检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2024, 第5期: 86–95 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.05.013

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

生物降解地膜和灌溉定额对棉田土壤水热特性的影响

王一帆1(), 林涛2,3,4, 王冬5, 王新翠6, 张昊1, 刘海军1, 陈茂光1, 汤秋香1()   

  1. 1新疆农业大学农学院/棉花教育部工程研究中心，830052，新疆乌鲁木齐
    2新疆农业科学院经济作物研究所，830091，新疆乌鲁木齐
    3中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所，100081，北京
    4农业农村部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室，830091，新疆乌鲁木齐
    5新疆金丰源种业有限公司，842008，新疆阿克苏
    6沙雅县农业技术推广中心，842008，新疆阿克苏
  • 收稿日期:2023-01-13 修回日期:2023-10-07 出版日期:2024-10-15 发布日期:2024-10-16
  • 通讯作者: 汤秋香，研究方向为农田生态环境，E-mail：790058828@qq.com
  • 作者简介:王一帆，研究方向为作物栽培学与耕作学，E-mail：345290366@qq.com
  • 基金资助:
    新疆维吾尔自治区重大科技专项(2020A01002-4-4);国家自然科学基金(31960386);新疆维吾尔自治区高校科研计划项目(XJEDU20191012)

Effects of Biodegradable Film and Irrigation Quota on Soil Hydrothermal Characteristics in Cotton Field

Wang Yifan1(), Lin Tao2,3,4, Wang Dong5, Wang Xincui6, Zhang Hao1, Liu Haijun1, Chen Maoguang1, Tang Qiuxiang1()   

  1. 1College of Agronomy, Xinjiang Agricultural University / Engineering Research Center of Cotton of Ministry of Education, Urumqi 830052, Xinjiang, China
    2Institute of Industrial Crops, Xinjiang Academy of Agricultural Sciences, Urumqi 830091, Xinjiang, China
    3Institute of Environment and Sustainable Development in Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
    4Key Laboratory of Crop Physiological Ecology and Cultivation in Desert Oasis Region, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Urumqi 830091, Xinjiang,China
    5Xinjiang Jinfengyuan Seed Industry Co., Ltd., Aksu 842008, Xinjiang, China
    6Shaya County Agricultural Technology Extension Center, Aksu 842008, Xinjiang, China
  • Received:2023-01-13 Revised:2023-10-07 Online:2024-10-15 Published:2024-10-16

RichHTML

4

PDF (PC)

66

摘要：

为探索新疆棉区生物降解地膜覆盖下棉田土壤水热特性及其适宜灌溉量，以地膜为主区，设新疆宝利丰达热氧―生物双降解地膜（BF）、宿州天壮全生物降解地膜（TZ）、蓝山屯河生物降解地膜（LS）和聚乙烯地膜（PE）4个处理；灌溉定额为副区，设3150（亏缺灌溉，W1）、4050（常规灌溉，W2）和4950 m3/hm2（增量灌溉，W3）3个处理，PE为对照，研究生物降解地膜和灌溉定额对棉田土壤温度、水分分布、产量及其构成因素的影响。 结果表明，地膜的降解率表现为BF>TZ>LS>PE。相同地膜覆盖下，W3处理较W1和W2处理可增加0~30cm土层土壤含水率，土壤温度降低，可促进棉花根系对土壤水分的吸收，籽棉产量分别提高3.15%和1.49%。与PE相比，BF和LS保温保墒效果较弱，不利于棉花的生长发育，产量降低，而TZ降解速率适中，籽棉产量达5665.20~5776.36 kg/hm2，当灌溉定额较W3高6.53%时，籽棉产量增加1.27%。因此，天壮全生物降解地膜和灌溉定额在4050~5361 m3/hm2范围内组合，在南疆棉区应用可使土壤保持较好的温度和水分，确保产量不下降的同时降低残膜污染。

关键词: 棉花, 生物降解地膜, 灌溉定额, 水热特性, 产量

Abstract:

