降解地膜對(duì)旱地農(nóng)田土壤水熱狀況及春玉米產(chǎn)量的影響

武耀平 劉遠(yuǎn)超 趙殿峰 王雯

摘要? ［目的］明確降解地膜對(duì)旱地農(nóng)田土壤水熱狀況和春玉米產(chǎn)量的影響。［方法］設(shè)置厚度為0.010 mm普通聚乙烯地膜（T1）、厚度為0.008 mm的PPC降解地膜（T2）、厚度為0.007 mm的PPC降解地膜（T3）、裸地栽培（CK）4個(gè)處理，觀測(cè)不同覆膜處理對(duì)陜北旱地春玉米農(nóng)田的土壤水分、溫度及春玉米產(chǎn)量的影響。［結(jié)果］在0～25 cm土層中，覆膜處理較CK的土壤溫度高1.9～5.0 ℃，且T1處理的土壤溫度最高；在0～100 cm土層中，不同處理的土壤含水量表現(xiàn)為T(mén)1＞T2＞T3＞CK，覆膜處理的土壤含水量較CK高10.7%～19.3%。T1處理和T2處理的千粒重分別較CK顯著提高14.3%和7.4%（P<0.05），產(chǎn)量分別較CK顯著提高19.1%和14.1%（P<0.05），且T2處理的春玉米禿尖率最低。各處理的春玉米水分利用率無(wú)顯著差異（P＞0.05）。［結(jié)論］T2處理有助于改善土壤水熱狀況、增加春玉米產(chǎn)量、提高品質(zhì)，可作為陜北春玉米綠色高產(chǎn)栽培的適宜覆膜材料。

關(guān)鍵詞? 降解地膜；旱地農(nóng)田；土壤水分；土壤溫度；春玉米；產(chǎn)量

中圖分類(lèi)號(hào)? S316?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼? A?? 文章編號(hào)? 0517-6611（2024）07-0052-03

doi： 10.3969/j.issn.0517-6611.2024.07.013

Effects of Degradable Mulching Films on Soil Hydrothermal Conditions and Spring Maize Yield in Dry Land Farmland

WU Yao-ping1，LIU Yuan-chao1， ZHAO Dian-feng2 et al

（1.School of Life Sciences，Yulin University，Yulin，Shaanxi 719000;2.Yulin Seed Industry Workstation，Yulin，Shaanxi 719000）

Abstract? ［Objective］To determine the effect of degradable mulching film on spring maize yield in dryland farmland.［Method］ Four treatments were set up： ordinary polyethylene mulching film with thickness 0.010 mm （T1），PPC degradable mulching film with thickness of 0.008 mm （T2），PPC degradable mulching film with thickness of 0.007 mm （T3），and naked cultivation （CK）.The effects of different film mulching treatments on soil moisture，temperature and yield of spring maize in dry land in northern Shaanxi were observed.［Result］ In the 0-25 cm soil layer，the soil temperature of the mulching treatment was 1.9-5.0 ℃ higher than that of the CK treatment，and the soil temperature of the T1 treatment was the highest.In the 0-100 cm soil layer，the soil water content of different treatments showed T1>T2>T3>CK，The soil water content of the mulching treatment was 10.7%-19.3% higher than that of the CK.The 1 000grain weight of T1 and T2 treatments was significantly increased by 14.3% and 7.4% compared with CK （P<0.05），and the yield was significantly increased by 19.1% and 14.1% compared with CK （P<0.05），and the bald tip rate of spring maize in T2 treatment was the lowest.There were no significant differences in water use efficiency among different treatments （P＞0.05）.［Conclusion］T2 treatment is helpful to improve soil hydrothermal condition，increase spring maize yield and improve spring maize quality，and can be used as a suitable film mulching material for green and highyield cultivation of spring maize in northern Shaanxi Province.

Key words? Degradable mulching film;Dry land farmland;Soil water;Soil temperature;Spring maize;Yield

