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

针对生产中使用普通农用塑料地膜导致农田土壤污染的现状,进行了不同厚度可降解(光、生物降解)地膜、普通地膜和露地栽培玉米对比试验,探讨可降解地膜的降解性能及对土壤水分、温度和玉米生长的影响。结果表明,0.005mm厚可降解地膜的降解速度及强度均优于0.008mm厚膜,二者在覆膜后90d分别达降解5级、4级水平,地膜质量损失率达55.48%、39.99%。两种可降解地膜对土壤水分、温度和玉米生长的影响与普通地膜相当,均使0～20、>20～40cm土壤水分含量、地表及地下10cm土壤温度明显高于露地对照,使玉米出苗率提高,生育进程加快,株高、叶面积和地上部干物质积累量增加;其中0.008mm厚膜覆盖玉米效果优于0.005mm厚膜。研究认为,以可降解地膜替代普通地膜应用于农业生产具有可行性。     

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。     

东北雨养区覆膜和种植密度对玉米田间土壤水分和根系生长的影响

为探讨东北雨养区玉米生长状况和田间水分对种植密度和地膜覆盖的响应,2015年在沈阳农业大学水利学院试验场设置了低(67 500株/hm~2)、中(82 500株/hm~2)、高(97 500株/hm~2)3个种植密度水平和覆膜、裸地2种方式的玉米田间试验,根据试验结果分析了土壤水分、玉米根系及其产量变化。结果表明:(1)在0—20cm土层中,整个生育期内,覆膜对于低密度处理的土壤田间含水率影响显著(p0.05),生育前期、中期和末期覆膜比裸地田间含水率分别提高了9.80%,15.93%,12.77%;在20—40cm土层中,生育前期,中密度覆膜种植的玉米田间含水率比裸地高13.83%(p0.05);在40—60cm土层中,覆膜对中密度玉米土壤含水率影响显著(p0.05),生育前期、中期、后期覆膜比裸地处理的土壤含水率分别提高了15.47%,4.11%,8.96%。(2)种植密度对玉米根系的根长、总投影面积、总根体积和根系表面积均有显著影响,随着种植密度的增加,四者均呈减小趋势;在种植密度相同时,覆膜相比裸地提高了玉米根系的根长、总投影面积、根系总体积和根系表面积;中密度时,覆膜对玉米根系的4项指标提高最为显著(p0.05),分别比裸地提高了44%,38%,38%,33%。(3)玉米产量随着种植密度的增加而减小,当密度为67 500株/hm~2时,玉米产量和百粒重均最大,百粒重为36.83g,产量为12 573.69kg/hm~2。结果说明:在水肥条件相同情况下,玉米种植存在一个最优密度,在最优密度内,玉米产量随着密度的增加而增加,超过了最优密度产量呈现减少趋势。研究结果对东北雨养区种植密度和覆盖方式的优化组合提供了理论依据,对提高雨水利用效率和玉米产量也具有参考意义。     

降解周期可调控的甘蔗渣生物降解地膜增温保墒性能分析

针对云贵高原地区春季播种时存在季节性干旱的问题，使用塑料地膜容易导致农田土壤污染的现状，该研究采用Box-Behnken设计试验，将施胶剂成分的硅酸钠、可溶性淀粉、硅油含量作为因变量，将降解率、抗张强度、土壤温度、土壤水分作为响应值，制备了一种降解周期可调控增温保墒甘蔗渣生物降解地膜。以不覆膜作为对照组（CK），探讨生物降解地膜的降解性能、抗张强度及对土壤水分和温度的影响，并观察降解过程中地膜纤维结构的变化。结果表明，地下覆膜的降解速度和降解强度均高于地表覆膜，覆膜72 d时，二者的降解率最高分别达86.41%、70.44%。在覆膜72 d时，地表试验组抗张强度下降到9.77～21.97 N/m，地下试验组在49 d后抗张强度接近为0；扫描电镜观察到地膜出现断裂的短纤维，与降解过程中地膜宏观表现出的膜片出现孔洞、质量逐渐下降规律一致。与CK相比，覆膜对提高土壤早间、午间、晚间温度均具有显著作用（P<0.05），且所有试验组对提高土壤含水率均有显著影响（P<0.05）。综上，甘蔗渣生物降解地膜的增温、保墒性好，为农业生产上推荐适宜的地膜组成及含量以指导生产实践具有较好的应用价值。     

