河套灌区葵花农田生物地膜覆盖下土壤水-热-氮-盐分布特征

2018-07-04 01:59张景俊李仙岳彭遵原郭宇丁宗江冷旭
生态环境学报 2018年6期
关键词:葵花硝态覆膜

张景俊,李仙岳,彭遵原,郭宇,丁宗江,冷旭

地膜覆盖阻断了土壤大气界面水汽垂向移动,从而有效抑制了土壤水分的无效蒸发,是节水、保墒、控盐、增温的重要措施(Ammala et al.,2011;樊廷录等,2016)。近年来以淀粉、纤维素、壳聚糖等天然材料为主要原料的完全生物可降解地膜(于浩强等,2012),在起到节水、保温的同时而不产生残膜污染,在干旱区得到了快速发展。

目前对生物可降解地膜覆盖的研究主要集中在保水、保温效应以及对作物生长、产量的影响效应等方面(张杰等,2012;申丽霞等,2015;Wang et al.,2015),研究结果显示,生物可降解地膜在诱导期内,保水、保温效果与普通地膜无明显差异。大量试验研究表明,生物降解地膜的降解率显著高于普通塑料地膜,可降解地膜的降解残留物已经非常少,对环境影响很小(Moreno et al.,2017;张晓海等,2013)。生物地膜覆盖在提高水热效应和产量方面,除了在玉米(Zea mays,刘蕊等,2017)、葵花(Helianthus annuus,李仙岳等,2015)、棉花(Gossypium spp.,战勇等,2010)等大田作物上开展大量研究,还在油菜(Brassica napus L.,Gu et al.,2017)、西红柿(Lycopersicon esculentum Mill.,Moreno et al.,2008;Moreno et al.,2016)、草莓(Fragaria×ananassa Duch,Costa et al.,2014)等保护地等作物上进行了研究。研究表明,可降解地膜能明显提高玉米播种后 2个月 0~10 cm土层温度,并提高了玉米播种至大喇叭口期0~40 cm土壤含水率(申丽霞等,2012)。在作物生长中后期,由于生物可降解地膜的破损导致其土壤含水率与地温低于普通塑料地膜,但是都显著高于未覆膜处理(战勇等,2010)。同时大量的研究也显示生物可降解地膜覆盖处理与未覆盖处理相比能显著提高作物产量,增产效应与普通塑料地膜无显著差异(康虎等,2013;薛源清等,2017;谷晓博等,2015;李强等,2016)。

随着研究的深入,也开展了生物可降解地膜覆盖下对土壤质量(Li et al.,2014)和土壤氮素累积和迁移的影响(Jayakumar et al.,2016)。与未覆盖相比,生物可降解地膜有利于提高土壤中硝态氮含量,并提高氮素利用效率,促进作物对氮的吸收,并且与普通塑料地膜相比,生物可降解地膜在作物生长后期可能降低土壤硝态氮的淋洗下移峰值,减小其对环境的污染(周昌明等,2016)。尽管许多学者对生物可降解地膜在农田中的降解进行了研究,但是大都是针对生物可降解地膜的降解率进行观测(刘群等,2011;袁海涛等,2014),然而目前对覆膜期生物可降解地膜的降解率和破损面积比率进行系统的研究较少。另外,对于北方盐渍化地区,覆膜是控盐的重要措施,而生物可降解地膜是否具有普通塑料地膜的控盐效果,以及生物可降解地膜覆盖条件下农田盐分变化规律,特别对于干旱盐渍化地区生物可降解地膜覆盖下地膜的降解过程以及对水热氮盐分布的影响鲜见报道。本文针对河套盐渍化地区开展生物可降解地膜覆盖下的降解过程研究,并探索生物可降解地膜对农田土壤含水率、温度、盐分和硝态氮的影响效应,评价其在干旱盐渍化地区的保水、保温、保肥及控盐效果,为生物可降解地膜在盐渍化地区的大规模推广提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概括及供试材料