In order to explore the soil hydrothermal characteristics and suitable irrigation amount of cotton field under different biodegradable film mulching in Xinjiang cotton area, in the main area of plastic film, four treatments were set up: Baolifengda thermo-oxidative-biodegradable film (BF), Suzhou Tianzhuang fully biodegradable film (TZ), Lanshantunhe biodegradable film (LS) and polyethylene film (PE). To investigate the effects of biodegradable film and irrigation quota on soil temperature, water distribution, yield and its components in cotton fields, three treatments were set up: 3150 m3/ha (deficit irrigation, W1), 4050 m3/ha (traditional irrigation, W2), and 4950 m3/ha (incremental irrigation, W3). The results showed that the degradation rate of the film were BF > TZ > LS > PE. In comparison to the W1 and W2 treatments, the W3 treatment under the same plastic film mulching increased the water rate in the 0-30 cm soil layer, lowered soil temperature, promoted cotton roots to absorb soil water, and increased seed cotton yield by 3.15% and 1.49%, respectively. Cotton did not grow and develop as well under BF and LS as it did under PE, and the yield was lower. The degration rate of TZ was moderate, and the sed cotton yield reached 5665.20-5776.36 kg/ha. The yield of seed cotton increased by 1.27% when the irrigation guota exceeded W3 by 6.53%. Therefore, the combination of Tianzhuang fully biodegradable film and irrigation quota in the range of 4050-5361 m3/ha can maintain good temperature and moisture in the soil, and ensure the yield does not decrease and reduce the residual film pollution.

Key words: Cotton, Biodegradable mulch film, Irrigation quota, Hydrothermal characteristics, Yield

表1

2021年棉花生育期划分

生育时期
Growth period		 苗期
Seedling stage		 蕾期
Bud stage		 花铃期
Boll setting stage		 吐絮期
Boll opening stage		 全生育期
Whole growth period
日期（月-日）Date (month-day) 05-21－06-18 06-19－07-22 07-23－08-24 08-25－09-25 05-21－09-25
播种后天数Days after sowing (d) 0~29 29~64 64~97 97~128 128

表2

生物降解地膜田间观测标准

序号Number 时期Stage 评价标准Evaluation criterion
1 诱导期 开始铺膜到出现小裂缝
2 破裂期 肉眼清楚看到大裂缝
3 崩裂期 地膜裂解成大碎块、没有完整膜面
4 破碎期 地面无大块残膜存在，仍有小碎片
5 全降解期 地膜在地面基本消失

图1

测定位点

表3

不同地膜表观目测降解时间进程

处理
Treatment		 诱导期
Induction stage		 破裂期
Rupture stage		 崩裂期
Disintegration stage		 破碎期
Fragmentation stage		 全降解期
Full degradation stage
日期
Date		 历时
Time (d)		 日期
Date		 历时
Time (d)		 日期
Date		 历时
Time (d)		 日期
Date		 历时
Time (d)		 日期
Date		 历时
Time (d)
PE 05-18-09-27 135 － － － － － － － －
BF 05-18-06-18 31 06-18-07-02 14 07-02-08-24 53 08-24-09-19 26 09-19 124
TZ 05-18-06-18 31 06-18-07-16 28 07-16-09-05 51 09-05-09-27 25 09-27 135
LS 05-18-07-16 59 07-16-08-13 28 08-13-09-27 45 09-27 132 － －

表4

不同生物降解地膜的降解率

处理Treatment 30 d 60 d 90 d 120 d 150 d
PE 0.10±0.01c 0.49±0.01c 0.74±0.01d 1.42±0.02d 1.63±0.01d
BF 12.24±0.01a 26.02±0.01a 42.42±0.01a 59.47±0.01a 68.68±0.02a
TZ 12.01±0.01a 20.53±0.01ab 31.86±0.01b 51.16±0.01ab 59.98±0.01b
LS 5.66±0.01b 12.23±0.01b 21.64±0.02c 35.94±0.01c 40.87±0.01c

