不同降解地膜在蘋(píng)果園應(yīng)用的水熱效應(yīng)

韓富軍 彭海 任靜 李建明 李強(qiáng) 劉小勇

摘要：以普通聚乙烯PE黑色地膜為對(duì)照，選用白色降解膜、黑色降解膜、銀灰色降解膜等3種降解地膜，觀察了不同降解地膜蘋(píng)果樹(shù)行間覆蓋的增溫保墑效果。結(jié)果表明，6 — 8月份覆膜后，0～100 cm土層土壤增溫效果從高到低依次為：白色降解膜處理、銀灰色降解膜處理、黑色降解膜處理、普通聚乙烯PE黑色地膜處理。降解風(fēng)化速度以白色降解膜最快，銀灰色降解膜次之，黑色降解膜較慢。隨著降解膜逐步裂解風(fēng)化，3種降解膜的增溫效果也逐漸減弱，保墑效果也隨之降低。到12月份后，各處理覆膜保溫效果與土壤溫度變化觀測(cè)值一致，從高到低依次為：普通聚乙烯PE黑色地膜處理、黑色降解膜處理、銀灰色降解膜處理、白色降解膜處理。

關(guān)鍵詞：降解地膜;增溫保墑;土壤溫度;土壤濕度;蘋(píng)果園

Abstract：Wuchun 10 is a new spring wheat cultivar with high-yield and good-quality， bred by the cross of imported germplasm Lanza 7086 as the female parent and self-breeding germplasm e64-242 as the male parent by genealogical method. In 2016 — 2017， the average yield of 2 a of Wuchun 10 was 8 018.55 kg/hm2 and 8.12% higher than that of the control Ningchun 4 in Regional Experiment of spring wheat in irrigated land in western area of Gansu. In 2018， the average yield of 2 a of Wuchun 10 was 8 075.45 kg/hm2 and 4.15% higher than that of the control Ningchun 4 in Production Experiment of spring wheat in irrigated land in western area of Gansu. Wuchun 10 is a spring medium maturity cultivar with a growth period of 101 days， plant height of 84 cm， 1000-grain weight of 48.1 g， grain number per panicle of 41， bulk density of 800 g/L. The crude protein content （dry base） is 12.23%， the wet gluten content is 31.7%， the stabilization time is 3.8 min and the dough formation time is 5.7 min. It is suitable to be grown in the irrigated spring wheat area of Hexi Corridor of Gansu Province and other the irrigated spring wheat area of Northwest China.

Key words：Spring wheat;New cultivar. Wuchun 10;High-yield and good-quality;Breeding

為保護(hù)土壤結(jié)構(gòu)，提升環(huán)境質(zhì)量，減少污染源頭[1 ]，研發(fā)新型生物降解地膜替代普通聚乙烯PE地膜是解決白色污染問(wèn)題的重要途徑之一[2 ]。降解地膜是中國(guó)地膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，也是發(fā)展可持續(xù)性農(nóng)業(yè)的必要前提[3 ]。目前，降解農(nóng)用地膜主要在棉花、馬鈴薯、玉米、花生、甘蔗等作物上試驗(yàn)[4 ]，而在果樹(shù)上應(yīng)用鮮見(jiàn)報(bào)道。2018年甘肅省水果產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系土肥水管理崗位團(tuán)隊(duì)在靜寧蘋(píng)果園地面覆蓋材料上選擇不同類(lèi)型降解地膜，進(jìn)行了蘋(píng)果園果樹(shù)行間覆蓋不同降解地膜增溫保墑效應(yīng)對(duì)比試驗(yàn)，分析了覆蓋不同降解地膜果園不同土層的土壤溫度和濕度以及各降解地膜的降解動(dòng)態(tài)，以期為降解地膜在果園清潔生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1? ?材料與方法

1.1? ?試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2018年5 — 12月在位于靜寧縣威戎鎮(zhèn)梁馬村的靜寧縣果樹(shù)所良種苗木繁育基地進(jìn)行。試驗(yàn)地地理位置為N 35° 25.256′、E 105° 43.707′。試驗(yàn)區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)半干旱氣候，四季分明，氣候溫和，光照充足。當(dāng)?shù)睾０? 568 m，年均氣溫7.1 ℃，無(wú)霜期159 d，年均降水量為450.8 mm，年均蒸發(fā)量為1 469.0 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 238 h。

1.2? ?試驗(yàn)材料

試驗(yàn)供試地膜為普通聚乙烯PE黑色地膜（蘭州鑫銀環(huán)橡塑制品有限公司生產(chǎn)，規(guī)格為厚度0.01 mm，寬度1.2 m），白色可降解膜、黑色可降解膜、銀灰色可降解膜（甘肅梓雨生物科技有限公司生產(chǎn)，規(guī)格均為厚度0.01 mm，寬度1.2 m）。供試儀器為杭州路格科技有限公司生產(chǎn)的土壤溫度記錄儀（型號(hào)L99-TWS-4）。

