降解地膜和渗水地膜覆盖对中国北方主要旱地作物产量和水分利用效率效应的Meta分析

[目的] 明确降解地膜和渗水地膜的最佳适宜区域、适宜作物,以及和普通地膜的效应差异,为降解地膜和渗水地膜的应用提供理论指导。[方法] 通过文献检索,分析整理关于降解地膜和渗水地膜的田间试验研究成果,进行了Meta分析。[结果] 降解地膜覆盖的所有作物产量及水分利用效率均显著高于无覆盖;和普通地膜比,降解地膜覆盖下玉米减产,棉花增产,对其他作物产量无差异;在降雨量小于500 mm时,降解地膜覆盖下作物产量低于普通地膜,而降雨量高于500 mm时产量无显著差异。渗水地膜覆盖下玉米、小麦、谷子和高粱等作物的产量和水分利用效率均显著高于无覆盖;和普通地膜比,渗水地膜覆盖下玉米和谷子产量及水分利用效率高于普通地膜,尤其是谷子增产效果显著。在降雨量小于500 mm的地区,渗水地膜和普通地膜比增产显著,高于500 mm则无差异。降解地膜生育后期的土壤温度低于普通地膜,而渗水地膜在低温下增温效果优于高温,且整个生育期温度更适合作物需求。[结论] 降解地膜在降雨量大于500 mm的短生育期作物上基本可以替代普通地膜,但是在长生育期作物上及降雨量较低地区应用有风险;而渗水地膜应该优先在降雨量低于500 mm地区的短生育期高叶面积指数作物上应用。     

氧化生物双降解地膜降解性能及其对东北雨养春玉米田间水热和生长的影响

为解决当前农田大量残膜污染问题,设置3种不同降解速率的氧化生物双降解地膜（降解a、降解b、降解c）和普通塑料地膜覆盖及露地对照5个玉米种植试验,研究氧化生物双降解地膜田间降解性能（降解率、拉伸强度和断裂伸长率）及其对土壤水热、玉米生长状况及产量的影响。结果表明：1）不同降解速率氧化生物双降解地膜降解梯度与预期基本相符,3种降解速率的地膜全生育期降解率分别为14.2%、10.0%和6.5%,差异达显著水平。降解a、降解b和降解c地膜在田间覆盖120 d后,垄上地膜拉伸强度损失率分别为30.4%、20.3%和19.1%,断裂伸长率损失率为10.4%、13.5%和5.0%,垄侧地膜拉伸强度损失率为59.0%、50.7%和45.6%,断裂伸长率损失率为71.7%、55.6%和51.0%,其中降解a拉伸强度和断裂伸长率与降解b和降解c相比均达显著差异水平,且垄侧各降解地膜机械性能损失率显著大于垄上地膜。2）氧化生物双降解地膜显著提高了玉米生育前期5~25 cm层土壤温度和0~40 cm层土壤含水率,与露地相比,降解a、降解b和降解c处理下5~25 cm土层平均温度分别提高了4.5℃、4.4℃和4.4℃,0~40 cm土层含水率分别提高了3.2%、2.9%和2.2%。3）氧化生物双降解地膜加快了玉米生育进程,使玉米植株提前3 d出苗,缩短生育期5~7 d,且玉米株高和叶面积指数均显著高于露地处理,略优于普通地膜。4）在产量构成和最终产量方面,氧化生物双降解地膜与普通塑料地膜覆盖均较露地处理增加了玉米穗长、穗粗及百粒重,降解a、降解b、降解c和普通地膜处理较露地对照增产率分别达14.3%、14.3%、10.4%和13.2%。研究认为,氧化生物双降解地膜覆盖具有明显的增温保墒效应,与普通地膜相同,能够显著提高玉米产量,并且可以通过改变配方调节其降解速率。本研究成果可为氧化生物可降解地膜替代普通地膜及其在东北地区推广应用提供科学依据。     

