不同地膜覆盖对渭源县二阴山区马铃薯田杂草多样性影响

高 赟，张建明，赵 鑫，李明霞

（甘肃省定西市临洮农业学校，甘肃 定西 730500）

农业部于2015年将马铃薯作为中国的第四大主粮[1]。在西北地区，地膜已被广泛用于玉米、中药材、马铃薯等作物种植中，地膜覆盖在西北地区对马铃薯增产效果较显著，相对增产率为35.6%[2]。渭源县被誉为“中国马铃薯良种之乡”，在马铃薯种植中广泛使用地膜，但由于膜下杂草多，与作物争夺养分和水分[3]，在覆膜前使用除草剂，易造成环境污染，降低马铃薯品质[4]。覆膜后由于地膜的阻隔作用，防除草害有一定困难。另外，普通地膜降解速度慢，田间残膜碎片在增加劳动力投入的同时对作物持续生产造成威胁[5]。在马铃薯主粮化战略的背景下，在提高薯块产量和品质的前提下，为解决地膜污染，抑制田间杂草，需要筛选适合渭源县当地马铃薯产业的地膜。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在甘肃省渭源县五竹镇，地势西高东低，有明显的大陆季风性气候特征。年日照时数2 421 h，平均日照百分率50.2%，光合作用阶段天数133 d，无霜期90～157 d，年平均风力5～7级，风向以东南风为多。土壤有机质含量1.66%，全氮0.109%，全磷0.088 5%，全钾2.07%，水解氮60 mg/L，速效磷4.160 mg/L，速效钾188.560 mg/L[6]。

1.2 试验材料与设计

采用随机区组设计，设生物降解膜（BF，山东莒南降解地膜厂）和黑白相间膜（WB，山东宫南华民塑业有限公司）2个处理，当地大面积使用的普通膜为对照（CK，普通白色地膜，青州亿德塑料制品有限公司），3次重复。3种地膜均厚0.008 mm，宽90 cm。

供试马铃薯品种为‘陇薯3号’，对照和处理小区面积均为100 m2，共9个小区。2014，2015和2016年4月20日前后播种，11月中旬收获，起垄后覆膜，点播宽行距60cm，窄行距40 cm，穴距24～27 cm。

1.3 试验项目与方法

1.3.1 地膜降解情况

利用杨惠娣和唐赛珍[7]的降解塑料试验评价方法，在覆膜后每10 d调查观测，对地膜裂解情况进行分级（表1）。

1.3.2 生育期及物候期

观察记录马铃薯各个生育期和物候期。

1.3.3 田间杂草多样性

在2014～2016年5月20日、6月20日、7月20日、8月20日和9月20日前后的5个时间点，随机选取2 m2地块进行田间杂草调查，依据杂草图谱对杂草进行鉴定，并调查杂草数量和密度。杂草多样性、均匀度、丰富度分别用Shannon-Weiner指数H、Pielou指数E和Margalef指数DMG衡量[8]。

杂草抑制率（%）=[（CK杂草密度-处理杂草密度）/CK杂草密度]×100

杂草密度=样点面积内的某种杂草茎数/2m2

式中，N：2 m2调查面积内所有杂草的总量；n：调查面积内某一杂草量；S：调查面积内杂草种类。

1.4 数据分析

利用Execl 2013对采集的数据进行统计，杂草多样性指数显著性用DPS 7.05软件分析，LSD法作显著性比较（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 3种地膜的降解情况

表2可知，3年间，CK和WB膜在马铃薯收获期才有裂纹出现，而BF最早在7月上旬至中旬就有裂纹出现，在不同年份BF的降解速率不同，以2015年的降解速率最快，在成熟期已达到Ⅳ标准。

表1 地膜降解分级标准Table 1 Classification standard of degradable plastic films mulching

表2 马铃薯不同生育期3种地膜降解情况Table 2 Degradation rates of different plastic films mulching at different growth stages of potato

2.2 不同处理对杂草的抑制效果

2015年发现杂草有8科10属10种，2014和2016年发现9科11属11种，仅较2015年多泽漆（Euphorbia helioscopia L.）（表3）。3年间，WB和BF对杂草密度的影响相对CK大都在0.05水平表现显著差异，其中小蓟（Cirsium setosum(Willd.)MB）、 凹 头 苋（Amaranthus lividus L.）、 泽 漆（Euphorbia helioscopia L.）3种杂草在不同年间和不同处理间不稳定出现，分析这与3种杂草依靠种子传播有关，覆盖有色地膜可以有效控制杂草种子萌发并抑制杂草生长，无色膜也有一定的防草效果。WB对各类杂草的抑制率在22.4%～97.5%，BF的杂草抑制率为3.8%～92.5%，WB对某一杂草的抑制率是BF的0.2～6.5倍，有色地膜的杂草抑制效果显著高于白色膜。

