不同顏色的生態膜膜下滴灌對玉米的水氮利用率及產量的影響

吳義果

（蕭縣王寨鎮農業技術推廣站，安徽蕭縣 235200）

我國的水資源總量居世界第6 位，但人均占有量少，我國是最缺水的國家之一，所以水資源分配和利用極為重要[1]。20世紀70年代末至80年代初，地膜覆蓋栽培技術被引進到中國，隨后迅猛發展，已經成為節水灌溉的主要措施之一[2]。地膜覆蓋栽培技術具有改善土壤溫度、保持土壤濕度、促進玉米生長發育，提高產量和品質的作用[3-4]，但長期使用地膜覆蓋所導致的生產弊端日趨凸顯，以聚乙烯為主要成分的地膜殘渣隨機械操作長期滯留土壤，破壞土壤結構，造成土壤污染，進而危害作物生長[5]。隨著科技的進步，在生產中地膜逐漸被生態膜代替，其對環境的污染更小，對提高作物的產量效果也越好。

生態膜是一種新型的材料，主要成分是高密度聚乙烯，再加上其他輔料加工制成，是一種可降解的塑料，在環境中降解后會變成二氧化碳和水。生態膜可以替代傳統的地膜和傳統的塑料薄膜使用，能節約大量的能源。生態膜覆蓋栽培技術對土壤有顯著的保水作用、增溫效應及明顯的水分表聚現象，能顯著提高玉米的水分利用效率、灌漿速率和單位面積產量[6]。其在保溫保墑、增產等方面效果顯著，同時促進作物根系生長發育和氮素吸收利用，提高氮肥利用率，減少農田氮素揮發與流失[7-8]。

滴灌也是節水灌溉的主要方法之一，相較于傳統灌溉措施，滴灌可以將水肥精確地輸送到農作物根系附近，提高施肥效果，對玉米生長有著明顯的優勢，并且減少水分蒸發，避免水資源浪費[9]。研究表明，生態膜覆蓋較露地處理增產效果明顯，覆膜可提高玉米穗粒數和百粒重[10-11]。普通農膜雖然有一定增產效果，但是它的不可降解性對環境有極大污染。目前國內外主要研究可降解農膜的覆蓋，但其主要停留在單色農膜對作物生長發育的影響。本研究探討了多種顏色的生態膜對作物的影響，并將覆蓋生態膜與膜下灌溉結合起來，達到了節水增效的效果，但是不同規格、顏色的生態膜，其透光率也不一樣，其保溫和增產的效應也有所不同。針對這一問題，開展不同顏色的生態膜膜下滴灌對玉米產量、水分和氮素利用的研究，對于提高玉米產量和水氮利用率具有重要意義，現將試驗結果總結如下。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地選擇位于安徽省宿州市蕭縣王寨鎮萬卓家庭農場玉米新品種示范基地，根據試點所在地區氣象局提供的資料：4 月底降水量15.3 mm，幼苗移栽后出現降雨過程，有利于幼苗的生長。5 月份月降水量59.1 mm，各旬降雨基本調勻，土壤墑情總體適宜。6月份月降水量322.4 mm；7月份上旬氣溫明顯偏低，降水量較少，忽略不計，生育期總降水為396.8 mm。

1.2 試驗設計

試驗設置了4 個處理，分別為覆蓋白色生態膜（A）、黑色生態膜（B）、褐色生態膜（C）、不覆蓋生態膜作對照（CK），生態膜的規格為150.00 cm×0.01 mm，3次重復，采用隨機區組排列方法，在四周設置保護行，其他田間管理與高產田管理一樣。

1.3 試驗實施

供試甜糯玉米品種為‘鳳糯211’，試驗于2022年4 月9 日進行了播種育苗，4 月30 日進行了定苗。生態膜打孔，雙行種植，每小區種植80 株，全生育期蓋膜，收獲后及時清除殘膜，以減少對土壤的污染。統一施肥管理，基肥施基肥復合肥史丹利675 kg/hm2，追肥一次尿素300 kg/hm2，灌溉方式為統一滴灌。