2015年在内蒙古河套灌区乌拉特前旗西小召镇邓存店村塔布社进行田间试验(40°53'2''E,108°32'52''N,海拔高度1025 m),该地区干旱少雨,年均降水量 200~250 mm,年均蒸发量达到1900~2300 mm,土壤盐渍化严重。试验田播前表层(0~20 cm)土壤平均电导率(EC)为 2.91 mS·cm-1,土壤剖面(0~100 cm)平均干容重为1.44 g·cm-3,硝态氮(NO3--N)为 45.10 mg·kg-1,铵态氮(NH4+-N)为13.60 mg·kg-1,土壤质地为粉砂壤土(表1);供试生物可降解地膜(山东意可曼科技有限公司生产)(完全降解,最终降解产物CO2和H2O)和普通塑料地膜(青州市佳和塑料厂生产)厚度均为0.008 mm,膜宽均为80 cm;供试作物为当地大面积种植的抗旱、抗盐碱型葵花(Helianthus annuus)(美葵5009)。

1.2 试验设计

试验设置普通塑料地膜(Plastic film mulching,PM)、生物可降解地膜(Biodegradable film mulching,BM)和无膜(No mulching,NM)3个处理,各处理3次重复,共9个完全随机排列的试验小区,每个小区面积为40 m2(8 m×5 m)。为提高土壤温度,在播种前(5月2日)进行土壤耕翻,施底肥,人工铺膜,并于5月14日进行大水灌溉压盐,于5月21日采用人工点苗方式进行播种,株距 40 cm,行距 60 cm,种植密度约 37500 plant·hm-2,5月底出齐苗。灌水方式均为畦灌,在葵花生长中期(8月4日)进行补水灌溉,灌水量为85 mm。底肥施磷酸二铵225 kg·hm-2,钾肥75 kg·hm-2,并于7月20日施尿素30 kg·hm-2进行追肥。

1.3 观测项目及方法

1.3.1 土壤水-热-盐-氮

土壤含水率:采用烘干法,分别在葵花膜上(覆膜区)和膜间(裸地)0~10、10~20、20~40、40~60、60~100 cm土层取样,每隔10 d取1次样品。

土壤温度:采用武汉中科技能惠科技发展有限公司生产的地温传感器(NHSF48U型,长度为 7 cm,分辨率为0.1 ℃)进行自动检测,每小时记录1次。每个小区在葵花膜下0~20、20~40 cm土层分别垂直埋插1只温度传感器。

土壤盐分和硝态氮含量:分别在葵花覆膜前、收获后以及覆膜后每隔 30 d左右用土钻在每个小区膜下采集 0~5、5~10、10~15、15~20、20~30、30~40、40~60、60~80、80~100 cm 土层样品,将土样带回实验室,自然风干、磨碎、过筛(1 mm),分别称取2份5 g土,一份制备1꞉5土水比浸提液,用便携式快速测定仪(WalklAB)测定EC。另一份用50 mL氯化钾溶液(2 mol·L-1)浸提、振荡1 h后过滤,用紫外分光光度计(TU-1901,北京普析通用仪器有限责任公司)测定硝态氮含量(选用220 nm和270 nm这两个波长进行测定)(谷晓博等,2016)。

表1 试验田土壤主要理化性质Table 1 Soil physical and chemical properties in experimental area

1.3.2 地膜降解特征

地膜降解率:分别覆盖3.6 m长普通塑料地膜、生物可降解地膜于地表,并在每个小区固定多个40 cm长覆膜段(两株之间),在不同生育期随机选取 3个覆膜段,带回实验室采用超声波清洗仪(JP-010T,洁盟清洗设备有限公司生产)洗涤30 min后自然风干,用万分之一天平(CP224C,奥豪斯仪器有限公司生产)称重,并计算地膜质量损失率,计算公式为:(降解前地膜质量-降解后地膜质量)/降解前地膜质量×100%。

地膜破损面积比率:覆膜后在普通塑料地膜和生物可降解地膜处理的每个小区中随机选取3处固定研究区域(覆膜株间),用铁丝圈定范围,面积为30 cm×30 cm,每个生育期将相机固定在研究区域正上方,在拍摄边界放置带刻度的直尺作为参照物,每次拍摄 3张照片,筛选最清晰的一张导入AutoCAD 2008(Autodest,Inc.)中,以参考直尺为标准将图片进行标准化,逐个统计研究区域破损面积。计算公式为:研究区破损面积总和/研究区总面积×100%。