1.3? ?試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為覆蓋白色降解膜處理（A）、覆蓋黑色降解膜處理（B）、覆蓋銀灰色降解膜處理（C），以覆蓋普通聚乙烯PE黑色地膜作為對(duì)照（CK）。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。4個(gè)處理均于4月中旬在果樹(shù)行間進(jìn)行微壟覆蓋（各處理小區(qū)有5株蘋(píng)果樹(shù)）。覆膜后5月底選定試驗(yàn)樣樹(shù)，將土壤溫度記錄儀安裝在試驗(yàn)樹(shù)的東南方向（距離試驗(yàn)樹(shù)樹(shù)干70～80 cm），從安裝位置挖開(kāi)土層斷面，分別將探頭埋入20、40、60、80、100 cm的土層中，對(duì)儀器進(jìn)行設(shè)定后連續(xù)記錄測(cè)定不同地膜覆蓋下6 — 12月土層的溫度變化情況。土壤水分采用烘干法測(cè)定，于2018年7月14日、8月20日、10月15日、12月4日各測(cè)定1次。從距離試驗(yàn)樹(shù)樹(shù)干70 cm處開(kāi)始，每隔20 cm為1個(gè)取土點(diǎn)， 重復(fù)3次。采用土鉆分層取土， 共分5層， 每層20 cm，取至100 cm。

1.4? ?數(shù)據(jù)處理

采用土壤溫度記錄儀logger應(yīng)用軟件和 Microsoft Office Excel 2017對(duì)土壤溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并繪圖，用Microsoft Office Excel 2017對(duì)土壤含水量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并繪圖，并用DPS（16.05）統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)各測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?降解膜覆蓋對(duì)土壤溫度的影響

從測(cè)定結(jié)果（圖1）看出，6 — 8月份各處理土壤溫度變化幅度均較大，處理A、處理B、處理C的0～20 cm土層、20～40 cm土層、40～60 cm土層、60～80 cm土層和80～100 cm土層的土壤溫度均比對(duì)照高。根據(jù)0～40 cm土層土壤溫度的觀測(cè)結(jié)果（圖2、表 1、表2），4個(gè)處理土壤溫度由高到低依次為處理A、處理C 、處理B、CK。由表1、表2可以看出，0～20 cm土層、20～40 cm土層的溫度的變化最為明顯，其中6月份的土壤平均溫度處理A分別比對(duì)照高出1.50、1.54 ℃，處理C分別比對(duì)照高出1.00、1.22 ℃，處理B分別比對(duì)照高出0.43、1.08 ℃。從以上結(jié)果看出，參試降解地膜在覆膜前期（6 — 8月）比普通聚乙烯PE黑色地膜增溫效果好。進(jìn)入9月份后，除了處理B外，處理A、處理C與對(duì)照的各土層土壤溫度變化相對(duì)平緩，變溫幅度均小于0.5 ℃。0～20 cm土層的土壤溫度處理A、處理B分別較對(duì)照高出0.38、0.82 ℃;處理C比對(duì)照降低0.05 ℃。20～40 cm土層土壤溫度處理A、處理B分別較對(duì)照高出0.43、0.89 ℃;處理C比對(duì)照低0.13 ℃，但差別不明顯。隨著降解膜逐步裂解風(fēng)化，覆蓋面裂口明顯，土壤的增溫效果逐漸降低，0～20 cm土層的土壤溫度10月份處理B比對(duì)照高0.53 ℃，處理A、處理C分別較對(duì)照低0.13、0.54 ℃;11月份處理B比對(duì)照高0.35 ℃，處理A、處理C分別較對(duì)照低0.55、0.43 ℃;12月份處理A、處理B、處理C均低于對(duì)照，分別較對(duì)照低1.02、0.01、0.73 ℃。由于地膜風(fēng)化加劇，導(dǎo)致地膜保溫效果降低，20～40 cm土層的土壤溫度變化也隨之加劇，其中10月份處理B比對(duì)照高0.44 ℃，處理A、處理C分別較對(duì)照低0.03、0.85 ℃;11月份處理B比對(duì)照高0.20 ℃，處理A、處理C分別較對(duì)照降低0.31、0.91 ℃;12月份處理A、處理B、處理C均低于對(duì)照，分別較對(duì)照低1.18、0.18、0.55 ℃。從圖1可以看出，12月份施用3種降解膜處理的0～100 cm土層土壤平均溫度均低于對(duì)照，其中0～40 cm土層土壤溫度由高到低依次為CK、處理B、處理C、處理A。

