王　安，　吳　薇，　焦慶清，　謝吉先，　常亞蕓，　馮　翠，　蔣　瑩，　張培通，　艾玉春

(1.泰州市農(nóng)科所，江蘇泰州225300；2.泰興市旱地作物研究所，江蘇泰興225433；3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇南京210014)

摘要：　以泰興香荷芋為試驗材料，設(shè)置顏色及厚度不同的地膜覆蓋10個處理，研究地膜覆蓋對不同深度土壤溫度的影響，并運用TOPSIS法對不同時刻、不同深度的土壤溫度進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：不同地膜覆蓋處理間的土壤溫度在不同時刻(5∶00、8∶00、14∶00)均有極顯著差異，且地下5 cm、10 cm、15 cm處的土壤溫度也有極顯著的差異，白色地膜覆蓋處理下的土壤溫度最高，其次為黑膜覆蓋，露地處理下土壤溫度最低，且土壤溫度與黑色地膜厚度存在顯著正相關(guān)；從生育進(jìn)程看，各處理不同深度的土壤溫度在出苗期、4葉期、8葉期有顯著差異；基于TOPSIS法的土壤溫度綜合評價結(jié)果表明，各地膜處理土壤溫度與最優(yōu)解的接近度的大小順序為：旋耕15 μm白色地膜>旋耕20 μm白色地膜>旋耕30 μm白色地膜>旋耕6 μm白色地膜>旋耕30 μm黑色地膜>平作30 μm黑色地膜>旋耕20 μm黑色地膜>旋耕露天>平作露天>旋耕15 μm黑色地膜，表明旋耕條件下，15 μm白色地膜覆蓋處理在土壤溫度的綜合評價中評價分?jǐn)?shù)最高。

關(guān)鍵詞：　芋頭；地膜覆蓋；土壤溫度

doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2015.04.014

基于芋頭地膜覆蓋條件下土壤溫度的綜合評價

王安1，吳薇1，焦慶清1，謝吉先2，常亞蕓2，馮翠1，蔣瑩1，張培通1，艾玉春3

(1.泰州市農(nóng)科所，江蘇泰州225300；2.泰興市旱地作物研究所，江蘇泰興225433；3.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，江蘇南京210014)

摘要：以泰興香荷芋為試驗材料，設(shè)置顏色及厚度不同的地膜覆蓋10個處理，研究地膜覆蓋對不同深度土壤溫度的影響，并運用TOPSIS法對不同時刻、不同深度的土壤溫度進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：不同地膜覆蓋處理間的土壤溫度在不同時刻(5∶00、8∶00、14∶00)均有極顯著差異，且地下5 cm、10 cm、15 cm處的土壤溫度也有極顯著的差異，白色地膜覆蓋處理下的土壤溫度最高，其次為黑膜覆蓋，露地處理下土壤溫度最低，且土壤溫度與黑色地膜厚度存在顯著正相關(guān)；從生育進(jìn)程看，各處理不同深度的土壤溫度在出苗期、4葉期、8葉期有顯著差異；基于TOPSIS法的土壤溫度綜合評價結(jié)果表明，各地膜處理土壤溫度與最優(yōu)解的接近度的大小順序為：旋耕15 μm白色地膜>旋耕20 μm白色地膜>旋耕30 μm白色地膜>旋耕6 μm白色地膜>旋耕30 μm黑色地膜>平作30 μm黑色地膜>旋耕20 μm黑色地膜>旋耕露天>平作露天>旋耕15 μm黑色地膜，表明旋耕條件下，15 μm白色地膜覆蓋處理在土壤溫度的綜合評價中評價分?jǐn)?shù)最高。

關(guān)鍵詞：芋頭；地膜覆蓋；土壤溫度

doi:10.3969/j.issn.1000-4440.2015.04.014

收稿日期：2014-12-27

基金項目：江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新基金項目[CX(14)2053]

作者簡介：王安(1988-)，男，江蘇灌云人，碩士研究生，主要從事特糧特經(jīng)作物品種選育及其高效配套技術(shù)研究。(E-mail)wangan863@foxmail.com