再利用多段线命令勾描破损处以形成闭环区域,辅以面积统计命令逐个统计研究区域破损面积,用以计算地膜破损率,计算公式为:研究区破损面积总和/研究区总面积×100%。

1.4 数据处理

图1 不同生育期地膜降解率和破损面积比率变化特征Fig. 1 The variation characteristics of film degradation rate and breakage area ratio during different growth periodsPM—Plastic film mulching; BM—Biodegradable film mulching

利用 Excel 2007进行数据整理和制图;采用SPSS 17.0软件进行数据统计分析,采用最小显著差异(Least-significant difference,LSD)法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 地膜降解和破损随覆盖时间的变化特征

地膜降解率和破损面积比率分别反映地膜在覆膜期的降解特性及覆盖特性。生物可降解地膜(BM)由于制作材料和工艺与普通塑料地膜(PM)不同,从降解开始到收获期间(从6月10日—9月19日),PM 的日均降解率和破损面积比率仅为0.01%和 0.04%,而BM 的日均降解率和破损面积比率分别为0.23%和0.28%,均呈显著差异。

由图1可知,从地膜覆盖开始到6月中上旬,BM与PM都具有较好的覆膜效果,几乎没有发生降解和破损,可见BM在该地区的诱导期为40~50 d。而6月中上旬—6月底属于BM的降解初期,降解速度较慢,仅出现局部破损及0.2~0.5 cm的微小裂隙,此时 BM 和 PM 的降解率分别为 2.63%和0.05%,破损面积比率分别为0.75%和0.03%(6月25日)(P>0.05);从7月份开始,BM进入了快速降解期,其降解率和破损面积比率分别是PM的51倍和13倍(7月25日),其差异性随时间推移越来越大;到了8月份,BM进入了破裂期,其机械性能大大降低,地膜开始变脆,孔洞数目增多、直径增大,部分小洞裂口开大,降解速度明显加快,此时 BM 的降解率和破损面积比率分别是 PM 的58.9倍和8.6倍;在作物收获期(9月下旬),BM已经进入了崩解期,裸露于地表的地膜大多破碎成块状,破碎的小块地膜既薄又脆,已无韧性,此时地膜降解率达到 23.15%,破损面积比率高达28.88%,分别是PM的32.15倍和7.58倍。

2.2 可降解地膜覆盖对土壤水热对的影响特征

总体上从覆膜到葵花生育中期(5—7月)地温呈逐渐上升趋势,而8—9月地温呈逐渐下降趋势,土壤上层(0~20 cm土层)温度受太阳辐射影响大,生育期波动剧烈(表2),BM和PM处理覆盖下该土层平均地温比20~40 cm土层地温高1.81 ℃和2.18 ℃,且BM和PM处理0~20 cm土层在整个生育期的平均地温分别比NM处理高1.79 ℃(7.74%)和2.52 ℃(10.90%)。从农田覆膜后到播种期(5月下旬),BM 处于降解诱导期(图 1),BM 和PM覆盖效果相近,0~20 cm和20~40 cm土层平均地温无明显差异(表2),但显著高于NM处理。6月由于BM到了降解初期,局部破损导致保温效果出现微小下降,BM和PM处理0~20 cm土层地温无明显差异,但显著高于NM处理,平均地温分别为24.12、24.38和22.15 ℃(6月);20~40 cm土层平均地温分别为21.78、21.69和20.67 ℃。从7月下旬—9月,BM 从快速降解期发展到破裂期和崩解期,导致地膜破损度逐渐加大,保温效果逐渐下降。BM处理0~20 cm土层平均地温(7月下旬—9月平均)与 PM 处理相比降低了 1.23 ℃(5.55%),与NM相比仍提高了1.45 ℃(6.92%),3种处理之间存在显著差异,而20~40 cm土层分别为0.69(3.40%)和1.01 ℃(5.15%),BM和PM与NM处理相比差异小于0~20 cm土层。

