李培艷，楊媛茹，易永健

（1.榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 榆林 719000；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，湖南 長沙 410205）

陜北處于中溫帶區(qū)，屬于中溫帶干旱大陸性氣候，具有降雨少、蒸發(fā)量大的特點，干旱和半干旱地區(qū)面積占陜北地區(qū)總面積的一半以上，嚴(yán)重制約著農(nóng)作物的生產(chǎn)［1-2］。由于地膜覆蓋可以提高土壤溫度，保持土壤水分及肥力，防止害蟲侵襲同時抑制雜草和促進(jìn)植物生長，近年來地膜在陜北地區(qū)得到了廣泛使用［3］。但是隨之而來的“白色污染”問題也相對突出，特別是大量不可降解的塑料殘余物逐年上升，嚴(yán)重地影響了生態(tài)平衡。針對塑料地膜帶來的“白色污染”，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中越來越重視可重復(fù)利用和可降解地膜的使用，因此新型可重復(fù)利用的塑料制品以及可生物降解的環(huán)保型地膜成為科研工作中關(guān)注的焦點和熱點［4］。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)保型麻地膜系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有保溫保濕、促進(jìn)作物生長以及提高農(nóng)作物產(chǎn)量的積極效果。自2005年起，環(huán)保型麻地膜先后在湖北、浙江、湖南、江蘇等地進(jìn)行示范和推廣應(yīng)用，其中2007～2015年全國累計推廣20 000 hm2［5］。通過查閱文獻(xiàn)［6-9］，本文結(jié)合陜北地區(qū)實際情況，以田間種植夏季玉米為例，對環(huán)保型麻地膜、塑料地膜和無覆蓋進(jìn)行對比試驗，明確環(huán)保型麻地膜在陜北地區(qū)應(yīng)用情況，為今后在陜北地區(qū)大面積推廣環(huán)保型麻地膜提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2021年4～9月在陜西省榆林市榆陽區(qū)三岔灣大隊草溝村西靠近榆溪河畔的灌溉水田進(jìn)行。該試驗區(qū)四季分明，早晚溫差大，一年中5～8月日照較多。春季升溫快但不穩(wěn)定，五月中旬亦可驟然降雪；夏季氣溫高，各月平均氣溫在20℃以上，最高可達(dá)38℃；秋季降溫迅速，溫度整體低于春季；冬季氣壓高，氣候干燥，平均溫度在-7.8～4.1℃。

試驗供試土壤為黃綿土，偏堿性，其性質(zhì)為：有機(jī)質(zhì) 14.57 g/kg，全氮 0.89 g/kg，全磷0.70 g/kg，全鉀 19.11 g/kg，速效氮 46.55 mg/kg，速效磷 34.26 mg/kg，速效鉀 114 mg/kg，pH 7.60。

1.2 試驗材料

供試作物：玉米，品種名稱：早早糯316，生產(chǎn)單位：山西農(nóng)娃娃種業(yè)有限公司。

塑料地膜為普通聚氯乙烯地膜，市售；環(huán)保型麻地膜由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所提供。

肥料：純羊糞發(fā)酵的農(nóng)家肥和市場銷售的農(nóng)用尿素。

1.3 試驗設(shè)計

本試驗采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，共設(shè)3個處理：塑料地膜（A）、環(huán)保型麻地膜（B）、無膜（CK），每個處理重復(fù)3次，共9個小區(qū)，小區(qū)面積為7 m×2 m。試驗中水分盡可能控制為自然降水，在吐絲和接穗期各畦灌一次。施肥遵照當(dāng)?shù)剞r(nóng)民施肥制度，即播種時將純羊糞發(fā)酵的農(nóng)家肥均勻地混入耕作層內(nèi)，拔節(jié)期和結(jié)穗期在根部各追肥一次，肥料為尿素，追肥量為 150～225 kg/hm2，本試驗田追肥量為 2 kg。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003進(jìn)行整理，采用DPS 9.05進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)方差分析。