1.4 調查項目與方法

1.4.1玉米產量及產量構成在玉來收獲時，在試驗田每個小區選取10個測產樣點，每個樣點1 m2，計算畝穗數，在每個測定樣段每5 穗收取1 個果穗，共收10 穗作為樣本測定穗粒數，計算平均穗粒數，測定百粒重，折算籽粒產量。

1.4.2耗水量和水分利用效率土壤含水量在玉米苗期和收獲期在田間用土鉆采取土樣，每個處理取3次重復，土樣深度為100 cm，一層20 cm，采用干燥法測定土壤含水量，即可計算。

土壤貯水量（SWS，mm）=土層深度×土壤容重×土壤含水量×10

生育期耗水量（ET，mm）=

播前土壤貯水量-收獲期土壤貯水量+生育期降水量

水分利用效率的計算公式[12]：

WUE[kg/（hm2·mm）]=Y/ET

式中，WUE為水分利用效率（kg/hm2·mm）；Y為玉米籽粒產量（kg/hm2）；ET為玉米生育期總耗水量（mm）。

1.4.3氮素利用效率在玉米播種前和收獲期在每個處理取3次重復，與不施氮處理做計算，選取具有代表性的玉米1株，采用凱氏定氮儀（Kjeltec 2003，Foss，丹麥）測定植株全氮含量以確定其吸氮量。氮素利用指標的計算公式[13]：

氮肥偏生產力=籽粒產量/施氮量

氮肥農學利用效率=（%）（施氮區產量-不施氮區產量）/施氮量×100

氮肥利用率（%）=（施氮區吸氮量-不施氮區吸氮量）/施氮量×100

1.5 數據處理

本文數據均用Excel 2007 進行數據整理與分析，用PDS 數據處理系統進行數據處理、統計和分析，用LSD（多重比較法）法進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同顏色的生態膜膜下滴灌對產量的影響

各處理玉米產量及其構成如表1 所示。由表1可知，在水肥一致的條件下，不同顏色的生態膜膜下滴灌條件下對玉米的產量及構成因素差異性顯著。

表1 玉米產量及其構成因素

在收獲穗數中差異不顯著，處理A、處理B、處理C 和處理CK 無顯著差異。在穗粒數中差異顯著，處理C 較其他處理最顯著，穗粒數最高。處理C 與處理A 差異不大，處理A 和處理B 差異不大。其中處理CK 無生態膜覆蓋穗粒數最低。在百粒重中差異顯著，處理A 和處理C 較處理B和處理CK 顯著性大，處理A 和處理C 之間無顯著差異，處理B 和處理CK 之間無顯著差異。生態膜覆蓋處理對玉米籽粒產量有明顯增加作用，差異極為顯著，表現為處理C＞A＞B＞CK。有生態膜覆蓋處理與無生態膜覆蓋處理CK 玉米產量相差101～2 153 kg/hm2，處理C、A、B 較處理CK 增產率達到25.52%、20.54%、1.20%，其中處理B 增產最低，處理C 增產最高。處理A 和處理C 之間無顯著差異，產量差距不大。因此，褐色生態膜覆蓋和白色生態膜覆蓋處理增產效果最好，效果最優。

2.2 不同顏色的生態膜膜下滴灌對水氮利用效率的影響

2.2.1耗水量不同顏色的生態膜膜下滴灌對玉米耗水量的影響如圖1 所示。處理B 在處理A、C、CK 之間的耗水量差異極為顯著，較處理A、C、CK 分別降低13.49%、6.90%、6.88%，則耗水量由大到小為A＞C＞CK＞B，處理C 和CK 之間無顯著差異。處理B 在各處理之間耗水量最低，處理A 耗水量最高。因此，白色生態膜覆蓋耗水量最大，黑色生態膜覆蓋耗水量最小。

