黑白地膜覆蓋對土壤溫度和田間雜草的影響研究

楊兵麗，李文平，馬紅強，王建軍

(1.武山縣蔬菜研究所，甘肅 武山 741300； 2.武山縣蔬菜產(chǎn)業(yè)科技示范園，甘肅 武山 741300)

地膜覆蓋是西北旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一項至關(guān)重要的農(nóng)藝措施，在保持水土、調(diào)節(jié)地溫、保水保肥、延長農(nóng)作物栽培期等方面，發(fā)揮了極其重要的作用[1]。此外，地膜還具有改善土壤理化性質(zhì)、抑制雜草生長、減輕病害等作用[2]。白地膜(無色膜)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，黑地膜因為防除雜草效果較好，也逐漸被廣泛利用[3]。土壤是地膜覆蓋最直接的作用區(qū)域，同時也是作物主要根系的集中存活空間[4]，土壤溫度的變化會影響根系土壤區(qū)域的水、肥、氣、熱等因素，進而影響作物產(chǎn)量和品質(zhì)[2,5]。土壤溫度隨太陽輻射出現(xiàn)日內(nèi)、月內(nèi)和年內(nèi)變化，雖然其變化受到土壤性質(zhì)、土壤水分等多種因素影響，但表現(xiàn)出一定的有規(guī)律的波動[6]。國內(nèi)眾多學(xué)者對地膜覆蓋影響土壤水分和土壤溫度等有關(guān)問題開展了大量研究，但對地膜覆蓋下的土壤溫度日變化和雜草防除效應(yīng)研究較少。鑒于此，揭示不同地膜覆蓋下土壤溫度在時間維度上的變化，明確地膜覆蓋對雜草發(fā)生規(guī)律的認(rèn)識，對科學(xué)選用地膜、指導(dǎo)茬口安排和田間管理等具有重要現(xiàn)實意義。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年6月6日至8月6日在武山蔬菜科技示范園的試驗地進行。示范園位于34°44′48″N、104°59′59″E，年平均氣溫10.3 ℃，無霜期195 d，年均日照時數(shù)2 331 h，年均降水量550 mm。試驗地海拔為1 495.6 m，前茬作物為玉米，地勢平坦，經(jīng)過翻耕、耙地、起壟。

1.2 試驗材料與設(shè)計

試驗用的黑地膜、白地膜均為聚乙烯吹塑膜，厚度0.006 mm，生產(chǎn)供應(yīng)商為蘭州金輝塑化有限公司。試驗設(shè)未覆蓋(對照)、白地膜覆蓋、黑地膜覆蓋3個處理，起壟覆蓋(壟長12 m、高0.25 m、寬0.5 m)，每個處理5個重復(fù)，觀測不同處理壟面下0.15 m深度土壤溫度的日變化(24時制)，監(jiān)測10 d。與此同時，監(jiān)測壟面雜草密度和發(fā)生情況，監(jiān)測60 d。

1.3 測定指標(biāo)與方法

用15個土壤溫度測定儀(Thermo Recorder TR-52，精度±0.1 ℃)，測定0.15 m深處土壤溫度，測定時間為0—24時，每小時設(shè)定記錄一次，連續(xù)觀測10 d，取其平均值。

采用人工計數(shù)和觀察法監(jiān)測壟面雜草發(fā)生密度，以實際頂破壟面存活的雜草種類和株數(shù)進行統(tǒng)計。每個處理重復(fù)監(jiān)測3次，每次監(jiān)測面積2.5 m2(壟面長5 m、寬0.5 m)。

2 結(jié)果與分析

2.1 對土壤溫度原始數(shù)據(jù)的取舍

整個觀測時段為6月6日至6月15日，除6月9日下了一場陣雨外，其他觀測日為多云或晴，情況相似，起伏不大。考慮到土壤水分對土壤溫度的影響較為顯著[6]，在數(shù)據(jù)處理時采用正常天氣的9個觀測日數(shù)據(jù)做平均處理(剔除6月9日數(shù)據(jù))。

