新疆地区全生物降解膜降解特征及其对棉花产量的影响

针对残膜污染已经成为新疆棉田最严重的生态环境问题,以广东上九公司提供的3种淀粉基全生物降解地膜为供试材料,在我国西北内陆棉区（新疆石河子）开展了田间试验评价研究。结果表明,由于配方的不同,3种降解膜的降解特性、增温保墒性能以及对棉花产量的影响存在显著的差异性。从地表覆盖试验与填埋试验的结果看,与日本的生物降解地膜（CK2）相比,国内的3种供试地膜品种都表现为降解过快,特别是A膜和B膜,降解最为迅速,C膜降解相对较慢。过快的降解速率显著地影响了3种供试降解膜的增温保墒性能,特别是A膜和B膜,与普通膜（CK1）相比,土壤温度平均低2～3℃,土壤水分低3～5个百分点,3种供试降解膜比较,C膜的增温保墒效果略好。从产量结果来看,与普通膜相比,国内供试的A膜和B膜对产量影响较大,减产幅度分别为20%以上,供试C膜和对照的日本降解膜都表现为增产趋势,但与普通膜产量结果比较差异并不显著。     

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。     

生物降解地膜对塔额盆地甜菜产量及含糖率的影响

为探究生物降解地膜对塔额盆地甜菜产量及含糖率的影响,于2021—2022年在塔额盆地开展2种地膜应用效果试验,以甜菜专用生物降解地膜(BD)和普通聚乙烯地膜(PE)为处理,以露播(CK)为对照,分析不同地膜对土壤温度、土壤含水量、甜菜产量以及含糖率的影响。结果表明,BD和PE处理较CK具有明显的增温保墒作用,3个处理下土壤温度和土壤含水量均表现为PE>BD>CK;BD处理产量、含糖率、产糖量均最高,较PE处理显著提高5.62%、7.91%、15.83%,较CK显著提高19.85%、9.96%、33.96%;BD处理2年当季地膜降解率可达到75.23%和78.43%,可显著减少白色污染。综上所述,在塔额盆地,生物降解地膜在甜菜生长的前期能保持良好的完整性,具有较好的增温保墒效果,同时生物降解地膜可以显著提高甜菜产量、含糖率和产糖量,能够提高收益,建议大面积推广应用。     

新疆棉田地膜残留对棉花产量及土壤理化性质的影响

为了探讨地膜残留对棉花产量的影响,该文在全面调查新疆北疆短绒棉主栽区地膜残留状况的基础上,根据地膜残留趋势,人工设置地膜残留密度梯度（0、250、500、1 000、1 500、2 000 kg/hm2）,选择新陆早33号（发达根系）和新陆早13号（不发达根系）2个棉花主栽品种,研究了地膜残留对棉花产量性状和土壤理化性质的影响。结果表明,随着地膜残留密度的升高,2个品种产量和成苗率均呈下降趋势,新陆早13号减产趋势更加明显,早熟度明显提前。如果按照现有的地膜残留趋势,则覆膜68 a左右,即现在往后38 a,残膜密度将达到1 000 kg/hm2,新陆早33号和新陆早13号产量分别下降18.1%、13.5%,成苗率分别下降8.4%、16.5%,早熟度分别上升17.0%、26.7%。当残膜密度为2 000 kg/hm2（覆膜141 a左右）时,新陆早33号和新陆早13号产量分别下降38.3%、45.2%,成苗率分别下降13.0%、21.1%,早熟度分别上升32.2%、27.7%;生物量、根冠比和根系表面积等生长指标都与没有残膜下生长的棉株存在显著差异。地膜残留可导致土壤理化性质恶化,水分分布不均,土壤营养下降。其中在残膜密度为2 000 kg/hm2时,碱解氮、速效磷分别下降55.0%、60.3%。研究表明新疆地膜残留对棉花产量和土地产生明显影响,如不及时采取措施,将严重危害棉花可持续发展与土地的可持续利用,必须引起足够重视。同时发现,应用、培育发达根系的棉花品种可以一定程度上缓解地膜残留对产量的不利影响。     

