西辽河平原降解膜覆盖对玉米生长与土壤环境的影响及覆盖期优化

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:liuning2007
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可降解地膜在未降解前与普通塑料地膜具有相同的覆盖效果,在减少环境污染的同时,还可增加生育后期降雨利用率。探究可降解地膜的在不同水文年型最优覆盖期,既能保证覆膜对作物生育前期增温保墒效果,也能提高水分利用效率。研究以西辽河平原区大面积玉米滴灌种植为背景,在内蒙古东部节水增粮行动工程万亩滴灌工程建设示范区开展了 3年(2016~2018)田间原位观测试验,设3个不同诱导期白色氧化-生物双降解地膜(White Oxo-biodegradable Film Mulching,WM)覆盖处理,诱导期60d(WM60)、80d(WM80)和100d(WM100);3个不同诱导期黑色氧化-生物双降解地膜(Black Oxo-biodegradable Film Mulching,BM)覆盖处理,60d(BM60)、80d(BM80)和100d(BM100);普通塑料地膜覆盖处理(PM)和裸地(CK)对照处理。探讨氧化-生物双降解地膜的降解性能和不同地膜覆盖对土壤环境、玉米生长、产量和降雨利用率的影响。采用HYDRUS-2D软件模拟了不同诱导期的水热运移规律,优选出适合不同水文年型的可降解地膜最优覆盖期,主要研究结论如下:(1)氧化-生物双降解地膜均在预设诱导期前后开始降解,说明降解时间可控。氧化-生物双降解地膜的破损率均显著大于普通塑料地膜覆盖处理,其诱导期越长,破损率越小;黑色氧化-生物双降解地膜破损率较白色氧化-生物双降解地膜高1.52%~17.01%;地膜裸露地表区域的破损率大于浅层土壤覆盖区。(2)白色氧化-生物双降解地膜在未降解阶段土壤积温与普通塑料地膜覆盖处理差异不显著,黑色氧化-生物双降解地膜生育期土壤积温较白色氧化-生物双降解地膜降低了 44.56℃;氧化-生物双降解地膜诱导期越长,土壤积温越高。(3)氧化-生物双降解地膜在未降解阶段和普通塑料地膜处理之间土壤含水率无显著差异;普通塑料地膜阻碍了降雨入渗,抽雄期~灌浆期,诱导期60天的氧化-生物双降解地膜膜内区域的土壤含水率较普通塑料地膜处理提高了 3.99%~20.47%;在玉米生育末期,诱导期60天的氧化-生物双降解地膜膜内区域土壤储水量较普通塑料地膜处理提高了 3.16%~3.22%。(4)氧化-生物双降解地膜覆盖处理覆膜区域雨水入渗最大深度主要受降雨量、地膜破损率、雨前土壤含水率的大小和分布影响;随着降雨量的增大,覆膜区的雨水入渗深度越深,降雨有效入渗率先减小后增加,当降雨量达到89.21mm后,地膜覆盖不再影响覆膜区的降雨利用;随着氧化-生物双降解地膜破损率的增大,膜下区域雨水入渗深度越深,降雨有效入渗率先增大后减小。在西辽河平原区,降雨主要以小雨和中雨为主,建议在进入雨季时,降解膜的破损率需要达到36.64%。(5)随着氧化-生物双降解地膜处理诱导期时间的增加,收获后0~60cm 土层土壤有机质含量逐渐降低,土壤有效氮含量逐渐增加;氧化-生物双降解地膜处理未降解前,土壤微生物量C、N的含量、土壤蔗糖酶、土壤脲酶和土壤过氧化氢酶的活性与普通地膜处理无显著差异,均高于裸地对照;氧化-生物双降解地膜诱导期越长,土壤微生物量C、N的含量、土壤脲酶和蔗糖酶的活性越高。(6)氧化-生物双降解地膜和普通塑料地膜覆盖处理的出苗率无明显差异,覆膜处理平均出苗率较裸地处理高5.42%;株高、叶面积指数和干物质在苗期和拔节期无明显差异,随着生育期的推进,差异逐渐减增大;氧化-生物双降解地膜(诱导期60d)处理的生育进程较裸地处理缩短5~6d,较普通塑料地膜处理生育期延长了 2~3d。(7)综合大田试验产量、水分利用效率和经济效益,建议在平水年选择诱导期60~80d,枯水年选择诱导期80~100d。(8)利用HYDRUS-2D构建了膜下滴灌条件下土壤水热运移模型,采用2016年和2017年实测数据对模型参数进行率定和验证,R2在0.76~0.84之间,模拟结果与实测数据拟合较好。根据模拟结果,试验区最优氧化-生物双降解地膜诱导期建议,丰水年为60d左右,平水年60~70d,枯水年70~100d。(9)结合田间试验与模型模拟结果,适用于西辽河平原区的氧化-生物双降解地膜覆盖期,丰水年建议为60d左右破损率达到36.64%,平水年为60~70d,枯水年为80~100d。
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