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

可降解地膜是解决常规塑料地膜引起的白色污染的有效途径。通过试验研究了生物降解膜自然降解过程及其对玉米生长的影响。研究结果表明：（1）生物降解膜降解60和100d后的降解率分别为1.26%和1.91%,而且降解率随着时间的延长而增加;（2）生物地膜在降解前与普通地膜在提高土壤温度方面有着一致的效果,其增温效应与普通膜没有明显的差异;（3）较CK处理,覆盖生物膜时玉米穗上叶、穗位叶和穗下叶叶面积分别增加了10.83%,9.38%和7.94%,可以促进玉米的生长发育进程;（4）生物膜具有极显著的增产作用,比CK处理增产18.7%,但增产效果与普通膜之间差异不显著。     

聚乳酸生物降解地膜对土壤温度及棉花产量的影响

随着地膜残留污染问题的加剧,降解地膜的应用研究越来越受到关注。通过普通塑料地膜与2种不同厚度聚乳酸生物降解地膜的田间对比试验,研究聚乳酸生物降解地膜降解状况及对土壤温度和棉花产量的影响。结果表明:聚乳酸生物降解地膜在覆膜17~22 d后进入诱导期,60 d后逐渐进入破裂期,130 d左右进入崩裂期。在棉花生长苗期,生物降解膜膜内增温缓慢,白天平均土壤温度普通膜分别高于18μm降解膜和15μm降解膜膜0.8℃和6.2℃。但夜间降解膜膜内平均温度较稳定,保温效果好,膜内温度高于普通地膜1℃左右。18μm聚乳酸降解膜与普通膜相比对棉花产量的影响无显著性差异,而15μm聚乳酸降解膜使棉花减产8.9%。研究表明,聚乳酸生物降解地膜厚度选为18μm较为合适,且具有良好的降解性,可满足棉花的生长需要,有望替代普通地膜在农田中推广使用。     

可降解地膜对土壤、温度水分及玉米生长发育的影响

针对普通地膜覆盖导致的农田土壤污染现象,进行了可降解地膜、普通地膜覆盖及露地栽培玉米对比试验,探讨可降解地膜对土壤温度、土壤水分、玉米生长发育、产量及相关农艺性状的影响。结果表明,与露地栽培相比,可降解地膜覆盖能明显提高玉米播种后2个月的地表和地下10 cm的土壤温度,增加玉米播种至大喇叭口期0～20 cm、>20～40 cm的土壤水分含量,使玉米生育进程加快,出苗率和拔节期节根层数及条数增加,玉米不同生育时期株高、叶面积及地上部干物质积累量增加,玉米穗粒数增加9.6%,千粒质量增加20.9%,产量增加35.1%。可降解地膜和普通地膜间差异不显著。研究认为,以可降解地膜替代普通地膜应用于农业生产是可行的。     

整地时期对东北雨养区土壤含水量及玉米产量的影响

以东北雨养区春玉米农田为研究对象,分析春季和秋季2个整地时期对农田土壤含水量、土壤物理性状、土壤养分含量以及玉米产量等的影响。结果表明:秋整地可显著提高玉米产量,与春整地相比增产8.7%(P<0.05)。秋整地处理下土壤水分状况得到显著改善,播种前和苗期耕层土壤(0-20cm)含水量分别比春整地高18.9%和5.6%。整地时期对种子层土壤(0-10cm)的物理特性影响不明显(P>0.05),但秋整地可显著改善10-40cm的根层土壤物理性状,其中土壤孔隙度比春整地平均提高10.0%,而土壤容重则比春整地平均下降11.6%。整地时期对0-40cm层次的土壤硬度和土壤养分含量影响不显著。可见,秋整地主要通过改善土壤物理蓄水性能和减少水分散失提高土壤水分含量,保证较高的成株率和成穗率,进而利于玉米高产稳产。     

不同覆盖材料对春玉米田间土壤水势状况和生长发育及产量的影响

用目前国内外普遍使用的４种农田覆盖材料和天津轻化所研制的土面覆盖剂６＾＃，６５＾＃于１９９２年在北京进行了春玉米田间应用效果对比试验，结果是增温效应以地草、草纤维膜和６＾＃最好，分别比裸地提高土壤温度０．１７℃和０．１６℃，秸秆覆盖较裸地低０．８９℃，保墒效应则以秸秆最好，较裸地提高土壤水分１．９２％，地膜、６＾＃，沥青乳剂、草膜分别较裸地土壤水分提高１．３４％、０．５６％、０．３７％、０．２３％     