由于覆膜后隔断了水汽界面,土壤蒸发减小或消失,导致覆膜处理土壤含水率比未覆膜处理高(表3)。就葵花全生育期而言,特别在0~40 cm土层,膜上(覆膜区)含水率显著高于膜间(裸地)含水率,其中PM和BM膜上含水率比膜间含水率分别高7.53%和6.02%,而NM处理膜上与膜间则无显著差异。在40~100 cm土层,膜上含水率与膜间含水率无显著差异,PM、BM和NM处理膜上和膜间平均土壤含水率分别仅相差 0.90%、0.87%、0.39%(P>0.05)

覆盖不同类型地膜 0~20 cm土层土壤含水率差异显著(表3),由于5—7月BM破损面积比率很低,故土壤含水率与 PM 仅相差 0.93%(P>0.05),7—9月BM从快速降解期进入到崩解期,表面破损度从 10%提高到 30%,土壤含水率比 PM 处理低 7.35%,呈显著差异。整个生育期PM、BM处理平均土壤含水率均显著高于NM处理(P<0.05)。在不同地膜处理20~40 cm土层差异性减弱,除9月份外,其他月份PM土壤含水率仅比BM高0.97%,无显著差异,但PM和BM处理平均含水率分别比 NM 处理高 8.46%、6.91%(P<0.05)。覆盖地膜对40~60 cm土层含水率影响较小,尽管PM和BM处理含水率均高于NM处理,但无显著差异。而60~100 cm受地膜的影响极小,不同处理均无显著差异,由于该地区地下水较浅,该层土壤含水率受地下水的影响较大,故该层土壤含水率高于其他层。

表2 不同处理生育期土壤温度特征Table 2 Soil temperature characteristics for different treatment during crop growth period

表3 不同处理生育期土壤含水率特征Table 3 The characteristics of soil water content for different treatment during crop growth period

2.3 可降解地膜覆盖对土壤盐分的动态变化的影响

由于上层土壤(0~40 cm)受蒸发、灌溉、降雨等外部因素的影响剧烈,不同处理下该层土壤含水率波动大,且差异明显(表 3),从而导致全生育期0~40 cm土层不同处理土壤EC值存在显著差异,PM和BM处理土壤EC值分别比NM处理降低了21.66%和12.44%。不同处理下层土壤(40~100 cm)平均土壤含水率较高且差异性较小,使不同处理土壤EC值相对较小且无显著差异。

由图2可知,覆膜前不同处理土壤盐分含量相近,蒸发导致盐分表聚现象严重。覆膜减少了土壤表面蒸发,同时由于5月14日的播前水,使集聚在表层的盐分含量急剧下降,所以覆膜30 d后,不同处理0~40 cm土层EC值与覆膜前相比都明显下降,而NM处理在这30 d内土壤蒸发量显著高于覆膜处理,特别是0~20 cm土层,NM处理土壤EC值分别比PM、BM处理高19.26%和19.35%。覆膜60 d后,由于该时期温度升高,土壤蒸发强度加大,导致NM处理0~20 cm土壤EC值与覆膜处理差异进一步加大(分别比 PM、BM 处理高 34.33%和25.22%)。而7月后,由于BM逐步降解,PM处理与BM处理表层土壤盐分差异逐渐变大,覆膜90 d(8月6日),BM处理0~20 cm土层EC值比PM处理高 0.15 ms·cm-1,但未达到显著差异,而与覆膜30 d相比,3个处理土壤EC值没有增大的原因主要是葵花生长中期补水灌溉,使表层盐分淋洗下移到30 cm处。8月后,BM破损面积比率明显高于PM,与土壤水分和温度表现出相同规律,在0~20 cm土层,覆膜120 d,PM处理土壤EC值比BM和NM处理低15.93%和26.58%,存在显著差异;在0~40 cm土层,尽管PM处理土壤EC值比BM处理低 0.22 ms·cm-1,但两者未出现显著差异。覆膜150 d后,此时作物已收获,田中无作物覆盖,盐分含量继续增加,可降解地膜处于崩解期,大多碎裂成块,与裸地无异,PM处理0~40 cm土壤EC值相比 NM 和 BM 处理分别降低了 27.34%和11.66%,差异显著。由此可见,BM处理在作物生育期内0~40 cm土层EC值与PM处理无显著差异,但都明显低于NM处理,覆膜能较好地控制土壤上层(0~40 cm)盐分。