圖1 不同顏色生態膜對耗水量的影響

2.2.2水分利用率不同顏色的生態膜膜下滴灌對水分利用率的影響如圖2所示。各處理間水分利用率差異顯著。處理C比處理A、處理B和處理CK分別提高12.14%、15.39%、25.16%。不同顏色的生態膜對水分利用率的影響為處理C＞A＞B＞CK。處理A、處理B和處理CK差異不大，水分利用率差不多。因此，有膜覆蓋水分利用率優于無生態膜覆蓋，處理C褐色生態膜水分利用率最高，其他處理無顯著差異。

圖2 不同顏色生態膜對水分利用率的影響

2.2.3氮素利用效率由表2 可知，不同顏色的生態膜膜下滴灌處理的玉米氮肥偏生產力差異極為顯著。處理C 氮肥偏生產力最高，處理C 較處理A、處理B 和處理CK 分別提高4.12%、23.97%和25.55%。處理C、處理A 和處理B 之間差異不大。無生態膜覆蓋處理CK 氮肥偏生產力最低。因此，處理C 的氮肥偏生產力最高，褐色生態膜效果最好。

表2 氮肥偏生產力

由表3 可知，不同顏色的生態膜膜下滴灌對不同氮肥處理間的氮肥農學效率和氮肥利用率的影響不同。在氮肥農學效率中差異顯著，處理A＞C＞B＞CK，處理A氮肥農學效率最高，處理A和處理C之間無顯著差異，處理C 和處理B 之間無顯著差異。因此，處理A 的氮肥農學效率較高，處理CK 最低。在氮肥利用率中差異極為顯著，處理C＞A＞B＞CK，處理C 和處理B 氮肥利用率之間無顯著差異。處理CK氮肥利用率最低，處理CK較處理A、處理B和處理C分別低4.63、2.52 和5.15 百分點。因此，處理C 氮肥利用率最高。

表3 氮素利用率

3 討論與結論

3.1 不同顏色的生態膜膜下滴灌對玉米產量及其產量構成的影響

覆蓋栽培有效地改善和協調了農田土壤水分狀況，有利于作物的生長發育，提高了作物產量和水肥利用效率[14]。本試驗研究發現，有生態膜覆蓋較無生態膜覆蓋，玉米產量及產量構成有顯著增加。在收獲穗數中各處理無明顯差異，在穗粒數中處理A和處理C 無顯著差異，并且比其他處理高。在百粒重中差異極為顯著，處理A 和處理C 較其他處理較好。在籽粒產量中，處理A和處理C之間差異不大，并較其他處理高。

因此，不同顏色生態膜膜下滴灌條件主要是影響穗粒數和百粒重，收獲穗數差異不大，對其影響較小。褐色生態膜穗粒數為542.07 粒/穗、白色生態膜為532.57 粒/穗、黑色生態膜為518.77 粒/穗、無生態膜為512.23 粒/穗。在穗粒數中褐色生態膜和白色生態膜表現最好，褐色生態膜比白色生態膜高9.5 粒/穗。褐色生態膜百粒重為35.1 g、白色生態膜為34.1 g、黑色生態膜為30.5 g、無生態膜為29.9 g。褐色生態膜和白色生態膜百粒重最高，黑色生態膜和無生態膜覆蓋較低。

在籽粒產量中，褐色生態膜籽粒產量為10 591 kg/hm2、白色生態膜為10 171 kg/hm2、黑色生態膜為8 539 kg/hm2、無生態膜為8 438 kg/hm2。褐色生態膜和白色生態膜對其增產效果最佳，并且無顯著差異。黑色生態膜和無生態膜覆蓋產量較低，則競爭力較弱。

