不同類(lèi)型地膜覆蓋對(duì)旱作區(qū)飼用玉米生長(zhǎng)及土壤水熱狀況的影響

關(guān)鍵詞：全生物降解地膜；飼用玉米；生長(zhǎng)；產(chǎn)量；土壤水熱狀況；地膜殘留量中圖分類(lèi)號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2097-2172（2025）07-0628-05doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.07.007

Effects of Different Types of Film Mulching on the Growth of Forage Maize andSoil Hydrothermal Status in Dry Farming Areas

DAI Lilan1， ZHAO Yalan1， LI Mingkai2， WANG Jin2， ZHANG Guangquan3， CAO Jing2 （1.LanzhouCityAgriculturalTechnologyResearchandExtension Centre，Lanzhou Gansu3Oooo，China;2.Lanzhou Univesity Lanzhou Gansu 73oooo， China; 3. Agricultural Technology Extension Centre of Yuzhong County， Yuzhong Gansu 730100， China）

Abstract：Inordertoidentifysuitabletypesof mulchingfilmformaizeproductionindryfarmingareas，theefectsof fuly biodegradableatereableflodegdablefdtioalofgezeowield，silol condition，andfiesidewereivestigated.TheresultsshowedtatomparedwithconventionalPEflm，thefulliodgadable and water-permeable biodegradable films entered the induction phase （crack lt;1 cm） at 25 and 35 days after mulching，respectively， therupture phase（crack gt; 3cm） at 78 and 82 days，and the disintegration phase（crack gt; 5 cm） at 148 and 156 days. Compared with PEfilm，maizeemergenceandjoitingstagesweredelayedunderbiodegradableflms，whilethetrumpetstage，tasselingstagend early dough stage occurred earlier.Soil moisture in the tillage layer decreased by 11.66% and 5.61% at the trumpet stage，and by （204 19.52% and 7.14% atthemilking stage，respectively.Soil temperature declined slightly during theearly growth stage （seedling to jointing），butdeclinedmorenoticeablyduringthelaterstage（fromtrumpetonward）.Theyieldoffreshmaizestalkdecreased significantly by 12.39% and 13.34%（Plt;0.05） ，while mulch film input cost increased by 100% and 125% ，and gross profit decreased by 10.60% and 12.51% ，respectively.Meanwhile，film residue was reduced by 58.33% and 33.33% .Overall，although the use of biodegradablefilmsledtoacertainreductioninbiomassyieldandprofitduetohighercosts，thesignificantlylowerfilresidue comparedtoPEfilmisconducivetothesustainableandhigh-qualitydevelopmentoftheforagemaizeindustryinaridrainfed agricultural regions.

KeyWords：Fully biodegradablemulch film;Forage maize;Growth; Yield; Soil hydrothermal condition;Mulch filmresidue

