆蓋處理0～20耕層土壤水分含量變化

圖2 不同地膜覆蓋處理 20～40cm 耕層土壤水分含量變化

2.2 不同地膜覆蓋處理對玉米不同深度耕層土壤溫度的影響

可降解地膜處理、普通地膜處理、無地膜對照的不同耕層土壤溫度變化見圖 3、圖4和圖5。在6月3日覆膜的前期階段，不同種類的可降解地膜、不同深度（0～15cm）的土壤溫度比露地對照（CK）高2.1～4.2℃；在8月7日覆膜后期階段，不同種類的可降解地膜、不同深度（0～15cm）的土壤溫度比露地對照（CK）平均高0.4℃。總體上普通地膜不同深度（0～15cm）的土壤溫度高于可降解地膜，但差別較小。

圖3 不同地膜覆蓋處理5cm深度耕層土壤溫度

圖4 不同地膜覆蓋處理10cm深度耕層土壤溫度變化

圖5 不同地膜覆蓋處理15cm深度耕層土壤溫度變化

2.3 不同地膜覆蓋處理對玉米生長發(fā)育進程、產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀的影響

2.3.1 玉米出苗率

普通地膜、可降解地膜玉米的出苗率見表 1，從表 1 可知，玉米出苗率表現(xiàn)為可降解地膜＞普通地膜。4種不同種類的可降解地膜在播種后10天的出苗率比普通地膜的出苗率高38.1%、 37.3%、 38%和47.6%。4種不同種類的可降解地膜在播種后20天的出苗率比普通地膜的出苗率高33.6%、18.1%、 19.5%和18.5%。

表1 不同地膜處理對于玉米出苗率的影響

2.3.2 玉米根系殘膜穿透率

普通地膜、可降解地膜玉米的根系殘膜穿透率見表 2，從表 2 可知，玉米根系殘膜穿透率表現(xiàn)為可降解地膜＞普通地膜。4種不同種類的可降解地膜在播種后10d的根系殘膜穿透率比普通地膜的出苗率高46.9%、40.1%、26%和 52.6%。4種不同種類的可降解地膜在播種后20d的出苗率比普通地膜的出苗率高27.1%、20.1%、22.5%和22.5%。

2.3.3 地膜覆蓋玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

無地膜覆蓋對照、普通地膜覆蓋、可降解地膜覆蓋玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素見表 3。由表 3可知，玉米穗長、玉米穗粒數(shù)、百粒重、玉米容重均表現(xiàn)為普通地膜＞可降解地膜＞無地膜對照，玉米禿尖長度方面，表現(xiàn)為無地膜對照處理＞普通地膜處理＞可降解地膜處理，但普通地膜處理的玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素與可降解地膜處理差異不顯著，而普通地膜處理、可降解地膜處理與無地膜對照處理相比差異顯著。玉米產(chǎn)量方面，普通地膜處理比露地對照處理玉米產(chǎn)量高17.7%，可降解地膜處理比露地對照處理玉米產(chǎn)量高21.2%，可降解地膜處理比普通地膜處理玉米產(chǎn)量高3.1%。

表2 不同地膜處理對于玉米根系殘膜穿透率的影響

表3 不同地膜處理對于玉米的產(chǎn)量及相關(guān)因子的影響

綜上分析，施用可降解地膜覆蓋處理，在玉米耕層土壤溫度的保持、玉米耕層土壤水分的保持上，與普通地膜處理相同，可降解地膜覆蓋處理不僅能發(fā)揮普通地膜的增溫保墑功能，還能避免傳統(tǒng)地膜對于玉米根系生長發(fā)育的影響，從而提高產(chǎn)量。

如果以玉米專用降解地膜16 250元/t，用量4.43kg/667m2，購膜成本72.0元/667m2，比普通地膜38.0元/667m2成本高。但可降解地膜，在收獲以后殘留地膜會自動降解，不會像傳統(tǒng)地膜一樣影響出苗，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動無影響，更無需回收殘膜從而節(jié)省了人工成本。據(jù)統(tǒng)計，使用玉米專用降解地膜可以節(jié)約勞動成本10.0元/667m2左右。可降解地膜逐步替代普通地膜在北方農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中推廣意義重大，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)性能如防病蟲害等，多種作物的應用方面，有待進一步研究。

[1]王友貞，袁先江，許滸，等.水稻旱作覆膜的增溫保墑效果及其對生育性狀影響研究[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2002，18（2）：29-31.

[2]買自珍，程炳文，王勇，等.麥草與地膜覆蓋對玉米田間生態(tài)環(huán)境及產(chǎn)量的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報，2007，15（2）：66-68.

[3]張德奇，廖允成，賈志寬.旱區(qū)地膜覆蓋技術(shù)的研究進展及發(fā)展前景[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（1）：208-213.

[4]許香春，王朝云.國內(nèi)外地膜覆蓋栽培現(xiàn)狀及展望[J].中國麻業(yè)，2006，28（1）：6-11.

[5]張永濤，湯天明，李增印，等.地膜覆蓋的水分生理生態(tài)效應[J].水土保持學報，2001，8（3）：45-47.

[8]徐剛，杜曉明，曹云者，等.典型地區(qū)農(nóng)用地膜殘留水平及其形態(tài)特征研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2005，24（1）：79-83.

[9]劉敏，黃占斌，楊玉姣.可生物降解地膜的研究進展與發(fā)展趨勢[J].中國農(nóng)學通報，2008，24（9）：439-443.

[10]李振華，張麗芳，康暄，等.降解地膜覆蓋對土壤環(huán)境和旱地馬鈴薯生育的影響[J].中國農(nóng)學通報，2011，27（5）：249-253.

[11]王朝云，許香春，易永健，等.麻地膜降解對土壤性質(zhì)和作物產(chǎn)量影響的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2011，30（1）：84-92.

[12]張占琴，魏建軍，戰(zhàn)勇，等.不同可降解地膜對棉花生理及產(chǎn)量的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)科學，2010，47（10）：1947-1951.