全生物降解地膜覆盖对河西灌区马铃薯田耕层土温及产量的影响

全生物降解地膜可作为治理农用聚乙烯地膜残留污染的主要措施之一,但由于其生产工艺不同致使降解性能差异较大,导致使用区域范围和作物种类受限,推广使用时需做适合性试验。为明确全生物降解地膜在河西灌区马铃薯栽培应用中能否满足其生育期对热量的需求,为河西灌区马铃薯种植中全生物降解地膜替代聚乙烯地膜及区域农业生产绿色发展提供数据支撑和科学依据。以马铃薯品种大西洋为指示品种,选用聚乙烯地膜和全生物降解地膜进行垄上覆盖栽培,研究了在河西灌区全生物降解地膜覆盖对马铃薯田耕层土壤温度和马铃薯产量的影响。结果表明,与覆盖聚乙烯地膜相比,采用全生物降解地膜覆盖时5、15、25 cm土层土壤日平均温度降低了1.10 ℃,马铃薯折合产量(39 073.50 kg/hm2)增加了13.64%,这表明全生物降解地膜覆盖能够满足马铃薯生育期对热量的需求,可显著增加马铃薯产量。综上,在不改变当地田间管理措施的条件下,在河西灌区马铃薯栽培中可以使用符合或优于国标(GB 35795-2017)要求的全生物降解地膜替代聚乙烯地膜。     

不同类型地膜覆盖对春玉米生产综合效应研究

在山西省春玉米主产区连续3年开展大田定位试验,设置不覆盖(CK)、覆盖渗水地膜(SS)、覆盖光降解地膜(GJ)、覆盖生物降解地膜(SJ)、覆盖普通地膜(PE)5个处理,研究不同类型地膜覆盖对春玉米的综合效应,为筛选出适宜干旱半干旱地区春玉米种植的地膜覆盖类型提供科学依据.研究结果表明:(1)PE、SS、GJ和SJ处理5...     

不同覆膜处理对土壤水热效应及春玉米产量的影响

为探讨生物地膜在农业生产中的适用性,采用田间试验的方法,设置了普通地膜覆盖、生物地膜覆盖及不覆盖3个处理进行对比研究,对3种覆盖方式下土壤温度、土壤水分变化规律及玉米生产性状指标进行了对比研究。研究结果表明:玉米生育前期,生物地膜保温、保墒效果显著,且与普通地膜处理差异不显著(p0.05),但均显著高于不覆膜处理(p0.05);玉米进入生育中后期阶段,生物地膜降解破损,保温、保墒效果减弱,玉米生育中期3种覆盖方式下各土层土壤平均温度差异性显著(p0.05),生育末期,生物地膜保温保墒效果几乎丧失,土壤水热状况与不覆膜处理无显著性差异,且显著低于普通地膜覆盖(p0.05);生物地膜与普通地膜相比玉米产量及生产性状指标差异不显著(p0.05),但均显著优于不覆膜处理(p0.05),平均较不覆膜增产19.48%和20.41%,水分利用效率高22.18%和22.56%。研究结果可为河套灌区可降解生物地膜在农业生产中的应用提供理论基础。     

不同类型地膜覆盖对玉米农田土壤酶活性的影响

为探讨不同类型地膜覆盖下农田土壤酶活性变化特征,试验设置普通地膜覆盖(P)、渗水地膜覆盖(SS)、生物降解地膜覆盖(SW)和光降解地膜覆盖(G)4种不同类型地膜覆盖模式,以露地不铺膜覆盖(CK)为对照,研究不同类型地膜覆盖方式对玉米农田土壤酶活性的影响。结果表明:SS、G、SW和P 4种覆膜处理下的碱性磷酸酶和硝酸还原酶在各个生育期内都较CK高,而覆膜之后的脲酶、过氧化氢酶和亚硝酸还原酶则较CK有所降低;大喇叭口期的土壤脲酶活性最高,不同处理间表现为CKGSWSSP;收获期的土壤碱性磷酸酶活性最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层较CK增幅分别为16.17%、18.97%、16.34%和14.56%,土壤硝酸还原酶活性也是收获期最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层分别较CK高68.57%、42.86%、42.86%和25.71%;土壤碱性磷酸酶与硝酸还原酶活性的变化均与土壤呼吸率和玉米产量呈极显著正相关(P0.01),各个生育期的土壤水热和施肥状况不同也会引起土壤酶活性的相应变化。其中,SW和SS处理在玉米生育前期的保温保墒作用最明显,产量最高,相应的碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性也最高。因此,生物降解地膜由于其降解特性能达到缓解农田残膜污染的效果,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中。     