2.3 不同处理对杂草多样性的影响

表4中，处理和对照的Shannon-Weiner指数表现为WB＜BF＜CK，但WB和BF间无显著性差异，而二者与CK间有显著差异，表明CK群落多样性程度更高，显然与对照相比，2个处理对杂草群落多样性影响程度较大。Margalef丰富度指数WB＞BF＞CK，三者间均为显著性差异。Pielou指数表现为WB＞CK＞BF，三者间无显著差异，表明不同地膜并不影响田间杂草的分布情况。

2.4 不同处理对杂草平均密度影响

对2014～2016年5个不同时间点杂草平均密度分析见图1。6月以后，不同时间点以CK田的杂草密度最高，BF和WB次之。5月20日前后，处理和对照杂草密度为12～14株/m2。整个马铃薯生育期WB膜处理田的杂草密度最低，在7月20日左右，即马铃薯块茎形成期杂草密度达到最高，为16株/m2，此后在薯块膨大期至成熟的关键时期，WB处理的薯田杂草密度逐渐下降，在9月20日前后达到13株/m2以下。BF对杂草抑制效果介于CK和WB之间，杂草密度整体呈上升趋势，临近马铃薯成熟期由于气温下降等因素WB和CK的杂草密度呈下降趋势，但由于成熟期BF的降解级别最大达到Ⅳ级，由于残留地膜的保温等作用，使得BF和WB在8月20日以后的下降趋势较平缓。

2.5 不同地膜覆盖对马铃薯产量影响

2014年，不同地膜间单株结薯数差异不显著，但BF和CK的产量显著高于WB；2015年，BF和CK间单株结薯数和产量无显著差异，但是二者均显著大于WB的单株结薯数和产量，产生差异的原因除受地膜因素影响外，还与当年降水量明显较同期多，导致气温偏低有关。另外，2014和2016年试验数据表明，3种膜均对薯块形成不构成影响，但由于WB的保温作用较其他2个处理差，在薯块膨大期，较低的地温影响了薯块增重，致使WB产量低于BF和CK，而BF和CK间差异不显著（表5）。

表3 不同覆膜对马铃薯田杂草密度及杂草抑制率的影响Table 3 Effects of different plastic films mulching on weed density and weed inhibition rate

表4 不同地膜覆盖马铃薯田杂草群落多样性指数Table 4 Biodiversity indices of weed communities under different plastic films mulching

图1 不同处理在不同时间对杂草平均密度影响Figure 1 Mean density in different treatments and different dates

表5 不同地膜覆盖对马铃薯产量的影响Table 5 Effects on potato yields of different plastic films mulching

3 讨论

田间试验证实，生物降解膜和黑白相间膜可显著降低当地马铃薯田的杂草密度，二者的抑草效果明显。全黑膜可以起到抑制杂草生长和防止薯块变绿的作用[9]，但全黑色地膜在马铃薯田使用由于其透光率低，致使土壤增温效果较透明膜差，在渭源二阴山区气温较低，全黑膜的使用不利于地温的升高，而黑白相间膜黑色部分在垄的底部，在起到防止薯块变绿的同时还能起到防除杂草的作用，膜顶的透明部分可以增强热能的吸收，尽管黑色膜有更强的抑草效果和防止薯块变绿的效果，但其较低的透光率直接影响马铃薯的出苗和早期生长，最终影响马铃薯产量[10]。本试验结果表明，WB处理同样对马铃薯平均产量有一定降低。

降解地膜也有一定的抑草作用，其抑草机制与普通透明膜较一致，在BF膜处理早期较高的土壤温度和较多水分可以促进马铃薯生长，增强马铃薯苗对水肥的竞争力，在马铃薯生长后期随着地膜的降解，BF处理田环境接近于CK田，田间杂草数量主要受马铃薯对水分和养分的竞争来控制。试验中，处理和对照均未施用任何除草剂，但BF和WB对田间杂草均有显著的抑制作用，尤其以WB的抑草效果最为明显，而BF有显著抑草作用的同时，对产量影响较小，综合考虑产量和抑草效果，BF推广价值更高。试验结果有利于降低田间除草剂的使用量和使用频率，并对二阴山区马铃薯田地膜的选择使用提供了有力依据。