玉米是甘肅省廣泛種植的糧飼兼用作物，面積保持在100.9萬(wàn) hm² 左右，飼用玉米以籽粒或者鮮秸稈全株（含莖、葉、籽實(shí)）青飼、青貯、調(diào)制干草，是畜牧業(yè)的主要飼料。飼用玉米的最佳收獲期為籽粒乳熟末期至蠟熟前期[2]。干旱脅迫和地力貧瘠是甘肅旱作區(qū)農(nóng)作物生產(chǎn)的主要限制因素，地膜覆蓋因具有顯著的蓄水保墑效果在我國(guó)北方農(nóng)業(yè)領(lǐng)域被廣泛使用，地膜覆蓋率由 35% 提高到 90% [3]。地膜覆蓋種植能夠提高玉米生育前中期 0～60cm 土壤含水量，較露地種植不僅有效提高了水分利用效率，而且顯著增加了玉米產(chǎn)量[4]，是甘肅玉米種植的主要技術(shù)措施。隨著地膜覆蓋面積不斷增加，農(nóng)田地膜回收率卻不足60%^[5] 。全生物降解地膜是由PPC、PBAT等全生物降解樹(shù)脂生產(chǎn)的降解地膜，滲水型生物降解地膜是采用PPC和PBAT以及偶聯(lián)性滲水助劑吹制而成的具有滲水和透氣功能的微孔地膜。有研究發(fā)現(xiàn)，滲水型全生物降解地膜對(duì)冬播谷子具有明顯的早熟和抗旱增產(chǎn)作用[7]。但是，目前大多數(shù)全生物降解地膜由于材料配比、加工工藝等方面的差異，存在破裂和降解過(guò)早、覆蓋時(shí)間遠(yuǎn)低于作物地膜覆蓋安全期等問(wèn)題。篩選既能滿足作物生長(zhǎng)需求、保持作物增產(chǎn)又能降解的全生物降解地膜，對(duì)降低農(nóng)田土壤環(huán)境污染意義重大。本試驗(yàn)通過(guò)比較全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜和普通PE地膜對(duì)甘肅旱作區(qū)土壤水熱及飼用玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量性狀、經(jīng)濟(jì)效益的影響，以期為全生物降解地膜覆蓋性能的提升和推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于榆中縣龍泉鄉(xiāng)南端，當(dāng)?shù)睾０?052m，地形以山溝梁峁為主，屬溫帶半干旱性季風(fēng)氣候，年均降水量 400mm ，蒸發(fā)量 1450mm ，年均氣溫 6.7^9C ，無(wú)霜期 120d 。農(nóng)作物主要為小麥、玉米、馬鈴薯等。試驗(yàn)地土壤質(zhì)地為灰鈣土，肥力中等均勻，前茬作物為馬鈴薯。

1.2 供試材料

指示品種為糧飼兼用玉米品種豫玉22號(hào)。供試地膜分別為白色全生物降解地膜（幅寬 120cm 、厚度 0.010mm ，蘭州金土地塑料制品有限公司生產(chǎn)）、白色滲水型全生物降解地膜（幅寬 120cm 、厚度 0.008mm ，山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院生產(chǎn)）、白色普通PE地膜（幅寬 120cm 、厚度 0.010mm ，蘭州金土地塑料制品有限公司生產(chǎn)）。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)3個(gè)處理，其中T1處理為白色全生物降解地膜，T2處理為白色滲水型全生物降解地膜，T3處理（CK）為白色普通PE地膜。采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積 100m²（20m×5m） 。各處理種植方式均采用旱地全膜雙壟溝播種植模式[8-9]，于2023年4月25日按寬行 60cm 、窄行40cm 覆膜，用玉米點(diǎn)播機(jī)于4月30日按株距40cm點(diǎn)播，保苗密度為50025株 /hm² 。覆膜前結(jié)合整地一次性基施 N150kg/hm² 、 P₂O₅75kg/hm²? K₂O75kg/hm² ，生育期間不做追肥處理。各處理田間管理方式與當(dāng)?shù)卮筇镆恢拢皶r(shí)放苗和拔除田間雜草。9月30日以青飼料形式全株收獲。

1.4測(cè)定內(nèi)容及方法

玉米生育期間觀察并記錄地膜降解過(guò)程中的變化情況，降解膜降解過(guò)程大體可分為誘導(dǎo)期（地膜出現(xiàn) lt;1cm 的小裂縫）、破裂期（地膜出現(xiàn) gt;3cm 的大裂縫）、崩解期（地膜已經(jīng)裂解成較大碎塊，不再保持完整膜面，裂縫 gt;5cm ）[10-12]。在玉米播前、苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期、乳熟期采用便捷式土壤智能檢測(cè)儀（北京夢(mèng)創(chuàng)偉業(yè)科技有限公司生產(chǎn)）分別測(cè)定膜下 0～20cm 耕作層的土壤含水量及溫度，測(cè)定時(shí)間為當(dāng)天10：30—11：30時(shí)。玉米收獲時(shí)按小區(qū)測(cè)定玉米株高、穗位高、單株鮮重、植株含水率等生長(zhǎng)指標(biāo)及鮮草產(chǎn)量。玉米收獲后人工撿拾地膜，然后在各小區(qū)隨機(jī)采挖 0.3m×0.3m×0.2m 土樣3個(gè)，將混合土樣過(guò)2mm 篩篩選地膜殘片并帶回實(shí)驗(yàn)室清洗稱(chēng)重，計(jì)算地膜殘留量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，方差分析使用LSD法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1不同類(lèi)型地膜的降解時(shí)期比較