图2 不同处理土壤剖面土壤电导率EC随生育期的变化Fig. 2 Changes of soil electrical conductivity for different treatment in soil profile with growth period

2.4 可降解地膜覆盖对土壤硝态氮含量的动态变化

硝态氮是作物最易吸收的氮形态,同时也易于随水迁移,所以掌握生育期内硝态氮的分布对于施肥模式的改进具有重要意义。由于作物的吸收利用以及挥发、淋溶、转化等因素,总体上不同处理硝态氮在土壤剖面随生育期的推进呈下降趋势。由图3可知,在0~40 cm土层,覆膜期PM、BM、NM处理平均硝态氮含量为 37.51、33.93、27.36 mg·kg-1,差异显著;40~100 cm土层,不同处理平均硝态氮含量分别为 28.95、28.40、27.91 mg·kg-1,存在差异但不显著。覆膜30 d后,由于该时期土壤中无作物吸收,0~40 cm除NM处理硝态氮略低于覆膜前外,PM、BM处理与覆膜前差异极小。覆膜60 d,葵花处于幼苗期,0~40 cm土层PM、BM处理硝态氮含量与NM相比,差异继续增大。由于7月20日进行了追肥,与覆膜60 d相比,覆膜90 d后,总体上硝态氮含量有所增加且在 30 cm土层处出现峰值,此时 BM 已出现破损,从而导致 PM、BM、NM处理0~40 cm土层硝态氮含量存在差异。葵花生长中期(8月4日)的补灌导致土壤中硝态氮大量淋溶,故覆膜120 d后,不同处理硝态氮含量明显低于覆膜90 d,另外该时期可降解地膜破损面积比率达到20%,PM、BM处理0~40 cm土层硝态氮含量差异增大,但都显著高于NM处理,PM、BM、NM处理0~40 cm土层硝态氮含量分别为26.66、24.99、18.56 mg·kg-1(P<0.05)。覆膜 150 d 后,由于BM的破损面积比率已经非常高,此时PM、BM、NM处理在0~40 cm土层硝态氮含量分别为20.63、14.48、11.84 mg·kg-1,BM与NM处理硝态氮含量相近,都显著高于NM处理。由此可知,在整个生育期覆膜主要提升了土壤上层(0~40 cm)硝态氮的含量,在作物生育前、中期BM覆盖处理土壤中硝态氮含量与PM覆膜相近,生长后期土壤0~40 cm土层硝态氮含量略低于PM处理,但都显著高于NM处理。

图3 不同地膜覆盖下生育期内不同土层硝态氮含量变化规律Fig. 3 Changes of nitrate-N content for different treatment in different soil layers during growth periods

2.5 可降解地膜覆盖对葵花产量的影响

收获后对不同处理叶质量、茎质量、花盘质量以及葵花千粒质量、每株籽粒质量进行分析,结果显示 BM 处理干叶质量、干茎质量、干花盘质量略低于 PM 处理,但差异不显著,但都显著高于NM处理(图4),BM处理下这3个指标比NM处理分别提高了33.17%,13.17%,31.90%。千粒质量、每株籽粒质量与干物质质量有类似的规律,大小顺序为PM>BM>NM,其中PM和BM处理差异不显著,但都显著大于NM处理,BM处理分别比NM处理提高了15.65%和20.85%。总体上,BM处理与PM处理覆盖下葵花产量差异不大,覆膜在播种到苗期起到了保温效果,在葵花生育期起到保水效果,从而在不明显影响产量的同时保护了生态环境。