3.2 不同顏色的生態膜膜下滴灌對水氮利用效率的影響

土壤表面在覆蓋地膜之后，水分蒸發受到很大程度的抑制，隔阻了地氣之間的水分交換，抑制了表層土壤的水分蒸發，提高了水分利用效率[15]。

本試驗研究發現，在玉米耗水量中，白色生態膜耗水量為454.07 mm、褐色生態膜為421.90 mm、無生態膜為421.83 mm、黑色生態膜為392.80 mm。其中黑色生態膜覆蓋耗水量最低，白色生態膜覆蓋耗水量最高，褐色生態膜和無生態覆蓋耗水量差不多。在玉米水分利用效率中，褐色生態膜水分利用率為25.12 kg/hm2·mm、白色生態膜為22.40 kg/hm2·mm、黑色生態膜為21.77 kg/hm2·mm、無生態膜為20.07 kg/hm2·mm，所以褐色生態膜水分利用率最高。

在對氮素利用效率的研究中，其氮肥偏生產力、氮肥農學效率和氮肥利用率差異性顯著。在氮肥偏生產力中，褐色生態膜為10.86 kg/kg、白色生態膜10.43 kg/kg、黑色生態膜為8.76 kg/kg、無生態膜為8.65 kg/kg。褐色生態膜最高，褐色生態膜和白色生態膜差異性不大，黑色生態膜和白色生態膜差異不大，無生態膜較低。

在氮肥農學效率中，白色生態膜5.20 kg/kg、褐色生態膜5.04 kg/kg、黑色生態膜為3.95 kg/kg、無生態膜為3.84 kg/kg。白色生態膜最高，無生態膜最低。在氮肥利用率中，褐色生態膜為28.04%、白色生態膜為27.52%、黑色生態膜為25.41%、無生態膜為22.89%。所以褐色生態膜利用率最大，白色與褐色差異不大，黑色和無膜較低。

在耗水量中，白色生態膜耗水量最高，白色生態膜耗水量最小，其他處理差異不大。白色生態膜透光率最高，其水分代謝活躍，耗水量高。黑色生態膜透光率低，較好地保持了低溫，其耗水量最低。在水分利用效率中，褐色生態膜效果最好，籽粒產量轉化率高。白色生態膜水分利用率與褐色生態膜差異性不大，但是白色生態膜耗水量高，其在節約水分上不如褐色生態膜。黑色生態膜雖然耗水量低，節水效果好，但是其水分利用率較低，籽粒產量轉化率低。無生態膜覆蓋水分利用率最低，沒有競爭優勢。

通過膜下滴灌技術和覆膜栽培技術，將水分精準送到根系附近，并減少水分蒸發，將水分充分利用。通過膜下滴灌和覆膜栽培，促進了氮素的轉運效率，提高了氮素向營養器官轉移，提高了氮素利用效率，增加了籽粒產量，達到增產的作用。

在氮素農學效率中，白色生態膜效率最高，黑色生態膜和褐色生態膜差距不明顯，沒有生態膜覆蓋效率最低。氮肥利用率中，褐色生態膜效率最高，白色生態膜和褐色生態膜差距不大，無生態膜覆蓋效率最低。因此，褐色生態膜和白色生態膜較其他處理來說，氮素農學效率和氮肥利用率最好。

綜上所述，在節水滴灌的基礎上，不同顏色的農膜覆蓋條件下。有生態膜覆蓋較無生態膜覆蓋效果更好，生產上選擇有膜覆蓋。其中褐色生態膜和白色生態膜增產效果最好。水分利用率中，耗水量最低的黑色生態膜其水氮利用率也較低，并且產量不高，則黑色生態膜競爭力較弱。白色生態膜耗水量最高，其水氮利用率也較高。褐色生態膜耗水量適中，水氮利用率最高，增產效果也好。

因此，褐色生態膜覆蓋和白色生態膜覆蓋較其他顏色覆蓋處理效果最好，其中褐色生態膜綜合條件略微突出，提高了水氮利用效率，減少了對大自然的污染，節約了水資源，達到了最優的生態膜覆蓋效果。可根據當地條件，因地制宜，選擇性覆蓋適宜的生態膜。