不同類型地膜對土壤水熱和油菜產量的影響

摘要：為研究在膜側種植條件下，不同類型地膜對耕作層土壤水熱條件和油菜生長狀況的影響，設置普通塑料白地膜、黑地膜以及液態地膜3種地膜覆蓋處理，以不覆膜作為對照（CK），開展田間試驗，綜合分析地膜對土壤水熱和油菜生長與產量的影響。結果表明，與CK相比，3種覆膜處理使油菜苗期和蕾苔期的土壤含水率分別增加0.49%～2.29%和7.60%～10.77%，其中黑地膜、白地膜處理在蕾苔期保水效果顯著；油菜干物質量分別增加6.36%～38.36%和7.52%～88.44%，其中黑地膜增幅最大，白地膜次之，蕾苔期均與CK差異顯著；3種地膜處理對油菜農藝性狀均有促進效果，其中黑地膜表現最優，其株高、主序長度、一次有效分枝數、一次有效角果數、每果粒數分別較CK增加11.53%、18.34%、50.10%、46.46%、87.50%。黑地膜處理油菜的產量為2 926.50 kg·hm-2，分別較白地膜、液態地膜、CK顯著增產34.67%、81.60%、87.55%。綜上所述，在膜側種植下，覆蓋黑地膜具有較好的保水增產效果，可作為西南旱地油菜節水抗旱、綠色高產高效的栽培措施。以上結果為進一步優化和普及地膜覆蓋油菜提供理論和技術支撐。

關鍵詞：地膜種類；土壤水熱；農藝性狀；油菜產量doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0293

中圖分類號：S565.4 文獻標志碼：A 文章編號：10080864（2024）12015707

我國長江流域是世界上最大的冬油菜種植帶，但油菜生育期較長，容易遭受各種災害，其中季節性干旱災害最嚴重，造成油菜大幅減產甚至顆粒無收[1]，嚴重制約著該區域油菜的發展。膜側栽培技術是一種將作物種植在地膜兩側邊緣的農藝種植模式，這種播種方式可避免種穴錯位、覆土板結，有效解決膜上種植導致塑料膜殘留帶來的土壤局部缺水、肥料利用率降低、作物根系生長受阻等不良影響[2-4]，膜側種植還擺脫了地膜對作物根茬的束縛，在作物收獲后地膜與土壤剝離方便，能夠較為完整地保存，為其機械化回收創造了條件，在提升地膜機械化回收率的同時降低了回收地膜的含雜率。膜側種植模式對作物的保濕、保溫效果較好，其微拱形的鋪膜方式有利于作物的水分聚集，改善土壤溫濕狀況，能夠有效解決油菜等植株苗期高溫早衰問題，促進油菜干物質和農藝性狀的形成，從而提高產量[56]。研究表明，膜側播種可有效增加油菜籽葉綠素和干物質積累，改善油菜種群莖枝分布，與不覆膜相比，膜側播種使覆膜油菜產量提高1.00%～4.40%，含油量和蛋白質含量提高0.18%～26.18%，而且在避旱減災和節水豐產能力方面效果顯著，同時還能降低勞動強度和投入產出比[1]。

地膜覆蓋技術簡單、容易操作，在農業發展中得到了廣泛應用。我國作為全球塑料生產和使用大國，農業地膜和棚膜的消耗量巨大，僅2018年地膜消耗量就達210 萬t，占世界地膜消耗量的90%，使用地膜土地面積已超0.2億hm2[78]。隨著農業生產的發展，各類適應農業發展的液態地膜、活體植物地膜、可降解地膜等應運而生[910]。另外，除地膜種類外，地膜顏色也會對作物生長和土壤理化性狀產生不同程度的影響[11]。目前，基于膜側栽培下，不同材料地膜對油菜生長和產量影響的研究鮮見報道，因此，本研究以不覆膜作為對照組，選擇普通塑料白地膜、黑地膜以及液態地膜3種地膜，在膜側栽培條件下，通過大田試驗對比不同地膜對油菜產量和土壤水熱的影響，旨在實現油菜綠色高產高效產業的發展。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2021年10月在四川省農業科學院簡陽市玉成基地（30°38′N，104°53′E）進行，該地屬亞熱帶季風性氣候，地貌以丘陵為主。試驗調查期間（油菜苗期和蕾苔期）日平均最高溫14.12 ℃，日平均最低溫8.45 ℃，降水量32.5 mm。供試土壤為紫色土，土壤肥力中等、均勻。