3 讨论

在北方干旱寒冷地区,覆膜能够在作物出苗期起到提高地温的作用(李兴等,2010),同时在作物生长旺期,有效控制土壤蒸发,抑制土壤盐分,充分利用土壤养分等作用,是干旱盐渍化地区生产力跃升和稳定提高的主要驱动力之一(侯慧芝等,2014;钟良平等,2004)。降解膜(BM)解决了普通地膜(PM)不可降解造成的环境污染,同时又起到与传统地膜相似的节水保温等作用,研究认为 BM 可替代 PM 应用于农业生产(申丽霞等,2011)。在目前的研究中,由于BM随着生育期推进会降解,地膜的破损程度显著高于 PM,在作物生长中后期,与PM相比,BM土壤蒸发增加、含水率降低、土壤温度也降低(申丽霞等,2012;李仙岳等,2015;战勇等,2010)。影响覆盖和降解的因素主要是降解诱导期、降解率和地膜破损面积比率,其中降解诱导期会影响生育期的降解率和生长前期的覆盖率,一般在北方寒冷地区,播种出苗期应该尽量采用地膜覆盖以保持土壤温度(徐荣乐等,2010)。本研究区葵花播种时间在5月中下旬,而该地区6月中旬后天气逐渐转暖,故诱导期应该在1个月左右即可。从图1可知,本研究的BM降解诱导期为40~50 d,完全满足该地区在播种出苗期的地温,申丽霞等(2012)的研究显示0.008 mm BM的降解诱导期大约为40 d,与本研究的结果相似。本试验中,在葵花收获期降解率达到23.15%,袁海涛等(2017)的研究显示,在收获期BM的降解率高达57.57%,刘群等(2011)研究结果显示降解率仅为4.55%,这与BM的生产工艺、性能、使用地等很多因素相关。地膜的破损面积比率直接涉及到地膜的覆盖效果,目前大多是采用定性描述,申丽霞等(2012)和李海萍等(2017)研究都显示在覆盖80~90 d后地膜将降解到4~5级,这跟地膜的厚度等有很大关系,4级表示地膜出现均匀网状裂纹,无大块地膜存在,而本研究在收获期,BM 的破损面积比率为28.88%,基本与4级一致。

图4 不同类型地膜覆盖处理葵花地上干物质质量及产量比较Fig. 4 Comparison of dry matter quality and yield of sunflower among treatments with different types of film

农田水分消耗表现为作物蒸腾与土壤蒸发,而有效遏制土壤蒸发耗水的过程是实现农田节水的关键(杜雄等,2017)。地膜覆盖阻断了土壤水分与大气之间的交换,减少了土壤无效蒸发,提高了耕层土壤含水率和土壤温度。由于BM在降解诱导期基本无破损,覆盖效果与PM无差异,故BM覆盖下的土壤含水率、土壤温度、土壤盐分和氮素指标与PM无显著差异,而过了降解诱导期,BM开始逐渐降解,覆盖区开始破损,裸露部分增多后,差异逐渐加大。本试验中,在作物生长中后期(7月下旬—9月平均),BM处理0~20 cm土层温度比PM处理低1.23 ℃,土壤含水率比PM处理低7.35%,研究结果与申丽霞等(2011)和李仙岳等(2015)相近;而张杰等(2012)研究则显示在生育期内,BM与PM覆盖下土壤含水率基本无差异,这主要是与地膜的破损程度相关。地膜破损开裂的程度直接影响土壤表面光热和水汽交换过程,随着地膜破损程度增大,在葵花生长中后期BM处理的保温、保水效果略低于PM处理。而土壤中水溶性盐随水移动,不覆膜农田中水分蒸发易于产生盐分表聚,覆膜后阻断了土壤-大气水汽交换,有效阻控了盐分积累,降低了作物受盐分胁迫的危害,故全生育期0~40 cm土层PM处理和BM处理土壤EC分别比NM处理降低了21.66%和12.44%(P<0.05),40~100 cm土层EC值相对较小,且不同处理之间无显著差异。覆膜能提高土壤含水率和地温,促进氮的矿化和硝化作用,另外覆膜也减少了淋溶,土壤上层氮素增加。本研究显示,在0~40 cm土层,PM、BM 和 NM 处理平均硝态氮含量为 37.51、33.93、27.36 mg·kg-1,尽管BM处理与PM有差异,但土壤上层的硝态氮含量都显著高于NM处理,这与谷晓博(2016)和周昌明(2016)等的研究结论一致。所有的研究都显示BM覆盖均可显著提高作物产量,大多研究结果显示BM覆膜产量略低于PM覆盖,也有很多结果显示BM覆盖与PM覆盖对产量的影响无差异,这是由于在很多高温区域,在作物生长后期,覆膜增温导致土壤温度过高,反而影响作物产量。

