摘要：為研究在膜側(cè)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(shè)置普通塑料白地膜、黑地膜以及液態(tài)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(chǎn)量的影響。結(jié)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(zhì)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(nóng)藝性狀均有促進(jìn)效果，其中黑地膜表現(xiàn)最優(yōu)，其株高、主序長度、一次有效分枝數(shù)、一次有效角果數(shù)、每果粒數(shù)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(chǎn)量為2 926.50 kg·hm-2，分別較白地膜、液態(tài)地膜、CK顯著增產(chǎn)34.67%、81.60%、87.55%。綜上所述，在膜側(cè)種植下，覆蓋黑地膜具有較好的保水增產(chǎn)效果，可作為西南旱地油菜節(jié)水抗旱、綠色高產(chǎn)高效的栽培措施。以上結(jié)果為進(jìn)一步優(yōu)化和普及地膜覆蓋油菜提供理論和技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：地膜種類；土壤水熱；農(nóng)藝性狀；油菜產(chǎn)量doi：10.13304/j.nykjdb.2023.0293

中圖分類號：S565.4 文獻(xiàn)標(biāo)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(zāi)害，其中季節(jié)性干旱災(zāi)害最嚴(yán)重，造成油菜大幅減產(chǎn)甚至顆粒無收[1]，嚴(yán)重制約著該區(qū)域油菜的發(fā)展。膜側(cè)栽培技術(shù)是一種將作物種植在地膜兩側(cè)邊緣的農(nóng)藝種植模式，這種播種方式可避免種穴錯位、覆土板結(jié)，有效解決膜上種植導(dǎo)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(cè)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(jī)械化回收創(chuàng)造了條件，在提升地膜機(jī)械化回收率的同時降低了回收地膜的含雜率。膜側(cè)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(jìn)油菜干物質(zhì)和農(nóng)藝性狀的形成，從而提高產(chǎn)量[56]。研究表明，膜側(cè)播種可有效增加油菜籽葉綠素和干物質(zhì)積累，改善油菜種群莖枝分布，與不覆膜相比，膜側(cè)播種使覆膜油菜產(chǎn)量提高1.00%～4.40%，含油量和蛋白質(zhì)含量提高0.18%～26.18%，而且在避旱減災(zāi)和節(jié)水豐產(chǎn)能力方面效果顯著，同時還能降低勞動強(qiáng)度和投入產(chǎn)出比[1]。

地膜覆蓋技術(shù)簡單、容易操作，在農(nóng)業(yè)發(fā)展中得到了廣泛應(yīng)用。我國作為全球塑料生產(chǎn)和使用大國，農(nóng)業(yè)地膜和棚膜的消耗量巨大，僅2018年地膜消耗量就達(dá)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，各類適應(yīng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的液態(tài)地膜、活體植物地膜、可降解地膜等應(yīng)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(chǎn)生不同程度的影響[11]。目前，基于膜側(cè)栽培下，不同材料地膜對油菜生長和產(chǎn)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(tài)地膜3種地膜，在膜側(cè)栽培條件下，通過大田試驗對比不同地膜對油菜產(chǎn)量和土壤水熱的影響，旨在實現(xiàn)油菜綠色高產(chǎn)高效產(chǎn)業(yè)的發(fā)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(nóng)業(yè)科學(xué)院簡陽市玉成基地（30°38′N，104°53′E）進(jìn)行，該地屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，地貌以丘陵為主。試驗調(diào)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(shè)計

供試油菜品種為‘德興油12’。在膜側(cè)種植條件下，分別選用普通塑料白膜、黑地膜、液態(tài)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(tài)地膜購于連云港金河液態(tài)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(fù)。小區(qū)長5 m，寬4 m，面積20 m2。試驗地周圍設(shè)4行保護(hù)行，于2021年10月初進(jìn)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(guī)。

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(xù)監(jiān)測2 d（晴天），取平均值。

1.3.2 油菜生物量及產(chǎn)量相關(guān)性狀的測定 分別于油菜苗期和蕾苔期每小區(qū)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(zhì)量，取平均值。在油菜成熟時，每小區(qū)隨機(jī)取10株進(jìn)行室內(nèi)考種，測定株高、有效分枝高度、主序長度、一次有效分枝數(shù)、一次有效角果數(shù)、主序有效角果數(shù)、每果粒數(shù)、千粒重。每小區(qū)收獲后籽粒自然晾干稱重，記作產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010、SPSS 26.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)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(tài)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(tài)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(cè)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(yōu)。

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(tài)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(jìn)程的推進(jìn)，土壤溫度逐漸升高。在油菜蕾苔期，白地膜、液態(tài)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(cè)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(zhì)累積的影響

由圖4可知，在油菜苗期，黑地膜、白地膜、液態(tài)地膜和CK處理的油菜干物質(zhì)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(zhì)累積量逐漸增加，在油菜蕾苔期，黑地膜、白地膜、液態(tài)地膜和CK處理的油菜干物質(zhì)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(zhì)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(zhì)累積量均高于CK，其中在蕾苔期顯著高于CK，說明在膜側(cè)種植條件下，覆膜能夠提高油菜干物質(zhì)量，促進(jìn)油菜生長發(fā)育。