通訊作者：艾玉春，(E-mail)yuchunai@126.com

中圖分類號：S634.3

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：識碼：A

文章編號：編號：1000-4440(2015)04-0798-08

Abstract：This study investigated the effects of different plastic mulching patterns on the soil temperature at different depths in a taro planting system in Taixing, Jiangsu province. Ten treatments were conducted with different colors and thickness of plastic film. The results indicated that the soil temperatures in different treatments vaied at various time of 5∶00 AM, 8∶00 AM, and 14∶00 PM. There were significant differences in soil temperature at depths of 5 cm, 10 cm and 15 cm(P<0.05). The soil temperature covered with white plastic film was the highest, followed by black plastic film, and the mulching-free treatment took the lowest. The soil temperature was positively correlated with at different depths and different treatments also varied from the stages of growth and development of taro seedling, and the seeding emerging, 4-and 8-leaf stages had significant impacts on the soil temperature. The soil temperature varied at different growth periods and was significantly positively correlated with the thickness of black plastic film. TOPSIS algorithm revealed treatment D5 whick was 15-μm white plastic film mulching scored the highest among all treatments in the comprehensive evaluation of soil temperature.

Comprehensive assessment of soil temperature in a plastic film mulched taro planting system

WANG An1,WU Wei1,JIAO Qing-qing1,XIE Ji-xian2,CHANG Ya-yun2,FENG Cui1,JIANG Ying1,ZHANG Pei-tong1,AI Yu-chun3

(1.TaizhouAcademyofAgriculturalSciences,Taizhou225300,China；2.TaixingInstituteofDrylandCrops,Taixing225433,China；3.InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,JiangsuAcademyofAgriculturalSciences，Nanjing210014,China)

Key words：taro；plastic film mulching；soil temperature

地膜覆蓋技術(shù)起源于20世紀(jì)中葉的日本，它能起到增溫保墑、保持土壤疏松、改善土壤環(huán)境等作用[1-4]，地膜覆蓋以良好的增產(chǎn)效應(yīng)逐漸成為國內(nèi)外主要經(jīng)濟作物種植方式之一[5]，并取得了較好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益[6-8]。地膜覆蓋技術(shù)增產(chǎn)效應(yīng)最主要的原因是對土壤顯著的增溫保墑作用。例如，楊封科等認(rèn)為，地膜覆蓋大豆后從出苗到灌漿期間0～20 cm土層處的溫度較露地條件下平均高0.5～2.5 ℃，而全生育期土壤溫度則顯著提高1.3～1.6 ℃[9]；Lament等在研究不同顏色地膜覆蓋對作物生長發(fā)育影響時發(fā)現(xiàn)，白膜覆蓋與無地膜覆蓋相比，能顯著提高土壤表層溫度[10]；申麗霞等人研究地膜覆蓋玉米對表層土壤溫度的影響時發(fā)現(xiàn)，與露地栽培方式相比，地膜覆蓋能明顯提高玉米播種后地表和地下10 cm的土壤溫度[11]。然而，目前地膜覆蓋模式對土壤溫度的作用機理還缺乏深入的研究，這主要是由于受到覆膜方式、土壤層次、地膜種類、生育時期、作物種類等多個因素的影響[12-14]。另外，地膜覆蓋對土壤溫度影響的研究缺乏持續(xù)性、土壤分層簡單或不分層等，影響了結(jié)果的全面性及可靠性[15]。

目前，地膜覆蓋對土壤溫度影響的研究主要集中在不同地膜間簡單的對比分析。由于影響土壤溫度效應(yīng)的因素很多，用簡單的對比方法分析土壤溫度得到的結(jié)論具有較大的局限性，因此，需要分別對各種影響因素單獨評價和綜合評價，才能得到具有指導(dǎo)意義的分析研究結(jié)果。綜合分析評價應(yīng)用比較多的方法有聚類分析法、TOPSIS法、主成分分析法、模糊數(shù)學(xué)法、灰色關(guān)聯(lián)度分析法等。而TOPSIS (Technique for order preference by similarity to ideal solution)法則為一種常用的有效方法之一，它是根據(jù)有限個評價對象與理想化目標(biāo)的接近程度進(jìn)行排序的方法，是在現(xiàn)有的對象中進(jìn)行相對優(yōu)劣的評價，具有邏輯嚴(yán)明，方法靈活，結(jié)果精確的優(yōu)點，適用于各種類型的評價、優(yōu)化、決策問題[16]。它的基本思想是：基于歸一化后的原始數(shù)據(jù)矩陣，找出有限方案中的最優(yōu)方案和最劣方案(分別用最優(yōu)向量和最劣向量表示)，然后分別計算諸評價對象與最優(yōu)方案和最劣方案的距離，獲得各評價對象與最優(yōu)方案的相對接近程度，以此作為評價優(yōu)劣的依據(jù)[17]。

