全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响

【目的】研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。【方法】2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm²,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。【结果】与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034t/(hm²·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×10⁴和1.43×10⁴ kg/hm     

中国北方地区深松对小麦玉米产量影响的Meta分析

为了研究中国北方地区不同地域、作物、气候类型、试验年限下,深松旋耕(subsoiling and rotary tillage,SSRT)、深松免耕(subsoiling and no tillage,SSNT)对小麦玉米作物产量的影响,该文以旋耕(rotary tillage,RT)作为深松旋耕(SSRT)对照;以免耕(no tillage,NT)作为深松免耕(SSNT)的对照,根据已发表的相关田间试验数据,采用Meta分析方法,定量分析不同因素对SSRT与RT、SSNT与NT处理中作物产量相对变化率的影响特征。结果表明,与RT、NT相比,SSRT、SSNT分别使玉米小麦总体增产8.62%和10.17%;深松在东北、西北和华北地区均能提高玉米小麦产量;SSNT年降雨量≥600 mm和年平均气温12℃时能显著提高作物增产量;持续深松免耕2~3 a比≥4 a增产显著。因此,在中国北方免耕农业区年降雨量和年平均气温较高的地区,采用深松免耕有利于作物的增产,并建议可隔年或2a深松1次。该研究成果可为深松技术在中国北方地区推广应用提供参考。     

基于Meta-analysis的中国马铃薯地膜覆盖产量效应分析

为了定量综合分析中国近30 a地膜覆盖对马铃薯的增产效果,该研究综合已发表的田间试验研究数据,应用Meta-analysis方法定量分析使用地膜后马铃薯产量的增产率或减产率,并探讨其时空分异特征及其影响因素。通过文献检索,共获得84篇有关地膜覆盖马铃薯生产试验文献。经严格筛选,共从42篇文献中获得52组数据,分布于中国14个省(市、区),涵盖西北、西南和东南3个主要区域。主体数据经Meta分析表明:地膜覆盖在西北地区增产效应最显著,相对增产率为35.6%;其次是东南和西南地区,相对增产率分别为20%和12%;从全国时间序列看,1990年以后地膜相对增产率较高,但2010年后地膜增产效果有降低趋势;白色地膜与黑色地膜、垄作和平作对地膜增产效应影响不显著;在年均降水量500 mm和年均温10℃的区域地膜增产效应最明显,地膜相对增产率分别为40.5%和37.6%。进一步分析表明,2010年后地膜覆盖效果在年均降水量500 mm且年均温10℃的地区和年均降水量500 mm且年均温10℃的地区均呈现降低趋势,说明全球气候变暖可能对地膜增产产生负面影响,或随着使用年限增加地膜开始表现出对产量的负面效应。该研究可为地膜覆盖技术应用提供参考。     

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。     

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。     

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。     

不同材料膜覆盖对土壤水分和花生产量的影响

为揭示可降解膜覆盖的保水增产效应,开展了旱棚微区控水条件下花生不同材料膜覆盖试验。结果表明:液态生物降解膜与聚乙烯膜覆盖后,0-30cm土层苗期贮水量分别较对照增加64%和91%,花针期降低蒸发19%和16%,保水性能较好。粉剂降解膜与纤维黑色纸膜在花针期的水分散失较多,与对照差异不显著。液态生物降解膜、聚乙烯膜与对照相比,生物产量分别提高22.5%和25.3%,经济产量提高40.6%和39.1%,水分利用效率提高45.1%和37.8%,增产效果显著。     