图2

不同处理10 cm处土壤温度随时间的变化

表5

棉花生育期内不同处理下的土壤有效积温变化

处理
Treatment		 苗期
Seedling stage		 蕾期
Bud stage		 花铃期
Flowering and boll stage		 吐絮期
Boll opening stage		 全生育时期
Whole growth period
W1 PE 496.91a 363.34a 241.78a 183.12a 1285.14a
BF 492.65ab 354.95cd 236.30d 177.21c 1261.12bc
TZ 499.10a 360.91ab 239.28bc 178.48bc 1277.76a
LS 455.00c 347.57e 239.08bc 180.98ab 1222.63e
W2 PE 493.50ab 362.35a 241.10a 180.69ab 1277.64a
BF 490.50ab 353.41d 238.36c 172.01d 1254.28c
TZ 492.83ab 359.92ab 240.19ab 173.22d 1266.16b
LS 455.62c 345.41e 235.70d 177.95bc 1214.68e
W3 PE 484.19b 362.24a 240.82ab 172.60d 1259.85bc
BF 486.54b 354.50cd 239.98abc 162.10f 1243.13d
TZ 492.25ab 357.40bc 240.19ab 162.81ef 1252.64cd
LS 448.69c 344.29e 230.82e 166.01e 1189.81f
灌溉定额Irrigation quota (W) 23.22*** 19.28*** 9.72*** 120.31*** 85.18***
生物降解地膜Biodegradable film (BD) 0.80ns 1.24ns 23.07*** 6.45** 6.45**
灌溉定额×生物降解地膜 (W×BD) 40.85*** 42.05*** 31.92*** 10.47*** 72.68***

图3

不同处理0~60 cm土壤体积含水率变化

表6

生物降解地膜和灌溉定额对籽棉产量及其构成因素的影响

灌溉定额
Irrigation quota (m3/hm2)		 处理
Treatment		 单株结铃数
Boll number per plant		 单铃重
Single boll weight (g)		 籽棉产量
Seed cotton yield (kg/hm2)		 衣分
Lint percentage (%)
W1 PE 5.84a 5.43a 5849.97a 39.53a
BF 5.28j 4.77h 5068.76h 39.78a
TZ 5.52d 5.21de 5489.40d 39.76a
LS 5.34hi 4.86gh 5187.79g 39.59a
W2 PE 5.66c 5.32bc 5737.92bc 39.49a
BF 5.32ij 4.89fg 5198.42g 39.19a
TZ 5.55d 5.28cd 5665.20c 39.49a
LS 5.36gh 4.91fg 5300.42f 39.64a
W3 PE 5.48e 5.15e 5465.39de 39.32a
BF 5.39fg 4.98f 5312.47f 39.76a
TZ 5.74b 5.41ab 5776.36ab 39.52a
LS 5.42f 5.13e 5396.21e 39.77a
灌溉定额Irrigation quota (W) 185.09*** 141.33*** 165.34*** 1.03ns
生物降解地膜Biodegradable film (BD) 7.16** 9.77*** 13.44*** 0.57ns
灌溉定额×生物降解地膜 (W×BD) 103.13*** 16.37*** 37.13*** 0.45ns

表7

不同处理下地膜降解率、土壤温度、籽棉产量及其构成因素之间的相关性

指标Index Dr St Ti Wc Bp Sw Y
Dr 1.00
St 0.27 1.00
Ti -0.47 -0.12 1.00
Wc -0.66* -0.34 -0.19 1.00
Bp -0.09 0.21 -0.52 0.47 1.00
Sw -0.01 0.37 -0.21 -0.13 0.67* 1.00
Y -0.05 0.33 -0.39 0.16 0.90** 0.93** 1.00