覆黑地膜对旱作玉米根区土壤温湿度和光合特性的影响

明确雨养旱地地膜覆盖春玉米高产与水分高效利用的土壤环境条件,及其对玉米光合特性的作用,对延缓玉米衰老、提高玉米光合能力和促进玉米增产具有重要意义。以陕单609为材料,2012和2013年开展黑色地膜覆盖、白色地膜覆盖和裸地栽培试验,研究黑色地膜对玉米根区土壤水温环境、玉米叶片光合特性、产量和水分利用效率的影响。结果表明,黑色地膜较普通白色地膜和裸地栽培,能显著改善玉米根区土壤温湿条件,提高玉米叶片光合能力。黑色地膜覆盖下,玉米叶片衰老时间明显推迟,衰老速度显著下降,成熟期叶片叶绿素含量较普通白色地膜提高11.7%(P0.05),较裸地提高45.5%(P0.05)。与普通白色地膜和裸地栽培相比,黑色地膜覆盖提高了吐丝后玉米叶片光合速率、蒸腾速率、叶片水分利用效率、PSII电子传递速率、量子产量(灌浆期除外)和光化学猝灭系数。黑色地膜覆盖下玉米千粒质量、产量和水分利用效率显著增加,千粒质量较普通白色地膜和裸地栽培分别增加5.0%和14.9%(P0.05);产量分别提高10.4%和22.1%(P0.05);水分利用效率分别提高10.4%和25.3%(P0.05)。在雨养旱作地区,玉米采用黑色地膜覆盖具有延缓后期叶片衰老和促进增产的效果。     

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。     

可降解地膜覆盖棉花增产效应的研究

田间试验结果表明 ,覆膜植棉可明显提高土壤温度 ,促进棉株生长 ,其 5cm土层土壤温度比露地栽培提高0 .1～ 2 .98℃ ,棉花产量提高 11.5 9%～ 18.31%。双解膜和光解膜在地膜降解前的增温效果略优于普通地膜 ,晴天增温幅度大于阴雨天。地膜降解诱导期过后 2种可降解地膜均顺利降解为面积较小碎片 ,而双解膜降解更快 ,缓解了农膜残留所造成白色污染。棉花生产可用可降解膜代替普通地膜 ,且需完善配套栽培技术。     

中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施,但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧.该研究以玉米为研究对象,分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照,通过检索已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究覆盖可降解膜对玉米的产量效应和影响因素.结果表明,在可降解膜和不覆盖组合中,覆盖可降解膜的玉米产量较不覆盖平均提高17.8%(95%置信区间14.8%~20.9%);该组合不存在发表偏倚和极端值.可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚,校正前覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜(平均相差1.8%),校正后二者差异不显著(置信区间-0.9%~2.7%);该组合也不存在极端值.与不覆盖和覆盖普通地膜相比,覆盖可降解膜的累计平均产量效应均随时间趋于稳定.近5 a来,覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异和变幅均较2000—2010年有所减小.在高海拔、低气温区域,平作和使用0.008 mm厚度降解膜时,更有利于提高可降解膜的增产效应.该研究可为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据.     

地膜覆盖时间对新疆棉田水热及棉花耗水和产量的影响

该文主要研究不同的地膜覆盖时间对棉田水热及棉花产量的影响。设置了6个地膜覆盖时间:40 d(J1)、55 d(J2)、70 d(J3)、85 d(J4)、100 d(J5)和140 d(全生育期覆盖,CK),2016和2017年在阿克苏绿洲典型滴灌棉田进行田间试验,分析不同地膜覆盖时间对土壤温度、土壤水分、耗水量(crop evapotranspiration,ET_c)、产量、水分利用效率(water use efficiency,WUE)的影响。结果表明,不同地膜覆盖时间可影响土壤水热状况。随着地膜覆盖时间延长,0～80 cm土层含水率逐渐增加,ET_c持续降低,WUE呈增加趋势,但超过100 d后对ET_c及WUE无显著影响。J1、J2、J3和J4处理在揭除膜后,土壤含水率迅速降低,土壤深层水快速消耗,进入铃期后处理间差异才逐步开始缩小。地膜覆盖时间小于100 d会显著减少单株成铃数,降低单铃质量,最终造成减产。J1～J5覆盖时间中,J5处理产量(2 a平均为6 800 kg/hm~2)和WUE(2 a平均为11.5 kg/(hm~2·mm))最高(P0.05),且J5与CK差异不显著(P0.05),可见,地膜覆盖100 d较适宜。该研究结果可为绿洲棉区合理地使用地膜提供科学依据,也为残膜回收及降解地膜的安全应用提供理论支持。     

