旱作玉米地膜覆蓋模式應(yīng)用研究※

●霍治軍 劉王葉 衡思凱 宋曉越 胡茹嬌 羅可昕 唐秋敏 史建國(guó)※※

（1.榆林市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)培訓(xùn)中心 陜西 榆林 719000；2.榆林市榆陽(yáng)區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)管理委員會(huì) 陜西 榆林 719000；3.榆林學(xué)院 陜西 榆林 719000）

玉米是我國(guó)的主要農(nóng)作物之一，種植量較大，是重要的糧、經(jīng)、飼和工業(yè)原料作物，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城鄉(xiāng)居民生活中占有重要地位。隨著畜牧業(yè)、深加工業(yè)和其他行業(yè)的創(chuàng)新和發(fā)展，玉米的用途不斷擴(kuò)大，需求持續(xù)增加，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占有越來(lái)越重要的地位。

地膜覆蓋和秸稈覆蓋是旱作地區(qū)運(yùn)用較多的抗旱栽培技術(shù)，利用水肥耦合效應(yīng)，通過(guò)覆蓋栽培來(lái)緩解氮肥過(guò)量施用現(xiàn)狀和維持高產(chǎn)具有可行性。研究表明，地膜覆蓋能減少土地水分蒸發(fā)消耗、改善土壤理化性質(zhì)、促進(jìn)養(yǎng)分吸收，最終提高氮肥利用率、干物質(zhì)量和產(chǎn)量。地膜作為我國(guó)四大農(nóng)資產(chǎn)品之一，具有透光、不透氣、增溫保水和增產(chǎn)促熟等優(yōu)勢(shì)，在作物生長(zhǎng)發(fā)育的提質(zhì)增效方面發(fā)揮著重要作用。據(jù)中國(guó)農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)年鑒報(bào)道，我國(guó)2014～2019年平均每年地膜用量約143萬(wàn)噸，覆蓋面積近2×107hm2。

目前應(yīng)用地膜覆蓋技術(shù)在玉米種植中的占比較少，制約著玉米產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益。本文對(duì)旱作玉米地膜覆蓋的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，旨在為推廣旱作玉米地膜覆蓋技術(shù)提供參考，提升玉米種植的效益。

1 地膜種類與地膜覆蓋技術(shù)

常見的地膜從顏色上可分為透明、白色、有色、黑色等；從回收程度上可分為不可降解地膜和可降解地膜。

由于不同地區(qū)不同覆膜條件下的土壤含水率、作物田間水分利用率、作物產(chǎn)量等均有較大差異，因此合適的覆蓋耕作方式也是地膜覆蓋研究和推廣應(yīng)用的主要內(nèi)容之一。目前常見的覆蓋耕作方式有全膜覆蓋、半膜覆蓋等，由此衍生出不同的組合耕作方式：傳統(tǒng)耕作+地膜覆蓋、傳統(tǒng)耕作+秸稈覆蓋、傳統(tǒng)耕作+地膜覆蓋+秸稈覆蓋等。

2 旱作玉米地膜覆蓋模式應(yīng)用研究進(jìn)展

2.1 地膜覆蓋對(duì)增產(chǎn)的影響

隨著自身遺傳特性的改良，很多玉米品種具有耐密、抗旱、耐冷、高產(chǎn)等特性。因此，在提高玉米產(chǎn)量方面，栽培技術(shù)和田間管理措施的作用日益顯著。地膜覆蓋能夠顯著地增加地溫并保持土壤水分，可有效增加作物的光合作用面積，增大光合勢(shì)，增加干物質(zhì)積累，有效提高玉米生產(chǎn)效益。丁博等[1]研究低溫冷涼區(qū)不同覆蓋方式對(duì)玉米干物質(zhì)積累及產(chǎn)量影響發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋可顯著提高玉米葉綠素含量、干重、干物質(zhì)的輸出率和轉(zhuǎn)運(yùn)率，可提高產(chǎn)量47·0%。王青松等[2]對(duì)河套灌區(qū)春玉米耗水結(jié)構(gòu)及水分利用的研究發(fā)現(xiàn)，地膜覆蓋可有效改善春玉米耗水性，提高水分利用效率和產(chǎn)量，因此可采用覆膜的方式來(lái)提高春玉米播種期溫度，降低水分損耗，以提高作物產(chǎn)量及水分利用效率，緩解內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的用水壓力。不同類型的覆膜均能增加土壤的導(dǎo)氣率、相對(duì)氣體的擴(kuò)散率和飽和導(dǎo)水率，且經(jīng)全年覆蓋處理能顯著增加土壤持水性。

2.2 不同地膜及耕作方式對(duì)旱作玉米種植效果的影響

在地膜種類方面，研究表明覆膜能增加玉米根系的吸收能力和代謝水平，最終增加產(chǎn)量，可降解透明地膜效果最佳。覆膜能保蓄土壤水分，對(duì)提高水分利用效率和春玉米的產(chǎn)量有顯著效果，其中黑色全膜的效果最佳。

