不同類型地膜覆蓋下的玉米農田生態效應研究

【摘? 要】地膜覆蓋能起到顯著的增溫保墑、增加農作物產量、增水等作用。本論文在這一背景下展開討論，對不同類型地膜覆蓋玉米農田生態效應進行分析，供參考。

【關鍵詞】地膜覆蓋;玉米農田;生態效應

一、引言

從七十年代開始，我國部分農產區就已開始對地膜覆蓋技術的推廣與普及，因其增溫保墑、保肥等效果在實踐過程中被廣大農民所認同。其作用主要在于：

1）可減少土地表層水分的無效揮發，從而大大提高了土地水分濃度，并促進中、低水分向上轉移，從而大大提高農田水資源的利用率;

2）利用增強反射光來增強糧食作物的光合強度，改變土地和大氣環境間的熱能交換，有效控制鹽量并向表層土地轉化，對雜草和部分害蟲產生了明顯的抵抗效果;

3）顯著提高土壤溫度，改變土壤結構和細菌的生長環境，進而直接影響土地養分轉換與吸收，從而提高土壤肥力;

4）覆膜技術還可縮短經濟作物的生育周期，特別是在出苗期表現，促使植株根系迅速繁殖，從而提高經濟作物生理指標，進而取得增產增收的效益^[1]。

二、試驗方法設計

（一）實驗設計

在山西省某實驗基地開展了多次不同類型的地膜遮蓋實驗，先后完成了一般地膜遮蓋（P）、滲透地膜遮蓋（SS）、光分解地膜遮蓋（SW）、生物分解地膜遮蓋（SW）和不覆膜（CK）等五個處理過程，其中地膜的遮蓋時期為春小麥全生長期，每一個處理過程均采用了三個重復，總處理的小區面積115m²。旋耕法播種量大，采用后溝播覆膜放苗，分別在2019年五月十八日進行農田播種，在十月十六日完成農田實驗苗收割;在2020年五月四日進行農田播種，在九月二十九日完成實驗苗收獲。在試驗過程中，選用一般地膜厚0.008mm，該地膜由三水滲膜技術中心研發與制造，厚0.008mm;光解土壤地膜選用由吉林喜豐塑業生產和制造的地膜成品，其厚約0.0079mm;而生物降解地膜厚度約為0.0059mm^[2]。

（二）項目和方法的確定

1.土壤溫度測定

每輪生長期為三天，每日6：00～18：00，每2小時測量一次，并完成詳細的記錄。由于三年測定的土表5cm和10cm處的土溫變化規律相同，而15cm和20cm處的土溫變化規律也極為相似，故在數據分析步驟中選擇具有標志性的5cm（播種深入）和15cm（根系密集）及25cm處的土層地溫做代表。

2、土壤水分測定法

在玉米生長的不同階段，從田間取土鉆取新鮮土樣（每20cm取一次，取3m深），使用鋁盒干燥稱重法測量土壤重量，準確至0.01g。土重含水率=（m1-m2/m2-m0）×100%，式中值：m0—干燥空鋁盒重（g）;m1—干燥前的鋁盒和土樣重量（g）;m2—干燥鋁盒及土樣重量。

3、土壤中酶活性測定

對玉米不同的生長期，如玉米苗、拔節、大喇叭口、成熟期，通過在玉米試驗農田田間鉆取新鮮土壤樣品，經自然風干，經磨粉過篩后備用。

脲酶活力的測定方法：酚類鈉-次氯酸鈉比色法;堿性磷酸酶活力：用磷酸苯二鈉法;過氧化氫酶活性：高錳酸鉀滴定;硝酸還原酶活性：2，4-二硝基酚比色法和亞硝酸還原酶活性。

4、玉米苗全量營養元素測定

收割后取玉米樣本進行數據計算比對，對稻草、葉、穗軸、籽粒等部分進行稱量干燥，用不銹鋼粉碎機研磨，在試驗室內使用濃H₂SO₄-H₂O₂消煮法。

5、玉米生長指數測定

抽樣調查記錄了每一處理田地的出苗率，并在每個生育時期抽取記錄株高，以供春播后測量。

6、土基養分測定

于玉米不同的生長階段取土樣，經自然風干處理，經自然干燥處理，經1mm以上的磨粉已留后用。利用pH計測定不同處理的pH值，分別采用重鉻酸鉀容量法（有機質）、0.5mol/L碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法（有效磷）、1mol/L的NH4AC浸提—火焰光度法（速效鉀）、凱氏消煮定氮蒸餾法（全氮）、HC_lO₄-H₂SO₄法（全磷）、KaOH/L（堿解法）、KiOOH（全磷）、KAO（全鉀）、硫酸肼法（硝態氮）等。