目前，TOPSIS算法在各個領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用[18-20]。然而，國內(nèi)外研究者運用TOPSIS法對土壤溫度的綜合評價則鮮有報道。為此，本研究以泰興香荷芋為材料，研究其生育期內(nèi)不同地膜覆蓋模式對土壤溫度的影響，并運用TOPSIS法對不同時刻及不同土層溫度進(jìn)行綜合評價，旨在為深入研究地膜覆蓋對土壤增溫機理提供參考。

1材料與方法

1.1試驗材料與方法

試驗所選的品種為泰興香荷芋，試驗在江蘇省泰興市旱地作物研究所進(jìn)行。該地區(qū)地勢平坦，排灌良好，肥力中等均勻。采用垅作栽培方式種植，前茬為水稻，水稻收獲后秸稈全量粉碎還田，冬季耕翻壓草凍垡。2014年3月8日撒施有機復(fù)合肥4 500kg/hm2，高鉀復(fù)合肥900 kg/hm2，同時按表1中的方案進(jìn)行試驗。4月10日播種，播種方式為穴播，其中，白色地膜覆蓋小區(qū)播完種芋后覆上地膜，黑色地膜覆蓋小區(qū)覆膜后破膜播種種芋。試驗采用隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積為13.68 m2，小區(qū)間隔40 cm。壟寬為100 cm，高20 cm，壟面寬 60 cm ,密度為1 hm252 620株，四周設(shè)置保護(hù)行。整個生育期澆水、施肥及病蟲害防治方面各小區(qū)均相同。

1.2測定項目

采用紅星儀表廠的玻棒溫度計對不同地膜覆蓋小區(qū)的土壤溫度進(jìn)行測量，測量深度分別為地面下5 cm、10 cm、15 cm ，測定時間為每天5∶00、8∶00、14∶00，測量日期從4月16日開始，一直持續(xù)到7月1日白色地膜(D5)降解為止。

表1不同處理的地膜顏色及厚度

Table 1The different film colors and thicknesss between treatments

處理地膜地膜厚度(μm)D1黑色15D2黑色20D3黑色30D4白色6D5白色15D6白色20D7白色30D8無-D9黑色30D10無-

D1～D8處理土壤耕作方式為旋耕，D9、D10處理耕作方式為平作。

1.3數(shù)據(jù)分析

方差分析采用SPSS16.0軟件中的Univariate進(jìn)行分析，TOPSIS法綜合評價具體方法為：

1.3.1構(gòu)建決策矩陣設(shè)多屬性決策問題有n個評價對象和m個評價指標(biāo)，構(gòu)建多屬性決策矩陣:Y=[xij]m*n

1.3.2評價指標(biāo)同趨勢化TOPSIS法進(jìn)行評價時，要求所有指標(biāo)變化方向一致(即所謂同趨勢化)，將高優(yōu)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為低優(yōu)指標(biāo)，或?qū)⒌蛢?yōu)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為高優(yōu)指標(biāo)。

1.3.3趨同化數(shù)據(jù)的歸一化在目標(biāo)決策中,由于各指標(biāo)的量綱不同,而且各指標(biāo)變化范圍有大有小,為較好地反映指標(biāo)變化的實際情況,決策之前需將決策矩陣進(jìn)行歸一化。

1.3.4確定最優(yōu)方案和最劣方案

1.3.6計算各評價對象與最優(yōu)方案的接近程度

1.3.7按Ci大小排序，給出評價結(jié)果Ci值越大，表示綜合效益越好，方案越優(yōu)。

2結(jié)果與分析

2.1不同時刻處理間土壤溫度的差異性

對全監(jiān)測期(4月16日～7月10日)的方差分析結(jié)果(表2)表明：不同處理在5∶00、8∶00、14∶00這3個時刻土壤溫度差異均達(dá)到了顯著或極顯著水平,表明地膜顏色及厚度會顯著或極顯著影響土壤溫度；就土壤深度而言，不同深度間的土壤溫度在不同時刻(5∶00、8∶00、14∶00)也存在極顯著的差異；而處理與深度的互作中，5∶00與14∶00時刻下，互作達(dá)到顯著水平，表明處理與深度的相互作用會影響土壤溫度，而在8∶00時刻下，地膜與深度的互作則沒有顯著差異。

表2不同時刻間土壤溫度的方差分析

Table 2Variance analysis of soil temperature in different times

項目 5∶00F值P值8∶00F值P值14∶00F值P值處理3.570.0065.79<0.00117.77<0.001深度106.29<0.001244.14<0.001515.99<0.001處理×深度2.280.0160.970.4962.190.003

