不同地膜覆蓋對渭源縣二陰山區(qū)馬鈴薯田雜草多樣性影響

高 赟，張建明，趙 鑫，李明霞

（甘肅省定西市臨洮農(nóng)業(yè)學(xué)校，甘肅 定西 730500）

農(nóng)業(yè)部于2015年將馬鈴薯作為中國的第四大主糧[1]。在西北地區(qū)，地膜已被廣泛用于玉米、中藥材、馬鈴薯等作物種植中，地膜覆蓋在西北地區(qū)對馬鈴薯增產(chǎn)效果較顯著，相對增產(chǎn)率為35.6%[2]。渭源縣被譽(yù)為“中國馬鈴薯良種之鄉(xiāng)”，在馬鈴薯種植中廣泛使用地膜，但由于膜下雜草多，與作物爭奪養(yǎng)分和水分[3]，在覆膜前使用除草劑，易造成環(huán)境污染，降低馬鈴薯品質(zhì)[4]。覆膜后由于地膜的阻隔作用，防除草害有一定困難。另外，普通地膜降解速度慢，田間殘膜碎片在增加勞動力投入的同時(shí)對作物持續(xù)生產(chǎn)造成威脅[5]。在馬鈴薯主糧化戰(zhàn)略的背景下，在提高薯塊產(chǎn)量和品質(zhì)的前提下，為解決地膜污染，抑制田間雜草，需要篩選適合渭源縣當(dāng)?shù)伛R鈴薯產(chǎn)業(yè)的地膜。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在甘肅省渭源縣五竹鎮(zhèn)，地勢西高東低，有明顯的大陸季風(fēng)性氣候特征。年日照時(shí)數(shù)2 421 h，平均日照百分率50.2%，光合作用階段天數(shù)133 d，無霜期90～157 d，年平均風(fēng)力5～7級，風(fēng)向以東南風(fēng)為多。土壤有機(jī)質(zhì)含量1.66%，全氮0.109%，全磷0.088 5%，全鉀2.07%，水解氮60 mg/L，速效磷4.160 mg/L，速效鉀188.560 mg/L[6]。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)生物降解膜（BF，山東莒南降解地膜廠）和黑白相間膜（WB，山東宮南華民塑業(yè)有限公司）2個(gè)處理，當(dāng)?shù)卮竺娣e使用的普通膜為對照（CK，普通白色地膜，青州億德塑料制品有限公司），3次重復(fù)。3種地膜均厚0.008 mm，寬90 cm。

供試馬鈴薯品種為‘隴薯3號’，對照和處理小區(qū)面積均為100 m2，共9個(gè)小區(qū)。2014，2015和2016年4月20日前后播種，11月中旬收獲，起壟后覆膜，點(diǎn)播寬行距60cm，窄行距40 cm，穴距24～27 cm。

1.3 試驗(yàn)項(xiàng)目與方法

1.3.1 地膜降解情況

利用楊惠娣和唐賽珍[7]的降解塑料試驗(yàn)評價(jià)方法，在覆膜后每10 d調(diào)查觀測，對地膜裂解情況進(jìn)行分級（表1）。

1.3.2 生育期及物候期

觀察記錄馬鈴薯各個(gè)生育期和物候期。

1.3.3 田間雜草多樣性

在2014～2016年5月20日、6月20日、7月20日、8月20日和9月20日前后的5個(gè)時(shí)間點(diǎn)，隨機(jī)選取2 m2地塊進(jìn)行田間雜草調(diào)查，依據(jù)雜草圖譜對雜草進(jìn)行鑒定，并調(diào)查雜草數(shù)量和密度。雜草多樣性、均勻度、豐富度分別用Shannon-Weiner指數(shù)H、Pielou指數(shù)E和Margalef指數(shù)DMG衡量[8]。

雜草抑制率（%）=[（CK雜草密度-處理雜草密度）/CK雜草密度]×100

雜草密度=樣點(diǎn)面積內(nèi)的某種雜草莖數(shù)/2m2

式中，N：2 m2調(diào)查面積內(nèi)所有雜草的總量；n：調(diào)查面積內(nèi)某一雜草量；S：調(diào)查面積內(nèi)雜草種類。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Execl 2013對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，雜草多樣性指數(shù)顯著性用DPS 7.05軟件分析，LSD法作顯著性比較（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 3種地膜的降解情況

表2可知，3年間，CK和WB膜在馬鈴薯收獲期才有裂紋出現(xiàn)，而BF最早在7月上旬至中旬就有裂紋出現(xiàn)，在不同年份BF的降解速率不同，以2015年的降解速率最快，在成熟期已達(dá)到Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)。

表1 地膜降解分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Classification standard of degradable plastic films mulching

表2 馬鈴薯不同生育期3種地膜降解情況Table 2 Degradation rates of different plastic films mulching at different growth stages of potato

2.2 不同處理對雜草的抑制效果

2015年發(fā)現(xiàn)雜草有8科10屬10種，2014和2016年發(fā)現(xiàn)9科11屬11種，僅較2015年多澤漆（Euphorbia helioscopia L.）（表3）。3年間，WB和BF對雜草密度的影響相對CK大都在0.05水平表現(xiàn)顯著差異，其中小薊（Cirsium setosum(Willd.)MB）、 凹 頭 莧（Amaranthus lividus L.）、 澤 漆（Euphorbia helioscopia L.）3種雜草在不同年間和不同處理間不穩(wěn)定出現(xiàn)，分析這與3種雜草依靠種子傳播有關(guān)，覆蓋有色地膜可以有效控制雜草種子萌發(fā)并抑制雜草生長，無色膜也有一定的防草效果。WB對各類雜草的抑制率在22.4%～97.5%，BF的雜草抑制率為3.8%～92.5%，WB對某一雜草的抑制率是BF的0.2～6.5倍，有色地膜的雜草抑制效果顯著高于白色膜。

