不同強度地膜對棉花生長及產量影響

李鵬輝 杜夢旗 盧銳 羅新寧

(塔里木大學農學院，新疆 阿拉爾 843300)

地膜覆蓋技術具有增溫保墑、抑鹽控草和增產增收等作用[1-6]，廣泛應用于農業生產中[7]。然而，隨著使用量和使用年限的增加，地膜殘留量呈現出上升趨勢[8-10]。超薄低強度地膜回收效果較差，隨著地膜使用量及使用時間的增加，引起了嚴重的殘留污染問題[11]。因此，提高地膜強度對棉花生產至關重要[12,13]。而有關地膜強度對棉花生長及產量影響的研究較少。

因此，本試驗通過2種不同生產工藝的高強度聚乙烯地膜和1種傳統聚乙烯地膜進行試驗，分析地膜機械強度、保溫保墑性能變化對棉花產量的影響，以期摸清不同強度地膜對棉花生長過程影響，促進高強度地膜的推廣和應用。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點位于新疆庫爾勒市包頭湖農場新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所試驗地(E85.87°，N41.68°)。該試驗地位于孔雀河三角洲的沖積扇下部，氣候特征為暖溫帶大陸性干旱氣候，年日照時數為2990h，無霜期平均210d，年平均氣溫約11.4℃，年均降水量為56.2mm。≥10℃的有效積溫平均為4192.1℃。試驗地土壤類型為中壤土，泥砂質灌耕棕漠土，中等肥力。灌溉水源為河水，最高地下水位為2.5m。試驗田0～20cm耕層土壤含有機質8.1g·kg-1，堿解氮43.2mg·kg-1、有效磷19.9mg·kg-1，速效鉀129mg·kg-1，土壤pH為8.4。

1.2 試驗地膜產品及供試作物

地膜產品為某公司生產的2種不同生產工藝的高強度地膜(Q1、Q2)和1種巴州興農農資有限責任公司生產的傳統聚乙烯地膜(PE)，地膜厚度均為0.010mm。供試作物為棉花，品種為“新陸中73號”。

1.3 試驗設計及田間管理

試驗采用單因素隨機區組設計，共3種不同強度的聚乙烯地膜。每處理設3次重復，共計9個小區，處理小區種植面積為167.2m2。2021年4月22日進行覆膜播種，采用66cm加10cm的一膜一帶4行種植模式，株距為10cm，見圖1。利用鋪膜播種機進行穴播式播種，覆膜、鋪設滴灌帶、播種一體化作業。

圖1 棉花膜下滴灌種植模式圖

生育期共灌水9次，灌溉定額為4500m3·hm-2。總施氮量(N)為315kg·hm-2、施磷量(P2O5)為195kg·hm-2、施鉀量(K2O)為75kg·hm-2。20%氮肥及全部磷、鉀肥作基肥，80%的氮肥分9次(7%、10%、16%、16%、14%、14%、8%、7%、7%)追肥隨水滴施。其它管理措施按正常田間管理進行。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 地膜物理機械性能

根據GB 13735—2017[14]測試3種地膜使用前后(初始值和棉花收獲后)的物理性能(抗拉強度、斷裂標稱應變和直角撕裂強度)。各小區選取3.96m2(長6.0m×寬0.66m)進行取樣，裝袋編號后使用電子萬能試驗機(型號：CMT6203)進行樣品處理。

1.4.2 地膜的保溫、保墑性能

在苗期(5月2日)、蕾期(6月26日)、花鈴期(7月27日)，采用地溫計測定膜下0～10cm土層08∶00—22∶00每隔2h的土壤溫度，取其平均值為當日均溫；采用烘干法測定膜下0～20cm土層的土壤含水量。

1.4.3 棉花生長情況

各小區選取連續5株棉株進行掛牌定點觀測，在棉花播種后10d、65d、85d進行調查，測定棉花株高、葉片數和果枝數。

1.4.4 棉花測產情況

棉花吐絮期在各小區隨機選取4.56m2(長3.0m×寬1.52m)區域測定棉花總鈴數、總株數，計算單株鈴數和有效收獲株數；隨機收取50朵吐絮棉鈴(上層棉鈴15個，中層棉鈴20個，下層棉鈴15個)測定單鈴重，計算棉花籽棉產量。

2 結果與分析

2.1 不同強度地膜覆膜前后物理機械性能變化

高強度地膜Q1、Q2的初始物理機械性能在覆膜前后均高于傳統地膜PE。高強度地膜Q1、Q2初始縱向拉伸性能和斷裂標稱應變指數較傳統地膜PE分別提高了94.38%和35.38%、84.38%和14.98%；高強度地膜Q1、Q2初始橫向拉伸性能和斷裂標稱應變指數較傳統地膜PE分別提高了50.98%和25.03%、27.45%和14.44%。使用180d后，高強度地膜Q1、Q2的縱向和橫向拉伸負荷相比于傳統地膜PE分別增加了0.77N和0.31N、0.52N和0.20N。由此可知，高強度地膜在棉花收獲后仍具有較好的拉伸性能，有利于地膜的回收和保持膜面的完整性。