玉米是陜北旱地的主要糧食作物之一，干旱和春季低溫是影響旱地玉米增產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因素［1］。陜北位于黃土高原與毛烏素沙漠交界地帶，是典型的沙地干旱性地區(qū)，土壤保水、保溫能力差。而地膜覆蓋是一項(xiàng)關(guān)鍵的保水保溫技術(shù)，能有效解決玉米種植期干旱和低溫問(wèn)題，目前已在陜北地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，但由于其難回收、難降解等特性，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了諸多問(wèn)題［2-8］。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)可降解地膜的研究較為廣泛，多集中在新型可降解材料及其性能上［9-10］，也有部分學(xué)者關(guān)于可降解地膜對(duì)于甜菜、谷子、馬鈴薯、玉米上進(jìn)行了相關(guān)研究［11-17］，但是對(duì)于降解地膜相關(guān)的研究在陜北沙區(qū)較為少見(jiàn)，對(duì)榆林旱地玉米產(chǎn)量的影響鮮見(jiàn)報(bào)道，其內(nèi)在機(jī)理尚不清楚。鑒于此，該研究開(kāi)展降解地膜對(duì)旱地農(nóng)田土壤水熱狀況及春玉米產(chǎn)量的影響試驗(yàn)，觀測(cè)土壤水分含量、土壤溫度及春玉米產(chǎn)量指標(biāo)，旨在解決土壤污染問(wèn)題的同時(shí)能達(dá)到作物保產(chǎn)效果，研究結(jié)果可為榆林旱地農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2020年4—10月在陜西省榆林市佳縣方塌鎮(zhèn)謝家溝進(jìn)行，試驗(yàn)地位于38°19′N(xiāo)、110°07′E，海拔1 099 m，屬干旱半干旱大陸性季風(fēng)氣候，土壤為黃綿土，年降水量395 mm，年平均氣溫10.0 ℃，無(wú)霜期約為157 d，≥10 ℃積溫3 030 ℃·d，pH為7.7，速效氮、有機(jī)碳和全氮含量分別為15.3 mg/kg、13.1 g/kg和1.1 g/kg。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，分別為厚度為0.010 mm普通聚乙烯地膜（T1）、厚度為0.008 mm的PPC降解地膜（T2）、厚度為0.007 mm的PPC降解地膜（T3）、裸地栽培（CK），采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，共12個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)寬3.8 m、長(zhǎng)7.0 m，面積26.6 m2。采用膜際栽培法，行距50 cm，株距30 cm，穴播，玉米播種于膜際2～3 cm處，深度2～3 cm，地膜幅寬為60 cm，播種密度為4 500 株/hm2，供試玉米品種為中地88，在春玉米大喇叭口期和抽雄期追施尿素。

1.3 觀測(cè)項(xiàng)目及方法

在玉米關(guān)鍵生育期（苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、灌漿期和成熟期）分別測(cè)量植株的株高、莖粗、水分、溫度。隨機(jī)選點(diǎn)測(cè)量深度為20、40、60、80、100 cm的土壤含水量，分別代表0～20、>20～40、>40～60、>60～80、>80～100 cm土層的平均土壤含水量。土壤溫度測(cè)量深度為5、10、15、20、25 cm，分別代表0～5、>5～10、>10～15、>15～20、>20～25 cm土層的平均土壤溫度，測(cè)定時(shí)間為09：00—10：00。待玉米成熟后測(cè)定玉米的穗長(zhǎng)、穗粗、穗重、千粒重和禿尖率，計(jì)算春玉米水分利用效率，公式如下：

WUE=Y/ET

ET=P-ΔW

式中：WUE為水分有效利用率［kg/（mm·hm2）］；Y為玉米產(chǎn)量（kg/hm2）；ET為玉米耗水量（mm/hm2）;P為玉米全生育期降水量（mm）;△W為全生育期（玉米播種前到收獲后）0～100 cm土壤貯水量的變化差值（mm）。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

觀測(cè)數(shù)據(jù)的顯著性差異采用單因素方差分析，用Duncan法（P<0.05）進(jìn)行平均數(shù)間的多重比較。采用SPSS軟件對(duì)所取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用Origin軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 降解地膜對(duì)旱地農(nóng)田土壤水分的影響

由圖1可知，在玉米的整個(gè)生育期0～100 cm土層各處理的平均含水量總體表現(xiàn)為T(mén)1＞T2＞T3＞CK，且隨土層加深土壤含水量均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。3種覆膜處理較CK的土壤含水量高10.7%～193%，T1處理較T2、T3處理土壤含水量分別高3.8%和78%，T1處理和T2處理之間顯著性差異小。在0～20 cm土層中，覆膜處理土壤含水量均顯著高于CK處理3.2%～389%，其中TI處理較T2、T3、CK處理分別高6.6%、7.4%、21.2%。>40～60 cm土層與0～20 cm土層變化趨勢(shì)基本相同，>80～100 cm土層中，T1、T2、T3處理土壤含水量均高于CK處理，T1、T2處理之間的差異較小。

2.2 降解地膜對(duì)旱地農(nóng)田土壤溫度的影響

由圖2可見(jiàn)，在玉米的整個(gè)生育期，各處理土壤溫度總體表現(xiàn)為T(mén)1＞T2＞T3＞CK，且隨土層加深土壤溫度均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。在0～25 cm土層中，覆膜處理較CK的土壤溫度高1.9～5.0 ℃，其中T1處理的土壤溫度較T2、T3處理分別高1.6和3.1 ℃。在苗期—拔節(jié)期，T1和T2處理土壤溫度差異較小，較其他覆膜處理高1.6～5.1 ℃，較CK處理高4.4～6.4 ℃；在大喇叭口期，T1較其他處理土壤溫度差異性較大，較其他處理高16～3.9 ℃；在抽雄期—成熟期，TI處理較其他處理高1.9～2.9 ℃，CK較T1、T2、T3處理低0.7～6.4 ℃。