從表1可以看出，試驗(yàn)于4月25日覆蓋地膜，T1、T2處理分別在覆膜后25、35d開(kāi)始出現(xiàn)裂縫進(jìn)入誘導(dǎo)期（地膜裂縫 lt;1cm ），在78、82d進(jìn)入破裂期（地膜裂縫 gt;3cm ），在148、156d進(jìn)入崩解期（地膜裂縫 gt;5cm ），而T3（CK）在玉米全生育期間地膜無(wú)破裂。

表1不同類(lèi)型地膜的降解時(shí)期

① 表中“-”代表無(wú)數(shù)據(jù)。

2.2不同類(lèi)型地膜覆蓋處理對(duì)飼用玉米生育進(jìn)程的影響

由表2可以看出，不同地膜覆蓋對(duì)飼用玉米生育進(jìn)程影響較大。T1、T2處理的出苗期較T3（CK）分別延遲3、2d；隨著玉米生育進(jìn)程的推進(jìn)，T1、T2處理因地膜的降解特性而不斷開(kāi)裂，致使玉米拔節(jié)期均延遲3d，大喇叭口期分別提前3、1d，抽雄期提前4、2d，蠟熟初期提前5、4d。由于各處理均于9月30日以青貯玉米形式進(jìn)行全株收獲，故全生育期均為 153d 。

表2不同類(lèi)型地膜覆蓋處理的飼用玉米生育期 日/月

2.3不同類(lèi)型地膜覆蓋處理對(duì)耕作層土壤含水量的影響

玉米根系主要分布在 20cm 以內(nèi)的耕作層，耕作層土壤含水量對(duì)玉米產(chǎn)量性狀的形成至關(guān)重要。由表3可見(jiàn)，3種地膜覆蓋條件下的土壤含水量均隨著時(shí)間的推移而呈下降趨勢(shì)。在玉米整個(gè)生育期，與T3（CK）相比，T1、T2處理的土壤含水量苗期分別下降 2.41% 、 1.62% ，拔節(jié)期分別下降 2.73% 、 1.97% ，大喇叭口期分別下降 11.68% /5.64% ，抽雄期分別下降 19.52% 、 7.14% ，乳熟期分別下降 5.45% 、 2.30% 。由此可見(jiàn)，出苗前后及拔節(jié)期各處理土壤水分含量差異不大，大喇叭口期至抽雄前水分含量差異較大，至乳熟期水分含量差異又變小，這與當(dāng)?shù)亟邓植技敖到獾啬さ钠屏阉俣扔嘘P(guān)。

表3不同類(lèi)型地膜覆蓋處理的耕作層土壤含水量g/kg

2.4不同類(lèi)型地膜覆蓋處理對(duì)耕作層土壤溫度的影響

在整個(gè)玉米生育期內(nèi)，T1、T2、T3處理隨著氣溫的變化膜下地溫呈緩慢上升趨勢(shì)（表4），T3（CK）的耕作層地溫始終高于T1、T2處理，拔節(jié)前T1處理的耕作層地溫高于T2處理，拔節(jié)期之后隨著T1處理的地膜的裂解加劇導(dǎo)致其耕作層地溫逐漸低于T2處理。與T3（CK）相比，T1、T2處理耕作層地溫在苗期分別下降0.30、 0.34⁹C ，拔節(jié)期分別下降0.70、 0.27^9C ，大喇叭口期分別下降1.54、 0.54^°C ，抽雄期分別下降1.47、 0.40^qC ，乳熟期分別下降1.14、 0.30^°C 。由此可見(jiàn)，耕作層土壤溫度的變化與地膜膜面破裂降解速度及玉米植株對(duì)地面的遮蓋效應(yīng)有一定關(guān)聯(lián)。