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。     

PBAT/PLA全生物降解地膜的降解性能及对石河子垦区棉花生长的影响

为探讨PBAT/PLA全生物降解地膜在新疆棉花上的应用效果,以PE地膜为对照,在新疆石河子垦区开展PBAT/PLA全生物降解地膜应用试验,系统分析了PBAT/PLA地膜的降解性能及其对土壤温湿度、棉花长势和产量的影响。结果表明：PBAT/PLA地膜降解较快,在覆膜43 d即进入诱导期;红外、X射线衍射、扫描电镜等测试也表征出PBAT/PLA地膜田间降解后分子链、晶体结构和微观形貌等发生的一系列变化;在棉花生育前期,PBAT/PLA地膜膜面保持完整,增温保墒效果良好,两组出苗率一致;但随着PBAT/PLA地膜逐渐裂解,其应用效果开始下降,棉花进入盛蕾期后,PBAT/PLA地膜覆盖下土壤温度和含水率比PE地膜覆盖分别低0.30～1.15℃和2.31～3.46个百分点,最终导致PBAT/PLA地膜组的株高和茎粗较PE地膜组分别降低22.08%和12.82%,籽棉减产20.24%。因此,PBAT/PLA全生物降解地膜还需从材料分子链结构层面进行配方改良、推迟降解诱导期、提高棉田覆盖应用潜力,使其能更好在新疆棉花生产中进行试用推广。     

聚乳酸地膜在大棚西瓜种植中的应用研究

以西瓜作为受试生物,采用聚乳酸地膜和普通地膜进行对比试验,研究聚乳酸地膜在土壤中的降解特性及对土壤物理、化学特性和西瓜产量的影响。结果表明,聚乳酸地膜的降解过程为首先出现裂纹,再出现孔洞,最后出现裂缝;在西瓜生长过程中,聚乳酸地膜具有良好的保温作用,对土壤重金属以及主要元素氧化物含量无显著影响;覆盖聚乳酸地膜与普通地膜相比,西瓜苗蔓粗和蔓长差异不显著,叶片数和叶绿素含量聚乳酸地膜组均高于普通地膜组,表现为增产趋势,但西瓜产量两者差异不显著。提示聚乳酸薄膜具有良好的降解性且对土壤和作物无显著影响,有望替代普通地膜在农田中推广使用,减少农业薄膜对土壤造成的污染,加快现代生态农业的发展。     

液体地膜对滴灌棉花生理特性和产量的影响

为探寻解决干旱区棉田日益严重的"白色污染"问题的途径,明晰液体地膜代替塑料薄膜与滴灌结合对棉花生理特性与产量的影响效果,通过桶栽试验,设置了5种处理(液体地膜1 900 kg/hm2,LFD1;液体地膜2 200 kg/hm2,LFD2;液体地膜2 500 kg/hm2,LFD3;普通塑膜,PFD;裸地对照,CK),监测和分析了不同处理对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度、水分利用效率和产量的影响。结果表明,液体地膜覆盖用量的大小对滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等生理特性指标和水分利用效率及产量均具有重要影响。随着液体地膜用量的增加,滴灌棉花叶片净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度及产量也不断增加,并与塑料地膜覆盖处理的差距变小。液体地膜覆盖对滴灌棉花生理特性的影响作用效果在棉花生理活动旺盛的生育前期和中期更为显著,随着作物生育期的推进(液体地膜覆盖时间的延长)而逐渐降低。在所有观测时间点,3个液体地膜覆盖处理的滴灌棉花叶片净光合速率均高于CK且与CK具有显著性差异(P0.05);在不同阶段和同一阶段的不同观测时段不同用量液体地膜处理对棉花叶片净光合速率均具有不同的影响。在棉花生理活动相对旺盛的蕾期6月26日14:00,LFD1、LFD2和LFD3的叶片净光合速率较CK分别提高11.12%、29.76%和40.20%,较PFD分别降低24.96%、12.38%和5.33%;液体地膜覆盖滴灌棉花水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量等指标均高于CK处理(P0.05),液体地膜用量最大的LFD3处理与PFD处理的水分利用效率、单株铃数、单铃质量、产量均没有显著性差异(P0.05)。LFD1、LFD2和LFD3较CK分别增产7.10%、11.79%和14.39%。不同用量的液体地膜覆盖处理对于滴灌棉花水分利用效率及产量具有重要影响,液体地膜通过不断对棉花生理特性的影响最终影响到水分利用效率与产量;适量液体地膜(不低于2 500 kg/hm2)与滴灌结合可以与塑料地膜膜下滴灌棉花具有相当的节水、增产效果(与CK相比),液体地膜具有的可降解、无污染特点将使该技术具有较大的应用潜力。     

