降解地膜对旱地农田土壤水热状况及春玉米产量的影响

武耀平 刘远超 赵殿峰 王雯

摘要  ［目的］明確降解地膜对旱地农田土壤水热状况和春玉米产量的影响。［方法］设置厚度为0.010 mm普通聚乙烯地膜（T1）、厚度为0.008 mm的PPC降解地膜（T2）、厚度为0.007 mm的PPC降解地膜（T3）、裸地栽培（CK）4个处理，观测不同覆膜处理对陕北旱地春玉米农田的土壤水分、温度及春玉米产量的影响。［结果］在0～25 cm土层中，覆膜处理较CK的土壤温度高1.9～5.0 ℃，且T1处理的土壤温度最高；在0～100 cm土层中，不同处理的土壤含水量表现为T1＞T2＞T3＞CK，覆膜处理的土壤含水量较CK高10.7%～19.3%。T1处理和T2处理的千粒重分别较CK显著提高14.3%和7.4%（P<0.05），产量分别较CK显著提高19.1%和14.1%（P<0.05），且T2处理的春玉米秃尖率最低。各处理的春玉米水分利用率无显著差异（P＞0.05）。［结论］T2处理有助于改善土壤水热状况、增加春玉米产量、提高品质，可作为陕北春玉米绿色高产栽培的适宜覆膜材料。

关键词  降解地膜；旱地农田；土壤水分；土壤温度；春玉米；产量

中图分类号  S316   文献标识码  A   文章编号  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

玉米是陕北旱地的主要粮食作物之一，干旱和春季低温是影响旱地玉米增产稳产的重要因素［1］。陕北位于黄土高原与毛乌素沙漠交界地带，是典型的沙地干旱性地区，土壤保水、保温能力差。而地膜覆盖是一项关键的保水保温技术，能有效解决玉米种植期干旱和低温问题，目前已在陕北地区得到广泛应用，但由于其难回收、难降解等特性，给生态环境带来了诸多问题［2-8］。

目前，国内外对可降解地膜的研究较为广泛，多集中在新型可降解材料及其性能上［9-10］，也有部分学者关于可降解地膜对于甜菜、谷子、马铃薯、玉米上进行了相关研究［11-17］，但是对于降解地膜相关的研究在陕北沙区较为少见，对榆林旱地玉米产量的影响鲜见报道，其内在机理尚不清楚。鉴于此，该研究开展降解地膜对旱地农田土壤水热状况及春玉米产量的影响试验，观测土壤水分含量、土壤温度及春玉米产量指标，旨在解决土壤污染问题的同时能达到作物保产效果，研究结果可为榆林旱地农业可持续发展提供数据支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2020年4—10月在陕西省榆林市佳县方塌镇谢家沟进行，试验地位于38°19′N、110°07′E，海拔1 099 m，属干旱半干旱大陆性季风气候，土壤为黄绵土，年降水量395 mm，年平均气温10.0 ℃，无霜期约为157 d，≥10 ℃积温3 030 ℃·d，pH为7.7，速效氮、有机碳和全氮含量分别为15.3 mg/kg、13.1 g/kg和1.1 g/kg。

1.2 试验设计

试验共设置4个处理，分别为厚度为0.010 mm普通聚乙烯地膜（T1）、厚度为0.008 mm的PPC降解地膜（T2）、厚度为0.007 mm的PPC降解地膜（T3）、裸地栽培（CK），采用随机区组设计，3次重复，共12个试验小区，小区宽3.8 m、长7.0 m，面积26.6 m2。采用膜际栽培法，行距50 cm，株距30 cm，穴播，玉米播种于膜际2～3 cm处，深度2～3 cm，地膜幅宽为60 cm，播种密度为4 500 株/hm2，供试玉米品种为中地88，在春玉米大喇叭口期和抽雄期追施尿素。

1.3 观测项目及方法

在玉米关键生育期（苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期和成熟期）分别测量植株的株高、茎粗、水分、温度。随机选点测量深度为20、40、60、80、100 cm的土壤含水量，分别代表0～20、>20～40、>40～60、>60～80、>80～100 cm土层的平均土壤含水量。土壤温度测量深度为5、10、15、20、25 cm，分别代表0～5、>5～10、>10～15、>15～20、>20～25 cm土层的平均土壤温度，测定时间为09：00—10：00。待玉米成熟后测定玉米的穗长、穗粗、穗重、千粒重和秃尖率，计算春玉米水分利用效率，公式如下：

WUE=Y/ET

ET=P-ΔW

式中：WUE为水分有效利用率［kg/（mm·hm2）］；Y为玉米产量（kg/hm2）；ET为玉米耗水量（mm/hm2）;P为玉米全生育期降水量（mm）;△W为全生育期（玉米播种前到收获后）0～100 cm土壤贮水量的变化差值（mm）。

1.4 数据处理与分析

观测数据的显著性差异采用单因素方差分析，用Duncan法（P<0.05）进行平均数间的多重比较。采用SPSS软件对所取得的数据进行分析，用Origin软件绘图。

2 结果与分析

2.1 降解地膜对旱地农田土壤水分的影响

由图1可知，在玉米的整个生育期0～100 cm土层各处理的平均含水量总体表现为T1＞T2＞T3＞CK，且随土层加深土壤含水量均呈现增加趋势。3种覆膜处理较CK的土壤含水量高10.7%～193%，T1处理较T2、T3处理土壤含水量分别高3.8%和78%，T1处理和T2处理之間显著性差异小。在0～20 cm土层中，覆膜处理土壤含水量均显著高于CK处理3.2%～389%，其中TI处理较T2、T3、CK处理分别高6.6%、7.4%、21.2%。>40～60 cm土层与0～20 cm土层变化趋势基本相同，>80～100 cm土层中，T1、T2、T3处理土壤含水量均高于CK处理，T1、T2处理之间的差异较小。