地膜覆盖对耕层土壤温度水分和甘薯产量的影响

以淀粉型甘薯品种‘济徐23’为供试材料,设置不覆盖地膜(CK)、覆盖透明地膜(TF)和覆盖黑色地膜(BF)3个处理,研究地膜覆盖对土壤水热状况、甘薯块根形成及产量的影响。结果表明:地膜覆盖可以提高甘薯块根分化建成期(栽植后0~20 d)0~20 cm各土层的土壤温度1.0~6.5℃,特别是在栽植后10 d覆盖透明地膜比覆盖黑色地膜高0.6~3.5℃;提高0~20 cm土层的土壤相对含水量9.97%~18.1%,且覆盖黑色地膜比覆盖透明地膜高1.2%~5.1%。地膜覆盖增大根系吸收面积和提高根系活力,但在20 d时覆盖黑色地膜处理的根系活力显著低于不覆盖地膜的对照(P0.05);同时,在栽植后20 d,地膜覆盖显著提高了甘薯的光合速率。地膜覆盖显著增加了分化根中内源激素玉米素核苷(ZR)含量,且黑色地膜在20~30 d时ZR含量显著高于透明地膜(P0.05);显著(P0.05)提高栽植后40 d块根中脱落酸(ABA)的含量,且覆盖黑色地膜处理的ABA含量显著(P0.05)高于覆盖透明地膜处理。地膜覆盖还提高了甘薯块根膨大期块根干物质初始积累量和平均积累速率,增加了单株结薯数和单薯重,最终显著提高了收获期块根产量,覆盖透明地膜和覆盖黑色地膜分别较对照增产10.38%和15.91%。因此,覆盖地膜能促进甘薯块根早形成,协调其生长中后期地上部与地下部的关系,从而提高块根产量。     

不同类型地膜覆盖对土壤水热及春玉米产量的影响

由于传统普通农用地膜覆盖造成的农田残留污染问题日益加重,因此发展使用可降解新型地膜势在必行。为进一步验证和筛选出适宜河套灌区玉米种植的地膜覆盖类型,试验设置普通地膜、生物地膜、液态地膜和不覆膜4个处理,对比研究了不同地膜覆盖类型对土壤水热状况以及春玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:春玉米生育前期,生物地膜与普通地膜覆盖处理的土壤温度无显著性差异,但5~15 cm深度土壤温度显著高于液态地膜和不覆膜处理,起到了良好的增温、保温效果。生育中后期,生物地膜出现破损,保温效果减弱,但一定的降温效应避免了春玉米遭受高温的危害。整个生育期内,生物地膜与普通地膜覆盖处理的土壤水分含量无显著性差异,但0~40cm土层土壤水分含量显著高于液态地膜和不覆膜处理,为春玉米的生长提供了良好的水分条件。生物地膜和普通地膜覆盖处理显著提高了春玉米的产量和水分利用效率,且两者差异性不显著,但均显著高于液态地膜和不覆膜处理。综合分析,在河套灌区玉米种植过程中较适宜采用生物地膜来逐步替代普通地膜覆盖。     

