旱作區(qū)全生物降解膜對土壤水分及紅花產(chǎn)量的影響

摘要：為促進旱地紅花綠色高效栽培技術(shù)的推廣應(yīng)用，在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十四師墨玉縣開發(fā)區(qū)試驗田進行全生物降解膜、普通PE膜和露地栽培條件下，通過對紅花地土壤含水量、生物性狀、產(chǎn)量及產(chǎn)量因子的變化進行監(jiān)測和分析，探明全生物降解膜對旱地條件下紅花產(chǎn)量及土壤水分的影響。結(jié)果表明，覆膜在紅花種植生產(chǎn)過程中具有良好的保墑、增產(chǎn)效果，全生物降解膜處理對水分、植株鮮重、干物質(zhì)和產(chǎn)量的作用均低于普通PE膜處理，但顯著高于露地處理，在株高、莖粗、果球直徑3個性狀表現(xiàn)均處于普通PE膜和露地處理之間，且均顯著高于露地處理，全生物降解膜和普通PE膜較露地處理花絲產(chǎn)量分別增加24.27%和29.12%，籽粒產(chǎn)量分別增加47.19%和48.36%。全生物降解膜和普通PE膜處理之間無顯著差異，但均與露地處理呈現(xiàn)顯著差異。就0～100 cm土層土壤平均含水量而言，從出苗期到分枝期，全生物降解膜和普通PE膜處理無顯著差異，而全生物降解膜顯著高于露地處理。在現(xiàn)蕾期和開花期，全生物降解膜保墑作用處于普通PE膜和露地處理之間，保墑效果下降，在植株地上部鮮重和干物質(zhì)方面，兩者整體表現(xiàn)基本一致，均表現(xiàn)為普通PE膜＞全生物降解膜＞露地。全生物降解膜和普通PE膜較露地處理，含水量分別提高了5.97%和13.50%。全生物降解膜和普通PE膜較露地均具有差異不顯著的保墑、促生長和增產(chǎn)作用，在旱地紅花綠色高效生產(chǎn)中可用生物降解膜替代普通地膜。

關(guān)鍵詞：旱作區(qū)；全生物降解膜；紅花；水分；產(chǎn)量

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十四師部分地區(qū)以旱地作物為主，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水均來自自然降雨和昆侖山冰雪融水，農(nóng)業(yè)發(fā)展水平相對落后[1-2]，因此在旱地探明保水、保墑的技術(shù)是非常必要的。地膜具有良好的增溫保墑作用[3-4]，能夠促進作物生長和增加產(chǎn)量[5-6]，同時可增加土壤養(yǎng)分的有效性[7]，在旱地應(yīng)用廣泛，但普通地膜同樣存在很多問題，殘膜在土壤中不易分解，不僅降低了土壤透氣性和水分滲透作用，還影響作物的出苗率及作物根系生長分布，嚴重破壞土壤理化性狀，最終導(dǎo)致作物減產(chǎn)[8-10]。生物降解膜不但具有與普通地膜相似的增溫保墑、增產(chǎn)效果，同時擁有在自然條件下可降解的優(yōu)點，可有效解決殘膜對土壤環(huán)境污染的問題[11]。另有研究發(fā)現(xiàn)，生物降解膜處理的甜菜產(chǎn)量顯著高于露地處理[12-13]。

在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團第十四師旱作區(qū)普通地膜與生物降解膜對土壤水分及對紅花生長和產(chǎn)量影響的研究報道較少。因此，本試驗以可降解全生物地膜和普通地膜為覆蓋材料，以露地種植為對照，研究了紅花全生育期不同處理下土壤耕作層0～100 cm土壤水分及生長指標和產(chǎn)量的差異，為旱地紅花綠色高效生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

2022年5月－8月，在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團十四師墨玉縣開發(fā)區(qū)試驗地進行小區(qū)試驗，試驗前茬為春小麥，土壤肥力中等。該區(qū)域氣候?qū)倥瘻貛Ц稍锘哪畾夂?，四季分明，夏季炎熱，干燥少雨，光照充足，無霜期長，晝夜溫差大。年平均氣溫11.3 ℃，年平均降水量為36～37 mm，蒸發(fā)量2 239 mm，無霜期177 d，年日照時數(shù)為2 655 h。供試土壤0～20 cm土層中含有機質(zhì)2.74 g·kg-1，堿解氮23.1 mg·kg-1，有效磷98.5 mg·kg-1，速效鉀113 mg·kg-1。

1.2 材料

供試紅花品種為云南矮大頭，由新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供種子，供試地膜，全生物降解膜，由新疆農(nóng)墾科學(xué)院提供。

1.3 方法

1.3.1 試驗設(shè)計 試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，設(shè)置普通PE膜（PE）、全生物降解膜（SW）、露地（CK）3個處理。小區(qū)面積128 m2（6.4 m×20.0 m）。試驗田施純氮量75 kg·hm-2，P2O5 120 kg·hm-2作底肥，生育期不再追肥。2022年5月26日播種，行距40 cm，株距10 cm，種植密度均為25萬株·hm-2。人工除草兩次，盡量保護覆膜不被破壞。