為分析不同處理間土壤溫度的差異性，在方差分析的基礎(chǔ)上，對不同處理的土壤溫度進(jìn)行了Tukey法多重比較，結(jié)果(表3)顯示：早上5∶00時，以露地處理(D8、D10)的土壤平均溫度最低，分別為18.32 ℃、18.38 ℃，D5(白膜、15 μm)與露地處理(D8、D10)相比，土壤溫度有顯著的提高，另外，白膜覆蓋處理(D4、D6、D7)土壤的平均溫度相對較高，分別為19.42 ℃、19.69 ℃、19.66 ℃，表明早上5∶00白膜覆蓋處理對土壤的增溫效果比黑膜覆蓋與露地處理更明顯，且土壤溫度與地膜厚度有著極顯著的正相關(guān)(r=0.698**)；早上8∶00時，不同處理對土壤溫度的影響與5∶00時相似，以D5處理的土壤溫度最高，平均值為25.07 ℃，白膜處理的土壤溫度比黑膜處理(D1、D2、D3)的高，露地處理的最低；下午14∶00時，白膜覆蓋處理(D4～D7)的土壤溫度與黑膜覆蓋處理及露地處理相比，均有顯著的差異,但是黑膜處理(D1～D3)與露地相比無顯著差異。另外，隨著下午14∶00光照的逐步增強，各處理的土壤溫度均有不同幅度的升高，與上午8∶00時相比，各處理的溫度均有3 ℃以上的升高，以D6處理的土壤溫度升幅最大，為4.49 ℃，D1處理升幅最小，為3.07 ℃。

表3不同地膜處理下土壤溫度的的差異性

Table 3The difference between mulchings in soil temperature

處理土壤溫度(℃)5∶008∶0014∶00D118.49±4.33c21.32±4.36d24.39±4.45dD218.85±4.01bc22.44±3.94c26.07±4.32bcD319.26±3.97b22.49±3.98c25.59±4.07bcD419.42±4.06b23.54±4.07b27.75±4.17aD520.07±3.97a25.07±3.93a28.81±4.16aD619.69±3.9ab24.14±3.8ab28.63±4.12aD719.66±3.97ab23.83±4.09b27.74±5.13aD818.32±4.02c22.08±4.01d25.50±4.21cdD919.29±4.46b22.62±4.28bc25.81±4.44bD1018.38±4.07c22.20±4.05cd25.67±4.22c

處理D1～D10見表1。同列不同小寫字母表示差異達(dá)0.05顯著水平。

2.2不同生育期處理間土壤溫度的差異性

隨著芋頭生育期的推進(jìn)，不同地膜覆蓋處理對土壤溫度的增效作用有所不同。由表4可知， 各處理地下5 cm處土壤溫度在出苗期5∶00、8∶00和14∶00的最大值分別為15.73(D6)、19.46(D5)和33.37(D7)，這3個處理均為白膜覆蓋處理，與黑膜覆蓋處理(D1～D3)及露地處理(D8、D10)相比均有顯著差異，表明白膜覆蓋處理對提高土層溫度具有更好的效果。D4～D7處理之間土壤溫度差異性在不同時刻均未達(dá)到顯著水平，表明不同厚度的白膜覆蓋處理對地下5 cm處土壤增溫效應(yīng)無明顯差異，而D1～D3處理間的土壤溫度在14∶00時均有顯著差異，表明該時刻不同厚度的黑膜覆蓋能顯著影響地下5 cm處土壤溫度。另外，D8與D10 2個露地處理的土壤溫度在5∶00、8∶00和14∶00相對其他處理較低；各處理土壤溫度在4葉期不同時刻均有顯著差異，早上5∶00以D10處理土壤溫度最低，為21.53 ℃，與D3～D9各處理土壤溫度均有顯著差異，但與D1、D2無顯著差異。8∶00和14∶00以D1黑膜覆蓋處理的土壤溫度最低，分別為24.45℃和32.53℃，與其他處理間土壤溫度差異達(dá)到顯著水平。而各處理土壤溫度在5∶00、8∶00和14∶00的最高值分別為23.37 ℃(D5)、27.1 ℃(D5)、40.83 ℃(D6)；隨著生育期的推進(jìn)，各處理間地下5 cm處的土壤溫度在8葉期的差異性較小。其中，早上5∶00，除了D6、D7、D10 3個處理與其他各處理有顯著差異，其他各處理土壤溫度間則無顯著差異。各處理地下5 cm處土壤溫度間在8∶00均沒有顯著差異。在14∶00時，除了D3、D4、D9與D2、D5、D7、D10處理有顯著差異性，其他處理土壤溫度間差異性未達(dá)顯著水平。該結(jié)果表明地膜覆蓋對土壤的增溫作用會隨著地上植株的生長而減弱。

