地膜类型对棉花生长的影响及自身降解和回收特性分析.pdf

【目的】评价不同类型地膜对棉花长势的影响及自身降解和回收特性的分析【方法】以聚乙烯地膜()为对照设置全回收高强度地膜()和 种可降解地膜(、和)处理对比分析地膜类型对棉花长势和产量的影响及地膜回收效果和田间降解情况筛选出综合性能优异的棉田绿色生产地膜【结果】处理蕾期和花期株高茎粗分别是 、和 、降解地膜处理株高较 显著降低 处理株高和茎粗较 无显著差异 处理蕾期、花期和铃期地上部生物量分别是 、和 /株 处理在各生育时期较 显著提高 且均显著高于降解地膜 处理单株成铃数、单铃重和籽棉产量分别为 个/株、/个和 /处理单铃重较 显著降低 /个但单株成铃数显著提高 个/株产量显著提高 /增幅 降解地膜处理单株成铃数、单铃重和产量处理间差异均不显著但均较 分别显著降低 个/株、/个和 和 处理回收率为 和 但 处理较 显著提高 处理降解率较高为 较 残留率降低 【结论】降解地膜处理较聚乙烯地膜产量更低 全回收高强度地膜增产 /增幅 回收率提高 覆膜应用潜力较好关键词:棉花降解地膜地膜产量降解率中图分类号:文献标志码:文章编号:()收稿日期():基金项目:国家自然科学基金项目()、新疆维吾尔自治区重大科技专项()新疆维吾尔自治区高校科研计划项目()新疆农业科学院农业科技创新平台能力提升建设专项 农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室开放课题()新疆维吾尔自治区天山英才人才培养项目作者简介:陈茂光()男江西南昌人硕士研究生研究方向为农田生态().通信作者:林涛()男新疆玛纳斯人研究员博士研究方向为棉田生理生态().汤秋香()女河南开封人教授博士研究方向为农田生态环境与耕作制度().引 言【研究意义】地膜覆盖能够有效地保持土壤水分增加土壤地温使作物增产 然而聚乙烯()地膜韧性、强度较低耐老化能力差使用后回收较困难 棉花地膜覆盖量较大相对的残膜量也会较大 评价不同类型地膜对棉花长势的影响对分析地膜自身降解和回收有重要意义【前人研究进展】生产中不断加大新型功能地膜的研发力度其中以高强度全回收和可生物降解地膜 产品最具代表性高强度全回收地膜是一种在聚乙烯材料基础上增强地膜的拉伸强度实现同等厚度情况下不破碎回收率高达到 较 地膜回收率增加 生物降解地膜主要成分为聚丁二酸丁二醇酯()、聚乳酸()、聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯()和聚甲基乙撑碳酸酯()通过添加降解母料的种类和比例控制降解速率实现作物对地膜增温保墒功能的需求和作物收获后彻底降解 李鹏辉等发现与 地膜相比高强度地膜可以提高土壤温度和含水量并对棉花株高、果枝台数具有增益效果增产率为 生物降解地膜最终分解产物为二氧化碳和水分解彻底但可控性新新疆疆农农业业科科学学第 卷较差无法较好满足作物生育期对温度和水分的需求作物产量不稳定 杨振兴等研究发现/复合型降解地膜和 全生物降解地膜较 地膜处理的谷子产量低但三者之间无显著差异 王龙等研究发现 种不同 含量的生物降解地膜与 地膜相比籽棉产量降低 【本研究切入点】曾晓萍等研究表明全生物降解地膜不仅增产且降解率高达 以上较 地膜残留量降低 前人研究主要集中于不同地膜对作物产量的影响关于高强度地膜和降解地膜对棉花长势及自身降解和回收特性分析的综合性评价研究鲜有报道 需评价不同类型地膜对棉花长势的影响及自身降解和回收特性的分析【拟解决的关键问题】选取聚乙烯地膜、全回收高强度地膜和 