1.2 試驗設計

供試油菜品種為‘德興油12’。在膜側種植條件下，分別選用普通塑料白膜、黑地膜、液態地膜覆蓋土壤，如圖1所示。白地膜、黑地膜均為寬50 cm、厚0.008 mm，購于山東省萊州市莊盛塑料有限公司；液態地膜購于連云港金河液態地膜廠，加水稀釋后噴灑于地表（3 kg·hm-2），1 d后即可成膜，該膜春夏季有效期為60～80 d，秋冬季有效期為80～120 d；以不覆膜為對照（CK），每處理3次重復。小區長5 m，寬4 m，面積20 m2。試驗地周圍設4行保護行，于2021年10月初進行人工點播，油菜種植密度為15 000 株·hm-2，其他管理措施同常規。

1.3 試驗方法

1.3.1 土壤含水量及溫度的測定 分別于油菜苗期和蕾苔期鉆取0—20 cm土層的土壤樣品，烘干測定土壤含水量。

在油菜植株間放置曲管地溫計，分別于油菜苗期和蕾苔期測定土壤0—5、5—10、10—15、15—20 和20—25 cm 土層的溫度，每2 h 記錄1次，連續監測2 d（晴天），取平均值。

1.3.2 油菜生物量及產量相關性狀的測定 分別于油菜苗期和蕾苔期每小區選取代表性植株5株，于105 ℃殺青30 min，80 ℃烘干至恒重，測定干物質量，取平均值。在油菜成熟時，每小區隨機取10株進行室內考種，測定株高、有效分枝高度、主序長度、一次有效分枝數、一次有效角果數、主序有效角果數、每果粒數、千粒重。每小區收獲后籽粒自然晾干稱重，記作產量。

1.4 數據分析

采用Excel 2010、SPSS 26.0 軟件對數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同地膜對土壤水分的影響

由圖2可知，在油菜苗期，黑地膜、白地膜、液態地膜、對照（CK）處理的土壤含水率分別為14.71%、14.48%、14.45%、14.38%，差異不顯著；在油菜蕾苔期，黑地膜、白地膜、液態地膜、對照組的土壤含水率分別為14.30%、14.24%、13.89%、12.91%，其中黑地膜和白地膜處理的含水率較CK顯著提升10.77%和10.30%。綜上所述，3種地膜處理在油菜苗期和蕾苔期的土壤水分含量均高于CK，且蕾苔期黑地膜與白地膜處理的效果顯著，說明在膜側種植條件下，覆膜能夠提高土壤水分含量，其中，黑地膜的保水效果最優。

2.2 不同地膜對土壤溫度的影響

由圖3可知，在油菜苗期，液態地膜、黑地膜、白地膜、CK 處理的土壤溫度分別為9.29、9.28、9.25、9.18 ℃，處理間均差異不顯著。隨著油菜生育進程的推進，土壤溫度逐漸升高。在油菜蕾苔期，白地膜、液態地膜、黑地膜、CK處理的土壤溫度分別為23.82、23.45、23.24、23.13 ℃，處理間仍差異不顯著，但均顯著高于苗期。綜上所述，3種地膜處理的土壤溫度與CK處理無顯著差異，說明在膜側種植條件下，覆膜對土壤增溫影響較小。

2.3 不同地膜對干物質累積的影響

由圖4可知，在油菜苗期，黑地膜、白地膜、液態地膜和CK處理的油菜干物質量分別為18.72、16.79、14.39、13.53 g，處理間無顯著性差異；隨著油菜的生長，干物質累積量逐漸增加，在油菜蕾苔期，黑地膜、白地膜、液態地膜和CK處理的油菜干物質量分別為57.38、45.11、32.74、30.45 g，其中黑地膜和白地膜處理的油菜干物質量較CK顯著提高88.44%與48.14%。綜上所述，3種地膜處理在苗期和蕾苔期時的油菜干物質累積量均高于CK，其中在蕾苔期顯著高于CK，說明在膜側種植條件下，覆膜能夠提高油菜干物質量，促進油菜生長發育。

2.4 不同地膜對油菜農藝性狀的影響

不同地膜處理下油菜的農藝性狀如表1 所示。黑地膜處理下油菜的農藝性狀表現最優，其株高、主序長度、一次有效分枝數、一次有效角果數、每果粒數分別較CK 顯著提高11.53%、18.34%、50.10%、46.46%、87.50%。白地膜處理下油菜的株高、主序長度、一次有效分枝數較CK分別顯著提高5.77%、13.51%、44.14%。液態地膜油菜的株高較CK顯著提高2.62%。綜上所述，3種地膜處理下油菜的農藝性狀均優于CK，說明在膜側種植條件下，覆膜處理對油菜農藝性狀的形成具有促進作用，且黑地膜效果最優。