表4各處理不同生育期地下5 cm處土壤溫度

Table 4Soil temperature at 5 cm depth between treatments among different duration periods

處理土壤溫度(℃)出苗期4葉期8葉期5∶008∶0014∶005∶008∶0014∶005∶008∶0014∶00D113.91c15.94c23.90d21.60c24.45c32.53d21.78b22.82a24.64abD214.13c17.37b28.21b22.07bc25.68b35.00c22.62b23.40a25.96aD314.90b17.79b25.84c22.83b26.05b34.58c22.92b23.72a25.32bD415.34ab18.86a31.86a22.43b25.63b37.35b22.92b23.60a25.62bD515.67a19.46a33.19a23.37a27.10a38.75ab23.18b23.72a26.26aD615.73a18.61ab31.64ab22.97ab26.95a40.83a23.50a23.68a25.74abD715.57a19.11a33.37a23.07a26.88ab39.40a23.44a23.96a26.04aD815.70a16.71c27.20b22.43b25.03c36.65b22.92b23.52a24.98abD913.07c18.31b25.93c23.27a26.48b34.58c22.98b23.54a25.56bD1014.24c17.26bc28.21b21.53c26.13b37.60b24.07a23.46a25.86a

處理D1～D10見表1。同一列中不同小寫字母表示差異達(dá)0.05 的顯著水平。

由表5可知，各處理地下10 cm處土壤溫度在出苗期5∶00、8∶00和14∶00以D5處理最高，分別為16.59 ℃、19.29 ℃、30.79 ℃。且與其他處理有顯著差異。白膜覆蓋處理(D4～D7)的土壤溫度與黑膜覆蓋處理(D1～D3、D9)相比，均有顯著差異(D4處理8∶00除外)。而對應(yīng)時間土壤溫度最低值的處理分別為D10(13.21 ℃)、D1(15.8 ℃)、D1(22.53 ℃)；

4葉期各白膜處理地下10 cm處土壤溫度間在5∶00時均無顯著差異，與黑膜處理(D1～D3)則有顯著差異。而在8∶00、14∶00時以D5處理土壤溫度最高，分別為26.5 ℃、36.93 ℃，與其他處理相比均有顯著差異，表明在4葉期D5處理對地下10 cm處土壤溫度增效作用最大；8葉期D10處理地下10 cm處土壤溫度5∶00時溫度為24.48 ℃，均顯著高于其他各處理。D4～D6處理間土壤溫度在8∶00時均無顯著差異，但均顯著高于其他各處理，其他處理間土壤溫度差異性未達(dá)顯著水平。D5～D7處理間土壤溫度在14∶00差異性不顯著，但均高于其他處理，D1～D4和D8～D10土壤溫度間均無顯著差異。

表5各處理不同生育期地下10 cm處土壤溫度

Table 5Soil temperature at 10 cm depth between treatments among different duration periods

處理土壤溫度(℃)出苗期4葉期8葉期5∶008∶0014∶005∶008∶0014∶005∶008∶0014∶00D113.49d15.80d22.53d21.97c23.83d30.93d22.42c22.72b24.46bD214.61c16.21c24.06c21.87c24.43c32.68c23.22b23.06b25.62bD314.79c16.79c23.71c23.00b25.13c32.05cd22.78c23.42b25.32bD415.90b17.71cd29.43b23.17ab25.13c33.78c23.00c23.74a25.60bD516.59a19.29a30.79a23.30a26.50a36.93a23.36b23.96a26.28aD615.80b17.74b28.79b23.23a25.13c34.30b23.46b23.62a25.82aD715.43b17.79b28.47b23.27a24.58c34.00bc23.54b23.52b25.80aD813.71cd15.93d23.33d22.77b23.45d30.15d23.52b23.08b24.60bD914.31c17.74b23.79c23.50a25.50b32.23c22.94c23.54b25.63bD1013.21d15.86d24.36c21.60c24.13d32.05cd24.48a23.20b25.40b