1.3.2 測定項目及方法

生物性狀測定：收獲期每小區(qū)選取5株測量株高、分枝高、莖粗、單株果球數(shù)、果球直徑和千粒重，并計算平均值。

葉綠素含量測定：采用便攜式SPAD手持葉綠素儀，連續(xù)選取5株，對葉片進行測定。

地上部鮮重及干物質(zhì)測定：分別在出苗期、蓮座期、伸長期、分枝期、現(xiàn)蕾期、開花期和成熟期在每小區(qū)取5株全株樣品，去除根部，測定鮮重。然后將各時期每小區(qū)5株全株樣品放置烘箱于105 ℃殺青、80 ℃ 烘干后測定植株干物質(zhì)量。

花絲收獲：在開花期，每個小區(qū)每天上午采摘花絲，單獨晾曬，干后稱量計產(chǎn)。

產(chǎn)量測定：收獲期每小區(qū)人工收割、脫粒、計產(chǎn)。

土壤含水量測定：采用烘干法，在主要生育時期，分別在0～20、20～40、40～60、60～80和80～100 cm土層取樣并稱量，在110 ℃下烘至恒質(zhì)量，稱量并計算土壤含水量，最終取5個土層含水量的平均值。

土壤含水量（%）=（取樣土壤質(zhì)量-烘干土壤質(zhì)量）/取樣土壤質(zhì)量×100

1.3.3 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)利用Excel 2007軟件進行數(shù)據(jù)匯總、整理及圖表繪制，利用SPSS 21軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同覆膜處理對紅花植株生物性狀的影響

由表1可知，株高和果球直徑分別為69.50～86.40 cm和1.85～2.16 cm，均表現(xiàn)為普通PE膜（PE）和全生物降解膜（SW）之間差異不顯著，但二者顯著高于露地（CK）處理；分枝高為21.28～23.68 cm，表現(xiàn)為PE＞SW＞CK，且PE顯著高于SW和CK；莖粗為8.51～9.88 mm，以PE處理最粗，為9.88 mm，露地處理最小，為8.51 mm。

2.2 不同覆膜處理對紅花產(chǎn)量性狀的影響

由表2可知，不同處理下紅花單株果球數(shù)、千粒重、花絲產(chǎn)量和籽粒產(chǎn)量均表現(xiàn)為PE＞SW＞CK，PE和SW處理之間差異不顯著，但二者與CK處理差異顯著。SW和PE較CK處理花絲產(chǎn)量分別增加24.27%和29.12%，籽粒產(chǎn)量分別增加47.19%和48.36%。

2.3 不同覆膜處理對紅花株高及葉綠素含量的影響

由表3可知，覆膜處理在伸長期到分枝期的株高均顯著高于CK處理，SW處理較CK處理分別高出了10.99%和8.39%，而SW與PE無顯著差異，在現(xiàn)蕾期至成熟期株高表現(xiàn)為PE＞SW＞CK，各處理之間差異顯著（Plt;0.05）。

就葉綠素含量而言，3個處理均在現(xiàn)蕾期葉綠素值最高，PE和SW處理顯著高于CK，PE和SW處理分別較CK處理高7.03%和6.51%，SW與PE處理無顯著差異。

2.4 不同覆膜處理對紅花各生育期0～100 cm土壤平均含水量的影響

由圖1可知，紅花地0～100 cm土壤平均含水量在出苗期、蓮座期、伸長期、分枝期4個時期覆膜處理之間無顯著差異，但SW和PE均顯著高于CK處理；其中4個時期SW處理較CK處理分別高3.43%、7.83%、7.59%和9.76%。

在現(xiàn)蕾期，PE處理高于SW處理，但差異不顯著，并顯著高于CK處理，此時全生物降解膜（SW）已經(jīng)開始破裂分解，保墑作用減弱，其土壤含水量處于PE膜和露地（CK）處理之間。SW處理在開花和成熟期的土壤平均含水量分別比露地處理高3.95%和1.92%，比普通PE膜處理分別低12.18%和12.24%。

2.5 不同覆膜處理對紅花各生育期地上部單株鮮重的影響

由圖2可知，紅花地上部單株鮮重在出苗期、蓮座期、伸長期、分枝期，PE與SW處理之間無顯著差異；SW和PE均顯著高于露地處理；SW比CK處理分別高64.04%、22.57%、35.16%和34.18%。

各處理在現(xiàn)蕾期到成熟期均表現(xiàn)為PE＞SW＞CK，且3個處理之間呈現(xiàn)差異顯著。說明全生物降解膜（SW）在現(xiàn)蕾期裂解后，植株較普通PE膜處理植株生長有所減慢，但全生物降解膜植株鮮重仍顯著高于露地處理。

2.6 不同處理對紅花各生育期植株干物質(zhì)的影響

由圖3可知，在全生育期紅花干物質(zhì)比較，SW處理處于PE和CK處理之間，比露地處理平均高31.44%，且差異顯著；SW比PE處理平均低9.66%。在成熟期全生物降解膜（SW）和普通膜（PE）處理之間差異不顯著，二者均顯著高于露地（CK）處理。