环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决地膜覆盖造成的环境污染问题,在渭北旱塬进行了普通地膜、生物降解膜和液态膜玉米集雨种植栽培试验。结果表明：普通地膜和生物降解膜覆盖处理在玉米不同生育阶段较对照0～60 cm土层土壤贮水量均有所提高,与液态膜及不覆盖处理（CK）相比呈显著性差异（p＜0.05）;不同材料覆盖处理的土壤水分空间变化规律相同,普通地膜和生物降解膜覆盖处理可有效提高土壤含水率,并能增强0～200 cm土层土壤含水率的稳定性;普通地膜和生物降解膜处理的玉米籽粒产量比对照（CK）分别提高了19.96%和19.67%,水分利用效率分别比对照提高32.08%和31.81%,均与对照（CK）呈显著性差异,液态膜处理的籽粒产量及水分利用效率与对照无显著性差异。可见,生物降解膜与普通地膜在土壤保水及对玉米产量的影响方面均具有显著效果,且相互间没有明显差异,生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。     

地膜结构对降解能力和作物产量的影响

为了确定可降解地膜特征结构与使用性能、降解性能之间的关系,实验使用红外光谱和热重分析研究了四种典型可降解地膜基本结构,并对其进行了地膜填埋和玉米种植试验。结果表明:1)1号地膜和2号地膜属于典型脂肪族聚酯地膜,其中2号地膜碳酸钙等无机盐含量较高,3号地膜属于含有光氧降解剂的聚乙烯地膜,4号样品属于聚乙烯和聚酯复合地膜。2)四种不同结构地膜在360 d内均发生了一定程度的降解,2号地膜降解能力最好,1号地膜次之,3号地膜的降解能力最差。3)地膜覆盖处理后玉米每667 m~2产量在834.7～920.1 kg,2号地膜覆盖处理后玉米的每667 m~2产量增产最高,3号、1号地膜处理增产居第二、三位,4号地膜处理较CK减产3.5%。研究表明,聚酯地膜的降解性能、使用性能要明显优于复合地膜和聚乙烯地膜,碳酸钙等无机盐含量增加会加快地膜降解,提高玉米产量。     

无公害可降解地膜对玉米生长及土壤环境的影响

试验研究无公害可降解地膜对玉米生长及土壤环境的影响结果表明:降解地膜在玉米生长前期具有保温、保水的显著效果,叶面积显著增大,叶片数差异不明显;液态地膜降解最快且无污染,环保作用突出,可在蔬菜等生育期短的作物上应用;生物降解膜降解较慢,具有较好的环保作用,且比露地显著增产,可在生育期较长的作物上推广应用;生物-光降解膜降解最慢,环保效果不明显,但比露地显著增产,适于玉米等生育期长的作物应用。     

不同可降解地膜对土壤水热变化和玉米产量的影响

为解决长期地膜覆盖造成的"白色污染"问题,进行了生物降解地膜、液体地膜和普通地膜膜下滴灌种植试验,探讨不同地膜覆盖降解情况及对土壤水热变化及玉米产量的影响。结果表明,不同降解地膜间以EBP(氧化-生物双降解生态塑料)为主要成分的生物降解地膜增温保墒效果较好,虽低于普通地膜处理,但明显高于裸地处理。不同地膜覆盖处理间以EBP为主要成分的生物降解地膜产量最高,其次是液体地膜,以聚已酸丁二酯(PBSA)为主要成分的生物降解地膜产量最低。膜下滴灌玉米田使用以EBP为主要成分的生物降解地膜,可有效减少"白色污染",而且产量显著高于普通地膜覆盖处理,可在辽西地区推广应用。     