2.2 不同地膜覆蓋處理的土壤溫度日變化

由圖1可知，一天24 h的15 cm深處土壤溫度變化均表現(xiàn)為地膜覆蓋處理普遍高于未覆蓋處理，黑地膜和白地膜晝夜增溫效益明顯不同。白天(7：00—18:30)，白地膜覆蓋下的土壤溫度平均高于黑地膜覆蓋，平均高出1.4 ℃，白地膜對土壤的增溫效應(yīng)主要集中在10:00—16:00，增溫快且增溫幅度大，土壤溫度最高值出現(xiàn)在16:00左右，而黑地膜的增溫效應(yīng)主要在13:00以后，具有增溫滯后性，增溫效應(yīng)相對平緩，土壤溫度最高值出現(xiàn)在17:30左右；夜間(18:30—6:00),則是黑地膜覆蓋下的土壤溫度較白地膜覆蓋下的更高，平均高出0.6 ℃。

圖1 不同地膜覆蓋下15 cm深處土壤溫度日變化過程

2.3 不同地膜覆蓋處理的壟面雜草發(fā)生情況

為期60 d的雜草監(jiān)測統(tǒng)計(表1)發(fā)現(xiàn)，以冰草為代表的禾本科雜草和以薺菜、細(xì)葉藜為代表的闊葉類雜草是優(yōu)勢雜草，構(gòu)成試驗地雜草的優(yōu)勢群落，幾乎長滿未覆蓋處理壟面，而地膜覆蓋處理均顯著降低了雜草的發(fā)生率，對馬齒莧、薺菜、細(xì)葉藜、苦荬菜等闊葉雜草的防除效果接近100%。在監(jiān)測后期(7月23日開始)小部分冰草和馬唐穿透地膜得以存活，白地膜監(jiān)測區(qū)域分別有9.5和5.2株，黑地膜監(jiān)測面積上分別有4.2和3.0株。綜合來看，黑地膜覆蓋對雜草的防除效果優(yōu)于白地膜覆蓋。

表1 不同覆蓋處理下壟面雜草存活情況

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

兩種地膜覆蓋均能不同程度地提升土壤溫度，白地膜覆蓋的土壤溫度變化幅度明顯大于黑地膜覆蓋處理。在白天，白地膜覆蓋下的土壤溫度高于黑地膜覆蓋，平均高出1.4 ℃，白地膜的增溫效應(yīng)主要在10：00以后，黑地膜的增溫效應(yīng)主要在13:00以后，黑地膜表現(xiàn)出明顯的增溫滯后性；在夜間，黑地膜覆蓋下的土壤溫度高于白地膜覆蓋，平均高出0.6 ℃。

黑地膜和白地膜覆蓋處理均顯著降低了雜草的發(fā)生率，但對闊葉類雜草防除效果更好，防除率接近100%。部分禾本科雜草在后期還是能穿透地膜存活下來，這在白地膜上體現(xiàn)得更為明顯。

3.2 討 論

地膜主要有白地膜、黑地膜、雙色膜三種。雙色膜一定程度上兼具增溫防草的作用，但生產(chǎn)成本較高，目前多用于一些經(jīng)濟價值較高的作物栽培[3]。

白地膜使用最為普遍，透光率高，白天升溫快，但易生雜草，建議在冬春茬作物栽培時選用，同時白地膜覆蓋下土壤溫差較大也利于植株碳水化合物的積累[2]，有利于改善品質(zhì)。但春夏茬作物栽培時，由于氣溫高，定植孔穴周圍熱氣散發(fā)，短時間內(nèi)極易造成定植苗燙傷，因此定植后一定要及時埋土封穴，謹(jǐn)防燙苗，這也是一般闊葉雜草死亡的重要原因。

黑地膜近乎不透光，白天升溫相對較慢，但夜間保溫性能較白地膜好，究其原因可能是黑地膜本身含有的造粒色素吸收太陽輻射[7]，熱量傳給下層土壤需要一定的時間，表現(xiàn)為增溫滯后性明顯。防除雜草效應(yīng)方面，黑地膜防除雜草效果更佳，因此建議用于低濕田和不耐雜草、夜間不耐低溫的作物上。