1.5 試驗方法

1.5.1 玉米播種操作要點

地膜覆蓋的操作規(guī)程如下：整地→蓋膜→壓膜→打孔播種（移栽）→栽培管理→收獲→翻地（降解）［10-11］。整地過程中，翻松土地，敲碎大土塊，土壤呈顆粒均勻狀，畦面平整，呈龜背型，溝深20～30 cm，排水良好。蓋膜前人工除去所有雜草，蓋膜時膜面平整，不起皺，貼合畦面。由于試驗區(qū)域春天風(fēng)較大，為防止膜被掀起，膜邊全部用土壓住；打孔播種時為防止破孔處被風(fēng)吹破，孔比較小，且孔周圍覆土壓蓋。為保證試驗效果良好，每一個孔都是單株玉米，玉米的株距和行距為45 cm×45 cm。由于試驗區(qū)臨近河畔，灌溉時直接采用溝灌方式，玉米成長中所施的肥為市場銷售的農(nóng)用尿素。玉米成熟后，因塑料地膜難以降解，直接從田間回收，環(huán)保型麻地膜由天然植物纖維制成，可很快降解，結(jié)合翻地將殘膜埋入土壤。

無膜覆蓋操作過程除了沒有蓋膜、壓膜和打孔外，其他操作同地膜覆蓋。

1.5.2 土壤濕度和溫度測量方法

土壤溫度和濕度是檢查地膜保溫保濕的重要指標(biāo)，試驗中每15 d分別測量9個試驗區(qū)土壤10、20、30 cm處的溫度和濕度。

試驗采用的儀器為農(nóng)業(yè)土壤檢測儀（山東塞恩電子科技有限公司）。

1.5.3 土壤指標(biāo)的測定方法

由于整個試驗地塊比較均勻，玉米播種前將9個地塊0～10 cm耕層土壤混合取樣，測定土壤整體的養(yǎng)分，即有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀、土壤pH；玉米收獲時分別測定9個地塊的土壤養(yǎng)分。土壤養(yǎng)分的測定由楊凌新化生態(tài)科技有限公司完成。

1.5.4 玉米指標(biāo)的測定方法

玉米生長指標(biāo)能夠反映其生長效應(yīng)和產(chǎn)量因素，包括生育期記錄、農(nóng)藝性狀、SPAD值和產(chǎn)量性狀。采用農(nóng)業(yè)常規(guī)測量方法，測量工具包括鋼尺、皮尺、實驗室電子天平秤。

生育期記錄：各處理的出苗日期、抽雄日期、吐絲日期、結(jié)穗期、成熟期等關(guān)鍵時期的記錄。

農(nóng)藝性狀：各小區(qū)選3株玉米，每15 d及收獲時測量玉米株高、莖粗、穗位高。

SPAD值：每15 d對各小區(qū)選定的3株玉米用葉綠素測定儀直接進(jìn)行測試。葉綠素測定儀生產(chǎn)廠家為北京金科利達(dá)電子科技有限公司，型號為TYS-A。

產(chǎn)量性狀：對各小區(qū)已選定的3株玉米進(jìn)行室內(nèi)考種，主要考種指標(biāo)為單株穗數(shù)、穗粗、穗長、穗禿頂長、穗行數(shù)、穗行粒數(shù)、穗千粒重、籽粒占穗重比例，剩余的用來統(tǒng)計產(chǎn)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤溫度和濕度的影響

土壤的溫度和濕度直接影響農(nóng)作物的生產(chǎn)，試驗分別測試了無膜、塑料地膜和環(huán)保型麻地膜處理下土壤10、20、30 cm處的濕度和溫度（見表1、2）。

