可降解地膜覆盖对膜下滴灌棉田土壤水分和温度及棉花产量的影响.pdf

第 41 卷 第 4 期2023 年 8 月石河子大学学报(自然科学版)Journal of Shihezi University(Natural Science)Vol.41 No.4Aug.2023收稿日期:2022-07-11 基金项目:国家自然科学基金(51869028)作者简介:高宗昌(1971),男,教授级高级工程师,研究方向为水利水电工程设计。通信作者:郭沂林(1987),男,高级工程师,从事水利水电工程设计研究,e-mail:124146804 。DOI:10.13880/ki.65-1174/n.2023.21.004文章编号:1007-7383(2023)04-0449-06可降解地膜覆盖对膜下滴灌棉田土壤水分和温度及棉花产量的影响高宗昌,郭沂林(新疆兵团勘测设计院(集团)有限责任公司,新疆 乌鲁木齐 830000)摘要:为探究可降解地膜在哈密地区滴灌棉田的适用性,本文选择了黑色氧化-生物双降解膜(BM1)、白色氧化-生物双降解膜(BM2)、黑色全生物降解膜(BM3)、白色全生物降解膜(BM4)4 种降解地膜,并以普通塑料地膜覆盖为对照(PE),在 20192020 年以棉花为试验对象研究分析了不同类型地膜的降解特性及对棉花生育期土壤温度、棉花出苗和产量的影响。结果表明:BM2 处理最早开始降解(覆膜后 80 d),白色降解地膜的降解速率高于黑色降解地膜,普通塑料地膜基本不产生降解。BM2 在覆盖 180 d 其面积损失率和质量损失率平均达到 67.42%和 81.67%。降解地膜处理 0100 cm 土层土壤平均质量含水率在花期、铃期、吐絮期显著低于 PE 处理。降解膜覆盖处理土壤温度与 PE 处理的温差均呈现先增大后减小的趋势,在花期达到最大值。BM2 处理籽棉产量最高,2019 年和 2020年分别为 7 765 和 7 901 kg/hm2,显著高于 BM1 与 BM3 处理(P 0.05)。综上,推广白色氧化-生物双降解膜(BM2)可作为解决哈密地区棉田残膜污染和保证棉花增产稳产的有效措施。关键词:降解特性;土壤温度;出苗;棉花产量;哈密地区中图分类号:S562;S275.6文献标志码:ADegradation characteristics of biodegradable mulch and its effects on soil moisture and temperature and cotton yield under drip irrigationGAO Zongchang,GUO Yilin(XPCC Surveying&Designing Institute(Group)Co Ltd,Urumqi,Xinjiang 830000,China)Abstract:To investigate the applicability of degradable mulch in drip irrigation cotton fields in the Hami region,four types of degradable mulches,black oxidized-biodegradable film(BM1),white oxidized-biodegradable film(BM2),black fully biodegradable(BM3)and white fully biodegradable(BM4),were selected and covered with common plastic mulch as control(PE).The degradation characteristics of the different types of mulch and the effects on growth period temperature,cotton emergence,and yield were studied and analyzed in 2019-2020 with cotton as the test object.The results showed that the BM2 treatment started to degrade at the earliest(80 d after mulching),the degradation rate of white degraded mulch was higher than that of black degraded mulch,and ordinary plastic mulch did not degrade.The average area loss rate and mass loss rate of BM2 reached 67.42%and 81.67%at 180 d of mulching.The moderate mass water content of the soil in the 0100 cm layer of the degraded film treatment was significantly lower than that of the PE treatment during the flowering,bell,and flocculation stages.The temperature difference between the soil temperature of degraded film cover treat-ment and PE treatment showed a trend of increasing and decreasing,reaching the maximum at the flowering stage.The seed cotton yield of BM2 treatment was the highest,7 765 and 7 901 kg/hm2 in 2019 and 2020,respectively,significantly higher than BM1 and BM3 treatments(P2 cm 且20 cm 的裂缝,150 d 出现20 cm 的自然裂缝,180 d 地膜出现碎裂,最大残膜面积16 cm2。