2.4 不同地膜對油菜農(nóng)藝性狀的影響

不同地膜處理下油菜的農(nóng)藝性狀如表1 所示。黑地膜處理下油菜的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu)，其株高、主序長度、一次有效分枝數(shù)、一次有效角果數(shù)、每果粒數(shù)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(shù)較CK分別顯著提高5.77%、13.51%、44.14%。液態(tài)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(nóng)藝性狀均優(yōu)于CK，說明在膜側(cè)種植條件下，覆膜處理對油菜農(nóng)藝性狀的形成具有促進(jìn)作用，且黑地膜效果最優(yōu)。

2.5 不同地膜對油菜產(chǎn)量的影響

不同地膜處理下膜側(cè)種植油菜的產(chǎn)量如圖5所示。黑地膜、白地膜、液態(tài)地膜、CK 處理下油菜的產(chǎn)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(chǎn)量最高，較白地膜、液態(tài)地膜、CK 處理顯著增產(chǎn)34.67%、81.60%、87.55%；白地膜處理較液態(tài)地膜、CK 處理顯著增產(chǎn)34.85%、39.27%；液態(tài)地膜處理與CK處理差異不顯著。綜上所述，膜側(cè)種植下3種地膜均能不同程度地提高油菜產(chǎn)量，其中黑地膜與白地膜的增產(chǎn)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(huán)境直接影響土壤生產(chǎn)力，是作物生長發(fā)育所需營養(yǎng)元素的基本來源，其中土壤含水量是影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋地膜搭配合理的栽培技術(shù)可促進(jìn)深層水分的有效利用，協(xié)調(diào)作物用水與供水矛盾，在干旱半干旱地區(qū)得到廣泛應(yīng)用[12-14]。田效琴等[5]研究發(fā)現(xiàn)，壟作覆膜且膜側(cè)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(jié)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(dá)到顯著水平，與本研究結(jié)果一致。嚴(yán)國富等[16]研究表明，液態(tài)地膜的透光率強(qiáng)，能夠減少水分蒸發(fā)和蒸騰，與本研究中液態(tài)地膜表現(xiàn)的良好鎖水能力結(jié)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(guān)系到植物根系對水分和養(yǎng)分的吸收，當(dāng)土壤溫度過低或過高時，植物根系的吸水能力下降、礦質(zhì)營養(yǎng)吸收變慢，從而阻礙作物生長發(fā)育，覆蓋地膜可改善外界環(huán)境變化對作物造成的不利影響。趙富貴等[17]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋地膜可阻斷膜內(nèi)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(fā)現(xiàn)，與白地膜相比，黑地膜增溫、保墑效果顯著，其在高溫季節(jié)時還能起到一定的降溫效應(yīng)，使作物免受高溫危害，有利于壯苗和植物生長發(fā)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(yōu)于白地膜和液態(tài)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(nèi)部微生物活動差異進(jìn)而引起的水熱循環(huán)差異有關(guān)。

3.2 地膜種類對作物產(chǎn)量的影響

覆蓋地膜作為一種有效增產(chǎn)方式已在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。王偉[18]研究發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)6.35%～22.86%，且植株農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最優(yōu)。本研究也表明，黑地膜處理下油菜的農(nóng)藝性狀表現(xiàn)最好、產(chǎn)量最高，與前人研究結(jié)果一致。許顯虹等[19]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋地膜加速了油菜葉片、莖稈干物質(zhì)向角果轉(zhuǎn)移，促進(jìn)油菜干物質(zhì)的積累，且較不覆膜增產(chǎn)16.15%～28.68%。王磊等[20]研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋普通聚乙烯地膜、生物降解地膜較露地栽培分別增產(chǎn)40.3%、29.7%。Miles等[21]研究發(fā)現(xiàn)，BioTelo、BioAgri和Weed Guard Plus黑地膜不僅能夠減少對環(huán)境的污染，且較白地膜對西紅柿的生長起到了更好的促進(jìn)作用。頡健輝等[22]研究發(fā)現(xiàn)，液體地膜處理下的番茄產(chǎn)量較普通塑料地膜增加，但品質(zhì)有所下降；但本研究表明，液態(tài)地膜處理下油菜的產(chǎn)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(dǎo)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(chǎn)液體的效果，進(jìn)而使得番茄產(chǎn)量高于普通塑料地膜。目前，關(guān)于液態(tài)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(tài)地膜處理對油菜生長發(fā)育的積極作用較小，可能是液態(tài)膜的膜狀保持時間短，水分子穿透液態(tài)膜阻礙了膜內(nèi)露水的形成；另外，水分子揮發(fā)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(chǎn)量最高。因此，覆蓋黑地膜且膜側(cè)種植的方式可作為西南旱地油菜節(jié)水抗旱、綠色高產(chǎn)高效的栽培措施。

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