3 討論

本研究表明，覆膜對紅花種植生產(chǎn)過程中具有良好保墑、增產(chǎn)效果，全生物降解膜處理對作物植株鮮重、干物質(zhì)、水分和產(chǎn)量的效果均弱于普通PE膜處理，但作用顯著優(yōu)于露地處理，這與馬明生等[14]和柴忠良[15]研究結(jié)果一致，全生物降解地膜在土壤水分效應(yīng)、產(chǎn)量效應(yīng)方面與PE地膜無顯著差異。

在生物性狀方面，全生物降解膜在株高、莖粗、果球直徑3個性狀表現(xiàn)均處于普通PE膜和露地處理之間，且均顯著高于露地處理，說明全生物降解膜較露地處理具有明顯增加紅花生物性狀指標的作用。這與賀鵬程等[16]研究結(jié)果一致。

在產(chǎn)量方面，全生物降解膜和普通PE膜較露地處理花絲產(chǎn)量分別增加24.27%和29.12%，籽粒產(chǎn)量分別增加47.19%和48.36%。全生物降解膜和普通PE膜處理之間無顯著差異，但均與露地處理呈現(xiàn)顯著差異。這與楊海迪[17]和白有帥等[18]的研究結(jié)果基本一致，進一步證明覆膜種植較露地種植具有明顯的增產(chǎn)作用。

覆膜具有較好的穩(wěn)定土壤墑情的作用，就0～100 cm土層土壤平均含水量而言，從出苗期到分枝期，全生物降解膜和普通PE膜處理無顯著差異，而全生物降解膜顯著高于露地處理。在現(xiàn)蕾期和開花期，全生物降解膜保墑作用處于普通PE膜和露地處理之間，保墑效果下降，這與范變娥等[19]研究結(jié)果相似，說明該時期全生物降解膜的裂解效果開始體現(xiàn)。在成熟期，全生物降解膜處理與露地處理無顯著性差異，但顯著低于普通PE膜處理。

在植株地上部鮮重和干物質(zhì)方面，兩者整體表現(xiàn)基本一致，均表現(xiàn)為普通PE膜＞全生物降解膜＞露地，在成熟期生物降解膜處理的鮮重和干物質(zhì)均顯著高于露地處理，這與白麗婷等[20]和王玉斌等［21］研究結(jié)果基本一致，說明全生物降解膜較露地處理對植株生長具有促進生長的作用。

4 結(jié)論

研究結(jié)果表明，全生物降解膜和普通PE膜較露地處理，含水量分別提高了5.97%和13.50%，花絲產(chǎn)量分別增加24.27%和29.12%，籽粒產(chǎn)量分別增產(chǎn)47.19%和48.36%。全生物降解膜和普通PE膜較露地處理均具有穩(wěn)定墑情、促生長和增產(chǎn)作用，因此用生物降解膜替代普通地膜是可行的，可應(yīng)用于旱地紅花覆膜栽培技術(shù)中，為旱地紅花綠色高效生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

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Effects of Fully Biodegradable Membrane on Soil Moisture and Safflower Yield in Dry Farming Area

Abstract：In order to promote the promotion and application of green and efficient cultivation technology for safflower in dryland， a total biodegradable film， ordinary PE film， and open field cultivation conditions were carried out in the experimental field of Moyu County Development Zone of the 14th Division of Xinjiang Production and Construction Corps. By monitoring and analyzing the changes in soil moisture content， biological characteristics， yield， and yield factors in safflower fields， the effects of total biodegradable film on safflower yield and soil moisture under dryland conditions were explored.The results showed that the effects of fully biodegradable film treatment on moisture， plant fresh weight， dry matter， and yield were lower than those of ordinary PE film treatment， but significantly higher than that of open field treatment， and the performance of plant height， stem thickness and fruit ball diameter were all between ordinary PE film and open field treatment， and all were significantly higher than that of open field treatment， and the yield of fully biodegradable film and ordinary PE film increased by 24.27% and 29.12%， respectively. The yield of grain increased by 47.19% and 48.36%， respectively. There was no significant difference between fully biodegradable membrane and ordinary PE film treatment， but both showed significant differences from open-field treatment. In terms of the average soil water content of 0－100 cm soil layer， there was no significant difference between the fully biodegradable film and the ordinary PE film treatment from the seedling stage to the branching stage， while the fully biodegradable film was significantly higher than that in the open field. In the budding stage and flowering stage， the moisture-retaining effect of fully biodegradable film was between ordinary PE film and open field treatment， and the moisture-retaining effect decreased， and the overall performance of the two was basically the same in terms of fresh weight and dry matter in the aboveground part of the plant， both of which were manifested as ordinary PE film gt; fully biodegradable film gt; open ground.

Compared with open field treatment， the moisture content of full biodegradable membrane and ordinary PE membrane increased by 5.97% and 13.50%， respectively. Compared with the open field， the whole biodegradable film and the common PE film have no significant difference in preserving soil moisture， promoting growth and increasing production. The biodegradable film can replace the common plastic film in the green production of safflower in dry land.

Keywords：dry farming area； fully biodegradable film； safflower； moisture； yield