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。     

旧膜对土壤温度和向日葵产量的影响

为有效利用地膜和减少污染,于2010—2011年在内蒙古河套地区进行地膜再利用试验,分别设旧膜上种植（JS）、旧膜间种植（JJ）及露地种植（W）3个处理,研究旧膜对免耕向日葵田土壤温度变化和产量的影响。结果表明,2 a内JJ和JS处理下整个生育期0—50 cm土层温度均高于W处理,且在播种时和苗期差异显著（p<0.05）,在0—10 cm土层,旧膜能有效提高土壤温度,使向日葵提前达到出苗所需的有效积温,从而促进出苗,缩短生育期。整个生育期5 cm土层的总积温（≥10℃）JJ和JS处理下分别比W处理高176.08,166.47℃,生育期较露地种植缩短5~7 d,差异性显著。土壤温度的日变化在0—20 cm呈单峰曲线,随着土层的加深和生育进程的推进,土壤温度峰值出现的时间延后,且旧膜延后于露地。JJ处理下籽粒产量在2010年和2011年较JS处理分别增加了1.34%和0.88%,较W处理分别增加了12.92%和17.82%。可见旧膜仍有利用价值,而且以旧膜间种植效果更好。     

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。     

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。     

垄沟集雨种植下不同降解地膜沟覆盖对农田马铃薯产量和土壤水热的影响

为筛选适宜于西北旱作区沟垄集雨系统下马铃薯生长和产量提高的降解地膜类型,于2015—2016年设置两年田间试验,以平作不覆盖为对照(CK),研究生物地膜(DS)、麻纤维地膜(DM)和液态地膜(DY)的降解特征、土壤水热效应及其对马铃薯生长、产量的影响。结果表明,两年试验期内不同类型降解地膜的降解失重率整体表现为DY>DM>DS,DY完全降解,DM和DS两年平均降解失重率达72.3%和38.3%。两年生育期平均土壤蓄水量各处理表现为DS>DM>DY≈CK,DM和DS在生育关键期(播后70 d)有效增加0~160 cm层土壤蓄水量,2015年较CK分别增加29.0%和15.6%,2016年分别增加17.8%和11.6%;而DY与CK无显著差异。与CK相比,DY在播后30~50 d土壤保温效应显著,DM 在播后0~70 d土壤增温效果尤为显著;在播后110 d各处理土壤增温效应差异不显著。土壤水分、温度与马铃薯总产量Pearson相关分析表明,播后30 d土壤水分、温度对马铃薯总产量的形成至关重要,且播后70~90 d土壤水分对总产量的影响高于土壤温度。与CK相比,DM、DS和DY的马铃薯产量2015年分别显著增加20.3%、17.4%和9.2%,2016年分别显著增加18.1%、17.0%和12.2%;DS、DM的水分利用效率2015年分别显著增加24.1%和24.5%,2016年分别显著增加23.1%和15.2%。两年马铃薯纯收益均以DM最高,较CK分别显著增加47.8%和32.4%。综上,沟垄集雨种植下可降解地膜沟覆盖能显著改善旱地土壤水热环境,提高马铃薯产量、水分利用效率和纯收益,以沟覆盖麻纤维地膜处理效果最佳。本研究结果为降解地膜覆盖种植应用于西北旱作区马铃薯农业生产提供了理论依据和技术参考。     