2.3 不同處理對雜草多樣性的影響

表4中，處理和對照的Shannon-Weiner指數(shù)表現(xiàn)為WB＜BF＜CK，但WB和BF間無顯著性差異，而二者與CK間有顯著差異，表明CK群落多樣性程度更高，顯然與對照相比，2個(gè)處理對雜草群落多樣性影響程度較大。Margalef豐富度指數(shù)WB＞BF＞CK，三者間均為顯著性差異。Pielou指數(shù)表現(xiàn)為WB＞CK＞BF，三者間無顯著差異，表明不同地膜并不影響田間雜草的分布情況。

2.4 不同處理對雜草平均密度影響

對2014～2016年5個(gè)不同時(shí)間點(diǎn)雜草平均密度分析見圖1。6月以后，不同時(shí)間點(diǎn)以CK田的雜草密度最高，BF和WB次之。5月20日前后，處理和對照雜草密度為12～14株/m2。整個(gè)馬鈴薯生育期WB膜處理田的雜草密度最低，在7月20日左右，即馬鈴薯塊莖形成期雜草密度達(dá)到最高，為16株/m2，此后在薯塊膨大期至成熟的關(guān)鍵時(shí)期，WB處理的薯田雜草密度逐漸下降，在9月20日前后達(dá)到13株/m2以下。BF對雜草抑制效果介于CK和WB之間，雜草密度整體呈上升趨勢，臨近馬鈴薯成熟期由于氣溫下降等因素WB和CK的雜草密度呈下降趨勢，但由于成熟期BF的降解級別最大達(dá)到Ⅳ級，由于殘留地膜的保溫等作用，使得BF和WB在8月20日以后的下降趨勢較平緩。

2.5 不同地膜覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量影響

2014年，不同地膜間單株結(jié)薯數(shù)差異不顯著，但BF和CK的產(chǎn)量顯著高于WB；2015年，BF和CK間單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量無顯著差異，但是二者均顯著大于WB的單株結(jié)薯數(shù)和產(chǎn)量，產(chǎn)生差異的原因除受地膜因素影響外，還與當(dāng)年降水量明顯較同期多，導(dǎo)致氣溫偏低有關(guān)。另外，2014和2016年試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，3種膜均對薯塊形成不構(gòu)成影響，但由于WB的保溫作用較其他2個(gè)處理差，在薯塊膨大期，較低的地溫影響了薯塊增重，致使WB產(chǎn)量低于BF和CK，而BF和CK間差異不顯著（表5）。

表3 不同覆膜對馬鈴薯田雜草密度及雜草抑制率的影響Table 3 Effects of different plastic films mulching on weed density and weed inhibition rate

表4 不同地膜覆蓋馬鈴薯田雜草群落多樣性指數(shù)Table 4 Biodiversity indices of weed communities under different plastic films mulching

圖1 不同處理在不同時(shí)間對雜草平均密度影響Figure 1 Mean density in different treatments and different dates

表5 不同地膜覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 5 Effects on potato yields of different plastic films mulching

3 討論

田間試驗(yàn)證實(shí)，生物降解膜和黑白相間膜可顯著降低當(dāng)?shù)伛R鈴薯田的雜草密度，二者的抑草效果明顯。全黑膜可以起到抑制雜草生長和防止薯塊變綠的作用[9]，但全黑色地膜在馬鈴薯田使用由于其透光率低，致使土壤增溫效果較透明膜差，在渭源二陰山區(qū)氣溫較低，全黑膜的使用不利于地溫的升高，而黑白相間膜黑色部分在壟的底部，在起到防止薯塊變綠的同時(shí)還能起到防除雜草的作用，膜頂?shù)耐该鞑糠挚梢栽鰪?qiáng)熱能的吸收，盡管黑色膜有更強(qiáng)的抑草效果和防止薯塊變綠的效果，但其較低的透光率直接影響馬鈴薯的出苗和早期生長，最終影響馬鈴薯產(chǎn)量[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，WB處理同樣對馬鈴薯平均產(chǎn)量有一定降低。

降解地膜也有一定的抑草作用，其抑草機(jī)制與普通透明膜較一致，在BF膜處理早期較高的土壤溫度和較多水分可以促進(jìn)馬鈴薯生長，增強(qiáng)馬鈴薯苗對水肥的競爭力，在馬鈴薯生長后期隨著地膜的降解，BF處理田環(huán)境接近于CK田，田間雜草數(shù)量主要受馬鈴薯對水分和養(yǎng)分的競爭來控制。試驗(yàn)中，處理和對照均未施用任何除草劑，但BF和WB對田間雜草均有顯著的抑制作用，尤其以WB的抑草效果最為明顯，而BF有顯著抑草作用的同時(shí)，對產(chǎn)量影響較小，綜合考慮產(chǎn)量和抑草效果，BF推廣價(jià)值更高。試驗(yàn)結(jié)果有利于降低田間除草劑的使用量和使用頻率，并對二陰山區(qū)馬鈴薯田地膜的選擇使用提供了有力依據(jù)。