2.2? ?降解膜覆蓋對(duì)土壤濕度的影響

從表3 、表4可以看出，在7月14日，0～40 cm土層的土壤含水量處理A、處理B、處理C均高于對(duì)照，不同處理之間土壤水分含量不同，但差異不顯著。其中，0～20 cm土層土壤含水量處理A、處理B、處理C分別較對(duì)照提高了4.9、16.2、1.0 g/kg，20～40 cm土層土壤含水量分別較對(duì)照提高了4.2、36.8、7.8 g/kg，說(shuō)明在蘋(píng)果樹(shù)開(kāi)花結(jié)果前期，采用3種可降解地膜和普通PE黑色地膜覆蓋在增溫的同時(shí)提高了土壤水分含量。從圖3看出，覆膜試驗(yàn)進(jìn)入后期，8 — 10月份隨著覆蓋地膜的裂解風(fēng)化和外部溫度的升高，各處理降解膜增溫效果也減弱，保墑效果也就隨之降低，各處理0～100 cm土層土壤含水量均呈下降趨勢(shì)。從12月4日的觀測(cè)結(jié)果（圖3）看出，由于降解風(fēng)化加劇，0～40 cm土層的土壤含水量處理A、處理B、處理C均低于對(duì)照。此期0～100 cm各層土壤含水量變化幅度均大于8月20日、10月15日的觀測(cè)結(jié)果，這是由于秋季后降水增多和果園冬灌后土壤含水量升高導(dǎo)致的結(jié)果。4種處理觀測(cè)點(diǎn)土壤含水量各處理間差異均不顯著，但與此期的土壤溫度變化一致，從高到低依次為CK、處理B、處理C、處理A。

3? ?小結(jié)與討論

白色降解膜、黑色降解膜、銀灰色降解膜與對(duì)照普通聚乙烯PE黑色地膜在0～20 cm、20～40 cm土層的土壤溫度變化明顯，6 — 8月觀測(cè)值均比對(duì)照各層土溫高，溫度從高到低依次為白色降解膜、銀灰色降解膜、黑色降解膜、普通聚乙烯PE黑色地膜;12月份以后觀測(cè)點(diǎn)的保墑效果與土壤溫度高低順序一致，從高到低依次為普通聚乙烯PE黑色地膜、黑色降解膜、銀灰色降解膜、白色降解膜。究其原因，白色降解膜透光性高、銀灰色降解膜次之，且都高于黑色降解膜和對(duì)照PE黑色地膜。雖然各處理土壤含水量觀測(cè)值差異不顯著，但7 — 8月份白色、黑色、銀灰色3種不同顏色的降解地膜的0～40 cm土層土壤含水量均高于對(duì)照，地膜覆蓋明顯提高了土壤水分含量。此時(shí)地膜覆蓋體現(xiàn)出顯著保墑效果的主要原因是該時(shí)期果園水分主要以蘋(píng)果樹(shù)株間蒸發(fā)的形式散失，而地膜覆蓋可以有效抑制土表水分的蒸發(fā)，各處理在覆蓋增溫的同時(shí)提高了土壤水分含量。參試3種降解膜的保溫、保墑性能研究試驗(yàn)結(jié)果與前人一致，可降解地膜可以改善土壤和近地面的溫度及水分狀況，起到提高土壤溫度，保持土壤水分[5 - 8 ]。說(shuō)明可降解地膜覆蓋應(yīng)用能夠明顯改善土壤各層次的水熱狀況，保溫效果十分理想，且具有環(huán)保意義[9 ]。綜合在試驗(yàn)過(guò)程中6 — 8月份的觀測(cè)值變化，溫、濕度從高到低依次為白色降解膜、銀灰色降解膜、黑色降解膜、普通聚乙烯PE黑色地膜。就本試驗(yàn)而言，到12月黑色降解膜尚完全風(fēng)化降解，與普通聚乙烯PE黑色地膜在蘋(píng)果園內(nèi)覆蓋應(yīng)用效果相當(dāng)。

優(yōu)化地膜覆蓋方式，推進(jìn)地膜科學(xué)使用，是減少農(nóng)田殘膜污染的重要環(huán)節(jié)[10 ]。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，可降解地膜替代普通地膜是解決殘膜污染的根本方法[11 ]。然而，由于各種原因，如使用生物降解膜成本高于普通地膜，農(nóng)民接受度不高，需降低成本[12 ]，降解地膜推廣應(yīng)用較為緩慢[13 ]。不同降解膜的覆蓋效果差異，主要取決于保溫性、透光性以及降解性能的綜合表現(xiàn)。由于地膜的降解過(guò)程受環(huán)境因素顯著影響，了解掌握不同生物降解地膜在不同地區(qū)、不同作物上應(yīng)用的特性，仍需要進(jìn)行大量的評(píng)價(jià)試驗(yàn)與應(yīng)用分析[14 ]。

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（本文責(zé)編：鄭立龍）