BM4 前期降解速度相对较慢,覆膜 90 d 时才开始出现裂纹,120 d 时出现多处(24 处/m2)2 cm 且20 cm 的裂缝,但 150 d 后与 BM2 降解情况基本同步。BM1 与 BM3 降解速度相对缓慢,BM1 在 90 d开始出现裂纹,较 BM3 提前 10 d 进入开裂期;130 d后 BM1 和 BM3 降解情况基本同步,130 d 时地膜均出现2 cm 的自然裂缝或孔洞,160 d 出现20 cm的自然裂缝,BM1 与 BM3 在生育期末膜面相对完整均未出现大面积碎裂。各地膜处理降解速率排名为BM2BM4BM1BM3PE。图 2地膜随生育期推进降解情况2.1.2地膜面积损失率与质量损失率图 3 为 2 年内地膜面积损失率与质量损失率随覆膜后天数的变化情况。从图 3 可以看出:PE 处理的面积损失率与质量损失率基本没有变化,而各种降解膜均表现出逐渐增大的变化趋势。面积损失率在覆膜后 150 d 明显增高,质量损失率在覆膜后 60 d 明显增高;2 年内面积损失率增高时间晚于质量损失率,且生育期末面积损失率均低于质量损失率。BM2处理降解膜降解性能最好,BM4 降解膜次之,BM1 和BM3 降解最慢。BM2 处理在 2019 年覆膜后 180 d 面积损失率和质量损失率分别为 66.48%和 80.87%,2020 年分别为 68.36%和 82.46%;BM4 在 2019 年面积损失率和质量损失率分别为 46.85%和 58.77%,2020 年分别为 45.88%和 58.37%,降解相对较优。图 3地膜面积与质量损失率随覆膜后天数的变化情况452 石河子大学学报(自然科学版)第 41 卷2.2不同覆膜类型对生育期内土壤水分和温度的影响 2019 年和 2020 年不同覆盖处理下棉田土壤质量含水率随棉花生育期的变化情况(图 4)显示:2 年内 0100 cm 土层土壤平均质量含水率随棉花生育期均呈现先增加后减小的趋势,在花期和铃期达到最大。苗期与蕾期降解地膜处理 0 100 cm 土层土壤平均质量含水率略低于普通塑料地膜 PE,但差异不显著,2019 年苗期 BM1、BM2、BM3、BM4 处理含 水 率 分 别 比 PE 低 2.20%、0.90%、4.36%、5.17%,2020 年 分 别 低 9.70%、1.22%、3.38%、3.46%;后期降解膜出现较大程度降解,PE 处理的0 100 cm 土层土壤平均质量含水率在 2019 年比BM1、BM2、BM3、BM4 分 别 高 7.07%、8.50%、6.90%、15.16%(P0.05),2020 年分别高 11.52%、18.14%、8.97%、17.18%(P0.05)。图 5棉田平均土壤温度随棉花生育期的变化2.3不同覆膜处理对棉花出苗及产量的影响出苗时间和出苗率是棉花稳产高产的重要前提。2019、2020 年不同覆膜处理下棉花出苗时间及出苗率变化情况(表 2)显示:不同地膜覆盖处理棉花出苗需要 57 d,2019 年各处理棉花出苗比 2020年迟 12 d。BM2、BM4 及 PE 处理出苗比 BM1 和BM3 早 1 2 d。2019 年 PE 处 理 棉 花 出 苗 率 比BM1、BM3、BM4 处 理 分 别 高 出 19.17%、18.18%、11.72%(P 0.05),2020 年 分 别 高 出 18.86%、18.85%、11.54%(P0.05)。PE 处理棉花出苗率最高,分别为 91.67%和 92.95%,BM2 处理次之;PE、BM2 处理和 BM1、BM3 及 BM4 处理间差异显著(P0.05),BM4 与 BM1 及 BM3 处理间差异显著(P0.05);降解膜覆盖处理中 BM2 出苗率最高,2年分别为 90.38%和 91.67%,仅次于 PE 处理。表 2 20192020 年不同地膜覆盖下棉花的出苗时间和出苗率处理出苗时间出苗率/%2019 年2020 年2019 年2020 年PE5 月 8 日5 月 8 日91.671.70a92.951.70aBM15 月 10 日5 月 9 日76.924.44b78.204.49bBM25 月 8 日5 月 8 日90.382.22a91.671.70aBM35 月 10 日5 月 9 日77.563.39b78.212.80bBM45 月 9 日5 月 8 日82.053.39ab83.333.57ab注:1)2019、2020 年 各 处 理 的 播 种 日 都 相 同,分 别 为5 月 2 日和 5 月 4 日;2)表中数据为“平均数标准误”,同列不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05),但显著高于 BM1 与 BM3(P0.05)。2 年中出苗率均表现为 PE 处理最优,BM2 和 BM4 处理与其差异不显著。BM2 处理产量取得 2 年试验最大值,与 PE 处理间无显著差异。(3)综合降解膜降解性能、保温效果、棉花出苗及产量,白色氧化-生物双降解地膜(BM2)可作为极端干旱区滴灌棉花普通塑料地膜的替代产品。454 石河子大学学报(自然科学版)第 41 卷参考文献(References)1 WANG K,WANG C,CHEN M Q,et al.Effects of plastic film mulch biodegradability on nitrogen in the Plant-Soil System J.Science of the Total 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