种生物降解地膜对比分析不同类型地膜对作物长势的影响及自身降解和回收特性为棉田地膜的筛选提供参考 材料与方法 材 料试验于 年 月在沙雅县海楼镇(海拔 )进行 该区位于塔里木盆地北部渭干河绿洲平原南端属温带大陆性气候年平均日照 无霜期 年积温 年均降雨量不足 供试品种为 号供试地膜为 种降解地膜 方 法 试验设计试验在普通农田进行采用单因素随机区组设计材料为全回收高强度地膜()、种降解地膜分别标记为、(耐候期 )和(耐候期 )以聚乙烯地膜()为对照 于 月 日播种采用 膜 行 管种植模式株行配置()理论密度 株/每个处理重复 次每个重复设 个试验小区小区长 宽 表 表 地膜状况 序号处理颜色厚度()宽度()主要成分来源透明 新疆利华(集团)股份有限公司透明 麦盖提星联科技农膜有限公司透明 宿州妙顺环保科技有限公司黑色 新疆通用塑料高性能化工程技术研究中心透明 新疆宝利丰达农业科技有限公司透明 新疆宝利丰达农业科技有限公司 注:表示聚乙烯 表示聚丁二酸丁二醇酯 表示聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯 表示聚甲基乙撑碳酸酯:()测定指标 深地积温及温差覆膜后于每个处理中间小区宽行中间处采用自动温度记录仪()埋入膜下 处采样间隔为 时间为棉花出苗后至收获期用每日温度变化整理成日平均温度计算 深地积温及与 处理间温差()株高和茎粗每个小区随机挑选长势均匀的边、中行棉花各 株定点观测于主要生育时期测量子叶节到生长点的高度并使用电子游标卡尺测量该株棉花茎粗()地上部生物量于主要生育时期每个小区随机挑选长势均匀的边、中行棉花各 株从子叶节取地上部并杀青 再 烘至恒重称其干物质量(/株)籽棉产量于收获时期每个小区选取 样方调查有效株数(株/)和单株成铃数(个/株)选第 期陈茂光等:地膜类型对棉花生长的影响及自身降解和回收特性分析取棉花冠层下部(果枝)、中部(果枝)和上部(及以上果枝)各取 朵棉铃自然风干后称重计算单铃重(/个)籽棉产量(/)有效株数 单株成铃数 单铃重 降解地膜降解率播种时称量各类地膜初始质量于主要生育时期和收获时期每个小区采用对角线取样法沿对角线拾取 个 样方表层降解地膜清洗晾干后称重(/)降解地膜降解率(初始质量 残留量)/初始质量 地膜回收率棉花收获后对 和 处理进行机械回收作业回收率 (初始质量 残留量)/初始质量 数据处理使用 公司的数据分析软件 对数据进行统计分析并采用微软公司开发的办公软件 中 进行绘图 结果与分析 地膜类型对 深地积温及温差的影响研究 表 明 处 理 深 地 积 温 为 处理地积温显著高于 且均显著高于 种降解地膜、和 处理 处理 深地积温较 处理显著提高了 达 种降解地膜处理间温差不显著较 处理地积温降低了 图 图 不同类型地膜下 深地积温(左)及温差(右)变化 ()()地膜类型对棉花株高和茎粗的影响研究表明各生育时期 处理较 处理无显著差异降解地膜处理的株高显著低于 蕾期各降解地膜中处理株高与 差异不显著、和 处理株高显著低于 处理 随着生育进程的推进降解地膜处理对棉花株高的影响逐渐增大在花期各降解地膜处理间均存在显著差异 各生育时期 处理较 茎粗无显著差异 蕾期降解地膜处理较 处理茎粗差异不显著花期降解地膜处理的茎粗显著低于 处理 图 图 不同类型地膜下各生育时期棉花株高(左)和茎粗(右)变化 ()()新新疆疆农农业业科科学学第 卷 地膜类型对棉花地上部生物量的影响研究表明各生育时期 处理地上部生物量显著高于 处理降解地膜处理显著低于 处理 蕾期 