表1 不同處理對土壤溫度的影響Table 1 Effects of different treatments on soil temperature

表2 不同處理對土壤濕度的影響Table 2 Effects of different treatments on soilmoisture

表1為不同處理每隔15 d土壤溫度變化情況。由表1可知，同一處理，土層越深溫度越低；不同處理的同一深度土層，土壤溫度均表現(xiàn)為塑料地膜高于環(huán)保型麻地膜高于無覆蓋。7月份以前，塑料地膜和環(huán)保型麻地膜覆蓋土壤溫度顯著高于無覆蓋；7月份以后，不同處理間差異不顯著，主要原因一方面為氣溫整體回升，另一方面可能是環(huán)保型麻地膜開始降解出現(xiàn)破裂，塑料地膜也有一部分在外力的作用下被撕破，原來被覆蓋的土壤暴露在空氣中。

表2為不同處理每隔15 d土壤濕度變化情況。由表2可知，同一處理，除了6月2日測量的30 cm深度土壤濕度較低外（5月31下了一場陣雨），其他土層隨深度加深，濕度加大；不同處理的同一深度土層，覆蓋環(huán)保型麻地膜和塑料地膜的土壤濕度明顯高于無膜覆蓋，覆蓋塑料地膜和環(huán)保型麻地膜的土壤濕度無明顯差異。7月份以后，由于環(huán)保型麻地膜和塑料地膜的破裂，不同處理下土壤濕度無明顯差異。

2.2 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

為測量環(huán)保型麻地膜保持土壤肥力的能力，玉米收獲時測量不同處理區(qū)域土壤養(yǎng)分的含量，結(jié)果見表3。

表3 不同處理對土壤養(yǎng)分含量的影響Table 3 Effects of plastic film mulching on soil nutrients

由上表可知，不同處理下的土壤中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量及pH無顯著差異。地膜覆蓋下速效氮、速效磷和速效鉀的含量均顯著高于無膜覆蓋，且環(huán)保型麻地膜覆蓋下含量更高。塑料地膜覆蓋下的速效氮、速效磷和速效鉀的含量比無膜覆蓋分別高12.24%、23.46%、19.45%；環(huán)保型麻地膜覆蓋下的速效氮、速效磷和速效鉀的含量比無膜覆蓋分別高17.46%、71.69%、20.55%。這可能是因為不同的地膜覆蓋會改變土壤溫度和濕度等，促進(jìn)了養(yǎng)分的分解和作物對養(yǎng)分的吸收。由此可見，環(huán)保型麻地膜具有一定的保持肥力的能力。

2.3 不同處理對玉米生育期的影響

為測量各處理對玉米各生育期影響，試驗中各小區(qū)90%以上的植株已出苗、抽雄、吐絲、結(jié)穗、成熟視為其生育期，見表4。

表4 不同處理的玉米生育時期Table 4 Growth period of corn under different treatments

由表4可知，由于環(huán)保型麻地膜和塑料地膜覆蓋的保濕保溫作用，玉米出苗、抽雄、吐絲及結(jié)穗期較無膜覆蓋在各個生育期早3～5 d，加之陜北地區(qū)秋季溫度下降快，日照時間縮短，最終導(dǎo)致無膜覆蓋下的玉米較有地膜覆蓋下的玉米平均晚7～8 d成熟。

2.4 不同處理對玉米生長的影響

玉米的農(nóng)藝性狀主要包括株高、莖粗、穗位高，SPAD值可評價作物的長勢，結(jié)合試驗實際情況，每個小區(qū)任選3株玉米，共27株做好標(biāo)記，每15 d追蹤測量其株高、莖粗、穗位高及SPAD值。結(jié)果見表5。