不同地膜覆盖栽培对寒旱山区藜麦生长发育的影响

天祝县是国内最适宜种植藜麦的地区之一,近年来随着覆膜栽培技术的应用,藜麦产量得到大幅提高,但土壤生态环境遭到一定程度的破坏,为筛选出适宜寒旱山区藜麦栽培应用且环保的覆盖材料。以露地种植为对照,研究了白色地膜、黑色地膜、银灰色可降解地膜等不同地膜覆盖栽培对藜麦生长发育及产量的影响。结果表明,覆盖不同地膜均能使藜麦的生育时期提前、生育期缩短、产量提高。其中覆盖白色地膜时促使藜麦生育时期提前和生育期缩短的效果较为明显;覆盖黑色地膜、银灰色可降解地膜时灭草效果相对较好。覆盖白色地膜、黑色地膜、银灰色可降解地膜的平均折合产量分别为2 748.37、3 483.66、3 088.24 kg/hm2,较对照露地种植分别增产7.41%、36.14%、20.69%。综上认为,银灰色可降解地膜可作为既增产又环保的藜麦覆膜栽培覆盖材料在寒旱山区应用。     

全生物可降解地膜对“土壤—植物”系统的影响

普通农用地膜为"白色污染"污染源之一,对农田生态环境造成严重危害,可降解地膜而作为普通地膜的替代品,使用量逐渐加大。为了研究全生物可降解地膜对"土壤—植物"系统的影响,设计了9种全生物可降解地膜和普通地膜覆盖栽培玉米的田间试验。结果表明,可降解地膜与普通地膜相比,对玉米产量影响不大,减产3.0%~16.4%;从玉米大喇叭口期到玉米成熟期,地膜对土壤温度的影响不大,各种地膜覆盖土壤平均温度相差不到1℃;不同降解膜在降解速度、降解程度上存在差异,J3降解速度最快,从诱导期到大裂期仅30 d;覆膜150 d后,各种可降解地膜均未进入无膜期;由于降解膜易破裂、透光性好,在杂草控制上不及普通地膜效果好。杂草生物量由低到高的排序为:CKJ3J6J5=J7J1J2J4=J8J9,各处理杂草平均株高90 cm以上。     

地表覆盖对河套灌区土壤水热和番茄生长的影响

在河套灌区以不覆盖为对照,测定了地膜覆盖、秸秆覆盖、地膜+秸秆覆盖对土壤水热和番茄生长的影响。结果表明,地膜覆盖提高了土壤温度,而秸秆覆盖、地膜+秸秆覆盖降低了土壤温度,其中秸秆覆盖降低的幅度较大。在番茄生育前期不同覆盖可提高0—50cm土层的土壤水分含量,其中地膜覆盖效果最好。地膜覆盖使番茄产量提高了222.61%,地膜+秸秆覆盖使产量提高了17.04%,而秸秆覆盖则使产量降低了3.06%。地膜覆盖使水分利用效率提高了93.83%,地膜+秸秆覆盖使之提高了5.90%,秸秆覆盖则使水分利用效率降低了19.29%。河套灌区番茄播种时以地膜覆盖为宜,不宜采用秸秆覆盖。     

无公害生物降解地膜成功问世

由中科院上海有机所研制成功的无公害双降解地膜及其大田覆盖示范试验项目最近通过专家鉴定。该地膜解决了国内外同类技术存在的降解诱导期可控范围窄和土压部分降解缓慢的技术难题以及农田地膜覆盖造成的生态环境污染问题 ,已研制出的 1 0余吨可控光氧化物复合可降解聚乙烯地膜 ,经上海市郊 40 0 0亩蔬菜、瓜果和花卉田地膜示范试验 ,其农业效果和降解性不仅具有与普通地膜同样的增温、保墒和增产效果 ,而且降解诱导期可控范围较宽 ,优于国外同类产品无公害生物降解地膜成功问世     

玉米地膜复合覆盖栽培技术

地膜覆盖栽培是有效保持寒旱区土壤水热条件、促进作物生产的措施之一。为解决长期覆盖普通地膜造成的土壤地膜残留污染及生物降解地膜破裂,且成本高的问题,通过多年试验研究,从地膜选择、肥料配比、绿色地膜复合覆盖技术、田间管理、地膜回收、秸秆与生物降解地膜还田等方面总结了寒旱区玉米普通地膜与生物降解膜覆盖栽培技术。     