處理D1～D10見表1。同一列中不同小寫字母表示差異達(dá)0.05 的顯著水平。

由表6可知，不同處理間地下15 cm處土壤溫度在出苗期5∶00、8∶00和14∶00顯著差異性比較明顯，以白膜處理最高，分別為16.19 ℃、18.03 ℃、20.21 ℃，均顯著高于黑膜處理與露地處理，D1處理對應(yīng)時間的地溫最低，分別為13.9 ℃、14.29 ℃、16.17 ℃；4葉期D5在 5∶00、8∶00和14∶00的土壤溫度較高，分別為22.99 ℃、24.07 ℃、26.68 ℃，與黑膜(D1～D3)及露地(D8、D10)處理均有顯著差異，不同厚度黑膜處理(D1、D9)之間土壤溫度在5∶00、8∶00和14∶00均存在顯著差異；8葉期D7、D10處理在 5∶00的土壤溫度顯著高于其他處理，土壤溫度值分別為23.88 ℃、24.18 ℃，而其他處理土壤溫度則無顯著差異。各處理(D5除外)地下15 cm處溫度在8∶00、14∶00均無顯著差異，表明地上植株的生長會抑制地膜覆蓋對土壤溫度增溫效應(yīng)。

2.3地膜覆蓋條件下土壤溫度的綜合評價

由于土壤溫度受到不同生育期(出苗期、4葉期、8葉期)、不同時刻(5∶00、8：00、14∶00)和土層深度(地下5 cm、地下10 cm、地下15 cm)多因素的影響，以及土壤溫度間存在一定的相關(guān)性，進(jìn)行單因素分析會造成工作量的增加及分析結(jié)果的相似重疊性，故本研究利用TOPSIS法在全監(jiān)測期對各處理不同時刻(5∶00、8∶00、14∶00)及不同土層(地下5 cm、地下10 cm、地下15 cm)的土壤平均溫度進(jìn)行綜合分析(表7)，研究各處理間土壤溫度的差異，并對各處理的土壤溫度進(jìn)行排名和綜合評價。表8為TOPSIS法各項的理想解和負(fù)理想解，即最優(yōu)向量和最劣向量。

表6各處理不同生育期地下15 cm處土壤溫度

Table 6Soil temperature at 15 cm depth between treatments among different duration periods

處理土壤溫度(℃)出苗期4葉期8葉期5∶008∶0014∶005∶008∶0014∶005∶008∶0014∶00D113.90c14.29d16.17d22.37b22.33c23.83c22.72b22.72b22.98bD214.46b15.54c16.93d22.76b22.60bc24.95bc23.02b23.06b23.28bD316.15b16.23b17.23cd22.44b23.33b25.63b23.30b23.42b23.62bD416.09ab16.74ab18.69b21.97b23.57b25.60b23.68b23.74b24.06abD514.43c18.03a20.21a22.99a24.07a26.68a23.80b23.96a24.38aD616.19a17.00a18.40b23.53bc23.73ab25.38b23.56b23.62b23.82bD715.57b16.39b19.51ab24.76a24.40a26.23ab23.88a23.52b24.28abD815.09bc15.19c17.47c22.50b23.50b24.88bc23.24b23.08b23.48bD914.98c15.10cd18.01bc24.09a24.00a25.90b23.33b23.54b23.45bD1014.32c14.57d16.50d20.65c21.93c23.90c24.18a23.20b23.92b

處理D1～D10見表1。同一列中不同小寫字母表示差異達(dá)0.05 的顯著水平。

表7各處理條件下不同土層及不同時刻土壤溫度

Table 7The soil temperature of depths at different times under mulching Treatments

處理土壤溫度(℃)5cm10cm15cm5∶008∶0014∶005∶008∶0014∶005∶008∶0014∶00D118.2220.1218.2218.4320.0518.2218.8118.8120.35D218.5521.2618.5518.6520.3218.5519.3319.3320.96D319.0121.6919.0119.1420.9119.0119.6419.6421.53D419.1322.0019.1319.2621.3619.1319.8619.8621.96D519.5125.4919.5119.9422.3619.5120.7520.7522.69D619.2722.5119.2719.6521.5119.2720.1420.1421.71D719.3022.4919.3019.4921.2119.3020.2020.2022.24D818.2520.8418.2518.6119.8818.2519.1519.1520.73D918.9921.6218.9919.1921.1618.9919.7019.7021.70D1018.1621.3118.1618.2320.2118.1618.7418.7420.37

處理D1～D10見表1。

表8不同土層及時刻土壤溫度的最優(yōu)、最劣向量

Table 8The optimal and worst vector under different depths and times

處理地下5cm5∶008∶0014∶00地下10cm5∶008∶0014∶00地下15cm5∶008∶0014∶00最優(yōu)向量0.360.430.350.360.340.380.370.340.36最劣向量0.320.30.30.320.320.30.320.320.31