表1 不同地膜覆膜前后物理性能對照

2.2 不同強度地膜覆蓋棉田保溫保墑性變化

2.2.1 地膜強度對棉田土壤溫度影響

由圖2可知，不同地膜覆蓋棉田土壤溫度呈現先升高后降低的變化趨勢。在棉花苗期，各處理間均存在顯著差異，高強度地膜Q1、Q2的土壤溫度較傳統地膜PE顯著增加了2.13℃、0.88℃。在棉花蕾期，高強度地膜Q1、Q2分別與傳統地膜PE存在顯著性關系，高強度地膜Q1、Q2土壤溫度較傳統地膜PE平均提高了4.30%～5.51%。隨著氣溫逐漸升高，地膜對棉花花鈴期生長的增溫作用逐漸降低，以保持土壤水分為主[15]。

圖2 不同地膜覆蓋棉田0～10cm土層土壤溫度變化

2.2.2 地膜強度對棉田土壤水分影響

由圖3可知，不同地膜覆蓋棉田土壤含水量隨著天數的推移而逐漸降低。不同地膜覆蓋下土壤含水量在棉花生育期均表現為Q1>Q2>PE，并且高強度地膜Q1和Q2與傳統地膜PE之間差異顯著。與傳統地膜PE相比，高強度地膜Q1和Q2土壤含水量在苗期時提高了2.56%、1.24%；在蕾期時提高了0.82%、0.56%；在花鈴期時提高了1.44%、0.85%。高強度地膜Q1、Q2在苗期和花鈴期時存在顯著差異。說明高強度地膜能夠降低棉田的水分蒸發和散失[16,17]，為棉花的生長發育提供良好的條件。

圖3 不同地膜覆蓋棉田0～20cm土層土壤含水量變化

2.3 不同強度地膜覆蓋棉花的生長情況

由表2可知，播種后10d高強度地膜Q1、Q2棉花出苗率最高，為90%；傳統地膜PE的棉花出苗率相對較低，為87%。高強度地膜Q2棉花株高最高，為12.06cm，各處理之間棉花株高差異不顯著。高強度地膜Q1棉花葉片數顯著多于傳統地膜PE。與PE相比，Q1、Q2棉花葉片數分別增加了0.8片、0.4片。高強度地膜Q1、Q2之間不存在顯著差異。說明高強度地膜Q1、Q2有利于棉花的出苗和真葉的長出，這可能是因為高強度地膜具有較好的增溫保墑性能。

表2 不同處理棉花在播種10d時的生長情況

由表3可知，播種后65d棉花株高表現為Q1>Q2>PE，株高范圍為39.28～40.08cm。棉花果枝數與株高的變化趨勢相同，與PE相比，Q1、Q2的棉花果枝數分別增加了0.4片、0.2片。各處理之間均不存在顯著差異。說明棉花播種后65d時，高強度地膜Q1、Q2與傳統地膜PE對棉花生長的影響不大。

表3 不同處理棉花在播種65d時的生長情況

由表4可知，播種后85d高強度地膜Q1棉株高度和果枝臺數與傳統地膜PE存在顯著性差異。與傳統地膜PE相比，Q1處理棉花株高增加了9.92cm，葉片數增加了0.2片，果枝數增加了1.0臺；Q2處理棉花株高增加了4.68cm，果枝數增加了0.8臺。表明高強度地膜覆蓋在播種后85d更有利于棉株高度和果枝數的增加。

表4 不同處理棉花在播種85d時的生長情況

2.4 不同強度地膜覆蓋對棉花產量的影響

由表5可知，高強度地膜Q1、Q2有效株數、單鈴重與傳統地膜PE相比無明顯差異。高強度地膜Q1、Q2籽棉產量分別與傳統地膜PE存在顯著性差異。高強度地膜單株鈴數較傳統地膜PE增加0.37～0.40個；籽棉產量較傳統地膜PE增加220.49～254.24kg·hm-2，增產率為2.96%～3.42%。說明高強度地膜覆蓋相較于傳統地膜更有利于棉花單株鈴數和籽棉產量的增加。

表5 不同處理棉花產量構成分析

3 結論

高強度地膜Q1、Q2在使用前后的拉伸性能和斷裂標稱應變指數均高于傳統地膜PE。使用180d后，高強度地膜Q1、Q2縱向和橫向的拉伸負荷相比于傳統地膜PE分別增加0.77N和0.31N、0.52N和0.20N。

不同地膜覆蓋下土壤溫度、水分在棉花生育期均表現為Q1>Q2>PE。與傳統地膜PE相比，高強度地膜Q1、Q2土壤溫度在棉花苗期、蕾期平均提高了13.08%和5.41%、5.51%和4.30%；土壤含水量在棉花生育期中提高了0.56%～2.56%。

高強度地膜在播種后10d及播種后85d對棉花生長的效果均好于傳統地膜PE。與傳統地膜PE相比，高強度地膜Q1、Q2的籽棉產量增加了220.49～254.24kg·hm-2，增產率為2.96%～3.42%。