表4不同類(lèi)型地膜覆蓋處理的耕作層土壤溫度 C

2.5不同類(lèi)型地膜覆蓋處理對(duì)飼用玉米產(chǎn)量性狀及產(chǎn)量的影響

由表5可見(jiàn)，與T3（CK）相比，T1、T2處理 的玉米株高分別下降 2.02% 、 2.85% ，穗位高分 別顯著下降 18.60% 、 16.92%（Plt;0.05） ，單株鮮 重分別顯著下降 11.76% 、 13.07%（Plt;0.05） ，玉 米鮮秸稈產(chǎn)量分別顯著下降 12.39% 、 13.34% 中 （Plt;0.05） ；而植株含水率則表現(xiàn)為T(mén)1處理較T3 （CK）下降 0.12% ，T2處理較T3（CK）顯著提高 3.80% 。

表5不同類(lèi)型地膜覆蓋處理的飼用玉米主要性狀及產(chǎn)量

2.6不同類(lèi)型地膜覆蓋處理對(duì)飼用玉米經(jīng)濟(jì)效益及地膜殘留量的影響

從表6可以看出，全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜的單價(jià)、投入成本均明顯大于普通PE地膜，但普通PE地膜的撿拾費(fèi)達(dá)2300元 /hm² 。依據(jù)鮮草產(chǎn)量及單價(jià)計(jì)算，各處理的毛收入介于33185～38195 元 /hm² ；毛利潤(rùn)介于3.05萬(wàn)～3.47萬(wàn)元 /hm² 。與T3（CK）相比較，T1、T2處理的地膜投入分別提高了 100% 和 125% ，毛利潤(rùn)分別下降10.22% 和 12.13% 。

玉米收獲后進(jìn)行人工撿拾地膜，發(fā)現(xiàn)地膜殘留量以T3處理（CK，普通PE地膜）最高，達(dá)18.0kg/hm² ，地膜殘留率為 15.00% ；T2處理（滲水型全生物降解地膜）次之，為 12.0kg/hm² ，地膜殘留率為 13.33% ；T1處理（全生物降解地膜）僅7.5kg/hm² ，地膜殘留率為 6.25% 。由于全生物降解地膜、白色滲水型全生物降解地膜的地膜殘膜多為3～10cm 長(zhǎng)寬不等的碎片，故面積小而不易人工撿拾。與T3（CK）相比，T1、T2處理地膜殘留量分別下降 58.33% 和 33.33% 。

3討論與結(jié)論

地膜在干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中起著至關(guān)重要的作用，但是多年后地膜殘留污染隨之而來(lái)。隨著對(duì)土壤環(huán)境保護(hù)的重視，全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜等應(yīng)運(yùn)而生。研究顯示，普通PE地膜在作物整個(gè)生育期具有抑制土壤水分蒸發(fā)的作用，而滲水型全生物降解地膜能較好地利用小型降水[13]。申麗霞等[14]研究表明，在降水量400mm 左右的旱作區(qū)可降解地膜對(duì)玉米生長(zhǎng)的影響與普通PE地膜相當(dāng)。而畢昕媛等[5]研究表明，滲水型全生物降解地膜降解速率既能保證地膜的增溫、保水、防草等功能，又能及時(shí)降解，顯著減少了農(nóng)用殘膜污染。本研究中全生物降解地膜和滲水型全生物降解地膜在前期增溫保作用明顯，玉米生長(zhǎng)勢(shì)較好，后期因地膜不同程度的破裂及氣候干旱等原因，土壤水分、地溫降幅增大，使得玉米生育進(jìn)程縮短，不利于生物產(chǎn)量的提高。