TOPSIS分析結(jié)果的Ci值越大，表明其愈接近理想解，其綜合評價分?jǐn)?shù)越高。表9中Ci的排序為：D5>D6>D7>D4>D3>D9>D2>D8>D10>D1。從地膜顏色層次看，白膜覆蓋(D4、D5、D6、D7)對土壤增溫效應(yīng)最大，且增溫效應(yīng)與白膜厚度呈反比(D4除外)，黑膜覆蓋(D2、D3)其次，而露地條件下D8、D10兩個處理Ci較低，表明無地膜覆蓋條件下土壤增溫較小。Ci最低的為D1(黑膜、15 μm)，可能原因是TOPSIS法對土壤溫度綜合評價的結(jié)果與理想結(jié)果還存在微小差別。另外，黑膜覆蓋處理Ci值大小排序為D3(黑膜、30 μm)> D2(黑膜、20 μm)> D1(黑膜、15 μm)，表明黑膜厚度與土壤增溫效應(yīng)呈正相關(guān)，這與白膜覆蓋條件相反，可能原因是不同顏色的地膜覆蓋對土壤增溫機制有所差異。

表9各處理增溫效果與評價結(jié)果最優(yōu)值的接近程度

Table 9Proximity to optimal value of mulching treatments and it’s distance with the optimal and worst vector

處理D+(與理想解距離)D-(與負(fù)理想解距離)CiD10.18440.02330.1278D20.14370.05720.3103D30.13650.08280.4231D40.12090.08770.4413D50.08180.15080.7060D60.08690.14400.6550D70.10910.09940.4690D80.16420.05190.2590D90.13330.06220.3374D100.16200.03930.1980

處理D1～D10見表1。

3討論

本研究運用TOPSIS法分析了不同顏色的地膜覆蓋對不同時刻、不同深度的土壤溫度的影響。結(jié)果表明：全監(jiān)測期內(nèi)不同土層間土壤溫度存在顯著差異；而不同地膜覆蓋對土壤溫度也有顯著的影響。白色地膜處理條件下土壤增溫效果較黑色地膜處理更好，且土壤溫度高低與地膜厚度密切相關(guān)。不同顏色地膜對土壤增溫效應(yīng)的差異，主要與不同顏色地膜對不同波段光的接收能力不同有關(guān)，這與楊封科、Schmidt等人的研究結(jié)論相一致[9,21-22]。另外，土壤溫度綜合評價表明， D5(白膜、15 μm)、D6(白膜、20 μm)、D7(白膜、30 μm)的土壤綜合溫度比較高，而D1(黑膜、15 μm)、D8(無地膜、旋耕)、D10(無地膜、平作)的土壤綜合溫度則較低，表明不同地膜覆蓋模式對土壤增溫效應(yīng)不同，總體而言，白膜覆蓋對土壤增溫效應(yīng)比較明顯，這與Fortnum 等人[ 23-24]的研究報到一致。

地膜覆蓋在保持與提高土壤溫度方面起著重要作用。多年來，不同研究者對地膜覆蓋對不同土層、不同時刻的土壤溫度進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究[6,25-27]，但由于影響土壤溫度的因素較多，很難得到精確的結(jié)果。目前，運用TOPSIS法對土壤溫度進(jìn)行綜合評價的報道較少。本研究以地膜覆蓋模式為基礎(chǔ)，對不同時刻的不同深度的土壤溫度進(jìn)行基于TOPSIS算法的綜合分析，該方法的優(yōu)點是減小了土壤溫度分析的工作量及不同時刻土壤溫度的重疊性。當(dāng)然，本研究僅僅探索了地膜覆蓋模式對土壤溫度的影響，而地膜覆蓋對土壤養(yǎng)分、土壤微生物以及香荷芋生長發(fā)育的影響還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn):

[1]WAGGONER P E, MILLER P M, DE ROO H C. Plastic mulching: principles and benefits[R]. United Kingdom: CAB Driect,1960.

[2]吳慧，許映飛，韓勇，等． 地膜覆蓋對棉花營養(yǎng)土穴盤苗產(chǎn)量及養(yǎng)分吸收的影響[J]． 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(2):62-63．

[3]虞利俊，徐磊，唐玉邦，等． 3 種可降解地膜的合成及應(yīng)用展望[J]． 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41(10):10-11．

[4]焦慶清，常亞蕓，王全友，等． 地膜覆蓋對泰興香荷芋生長發(fā)育及產(chǎn)量和效益的影響[J]． 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，42(2):115-118．

[5]ZHANG S, LI P, YANG X, et al. Effects of tillage and plastic mulch on soil water, growth and yield of spring-sown maize[J]. Soil and Tillage Research，2011, 112(1): 92-97.