7、玉米產量測定

每一年玉米收獲期，對兩塊試驗田進行農田實驗苗取樣，并根據試驗確定每一塊玉米實際收獲量，并用稱量換算每一處理玉米產量（kg/hm²）。

三、不同類型覆膜對玉米田生態效應的影響

（一）不同類型覆膜對土壤溫度的影響

地膜覆蓋可以改變地表輻射以及有效減少土壤蒸發，在一定程度上可以改善農田小氣候，并且其水熱變化表現出特殊的規律。試驗結果表明，在不同生育期，每一處理都表現出不同特征。一般地膜處理的覆蓋物不容易被風吹壞，其抗拉強度高，封閉能力強，所以在生長過程中可以更好地抑制土壤水分的蒸發;但是，對滲水層的膜層又不能充分利用。地膜熱滲透技術主要是為了克服大小規模的雨水不能進入地膜下并被有效蒸發，以及過度抑制土壤空氣這兩大問題。

（二）不同覆膜類型土壤脲酶活性的研究

地膜覆蓋對農田生態效應中的水熱條件、空氣通透性有影響作用。另外，作物生長及施肥等因素對土壤酶活性有重要影響。覆膜處理使土地中脲酶和過氧化氫酶的活力下降，但土壤堿性磷酸酶和蔗糖酶活力增強，這和本文的研究結論相吻合。結果表明，土壤脲酶與過氧化物脫氫酶濃度的減少，主要是由于土壤水分覆蓋后含水量增大，而玉米的生長發育較旺盛，使玉米植物根系與土地通氣功能增強，CO₂分壓增大，土地抗氧化還原電位減少，尤其是在涂布薄膜后土地pH值減少，從而抑制了土壤脲酶與過氧化氫酶的活力。結果表明，當水稻覆膜后氮、磷的濃度有所提高，作物生長更旺盛，根系呼吸強度也有所提高。通過對土壤水熱產量等資料分析，發現土壤酶活性變化與水和熱量、作物生長及地膜降解之間存在著明顯的相關關系^[3]。

（三）不同覆土對土壤養分含量的影響

通過對實驗結果進行分析后可知：生物降解地膜>滲透地膜>光降解地膜>普通地膜>露地不覆膜，與產量變化有協同作用，主要是在不同處理期間水分利用效率和氮利用率。玉米收獲期間，植株營養成分及其有關指標受玉米生長狀況的影響。通過對實驗數據進行分析后可知：覆膜處理對玉米植株各部分營養成分有一定的促進作用，包括籽粒、穗軸、稻草與葉的全磷化處理后，其全量養分含量有所下降。4種覆膜處理玉米各部分全量營養元素間只存在很小的差別，表明不同地膜類型的不同不會引起玉米地上部作物全量營養元素的變化。在全氮條件下，玉米各部分養分吸收和積累均有差異，表現為籽粒>秸稈>葉片>穗軸，這表明籽粒在氮肥利用率上更高。薄膜保墑效果顯而易見，有效增加了作物的水分利用量，且每一個過程均可促使土壤營養的擴散和運移吸收，并最終影響到了土壤營養的有效性和作物對營養的利用率。

四、結論

為進一步提高中國北部地區旱地作物的水分利用效率，本文研究了不同類型地膜覆蓋對玉米農田生態效應的影響，并探討了造成土壤溫度、脲酶活性以及其他養分含量變化的原因。分析不同地膜類型農地綜合效應，對于今后農業生態建設具有重要的理論和現實意義。

參考文獻：

[1]白雪.不同類型地膜覆蓋下的玉米農田生態效應研究[D].山西大學，2018.

[2]牟鴻燕.半濕潤區不同覆蓋模式的土壤生態效應和對春玉米生長的影響[D].西北農林科技大學，2018.

[3]陳廷續.玉米地膜覆蓋的生態效應[N].農民日報，2013-04-03（006）.

作者簡介：

白雪（1992.10-），女，漢族，山西省忻州市，碩士研究生，研究實習員，研究方向：不同地膜類型覆蓋下的農田生態效應研究。