本研究中地膜殘留率表現(xiàn)為普通PE地膜（ 15.00% ）gt;滲水型全生物降解地膜（ 13.33% ） gt; 全生物降解地膜（ 6.25% ）。畢昕媛等[15]研究表明，滲水型全生物降解地膜 50d 開(kāi)始呈現(xiàn)網(wǎng)狀裂解，收獲時(shí)地膜殘留率為 30.81% ，主要原因是全生物降解地膜在土壤中的降解速度比地表覆蓋部分的降解速度慢［15-16]。本研究中的滲水型全生物降解地膜、全生物降解地膜覆膜后的誘導(dǎo)期、破裂期、崩解期不同，從殘膜面積、形態(tài)以及質(zhì)量來(lái)看，全生物降解膜雖未達(dá)到完全降解，但殘膜量明顯減少。全生物可降解地膜作為一種新型環(huán)保材料，其效果還有待繼續(xù)驗(yàn)證，大面積替代普通地膜應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)尚需時(shí)日[7]。

本研究中普通PE地膜的人工撿拾成本達(dá)2300元 /hm² ，而且無(wú)法徹底撿拾干凈，對(duì)土壤環(huán)境污染較明顯。與普通PE地膜相比，全生物降解地膜和滲水型全生物降解地膜雖然投入提高，導(dǎo)致毛收入和毛利潤(rùn)均有所下降，但全生物降解地膜裸露部分在玉米全生育期內(nèi) 85% 以上基本降解，無(wú)需撿拾，極大地節(jié)約了成本。但由于全生物降解地膜被壓埋在土里的部分并未降解，無(wú)法回收仍然殘留在農(nóng)田中，短期內(nèi)可造成土壤殘膜污染。

以糧飼兼用玉米品種豫玉22號(hào)為指示品種，研究了全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜和普通PE地膜對(duì)飼用玉米生長(zhǎng)、產(chǎn)量、土壤水熱狀況的影響及地膜殘留狀況。結(jié)果表明，與普通PE地膜相比，全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜分別在覆膜后25、35d開(kāi)始裂縫進(jìn)入誘導(dǎo)期（地膜裂縫 lt;1cm ），在78、82d進(jìn)入破裂期（地膜裂縫 gt;3cm ），在148、156d進(jìn)入崩解期（地膜裂縫 gt;5cm ）。與覆蓋普通PE地膜相比，覆蓋全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜覆蓋處理的玉米出苗期、拔節(jié)期分別延遲3、2d和3、 3d 而大喇叭口期、抽雄期、蠟熟初期分別提早3、1d，4、2d，5、4d；土壤含水率在大喇叭口期和乳熟期較對(duì)照覆蓋普通PE地膜下降明顯，分別下降 11.68% 、 5.64% 和 19.52% 、 7.14% ；土壤溫度在生育前期（苗期至拔節(jié)期）下降不明顯，中后期（大喇叭口期、抽雄期）分別下降1.54、 0.54^°C 和1.47、 0.40^qC ，乳熟期分別下降1.14、 0.30^°C 。玉米鮮秸稈產(chǎn)量分別較對(duì)照覆蓋普通PE地膜下降12.39% 、 13.34% ；地膜投入分別較對(duì)照覆蓋普通PE地膜提高 100% 、 125% ，毛利潤(rùn)分別較對(duì)照覆蓋普通PE地膜下降 10.22% 、 12.13% ，地膜殘留量分別較對(duì)照覆蓋普通PE地膜下降 58.33% 、33.33% 。全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜在前期增溫保作用明顯，后期因地膜破裂、氣候干旱等原因，耕作層土壤水分、地溫降幅較大，在干旱的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)區(qū)對(duì)玉米生物產(chǎn)量有一定影響，加之全生物降解地膜、滲水型全生物降解地膜價(jià)格偏高，使得種植飼用玉米毛利潤(rùn)減少，但由于全生物降解地膜的地膜殘留量較普通PE地膜顯著下降，有利于農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

表6不同類(lèi)型地膜覆蓋處理的飼用玉米經(jīng)濟(jì)效益及地膜殘留量①

① 飼用玉米鮮秸稈價(jià)格按500元/t計(jì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉慶，馬建濤，柴雨葳，等．覆蓋栽培對(duì)旱地春玉米耗水特性的影響[J].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2023，59（3）：1-13.