表5 不同處理的玉米平均生長性狀Table 5 Average growth traits of corn under different treatments

由表5、6可知，5月份玉米處于幼苗期，陜北天氣較冷，試驗田沒有進(jìn)行灌溉也未下雨，土壤較干，環(huán)保型麻地膜和塑料地膜覆蓋的玉米長勢明顯好于無膜覆蓋，且塑料地膜覆蓋的玉米生長特性更好。6月份之后，陜北天氣變暖，加之試驗田下雨和灌溉，環(huán)保型麻地膜覆蓋下的速效氮、速效磷和速效鉀含量更高，所以塑料地膜和環(huán)保型麻地膜覆蓋下的玉米生長性狀無明顯差異。而無膜覆蓋下的玉米，受前期生長環(huán)境的影響，后期生長性狀明顯低于環(huán)保型麻地膜和塑料地膜的。

表6 不同處理的玉米平均葉綠素含量Table 6 Average chlorophyll content of corn under different treatments

2.5 不同處理玉米產(chǎn)量性狀

玉米成熟期，測量做好標(biāo)記的27株玉米的產(chǎn)量性狀。表7為各處理玉米的平均產(chǎn)量性狀。

表7 不同處理的玉米平均產(chǎn)量性狀Table 7 Average yield traits of corn under different treatments

由上表可知，不同處理的玉米，單株穗數(shù)都為2個，穗禿頂長和穗行數(shù)無明顯差異。環(huán)保型麻地膜覆蓋下玉米的穗粗、穗長、穗千粒重以及產(chǎn)量等性狀略低于塑料地膜，但均顯著高于無膜覆蓋。環(huán)保型麻地膜和塑料地膜覆蓋玉米產(chǎn)量較無膜覆蓋分別增加了10.83%和11.42%。

3 討論與結(jié)論

通過測試，不同處理下土壤10、20、30 cm處的濕度和溫度，均表現(xiàn)為塑料地膜優(yōu)于環(huán)保型麻地膜優(yōu)于無覆蓋，玉米生長前期，塑料地膜和環(huán)保型麻地膜的保溫、保濕性能顯著優(yōu)于無膜覆蓋，塑料地膜的性能優(yōu)于環(huán)保型麻地膜，這可能和塑料地膜較強(qiáng)的光能吸收效率及環(huán)保型麻地膜透氣性有關(guān)。玉米生長后期，塑料地膜和環(huán)保型麻地膜與無膜覆蓋差異不顯著，可能與氣溫整體回升及地膜出現(xiàn)破損有關(guān)。

玉米成熟期測試不同處理下土壤中養(yǎng)分的含量，其中有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量及pH差異性不顯著，地膜覆蓋下土壤的速效氮、速效磷和速效鉀的含量明顯優(yōu)于無膜覆蓋，且環(huán)保型麻地膜略高于塑料地膜，這一結(jié)論和舒英杰等［12］的研究結(jié)果一致。

環(huán)保型麻地膜的保溫效果雖低于塑料地膜，但顯著高于無膜覆蓋。環(huán)保型麻地膜的保濕、保持肥力的性能和塑料地膜相比無明顯差異，有助于農(nóng)作物的生長，故環(huán)保型麻地膜和塑料地膜覆蓋下的玉米較無膜覆蓋平均早熟7～8 d，玉米的生長性狀明顯優(yōu)于無膜覆蓋，同無膜覆蓋相比，分別增產(chǎn)10.83%和11.42%。

環(huán)保型麻地膜覆蓋玉米可增加土壤溫濕度，提高土壤速效養(yǎng)分含量，促進(jìn)玉米生長，提前收獲，增加玉米產(chǎn)量，可在陜北地區(qū)應(yīng)用。環(huán)保型麻地膜成本目前較塑料地膜高，但是環(huán)保型麻地膜使用后可直接翻埋土壤，完全自然降解，省去塑料地膜回收的投入，同時沒有塑料殘膜的危害，降解后還可培肥土壤。環(huán)保型麻地膜可以增加作物產(chǎn)量，使用在附加值較高的作物上，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。為了證明環(huán)保型麻地膜可以代替塑料地膜，降低陜北地區(qū)的“白色污染”，可以利用環(huán)保型麻地膜在陜北地區(qū)開展不同時期、不同作物的應(yīng)用試驗。