本次试验研究未涉及地膜破损处水分蒸发,而覆盖降解膜与普通地膜最本质的差别就是降解膜破损处水分蒸发带来的影响,仅从土壤水-热-盐-氮等方面进行研究还远远不够。另外,不同类型的降解膜以及不同地区使用降解膜均有差异,为了推广降解膜,需从不同方面、不同角度更深入地探索其影响效应。

4 结论

BM在未进入降解诱导期前,其降解和破损程度与PM相近,而进入快速降解期后(7月底),其降解率和破损面积比率分别是PM的51倍和13倍,且崩解期(9月下旬)降解率达到23.15%,破损面积比率高达28.88%。由于地膜破损开裂的程度直接影响土壤表面光热和水汽交换过程,故在葵花生育前期BM处理与PM在保温、保水方面效果相差不大,同时土壤0~40 cm土壤电导率EC和硝态氮含量也相近。在作物生长中后期,BM处理的保温、保水效果略低于PM处理,且0~40 cm土层EC值略高于 PM 处理,硝态氮含量略低于 PM 处理(P>0.05),但都显著优于NM处理。BM处理千粒质量、每株籽粒质量分别比NM处理提高了15.65%和20.85%。从保温、保水、控盐、增产和环保等方面考虑,生物可降解地膜有利于农业生态系统可持续发展,适合在该地区推广。

AMMALA A, BATEMAN S, DEAN K, et al. 2011. An overview of degradable and biodegradable polyolefins [J]. Progress in Polymer Science, 36(8): 1015-1049.

COSTA R, SARAIVA A, CARVALHO L, et al. 2014. The use of biodegradable mulch films on strawberry crop in Portugal [J]. Scientia horticulturae, 173: 65-70.

GU X B, LI Y N, DU Y D. 2017. Biodegradable film mulching improves soil temperature, moisture and seed yield of winter oilseed rape(Brassica napus L.) [J]. Soil & tillage research, 171: 42-50.

JAYAKUMAR M, JANAPRIYA S, SURENDRAN U. 2016. Effect of drip fertigation and polythene mulching on growth and productivity of coconut, water, nutrient use efficiency and economic benefits [J].Agricultural water management, 182: 87-93.

LI C, MOORE-KUCERA J, LEE J, et al. 2014. Effects of biodegradable mulch on soil quality [J]. Applied soil ecology, 79: 59-69.

MORENO M M, CIRUJEDA A C, AIBAR J, et al. 2016. Soil thermal and productive responses of biodegradable mulch materials in a processing tomato (Lycopersicon esculentum Mill.) crop [J]. Soil research, 54(2):207-215.

MORENO M M, GONZALZ-MORA S, VILLENA J, et al. 2017.Deterioration pattern of six biodegradable, potentially low-environmental impact mulches in field conditions [J]. Journal of environmental management, 200: 490-501.

MORENO M M, MORENO A. 2008. Effect of different biodegradable and polyethylene mulches on soil properties and production in a tomato crop [J]. Scientia horticulturae, 116(3): 256-263.

WANG X K, LI ZH B, XING Y Y. 2015. Effect of mulching nitrogen on soil temperature, water concent, nitrate-N concent and maize yield in the Loess Plateau of China [J]. Agricultural Water Management, 161:53-64.

杜雄, 张永升, 王磊, 等. 2017. 不同种植制度与土下微膜覆盖的小麦玉米水分利用效果[J]. 中国农业科学, 50(18): 3548-3560.

樊廷录, 李永平, 李尚中, 等. 2016. 旱作地膜玉米密植增产用水效应及土壤水分时空变化[J]. 中国农业科学, 49(19): 3721-3732.

谷晓博, 李援农, 杜娅丹, 等. 2016. 生物降解膜促进冬油菜养分吸收减少土壤硝态氮累积[J]. 农业工程学报, 32(10): 90-97.

谷晓博, 李援农, 银敏华, 等. 2015. 降解膜覆盖对油菜根系、产量和水分利用效率的影响[J]. 农业机械学报, 46(12): 184-193.

侯慧芝, 吕军峰, 郭天文, 等. 2014. 旱地全膜覆土穴播对春小麦耗水、产量和土壤水分平衡的影响[J]. 中国农业科学, 47(22): 4392-4404.