2.2 降解地膜对旱地农田土壤温度的影响

由图2可见，在玉米的整个生育期，各处理土壤温度总体表现为T1＞T2＞T3＞CK，且随土层加深土壤温度均呈现下降趋势。在0～25 cm土层中，覆膜处理较CK的土壤温度高1.9～5.0 ℃，其中T1处理的土壤温度较T2、T3处理分别高1.6和3.1 ℃。在苗期—拔节期，T1和T2处理土壤温度差异较小，较其他覆膜处理高1.6～5.1 ℃，较CK处理高4.4～6.4 ℃；在大喇叭口期，T1较其他处理土壤温度差异性较大，较其他处理高16～3.9 ℃；在抽雄期—成熟期，TI处理较其他处理高1.9～2.9 ℃，CK较T1、T2、T3处理低0.7～6.4 ℃。

2.3 降解地膜对旱地农田春玉米产量的影响

从表1可以看出，不同处理下春玉米产量指标（除秃尖率）均高于CK，各处理的产量指标（除秃尖率）表现为T1>T2>T3>CK。4个不同处理下的春玉米穗长和穗粗无显著差异（P>0.05）。T1处理和T2处理下春玉米的穗重、穗粒数和千粒重无显著差异（P>0.05） ，T1和T2处理下的穗重分别较CK高30.3%和210%，T1和T2处理下的穗粒数分别较CK高16.8%和126%，T1和T2处理下的千粒重分别较CK高14.3%和7.4%，T3处理下春玉米的穗重、穗粒数和千粒重与CK无显著差异（P>0.05）。 T1、T2和T3处理下的产量分别较CK高19.1%、14.1%和10.8%，T1、T2和T3处理下的耗水量分别较CK高 6.8%、4.7%和1.9%，T1、T2和T3处理下的水分利用率分别较CK高11.6%、9.0%和8.8%，其中T1和T2处理的耗水量和水分利用率较高。各处理下的秃尖率表现为CK>T3>T1>T2。

3 讨论

不同覆膜处理下的陕北干旱农田春玉米土壤温度和含水量均高于裸地栽培。3种覆膜处理较CK处理明显有保温保水效果，覆膜处理下 的穗重、穗粒数、千粒重和产量均较高于裸地栽培，而T2和T3降解地膜处理较T1普通地膜处理在春玉米生长发育后期保温保水能力有所下降，由于在春玉米生长发育进程中，2种降解地膜都有所破裂，原本保温保水的环境遭到破坏，导致土壤裸露［18］，保温保水效果下降［19］。

覆膜处理下的春玉米产量和水分利用率均高于裸地栽培。T1处理和T2处理的土壤温度和土壤含水量较高，有良好的保温、保水和保墒的作用，有利于春玉米的生长发育［20-21］。虽然普通聚乙烯地膜处理（T1）下春玉米的穗重、穗粒数、千粒重和产量略高于0.008和0.007 mm的可降解地膜处理（T2、T3），但0.008 mm可降解地膜处理（T2） 的秃尖率最低，与普通聚乙烯地膜处理（T1）相比春玉米的品质更好。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处理，唐文雪等［3］研究也证实降解地膜覆盖提高了春玉米的水分利用率。在西北干旱地区，与降解地膜相比，0.008 mm可降解地膜覆盖栽培能起到高土壤保水、保温和保墒的效果，并且提高了春玉米产量，改善了玉米品质，可以考虑成为普通聚乙烯地膜的替代地膜，可以成为环保型覆膜材料。

4 结论

该研究于2020年4—10月在陕北旱区开展不同覆膜材料对春玉米农田土壤水热及春玉米产量影响的研究，主要结论如下：

（1）在0～25 cm土层中，覆膜处理较CK的土壤温度高1.9～5.0 ℃，其中T1处理的土壤温度较T2、T3处理分别高1.6和3.1 ℃。覆膜处理较CK有较好的保温作用，而T1处理较2种降解地膜保温略高。

（2）在0～100 cm土层中，不同处理的土壤含水量表现为T1>T2>T3>CK。覆膜处理较CK的土壤含水量高10.7%～19.3%，T1處理较T2、T3处理土壤含水量分别高3.8%和7.8%。3种覆膜处理较CK有一定的保水作用，T1处理和T2处理之间显著性差异较小。

（3）T1处理和T2处理的千粒重分别较CK高14.3%和7.4%，产量分别较CK显著提高19.1%和14.1%（P<0.05），水分利用率无显著差异（P>0.05），T1和T2处理之间的产量指标均无显著差异（P>0.05），且T2处理的秃尖率最低。综上所述，T2处理对增加春玉米产量、提高品质具有积极作用。

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基金项目   国家自然科学基金项目（41763011）。

作者简介   武耀平（1986—），男，陕西榆林人，硕士研究生，研究方向：作物栽培与耕作学。*通信作者，教授，博士，硕士生导师，从事高效农作制度研究。