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。     

宽地膜覆盖条件下土壤温度场特征

宽地膜覆盖对土壤温度有明显的正效应。通过对新疆奎屯地区某地宽地膜覆盖条件下地温场动态的分析，可知膜间、膜边、膜中和揭膜4种处理下的土壤表层5cm处的温度（以下称表层土温）都可以拟合为时间的正弦函数；温度的日变化特征可以用8：00，16：00，20：00三个时刻来简要表征；种植季节内表层土壤最高温度、表层土温最大变幅及平均表层土温的最大值均发生在膜中，其后依次为膜边，膜间与揭膜；膜中、露地和膜间的不同深度地温在一日内和种植季节内均有一个变化过程；一日内地温度变幅与深度关系可拟合成指数函数。     

不同覆盖栽培对旱作冬小麦土壤水分、产量和品质的影响

为探明不同栽培措施下全膜覆土穴播种植对不同基因型冬小麦生产的土壤水分状况、产量和品质的影响,为旱作冬小麦覆膜适水种植与农业绿色可持续高质量生产提供依据。采用普通聚乙烯地膜覆土穴播(PE)和生物降解地膜全膜覆土穴播(BM)2种覆盖材料种植方式,以传统露地穴播(LD)为对照,研究不同栽培措施对冬小麦土壤水分状况、产量、水分利用效率和主要品质的影响。结果表明,在干旱气候和作物耗水影响下,地膜覆盖处理较LD降低0—300 cm土层土壤平均含水量,BM较PE显著降低0—300 cm土层土壤水分。冬小麦全生育期耗水量BM较LD和PE分别增加22.0,23.0 mm,全生育期土壤水分消耗量BM＞LD＞PE。"陇鉴110"2个种植季地膜覆盖均较露地栽培显著增产;2018—2019年种植季,"陇鉴111"PE、BM较LD分别增产40.3%和29.7%,2019—2020年种植季,受严重倒伏影响PE、BM较LD分别减产2.5%,3.5%。与LD相比,地膜覆盖降低冬小麦籽粒品质,BM较PE极显著提升面团稳定时间和形成时间,"陇鉴110"籽粒平均蛋白质含量、湿面筋含量和弱化度分别较"陇鉴111"增加10.6%,11.1%,10.3%。因此,生物降解地膜覆盖可 起到与聚乙烯地膜类似的蓄水保墒功能,但在旱作区冬小麦生产中,生物降解地膜覆盖要依据品种耗水特性及地膜栽培适应性,选择适宜的品种。     

残膜对棉田土壤水盐、氮素及产量的影响

为探讨滴灌条件下棉田中地膜残留含量对土壤水盐及作物生长的影响,在棉田设置150(T1),230(T2),465(T3),857(T4),1 250(T5),1 640(T6) kg/hm~2、原试验地土壤(CK1)和无残膜对照组(CK2)8种残膜含量处理,分析了地膜残留含量对滴灌棉田中的土壤水盐、土壤和作物根系氮素以及产量的影响。结果表明:随着残膜含量的增加,土壤含水率逐渐降低,土壤盐分的富集效果逐渐增强;0—40 cm土层土壤水盐变异程度与残膜含量呈正相关,T5和T6的土壤水盐变异系数(CV)明显较大,水分CV分别为0.52,0.44,盐分CV分别为0.34,0.31;土壤中的氮素含量随着残膜含量的增大逐渐增多,根系全氮含量与残膜含量呈负相关;棉花产量随残膜含量的增加逐渐降低,当残膜含量230 kg/hm~2时,下降幅度显著增强,T3、T4、T5和T6较CK2产量分别下降14.19%,21.69%,29.19%,37.29%。研究结果可为新疆覆膜滴灌棉田可持续发展和对残膜污染的防控提供理论基础和科学支撑。     

棉花膜下滴灌土壤盐分运移规律分析

为探讨棉花滴灌方式下土壤水盐运移规律,在棉花不同生育期运用烘干法和电导法,从水平方向和垂直方向测定距离滴灌带不同距离的土壤含水量和土壤盐分,结果表明:膜下滴灌条件下棉花整个生育期土壤盐分含量的运移规律为:一水前土壤中的含盐量以垂直方向0-10 cm土层内最大,随生育期的推后各土层含盐量都有不同程度的增加,土壤产生积盐现象.滴头处各土层含盐量相对较低,主要因为滴头下水分不断下滴下渗,使该处各层土壤中的盐分亦随水移动而被淋洗到浸润体外缘,从而使主要根系层的土壤形成了一个低盐区.