[6]張義，謝永生，郝明德. 不同地表覆蓋方式對蘋果園土壤性狀及果樹生長和產(chǎn)量的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2010, 21(2): 279-286.

[7]翟勝，梁銀麗，王巨媛. 日光溫室地面覆蓋對嫁接與未嫁接黃瓜生長發(fā)育, 產(chǎn)量及土壤環(huán)境的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2005, 16(12): 2344-2348.

[8]RIGGI E, SANTAGATA G, MALINCONICO M. Bio-based and biodegradable plastics for use in crop production[J]. Recent Patents on Food, Nutrition & Agriculture，2011, 3(1): 49-63.

[9]楊封科，王立明，張國宏. 甘肅旱作大豆全膜雙壟種植的土壤水熱及產(chǎn)量效應(yīng)[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2013, 24(11): 3145-3152.

[10]LAMENT W J. Plastic mulches for the production of vegetable crops[J]. HortTechnology， 1993, 3(1): 35-39.

[11]申麗霞，王璞，張麗麗. 可降解地膜對土壤、溫度水分及玉米生長發(fā)育的影響[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2011, 27(6): 25-30.

[12]RAMAKRISHNA A, TAM H M, WANI S P, et al. Effect of mulch on soil temperature, moisture, weed infestation and yield of groundnut in northern Vietnam[J]. Field Crops Research，2006, 95(2): 115-125.

[13]VAN WIJK W R, LARSON W E, BURROWS W C. Soil temperature and the early growth of corn from mulched and unmulched soil[J]. Soil Science Society of America Journal，1959, 23(6): 428-434.

[14]LAL R. Soil temperature, soil moisture and maize yield from mulched and unmulched tropical soils[J]. Plant and Soil，1974, 40(1): 129-143.

[15]LI F, GUO A, WEI H. Effects of clear plastic film mulch on yield of spring wheat[J]. Field Crops Research，1999, 63(1): 79-86.

[16]CHEN C. Extensions of the TOPSIS for group decision-making under fuzzy environment[J]. Fuzzy Sets and Systems，2000, 114(1): 1-9.

[17]SHIH H, SHYUR H, LEE E S. An extension of TOPSIS for group decision making[J]. Mathematical and Computer Modelling，2007, 45(7): 801-813.

[18]WANG C P, CHEN Q, LUO K, et al. Evaluation of resistance in wheat germplasm to the aphids (Sitobion avenae) based on Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) and cluster methods[J]. African Journal of Agricultural Research，2011, 6(6): 1592-1599.

[19]TORLAK G, SEVKLI M, SANAL M, et al. Analyzing business competition by using fuzzy TOPSIS method: an example of Turkish domestic airline industry[J]. Expert Systems with Applications, 2011, 38(4): 3396-3406.

[20]MURALIDHAR P, RAVINDRANATH K, SRIHARI V. The influence of GRA and TOPSIS for assortment of green supply chain management strategies in Cement industry[J]. International Journal of Supply Chain Management, 2013, 2(1)：49-54.

[21]SCHMIDT J R, WORTHINGTON J W. Modifying heat unit accumulation with contrasting colors of polyethylene mulch[J]. HortScience, 1998, 33(2): 210-214.

[22]ROSENBERG N J. Microclimate: the biological environment[M]. Wiley-Interscience： John Wiley & Sons，1983.

[23]FORTNUM B A, DECOTEAU D R, KASPERBAUER M J. Colored mulches affect yield of fresh-market tomato infected with Meloidogyne incognita[J]. Journal of Nematology,1997, 29(4): 538.

[24]ODJUGO P. The effect of tillage systems and mulching on soil microclimate, growth and yield of yellow yam (Dioscorea cayenensis) in Midwestern Nigeria[J]. African Journal of Biotechnology, 2008, 7(24):4500-4507.

[25]LIU Y, WANG J, LIU D, et al. Straw mulching reduces the harmful effects of extreme hydrological and temperature conditions in citrus orchards[J]. PloS One, 2014, 9(1): e87094.

[26]王俊，李鳳民，宋秋華，等. 地膜覆蓋對土壤水溫和春小麥產(chǎn)量形成的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2003, 14(2): 205-210.

[27]FORTNUM B A, KASPERBAUER M J, DECOTEAU D R. Effect of mulch surface color on root-knot of tomato grown in simulated planting beds[J]. Journal of Nematology, 2000, 32(1): 101.

(責(zé)任編輯：陳海霞)

楊威，閆海霞，汪家璐，等. 一株協(xié)助寄主植物緩解鎘脅迫的芽孢桿菌篩選及其耐鎘機制[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報，2015，31(4)：806-810.