黑白地膜覆盖对土壤温度和田间杂草的影响研究

杨兵丽，李文平，马红强，王建军

(1.武山县蔬菜研究所，甘肃 武山 741300； 2.武山县蔬菜产业科技示范园，甘肃 武山 741300)

地膜覆盖是西北旱作农业生产中一项至关重要的农艺措施，在保持水土、调节地温、保水保肥、延长农作物栽培期等方面，发挥了极其重要的作用[1]。此外，地膜还具有改善土壤理化性质、抑制杂草生长、减轻病害等作用[2]。白地膜(无色膜)在农业生产中已经得到广泛的应用，黑地膜因为防除杂草效果较好，也逐渐被广泛利用[3]。土壤是地膜覆盖最直接的作用区域，同时也是作物主要根系的集中存活空间[4]，土壤温度的变化会影响根系土壤区域的水、肥、气、热等因素，进而影响作物产量和品质[2,5]。土壤温度随太阳辐射出现日内、月内和年内变化，虽然其变化受到土壤性质、土壤水分等多种因素影响，但表现出一定的有规律的波动[6]。国内众多学者对地膜覆盖影响土壤水分和土壤温度等有关问题开展了大量研究，但对地膜覆盖下的土壤温度日变化和杂草防除效应研究较少。鉴于此，揭示不同地膜覆盖下土壤温度在时间维度上的变化，明确地膜覆盖对杂草发生规律的认识，对科学选用地膜、指导茬口安排和田间管理等具有重要现实意义。

1 试验材料与方法

1.1 试验区概况

试验于2018年6月6日至8月6日在武山蔬菜科技示范园的试验地进行。示范园位于34°44′48″N、104°59′59″E，年平均气温10.3 ℃，无霜期195 d，年均日照时数2 331 h，年均降水量550 mm。试验地海拔为1 495.6 m，前茬作物为玉米，地势平坦，经过翻耕、耙地、起垄。

1.2 试验材料与设计

试验用的黑地膜、白地膜均为聚乙烯吹塑膜，厚度0.006 mm，生产供应商为兰州金辉塑化有限公司。试验设未覆盖(对照)、白地膜覆盖、黑地膜覆盖3个处理，起垄覆盖(垄长12 m、高0.25 m、宽0.5 m)，每个处理5个重复，观测不同处理垄面下0.15 m深度土壤温度的日变化(24时制)，监测10 d。与此同时，监测垄面杂草密度和发生情况，监测60 d。

1.3 测定指标与方法

用15个土壤温度测定仪(Thermo Recorder TR-52，精度±0.1 ℃)，测定0.15 m深处土壤温度，测定时间为0—24时，每小时设定记录一次，连续观测10 d，取其平均值。

采用人工计数和观察法监测垄面杂草发生密度，以实际顶破垄面存活的杂草种类和株数进行统计。每个处理重复监测3次，每次监测面积2.5 m2(垄面长5 m、宽0.5 m)。

2 结果与分析

2.1 对土壤温度原始数据的取舍

整个观测时段为6月6日至6月15日，除6月9日下了一场阵雨外，其他观测日为多云或晴，情况相似，起伏不大。考虑到土壤水分对土壤温度的影响较为显著[6]，在数据处理时采用正常天气的9个观测日数据做平均处理(剔除6月9日数据)。

2.2 不同地膜覆盖处理的土壤温度日变化

由图1可知，一天24 h的15 cm深处土壤温度变化均表现为地膜覆盖处理普遍高于未覆盖处理，黑地膜和白地膜昼夜增温效益明显不同。白天(7：00—18:30)，白地膜覆盖下的土壤温度平均高于黑地膜覆盖，平均高出1.4 ℃，白地膜对土壤的增温效应主要集中在10:00—16:00，增温快且增温幅度大，土壤温度最高值出现在16:00左右，而黑地膜的增温效应主要在13:00以后，具有增温滞后性，增温效应相对平缓，土壤温度最高值出现在17:30左右；夜间(18:30—6:00),则是黑地膜覆盖下的土壤温度较白地膜覆盖下的更高，平均高出0.6 ℃。

图1 不同地膜覆盖下15 cm深处土壤温度日变化过程

2.3 不同地膜覆盖处理的垄面杂草发生情况

为期60 d的杂草监测统计(表1)发现，以冰草为代表的禾本科杂草和以荠菜、细叶藜为代表的阔叶类杂草是优势杂草，构成试验地杂草的优势群落，几乎长满未覆盖处理垄面，而地膜覆盖处理均显著降低了杂草的发生率，对马齿苋、荠菜、细叶藜、苦荬菜等阔叶杂草的防除效果接近100%。在监测后期(7月23日开始)小部分冰草和马唐穿透地膜得以存活，白地膜监测区域分别有9.5和5.2株，黑地膜监测面积上分别有4.2和3.0株。综合来看，黑地膜覆盖对杂草的防除效果优于白地膜覆盖。

表1 不同覆盖处理下垄面杂草存活情况

3 结论与讨论

3.1 结 论

两种地膜覆盖均能不同程度地提升土壤温度，白地膜覆盖的土壤温度变化幅度明显大于黑地膜覆盖处理。在白天，白地膜覆盖下的土壤温度高于黑地膜覆盖，平均高出1.4 ℃，白地膜的增温效应主要在10：00以后，黑地膜的增温效应主要在13:00以后，黑地膜表现出明显的增温滞后性；在夜间，黑地膜覆盖下的土壤温度高于白地膜覆盖，平均高出0.6 ℃。

黑地膜和白地膜覆盖处理均显著降低了杂草的发生率，但对阔叶类杂草防除效果更好，防除率接近100%。部分禾本科杂草在后期还是能穿透地膜存活下来，这在白地膜上体现得更为明显。

3.2 讨 论

地膜主要有白地膜、黑地膜、双色膜三种。双色膜一定程度上兼具增温防草的作用，但生产成本较高，目前多用于一些经济价值较高的作物栽培[3]。

白地膜使用最为普遍，透光率高，白天升温快，但易生杂草，建议在冬春茬作物栽培时选用，同时白地膜覆盖下土壤温差较大也利于植株碳水化合物的积累[2]，有利于改善品质。但春夏茬作物栽培时，由于气温高，定植孔穴周围热气散发，短时间内极易造成定植苗烫伤，因此定植后一定要及时埋土封穴，谨防烫苗，这也是一般阔叶杂草死亡的重要原因。

黑地膜近乎不透光，白天升温相对较慢，但夜间保温性能较白地膜好，究其原因可能是黑地膜本身含有的造粒色素吸收太阳辐射[7]，热量传给下层土壤需要一定的时间，表现为增温滞后性明显。防除杂草效应方面，黑地膜防除杂草效果更佳，因此建议用于低湿田和不耐杂草、夜间不耐低温的作物上。