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。     

中国施用生物炭对番茄产量和品质效应的Meta分析

为定量分析生物炭施用对番茄产量和品质的时空效应和影响机制,同时为番茄生产中生物炭合理施用量的确定提供依据。该研究通过检索文献整合已发表的相关田间试验数据,采用Meta-analysis法分析了生物炭施用条件下,生物炭特性、土壤条件、田间管理措施与时空特性对番茄产量和品质的综合效应,并对各影响因素进行通径分析。结果表明：施用生物炭显著增加了番茄产量、果实Vc、可溶性糖和可溶性固形物含量（P<0.05）,增长率分别为 30.7%（95%置信区间（confidence interval,CI） 为27.6%～33.9%）、13.8%（95% CI为10.8%～16.9%）、6.7%（95% CI为3.3%～10.2%）和10.7%（95% CI为5.8%～15.8%）,而番茄果实硝酸盐含量降低了3.1%（95% CI为-6.7%～0.8%）,对番茄果实糖酸比含量增加效应不显著（95% CI为-3.0%～7.9%）;番茄产量效应的亚组分析表明,生物炭施用在不同时间和区域特征下对番茄增产效应影响显著（P＜0.01）,随着时间的推移,生物炭施用对番茄增产效应呈波动式增长趋势,华北、东北农田区的番茄增产效应不显著;土壤有机质含量与番茄增产率呈正相关关系,土壤pH值与番茄增产率呈负相关关系,番茄增产率随土壤全氮及硝酸钾含量的增加呈先增后减趋势;田间管理措施对番茄产量效应分析结果表明,生物炭施加量>40～80 t/hm²时,增产率可达37.8%（95% CI为33.5%～42.1%）,生物炭热解温度在400～600 ℃内,生物炭pH值控制在>8～9为最优;生物炭施用量、生物炭pH值和产量年份是影响生物炭增产效果的3个主要因素。研究结果可为番茄生产中科学、合理生物炭施用量的确定提供理论支撑。     

PBAT生物降解膜覆盖对绿洲滴灌棉花土壤水热及产量的影响

为应对农田残膜污染,探明基于聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)材料的完全生物降解地膜代替普通塑料地膜与滴灌结合在棉花滴灌上应用效果,于2015-2016年在新疆石河子大学节水灌溉试验站,分别设置4种不同厚度和降解诱导期生物降解地膜和普通塑料地膜共5种不同处理,研究不同覆盖对滴灌棉花土壤温度、水分及产量的影响,并对可降解膜降解性能和经济效益对比分析.2a试验结果表明,覆膜60～80 d开始出现降解,至覆盖180 d后出现均匀细纹并未完全降解,0.012mm可降解地膜覆膜180 d仅仅出现裂纹,降解速度较慢.0.010mm和0.012mm厚完全生物可降解地膜处理棉花苗期土壤0～25 cm平均温度较对照分别低0.94℃和1.34℃(P＜0.05),但随着作物生长两者差异逐渐减小.4种类型可降解膜覆盖在棉花生长前期均能提高土壤土壤水分,但随地膜降解和棉花生长后期则显著降低,与普通塑料地膜相比土壤水分显著降低1％～3％.总体而言,覆盖完全生物可降解地膜处理2a平均产量较CK减少2％～3％,水分利用效率减少4％左右(P＜0.05),净收入少1 858.5元/hm2 (10.2％),4种类型可降解地膜产投比相比,厚度较薄0.010mm处理应用经济效果较好.可见,目前全生物降解地膜若要代替普通地膜,解决残膜污染,仍需进行较大的改善.     

地膜覆盖导致旱地玉米减产的负面影响(简报)

通过对地膜覆盖导致旱地玉米减产的实例分析表明,覆膜处理提高了土壤温度,生育期明显提前,但在玉米抽雄前后遭受了重伏旱,影响了玉米正常授粉,最终导致玉米严重减产,连续两年减产率分别为73.6%和12.9%.试验区地膜覆盖玉米在抽雄前后受重伏旱的频率为15.9%,可能受"卡脖早"而导致减产的后果不容忽视.因此在半干旱地区应根据具体条件来合理选择和应用地膜覆盖.     

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。     

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。     

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。     

覆膜和灌水量对制种玉米根系分布及产量的影响

为探究制种玉米根系分布及产量对滴灌条件下地膜覆盖和灌溉量的动态响应,该研究于2017年和2018年在中国西北旱区石羊河流域,以制种玉米\     

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。