2.3 降解地膜對(duì)旱地農(nóng)田春玉米產(chǎn)量的影響

從表1可以看出，不同處理下春玉米產(chǎn)量指標(biāo)（除禿尖率）均高于CK，各處理的產(chǎn)量指標(biāo)（除禿尖率）表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3>CK。4個(gè)不同處理下的春玉米穗長(zhǎng)和穗粗無(wú)顯著差異（P>0.05）。T1處理和T2處理下春玉米的穗重、穗粒數(shù)和千粒重?zé)o顯著差異（P>0.05） ，T1和T2處理下的穗重分別較CK高30.3%和210%，T1和T2處理下的穗粒數(shù)分別較CK高16.8%和126%，T1和T2處理下的千粒重分別較CK高14.3%和7.4%，T3處理下春玉米的穗重、穗粒數(shù)和千粒重與CK無(wú)顯著差異（P>0.05）。 T1、T2和T3處理下的產(chǎn)量分別較CK高19.1%、14.1%和10.8%，T1、T2和T3處理下的耗水量分別較CK高 6.8%、4.7%和1.9%，T1、T2和T3處理下的水分利用率分別較CK高11.6%、9.0%和8.8%，其中T1和T2處理的耗水量和水分利用率較高。各處理下的禿尖率表現(xiàn)為CK>T3>T1>T2。

3 討論

不同覆膜處理下的陜北干旱農(nóng)田春玉米土壤溫度和含水量均高于裸地栽培。3種覆膜處理較CK處理明顯有保溫保水效果，覆膜處理下 的穗重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量均較高于裸地栽培，而T2和T3降解地膜處理較T1普通地膜處理在春玉米生長(zhǎng)發(fā)育后期保溫保水能力有所下降，由于在春玉米生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程中，2種降解地膜都有所破裂，原本保溫保水的環(huán)境遭到破壞，導(dǎo)致土壤裸露［18］，保溫保水效果下降［19］。

覆膜處理下的春玉米產(chǎn)量和水分利用率均高于裸地栽培。T1處理和T2處理的土壤溫度和土壤含水量較高，有良好的保溫、保水和保墑的作用，有利于春玉米的生長(zhǎng)發(fā)育［20-21］。雖然普通聚乙烯地膜處理（T1）下春玉米的穗重、穗粒數(shù)、千粒重和產(chǎn)量略高于0.008和0.007 mm的可降解地膜處理（T2、T3），但0.008 mm可降解地膜處理（T2） 的禿尖率最低，與普通聚乙烯地膜處理（T1）相比春玉米的品質(zhì)更好。0.008 mm可降解地膜的水分利用效率也低于普通聚乙烯地膜處理，唐文雪等［3］研究也證實(shí)降解地膜覆蓋提高了春玉米的水分利用率。在西北干旱地區(qū)，與降解地膜相比，0.008 mm可降解地膜覆蓋栽培能起到高土壤保水、保溫和保墑的效果，并且提高了春玉米產(chǎn)量，改善了玉米品質(zhì)，可以考慮成為普通聚乙烯地膜的替代地膜，可以成為環(huán)保型覆膜材料。

4 結(jié)論

該研究于2020年4—10月在陜北旱區(qū)開(kāi)展不同覆膜材料對(duì)春玉米農(nóng)田土壤水熱及春玉米產(chǎn)量影響的研究，主要結(jié)論如下：

（1）在0～25 cm土層中，覆膜處理較CK的土壤溫度高1.9～5.0 ℃，其中T1處理的土壤溫度較T2、T3處理分別高1.6和3.1 ℃。覆膜處理較CK有較好的保溫作用，而T1處理較2種降解地膜保溫略高。

（2）在0～100 cm土層中，不同處理的土壤含水量表現(xiàn)為T(mén)1>T2>T3>CK。覆膜處理較CK的土壤含水量高10.7%～19.3%，T1處理較T2、T3處理土壤含水量分別高3.8%和7.8%。3種覆膜處理較CK有一定的保水作用，T1處理和T2處理之間顯著性差異較小。

（3）T1處理和T2處理的千粒重分別較CK高14.3%和7.4%，產(chǎn)量分別較CK顯著提高19.1%和14.1%（P<0.05），水分利用率無(wú)顯著差異（P>0.05），T1和T2處理之間的產(chǎn)量指標(biāo)均無(wú)顯著差異（P>0.05），且T2處理的禿尖率最低。綜上所述，T2處理對(duì)增加春玉米產(chǎn)量、提高品質(zhì)具有積極作用。

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基金項(xiàng)目?? 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41763011）。

作者簡(jiǎn)介?? 武耀平（1986—），男，陜西榆林人，碩士研究生，研究方向：作物栽培與耕作學(xué)。*通信作者，教授，博士，碩士生導(dǎo)師，從事高效農(nóng)作制度研究。