处理地上部生物量为 /株较 处理显著提高 降解地膜处理较 处理显著降低 花期 处理地上部生物量显著高于 处理降解地膜处理显著低于 处理 降解地膜处理间无显著差异 铃期 处理地上部生物量显著高于 处理 降解地膜处理显著低于 处理 且降解地膜处理间差异显著呈现出 整个棉花生长阶段 处理地上部生物量显著高于 且均显著高于降解地膜处理降解地膜处理间差异逐渐变大图 图 不同类型地膜下各生育时期棉花地上部生物量变化 地膜类型对棉花产量及构成因素的影响研究表明地膜类型对有效株数无显著差异对棉花单株成铃数、单铃重及籽棉产量的影响差异显著 处理棉花单株成铃数显著高于 处理 个/株但单铃重显著低于 处理 /个和 处理单株成铃数较 无显著差异和 处理单株成铃数较 处理分别显著降低 和 个/株 种降解地膜处理单铃重均显著低于 处理 /个但处理间无显著差异 处理籽棉产量较 处理显著提高 增产 /且均显著高于降解地膜降解地膜处理较 籽棉产量降低 全回收高强度地膜处理产量显著高于普通聚乙烯地膜且均显著高于降解地膜表 表 不同类型地膜下棉花产量及构成因素变化 处理 有效株数(株/)单株成铃数 (个/株)单铃重(/个)籽棉产量(/)注:字母表示处理间差异显著():()地膜降解及回收情况研究表明各降解地膜降解率随生育时期的推进逐渐增加 蕾期、和 处理间降解率无显著差异处理较其他降解地膜显著提高约花期降解地膜处理间降解率差异变大均表现出显著性水平铃期和吐絮期 处理降解率显著高于其他降解地膜约 处理显著低于其他降解地膜和 处理无显著差异 随覆膜时间的增长处理由花期显著低于 处理到吐絮期高于 处理约 收获时期 处理在降解地膜中降解率最高为 较 处理降解率显著提高 较 处理回收率提高 但较 和 处理无显著差异且均显著高于 处理收获期时 和 经机械回收作业后 处理回收率高达 较 处理回收率显著提高 图 讨 论 土壤温度作为影响作物生长发育和产量的重要因素 降解地膜处理较普通聚乙烯地膜处理土壤温度更低与研究结果相似 研究结果表明在一定程度上降解地膜降解率与土壤温度呈负相关关系 地膜保温性能会受到降解地膜降解情况的影响 但研究表明 处理 深地积温较其他降解地膜偏低但并未影响产量形成可能是黑色地膜除草效果好减小了种群竞争力第 期陈茂光等:地膜类型对棉花生长的影响及自身降解和回收特性分析图 各生育时期降解地膜降解(左)和收获时期地膜降解及回收变化(右)()()株高、茎粗、地上部生物量等是反映作物长势的重要农艺指标 研究表明降解地膜处理下各生育时期棉花株高、茎粗和地上部生物量较 处理显著降低 处理地上部生物量较 显著提高 前期棉花生长受土壤温度影响较大影响后期棉花生长发育并影响棉花干物质积累量 对照处理籽棉产量为 /但 处理产量较 处理更高产量提高 /增幅 与施光美等研究结果相似 研究表明虽然 处理的单铃重低于 处理 /个但单株成铃数显著高于 处理 个/株 研究结果表明降解地膜处理产量显著低于 处理 且单株成铃数和单铃重较 处理分别显著降低 个/株和 /个与邬强等研究结果相似 可能是降解地膜处理棉花主要长势和产量指标均低于普通聚乙烯地膜处理产量显著下降主要归因于产量构成因子下降带来的加性效应所致 降解地膜主要成分不同降解时间和降解速率也不同 试验研究发现降解地膜在各生育时期中降解率差异较大收获时期降解地膜均能达到 以上降解率较高试验结束时有少量残留但剩余的生物降解地膜可被土壤微生物降解 收获期降解地膜中 黑色地膜处理降解率最高为 较 处理回收率提高 与王书勤等研究黑色降解膜开裂迟后期降解时间短和降解较彻底结果基本一致 