康虎, 敖李龙, 秦丽珍, 等. 2013. 生物质可降解地膜的田间降解过程及其对玉米生长的影响[J]. 中国农学通报, 29(6): 54-58.

李海萍, 周杨全, 靳拓, 等. 2017. 不同类型地膜降解特征及其对马铃薯产量的影响[J]. 中国农学通报, 33(24): 36-40.

李强, 王琦, 张恩和, 等. 2016. 生物可降解地膜覆盖对干旱灌区玉米产量和水分利用效率的影响[J]. 干旱区资源与环境, 30(9): 155-159.

李仙岳, 彭遵原, 史海滨, 等. 2015. 不同类型地膜覆盖对土壤水热与葵花生长的影响[J]. 农业机械学报, 46(2): 97-103.

李兴, 程满金, 勾芒芒, 等. 2010. 黄土高原半干旱区覆膜玉米土壤温度的变异特征[J]. 生态环境学报, 19(1): 218-222.

刘群, 穆兴民, 袁子成, 等. 2011. 生物降解地膜自然降解过程及其对玉米生长发育和产量的影响[J]. 水土保持通报, 31(6): 126-129.

刘蕊, 孙仕军, 张旺旺, 等. 2017. 氧化生物双降解地膜覆盖对玉米田间水热及产量的影响[J]. 灌溉排水学报, 36(12): 25-30.

申丽霞, 兰印超, 李若帆. 2015. 不同地膜覆盖对玉米生长和产量的影响[J]. 中国农学通报, 31(33): 79-82.

申丽霞, 王璞, 张丽丽. 2011. 可降解地膜对土壤、温度水分及玉米生长发育的影响[J]. 农业工程学报, 27(6): 25-30.

申丽霞, 王璞, 张丽丽. 2012. 可降解地膜的降解性能及对土壤温度、水分和玉米生长的影响[J]. 农业工程学报, 28(4): 111-116.

王星, 吕家珑, 张一平. 2004. 不同类型降解地膜的热解特性及热动力学研究[J]. 环境科学学报, 24(2): 366-368.

徐荣乐, 海热提. 2010. 塑料地膜对小麦种子萌发及幼苗抗氧化酶系统的影响[J]. 生态环境学报, 19(11): 2702-2707.

薛源清, 张俊丽, 杨圆圆, 等. 2017. 可降解地膜覆盖对渭北旱塬土壤水热及玉米产量的影响[J]. 西北农业学报, 26(3): 363-368.

于浩强, 张艳梅, 王晓慧, 等. 2012. 生物降解塑料的研究现状与发展前景[J]. 上海塑料, 157(1): 1-5.

袁海涛, 王丽红, 董灵艳, 等. 2014. 氧化-生物双降解地膜降解性能及增温、保墒效果研究[J]. 中国农学通报, 30(23): 166-170.

袁海涛, 余学科, 董灵艳, 等. 2017. 氧化-生物双降解地膜在棉田示范效果[J]. 中国棉花, 44(4): 21-23.

战勇, 魏建军, 杨相坤, 等. 2010. 可降解地膜的性能及在北疆棉田上的应用[J]. 西北农业通报, 19(7): 202-206.

张杰, 任小龙, 罗诗峰, 等. 2012. 环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响[J]. 农业工程学报, 6(6): 14-19.

张晓海, 陈建军, 杨志新. 2013. Biolice可降解地膜降解速率及其产物研究[J]. 云南农业大学学报, 28(4): 540-544.

钟良平, 邵明安, 李玉山. 2004. 农田生态系统生产力演变及驱动[J]. 中国农业科学, 37(4): 510-515.

周昌明, 李援农, 谷晓博, 等. 2016. 降解膜覆盖种植方式对夏玉米土壤养分和氮素利用的影响[J]. 农业机械学报, 47(2): 133-142, 112.

猜你喜欢
葵花硝态覆膜
苹果秋覆膜 树体营养好
葵花王冠
葵花之门
葵花 外一首
葵花点穴手
基于SLS覆膜砂的无模铸型快速制造
低C/N比污水反硝化过程中亚硝态氮累积特性研究
花生新品种锦花20覆膜栽培技术
杂豆全覆膜综合配套高产栽培技术
硝态氮供应下植物侧根生长发育的响应机制