2.5 不同地膜對油菜產量的影響

不同地膜處理下膜側種植油菜的產量如圖5所示。黑地膜、白地膜、液態地膜、CK 處理下油菜的產量分別為2 926.50、2 173.10 、1 611.50、1 560.40 kg·hm-2，其中黑地膜處理的產量最高，較白地膜、液態地膜、CK 處理顯著增產34.67%、81.60%、87.55%；白地膜處理較液態地膜、CK 處理顯著增產34.85%、39.27%；液態地膜處理與CK處理差異不顯著。綜上所述，膜側種植下3種地膜均能不同程度地提高油菜產量，其中黑地膜與白地膜的增產效果顯著，尤以黑地膜增幅最大。

3 討論

3.1 地膜種類對土壤水熱的影響

土壤環境直接影響土壤生產力，是作物生長發育所需營養元素的基本來源，其中土壤含水量是影響作物生長發育和產量的關鍵因素。研究發現，覆蓋地膜搭配合理的栽培技術可促進深層水分的有效利用，協調作物用水與供水矛盾，在干旱半干旱地區得到廣泛應用[12-14]。田效琴等[5]研究發現，壟作覆膜且膜側播種的水分利用率較平作不覆膜提升28.38%；在相同種植條件下，黑色地膜處理的水分利用率較白色地膜提高2.10%。本研究表明，黑地膜處理的土壤含水率較白地膜提高2.95%，與前人結果一致。張琴[15]研究表明，在油菜相同生育階段時，黑地膜和白地膜處理在下0—100 cm 土層的土壤含水率平均相差0.39%～1.01%，但未達到顯著水平，與本研究結果一致。嚴國富等[16]研究表明，液態地膜的透光率強，能夠減少水分蒸發和蒸騰，與本研究中液態地膜表現的良好鎖水能力結果相似。

土壤溫度和水分對作物的影響相輔相成。溫度直接關系到植物根系對水分和養分的吸收，當土壤溫度過低或過高時，植物根系的吸水能力下降、礦質營養吸收變慢，從而阻礙作物生長發育，覆蓋地膜可改善外界環境變化對作物造成的不利影響。趙富貴等[17]研究發現，覆蓋地膜可阻斷膜內與外界的氣體交換，增加凈輻射，從而提高地溫。張琴[15]研究發現，與白地膜相比，黑地膜增溫、保墑效果顯著，其在高溫季節時還能起到一定的降溫效應，使作物免受高溫危害，有利于壯苗和植物生長發育。綜上所述，在相同栽培條件下，覆蓋地膜可以起到增溫、保水作用，且黑地膜的效果優于白地膜和液態地膜，這可能與黑地膜透光率低、輻射熱透過少等特性以及不同地膜種類造成的土壤內部微生物活動差異進而引起的水熱循環差異有關。

3.2 地膜種類對作物產量的影響

覆蓋地膜作為一種有效增產方式已在農業生產中廣泛應用。王偉[18]研究發現，黑膜微壟溝播較白膜微壟溝播、黑膜平鋪穴播、白膜平鋪穴播、無膜處理增產6.35%～22.86%，且植株農藝性狀表現最優。本研究也表明，黑地膜處理下油菜的農藝性狀表現最好、產量最高，與前人研究結果一致。許顯虹等[19]研究發現，覆蓋地膜加速了油菜葉片、莖稈干物質向角果轉移，促進油菜干物質的積累，且較不覆膜增產16.15%～28.68%。王磊等[20]研究發現，覆蓋普通聚乙烯地膜、生物降解地膜較露地栽培分別增產40.3%、29.7%。Miles等[21]研究發現，BioTelo、BioAgri和Weed Guard Plus黑地膜不僅能夠減少對環境的污染，且較白地膜對西紅柿的生長起到了更好的促進作用。頡健輝等[22]研究發現，液體地膜處理下的番茄產量較普通塑料地膜增加，但品質有所下降；但本研究表明，液態地膜處理下油菜的產量低于黑地膜和白地膜，僅高于CK處理。這可能是由于供試作物種類差異導致，液體地膜可以滿足加工番茄生長對水分和熱量的需求，具有增產液體的效果，進而使得番茄產量高于普通塑料地膜。目前，關于液態地膜的研究逐漸增加，但其對于作物的影響效果不盡相同。本研究中液態地膜處理對油菜生長發育的積極作用較小，可能是液態膜的膜狀保持時間短，水分子穿透液態膜阻礙了膜內露水的形成；另外，水分子揮發還會帶走部分熱量，因此增溫性也低于其他處理。塑料地膜不存在以上問題，且黑色地膜透光率低、輻射熱透少、吸熱保暖高等，因此本研究中黑地膜處理下的油菜產量最高。因此，覆蓋黑地膜且膜側種植的方式可作為西南旱地油菜節水抗旱、綠色高產高效的栽培措施。

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