在覆蓋耕作方式方面，研究表明秸稈深埋+地膜覆蓋可顯著提高土壤的蓄水量，調(diào)節(jié)土壤溫度，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[3]。不同覆蓋方式下減氮對(duì)玉米生長(zhǎng)與氮素吸收運(yùn)轉(zhuǎn)、分配的影響，發(fā)現(xiàn)有覆蓋處理可促進(jìn)耕層土壤留存更多水分和全氮含量，提高玉米農(nóng)藝性狀和干物質(zhì)積累量，優(yōu)化氮素吸收、運(yùn)轉(zhuǎn)和分配，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)量提高[4]。趙晶等[5]研究發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)耕作+地膜秸稈的雙元覆蓋能增加玉米養(yǎng)分吸收量，提高玉米籽粒產(chǎn)量，特別是在不同的氣候年份下玉米增產(chǎn)效果明顯。婁德君等[6]研究表明，淺溝覆膜的種植模式對(duì)玉米出苗及幼苗生長(zhǎng)期的增溫效果顯著，能減輕低溫、大風(fēng)等災(zāi)害對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響，可提高玉米對(duì)熱量的利用率，為科學(xué)引種和種植結(jié)構(gòu)的優(yōu)化等提供參考依據(jù)。

2.3 覆膜影響玉米種植的機(jī)制

在覆膜促進(jìn)作物產(chǎn)量提高的機(jī)制方面也進(jìn)行了深入研究，牛麗等[7]對(duì)覆膜玉米葉片的代謝組進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)覆膜條件下，消除光呼吸產(chǎn)物、減少光抑制的相關(guān)代謝物的積累是葉片光合速率提高的基礎(chǔ)；抗氧化及與能量相關(guān)的代謝物在提高產(chǎn)量中發(fā)揮了重要作用。王銳等[8]研究了地膜覆蓋對(duì)夏玉米籽粒灌漿過(guò)程的影響規(guī)律，并探究全膜覆蓋與半膜覆蓋對(duì)夏玉米灌漿過(guò)程及生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程的不同影響，發(fā)現(xiàn)與平作不覆膜相比，平作全膜覆蓋和平作半膜覆蓋提高了表層地溫，促進(jìn)了夏玉米生長(zhǎng)發(fā)育和干物質(zhì)積累，優(yōu)化了籽粒灌漿過(guò)程，最終提高了夏玉米的產(chǎn)量和水分利用效率；與平作不覆膜相比，平作全膜覆蓋與平作半膜覆蓋的產(chǎn)量分別增加了15·19%和8·34%，水分利用效率分別增加了19·75%和11·80%，說(shuō)明地膜覆蓋主要通過(guò)提高灌漿速率、延長(zhǎng)灌漿快增期的持續(xù)時(shí)間來(lái)提高籽粒產(chǎn)量。

3 存在問(wèn)題

雖然地膜的優(yōu)勢(shì)明顯，但廣泛使用和濫用也帶來(lái)了諸多問(wèn)題，主要是由于地膜在自然條件下難以降解，殘膜阻礙了土壤水的滲透，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，形成“白色污染”，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

4 解決方案

針對(duì)以上問(wèn)題，目前主要形成了2 種解決方案，一是用可降解膜替代傳統(tǒng)地膜；二是一膜兩用，延長(zhǎng)地膜使用時(shí)間，相對(duì)減少污染。

4.1 可降解膜技術(shù)

研究表明應(yīng)用可降解膜在避免傳統(tǒng)地膜白色污染的同時(shí)，一定程度上還降低了作物早熟早衰風(fēng)險(xiǎn)，能促進(jìn)旱區(qū)雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。分析降解膜對(duì)土壤水溫變化及玉米生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)期為100 d 的黑色氧化生物雙降解地膜效果較好[9]。馮晨等[10]也發(fā)現(xiàn)可降解地膜能減少農(nóng)田殘留，通過(guò)產(chǎn)量、降解特性和殘留率等方面的綜合評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)PBAT 全生物降解地膜更具潛力。從水分利用效率、產(chǎn)量、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益等方面綜合考慮，生物可降解地膜完全具有代替普通地膜的可行性。

4.2 一膜兩用栽培技術(shù)

一膜兩用栽培技術(shù)也是解決地膜污染的方法之一，既能有效減少白色污染，又節(jié)約人力物力投入，達(dá)到增產(chǎn)、降廢、省工、減污的目標(biāo)。對(duì)甘藍(lán)-糯玉米一膜兩用栽培模式的研究發(fā)現(xiàn)，地膜利用率可提高一倍，田間白色污染得到有效緩解，與露地不覆膜的栽培方式相比省工省時(shí)，每667 m2甘藍(lán)純收益可增加17·32%，糯玉米純收益可增加162·20%。研究表明，免耕地膜重復(fù)利用的方式并不影響玉米產(chǎn)量和水分的利用率，且起著穩(wěn)定作物產(chǎn)量和水分利用的作用，是地膜減投的可行措施。

5 總結(jié)

總結(jié)近幾年旱作玉米地膜覆蓋技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)地膜的顏色、成分、覆膜條件和覆蓋耕作等在不同作物或不同地區(qū)分布上有明顯的差異性，需通過(guò)測(cè)定土壤含水率、作物水分利用率、作物產(chǎn)量等指標(biāo)選擇最適的地膜種類與耕作方式。研究表明，地膜覆蓋能有效提高玉米生產(chǎn)效益，也不可避免地存在“白色污染”等問(wèn)題，而可降解膜和一膜兩用技術(shù)是目前主要的解決方案。