旱地雨养农业覆膜体系及其土壤生态环境效应

覆膜技术作为一项有效提高粮食产量的重要手段,在中国西北地区雨养农业中得到广泛的推广应用。本文综述了地膜覆盖体系关于作物产量、土壤水分、土壤温度、土壤养分转化和迁移以及微生物数量和活性等方面的研究进展,以期为旱地雨养农业发展和完善覆膜技术体系提供理论支撑。研究表明:玉米、小麦和马铃薯覆膜处理增产显著,其平均增产率分别为26.2%、37.1%和29.8%;同时,增产受到覆膜方式影响,全覆膜处理增产效果最好,其玉米、小麦和马铃薯平均产量分别比半覆膜处理高30.0%、5.1%和26.4%。覆膜下玉米、小麦与马铃薯的水分利用效率分别比不覆膜处理高42.8%、10.9%和92.8%。覆膜处理影响硝酸盐在土体的空间分布,硝酸盐在膜下出现表聚现象;同时覆膜能够提高氮肥利用效率,减少氮素淋溶损失,降低氨挥发。但关于覆膜下反硝化过程的研究结论不一,还需进一步深入的探讨。覆膜对有机碳的影响与气候、土壤、作物、覆膜年限等有关,其研究结论尚有争议。另外,覆膜增加了农田土壤微生物量,改变土壤物理性状。尽管覆膜显著提高作物产量,其对生态环境却可能存在一定的影响,比如"奢侈耗水"现象,温室气体排放增加,土壤有机质耗竭,农膜残留等问题。因此,进一步系统研究覆膜对土壤生态环境的影响机理,完善覆膜技术体系与应用,全面评估覆膜体系的生态环境影响,对其在中国干旱地区农业生产的可持续发展具有重要意义。     

覆膜抑制土壤呼吸提高旱作春玉米产量

为从农田碳通量角度揭示地膜覆盖种植方式的增产增效机理,于2011年在山西寿阳旱作农业野外试验站对覆膜和露地春玉米田,进行了表层土壤温湿度、土壤呼吸和净碳交换规律及作物生长发育规律的研究和分析。结果表明:与露地处理相比较,覆膜处理全生育期表层土壤含水率提高了18.7%,前期可平均提高表层土壤温度1.67℃。覆膜和露地处理土壤呼吸变化规律总体一致,但前者的温度敏感系数Q10比后者低,且中后期前者排放的碳仅为后者的61.7%,说明采用覆盖地膜种植方式有利于农田土壤碳管理。前期和中期覆膜处理绿叶面积指数比露地处理平均高0.81 m2/m2,后期覆膜处理衰老较快,收获时比露地处理低1.00 m2/m2;露地处理在前期和中期日均净碳通量平均比覆膜处理大0.04 mg/(m2·s),而后期仅小0.02 mg/(m2·s),这是造成2处理最终生物产量和经济产量差异的根本原因。在地上干物质积累和地下干物质积累方面,覆膜处理始终比露地处理高,收获时差值分别为269.7和38.6 g/m2。露地处理每公顷少收春玉米籽粒1 348 kg。由此可见,覆膜种植可提高表层土壤温湿度,促进作物生长发育,抑制土壤呼吸,促进碳积累,增加农民收入的同时更有利于土壤碳管理。     

不同土壤水分处理对膜上灌春小麦土壤温度的影响

依据膜上灌春小麦大田试验资料,研究了地膜覆盖和露地处理不同土壤水分亏缺水平对土壤温度变化特征的影响.结果表明:不同土壤水分处理对土壤温度的影响差异较大,覆膜重度水分亏缺处理土壤温度在全生育期始终较高,日最高土壤温度较露地丰水处理高9.8℃,而覆膜丰水、轻度与中度水分亏缺处理日最高土壤温度依次较露地丰水高6.4℃、4.6℃和1.7℃;受不同因素影响,三叶期和灌浆期各处理间土壤温度差异较大,日变幅分别在2.1～11.4℃和2.4～13.5℃之间;在不同土层中,各处理土壤温度变化幅度大致沿深度递减,0 cm土壤温度日变幅最大,为34.6～40.9℃,25 cm处土壤温度日变幅最小,为3.0～3.5℃,0～5 cm处除覆膜轻度和中度处理之间无显著性差异,其余各处理均达到极显著差异.试验结果将对膜上灌春小麦土壤温度调控及制定合理的灌溉制度提供理论依据.