六种生物降解地膜对马铃薯生育期及产量的影响初探

为了在马铃薯生产中推广使用安全环保的地膜,选择6种生物可降解地膜进行试验,研究其对马铃薯生育期及产量的影响,结果表明:1)K9-8和V1-8两个类型的降解膜降解时间短,适合中、低海拔地区早市早熟马铃薯品种地膜覆盖栽培需要。2)K9-10和V1-10两个类型的降解膜降解时间长一些,能够满足中晚熟马铃薯品种的地膜覆盖栽培需要。3)K9-12和V1-12两个类型的降解膜降解时间较长,不太适合本地区的马铃薯地膜覆盖栽培需要。     

不同覆盖方式对旱地春玉米土壤水分及作物生产力的影响

为提高我国北方地区的旱作农田降水利用率,改善作物的水分有效性,于2008-2013年在山西省寿阳县国家旱作农业科技攻关试验区,连续定点定位设置渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)、渗水地膜覆盖(S)、普通地膜与行间秸秆覆盖(PJ)、普通地膜覆盖(P)、秸秆覆盖(J)5个不同覆盖栽培模式,以传统平作为对照(CK),研究不同覆盖栽培模式对春玉米田土壤水分、产量及玉米经济效益的影响。6年研究结果表明:各覆盖处理均对土壤水分具有保持作用,0-200cm土层6年平均土壤贮水量较对照增加3.5%~8.8%。渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)、渗水地膜覆盖(S)、普通地膜与行间秸秆覆盖(PJ)、普通地膜覆盖(P)和秸秆覆盖(J)处理增产效果显著,6年平均产量分别较对照增产27.8%,26.7%,19.2%,17.0%和6.9%,平均水分利用效率提高30.16%,29.63%,21.16%,15.87%和5.29%。渗水地膜覆盖(S)处理净收入最高,渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)次之,6年平均净收入分别较对照增加1 924.2,1 703.6元/hm2。因此,渗水地膜覆盖(S)和渗水地膜与行间秸秆覆盖(SJ)处理在改善土壤水分效应的同时能显著增产增收,是北方半湿润偏旱区春玉米的高效栽培模式。     

地膜覆盖与氮肥配施对玉米生长及氮素利用的影响

覆膜栽培是旱区农业常用的种植技术。为探究滴灌水肥一体条件下,覆盖生物降解膜后,配施氮肥对玉米生长和氮素利用的影响,从而减少农田残膜污染和过量施氮等问题。于2020和2021年在宁夏旱作节水灌溉区设置两类地膜[Ⅱ类环境生物降解膜(S)和普通地膜(P)]和4个氮素水平裂区试验,探究滴灌条件下降解膜覆盖配施氮肥对膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用的影响。结果表明:S与P覆盖下对滴灌玉米出苗率和出苗期影响效应一致,且在玉米苗期保温效果相当,无显著性差异;S覆盖下,随着施氮量的增加,滴灌玉米干物质累积量、氮素吸收利用、穗数、籽粒重和产量均表现为先增加后降低的趋势,在施氮量为240 kg·hm-2时最佳,且与P覆盖下无显著性差异,这表明生物降解地膜可替代普通地膜投入到农业生产中去;建立膜下滴灌玉米施氮量与产量、吸氮量、氮素利用效率的多元回归曲线得到S和P膜覆盖下的最大产量(13338、13806 kg·hm-2)对应的施氮量均为240 kg·hm-2,两种地膜覆盖下的最大产量较施氮量360 kg·hm-2(N3)时分别提高6.8%和6.1%,氮肥农学效率和氮肥偏生产力分别提高63.8%、45.2%和 58.7%、59.8%。降解膜在促进作物出苗、前期增温、氮素吸收利用和产量等方面与普通地膜一致,施氮量为240 kg·hm-2时在促进作物干物质累积、氮素吸收利用和作物增产增效等方面达到最佳。因此,S覆盖下配施氮肥240 kg·hm-2可作为西北灌区滴灌玉米适宜的种植措施。