不同類型地膜覆蓋下的玉米農田生態(tài)效應研究獲獎科研報告

不同類型地膜覆蓋下的玉米農田生態(tài)效應研究獲獎科研報告【關鍵詞】地膜覆蓋;玉米農田;生態(tài)效應

一、引言

從七十年代開始，我國部分農產區(qū)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(fā)，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(huán)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(huán)境，進而直接影響土地養(yǎng)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(xiàn)，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(qū)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(fā)與制造，厚0.008mm;光解土壤地膜選用由吉林喜豐塑業(yè)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(guī)律相同，而15cm和20cm處的土溫變化規(guī)律也極為相似，故在數(shù)據(jù)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(jié)、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(yǎng)元素測定

收割后取玉米樣本進行數(shù)據(jù)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(shù)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(yǎng)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）、HClO4-H2SO4法（全磷）、KaOH/L（堿解法）、KiOOH（全磷）、KAO（全鉀）、硫酸肼法（硝態(tài)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(jù)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(tài)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(fā)，在一定程度上可以改善農田小氣候，并且其水熱變化表現(xiàn)出特殊的規(guī)律。試驗結果表明，在不同生育期，每一處理都表現(xiàn)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(fā);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(guī)模的雨水不能進入地膜下并被有效蒸發(fā)，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(tài)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(fā)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(fā)現(xiàn)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(yǎng)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(xié)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(yǎng)成分及其有關指標受玉米生長狀況的影響。通過對實驗數(shù)據(jù)進行分析后可知：覆膜處理對玉米植株各部分營養(yǎng)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(yǎng)分含量有所下降。4種覆膜處理玉米各部分全量營養(yǎng)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(yǎng)元素的變化。在全氮條件下，玉米各部分養(yǎng)分吸收和積累均有差異，表現(xiàn)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(yǎng)的擴散和運移吸收，并最終影響到了土壤營養(yǎng)的有效性和作物對營