不同类型降解地膜降解速率不同不同类型高强度地膜也会影响其回收效果 经机械回收作业后全回收高强度地膜回收率高达 较对照 处理显著提高 戚瑞敏等研究也表明高强度地膜处理回收率显著高于 地膜 结 论不同地膜类型覆盖棉田地积温差异显著全回收高强度地膜 深地积温较对照显著提高 降解地膜较对照降低 地膜覆盖通过调节地积温进而调控棉花生长发育和干物质积累降解地膜株高和茎粗较对照显著降低 和 各生育时期地上部生物量全回收高强度地膜较对照显著增加 降 解 地 膜 显 著 降 低 不同类型地膜覆盖棉田调控棉花生长发育最终影响产量 全回收高强度地膜较对照单株成铃数显著提高 个/株产量高达 /增幅 降解地膜较对照单株成铃数、单铃重和产量分别显著降低 个/株、/个和 全回收高强度地膜较普通聚乙烯地膜增产效果显著且残膜回收率高达 较对照显著提高 参考文献()():严昌荣刘恩科舒帆等 我国地膜覆盖和残留污染特点与防控技术 农业资源与环境学报 ():新新疆疆农农业业科科学学第 卷 ():陈利军林涛娄振帅等.不同灌溉定额下地膜残留量对土壤物理性质及棉花根系生长的影响 生态学杂志():.():.孟文博王德胜张楠楠等 响应气候变化的棉花生长模拟与县域尺度产量评估 核农学报 ():():李鹏辉杜梦旗卢锐等 不同强度地膜对棉花生长及产量影响 农业与技术 ():():郭怡婷罗晓琦王锐等 生物可降解地膜覆盖对关中地区小麦 玉米农田温室气体排放的影响 环境科学():():瞿金平 自主创新成果落地破解残膜污染难题 科技导报 ():():邓方宁林涛何文清等 生物降解地膜覆盖对棉田土壤水 热 盐及产量的影响 生态学杂志 ():():():杨振兴周怀平解文艳等 山西旱作区不同类型地膜对谷子产量影响及降解性能研究 农业环境科学学报():():王龙贺小伟胡灿等 生物降解地膜降解性能对南疆土壤温湿度及棉花产量的影响 干旱地区农业研究():():曾晓萍王立马金骏等 不同类型全生物降解地膜对芋头产量和土壤环境的影响 中国蔬菜 ():():杨志楠黄金文韩凡香等 秸秆带状覆盖对西北雨养区马铃薯农田土壤温度及产量的影响 作物杂志():():冯欢何文清张凤华等 生物降解地膜性能及对棉花产量的影响评价研究 生态环境学报 ():():龚双凤杨涛陈宝燕等 地膜降解与土壤温度和含水量的关系及其对棉花产量的影响 西北农业学报 ():():岳德成吴崇义史广亮等 种地膜在不同覆膜方式下的控草效果及对玉米生长发育的影响 植物保护 ():():刘忠山李春平地里夏提艾合买提等 深松下滴灌周期对棉花农艺性状及产量的影响 节水灌溉 第 期陈茂光等:地膜类型对棉花生长的影响及自身降解和回收特性分析():():施光美金文娟戴振福 不同地膜覆盖在番茄上的应用效果研究 现代农业科技 ():():邬强王振华郑旭荣等 生物降解膜覆盖对绿洲滴灌棉花土壤水热及产量的影响 农业工程学报 ():():武岩靳拓王跃飞等 内蒙古阴山北麓马铃薯应用/全生物降解地膜可行性分析 生态环境学报():/():袁海涛余学科董灵艳等 氧化 生物双降解地膜在棉田示范效果 中国棉花 ():():王书勤谢吉先陈维娟等 可降解黑色地膜覆盖对花生生长和产量的影响 农业科技通讯 ():():向午燕冯晨冯良山等 全生物降解地膜在辽西半干旱区的降解及残留特性 中国农业大学学报 ():.():戚瑞敏刘勤王旭峰等 高强度地膜应用对棉花生产及地膜回收的影响 农业资源与环境学报():():新新疆疆农农业业科科学学第 卷 (./):【】【】()()()【】/【】/:()()()“”():()().():().