[2]祖文龍，依光香，宋康勇，等．西雙版納州青貯飼用玉米發(fā)展趨勢(shì)及高產(chǎn)栽培技術(shù)探討[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（4）：214-216.

[3]門(mén)旗，李毅，馮廣平．地膜覆蓋對(duì)土壤棵間蒸發(fā)影響的研究[J].灌溉排水學(xué)報(bào)，2003（2）：17-20；25.

[4]張麗華，徐晨，閆偉平，等．地表覆蓋對(duì)土壤水分、玉米生理特性及產(chǎn)量的影響[J]．吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2025，47（1）：15-24.

[5]趙巖，陳學(xué)庚，溫浩軍，等．農(nóng)田殘膜污染治理技術(shù)研究現(xiàn)狀與展望[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)，2017，48（6）：

1-14.

[6]閆乃桐，張佳麗，王仕穩(wěn)，等．降解地膜和滲水地膜覆蓋對(duì)中國(guó)北方主要旱地作物產(chǎn)量和水分利用效率效應(yīng)的Meta分析[J].水土保持通報(bào)，2020，40（6）：121-129.

[7]姚建民，畢昕媛，李瑞珍，等．生物降解滲水地膜覆蓋對(duì)冬播谷子生長(zhǎng)發(fā)育的影響[J]．山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2021，49（11）：1295-1300.

[8]李小燕，孫多鑫，王昭，等．減穴增株在半干旱區(qū)全膜雙壟溝播玉米上的應(yīng)用研究[J].寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，2（8）： 723-726.

[9]張海強(qiáng)，楊霞，王立霞，等．全生物降解地膜在高海拔地區(qū)玉米栽培中的應(yīng)用研究[J]．寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，2（7）：649-653.

[10]杜健，王托和，鄒悅，等．全生物降解地膜對(duì)飼用玉米的影響及降解效果研究[J]．寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，2（7）：639-644.

[11]程萬(wàn)莉，樊廷錄，王淑英，等．全生物降解地膜覆蓋對(duì)河西灌區(qū)馬鈴薯田耕層土溫及產(chǎn)量的影響［J].寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2023，2（9）：815-821.

[12]陳超，馮訓(xùn)寧，何麗，等．全生物降解地膜對(duì)馬鈴薯田水熱特性及產(chǎn)量的影響[J]．寒旱農(nóng)業(yè)科學(xué)，2025，4（5）：438-446.

[13]白雪，周懷平，解文艷，等．不同類(lèi)型地膜覆蓋對(duì)玉米農(nóng)田水熱狀況及產(chǎn)量的影響[J]．土壤，2018，50（2）： 414-420.

[14]申麗霞，王璞，張麗麗．可降解地膜的降解性能及對(duì)土壤溫度、水分和玉米生長(zhǎng)的影響[J]．農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012，28（4）：111-116.

[15]畢昕媛，姚建民，楊三維，等．PPC生物降解滲水地膜覆蓋高梁試驗(yàn)[J]．山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，48（1）：68-70；116.

[16]趙彩霞，何文清，劉爽，等．新疆地區(qū)全生物降解膜降解特征及其對(duì)棉花產(chǎn)量的影響[J」.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，30（8）：1616-1621.

[17]蘭印超，申麗霞，李若帆．不同地膜覆蓋對(duì)土壤溫度及水分的影響[J]．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2013，29（12）：120-126.