图4

生物降解地膜覆盖下灌溉定额与籽棉产量的拟合

[1] 张永涛, 汤天明, 李增印, 等. 地膜覆盖的水分生理生态效应. 水土保持研究, 2001, 8(3):45-47.
[2] Wang Y P, Li X G, Zhu J, et al. Multi-site assessment of the effects of plastic-film mulch on dryland maize productivity in semiarid areas in China. Agricultural and Forest Meteorology, 2016,220:160-169.
[3] 马富裕, 李俊华, 李明思, 等. 棉花膜下滴灌增产机理及主要配套技术研究. 新疆农业大学学报, 1999, 22(1):65-70.
[4] 王亮, 林涛, 田立文, 等. 残膜对棉田耗水特性及干物质积累与分配的影响. 农业环境科学学报, 2017, 36(3):547-556.
[5] Zhang D, Liu H B, Hu W L, et al. The status and distribution characteristics of residual mulching film in Xinjiang, China. Journal of Integrative Agriculture, 2016, 15(11):2639-2646.
doi: 10.1016/S2095-3119(15)61240-0
[6] 赵岩, 陈学庚, 温浩军, 等. 农田残膜污染治理技术研究现状与展望. 农业机械学报, 2017, 48(6):1-14.
[7] 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, 2021, 39(4):64-70,79.
[8] 王淑英, 樊廷录, 李尚中, 等. 生物降解膜降解、保墒增温性能及对玉米生长发育进程的影响. 干旱地区农业研究, 2016, 34(1):127-133.
[9] 唐文雪, 马忠明. 地膜降解特征对土壤水热效应和玉米产量的影响. 农业环境科学学报, 2018, 37(1):114-123.
[10] 孟玉, 王振华, 李文昊, 等. 降解膜覆盖对滴灌玉米土壤水温变化及其生长的影响. 西北农业学报, 2021, 30(2):192-202.
[11] 胡伟, 孙九胜, 单娜娜, 等. 降解地膜对地温和作物产量的影响及其降解性分析. 新疆农业科学, 2015, 52(2):317-320.
[12] 贾浩, 李文昊, 王振华, 等. 可降解膜覆盖对土壤水分蒸发特性的影响. 干旱地区农业研究, 2020, 38(2):1-9.
[13] 丁宏伟, 王振华, 李文昊, 等. 极端干旱区降解膜对棉田耗水、籽棉产量及水分利用的影响. 干旱地区农业研究, 2021, 39 (1):41-48.
[14] 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, 2019, 28(3):580-586.
doi: 10.16258/j.cnki.1674-5906.2019.03.019
[15] 冯晨, 冯良山, 刘琪, 等. 辽西半干旱区不同类型地膜降解特性及其对玉米产量的影响. 中国农业科学, 2021, 54(9):1869-1880.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.09.005
[16] 白娜玲, 张海韵, 张翰林, 等. 不同地膜覆盖对土壤环境及芋艿生长的影响. 农业环境科学学报, 2020, 39(11):2569-2577.
[17] 夏文, 林涛, 邓方宁, 等. 生物降解地膜降解性能对南疆棉田籽棉产量形成的影响. 农业资源与环境学报, 2020, 37(6):951-959.
[18] 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, 2020, 39(6):1956-1965.
[19] 赵彩霞, 何文清, 刘爽, 等. 新疆地区全生物降解膜降解特征及其对棉花产量的影响. 农业环境科学学报, 2011, 30(8):1616-1621.
[20] 何文清, 赵彩霞, 刘爽, 等. 全生物降解膜田间降解特征及其对棉花产量影响. 中国农业大学学报, 2011, 16(3):21-27.
[21] 徐瑞博, 孙红春, 刘连涛, 等. 灌溉模式对冀南植棉区棉花干物质积累分配、产量和水分利用效率的影响. 棉花学报, 2018, 30(5):386-394.
doi: 10.11963/1002-7807.xrblcd.20180929
[22] Matus H, Olga K. Comparison of TDR and X-ray method for determining moisture transport parameters. Energy Procedia, 2017,132:723-728.
[23] Sintim H Y, Bary A I, Hayes D G, et al. In situ degradation of biodegradable plastic mulch films in compost and agricultural soils. Science of the Total Environment, 2020,727:138668.
[24] 邬强, 王振华, 郑旭荣, 等. PBAT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, 2017, 33(16):135-143.
[25] 窦巧巧, 汤秋香, 吴凤全, 等. 基于降解地膜覆盖的新疆棉花生长发育及效益分析. 农业资源与环境学报, 2019, 36(5):649-655.
[26] 杨世佳, 陈瑾, 张毅, 等. 不同颜色地膜覆盖对玉米土壤温度、杂草发生及玉米产量的影响. 江苏农业科学, 2019, 47(22):92-96.
[27] Gil C O, Badia J D, Kittikorn T, et al. Impact of hydrothermal ageing on the thermal stability, morphology and viscoelastic performance of PLA/sisal bio-composites. Polymer Degradation and Stability, 2016,132:87-96.
[28] 徐松, 王敬敬, 周婷婷, 等. 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯塑料地膜高效降解菌群筛选及其群落结构演替特征. 微生物学通报, 2018, 45(11):38-49.
[29] 李仙岳, 彭遵原, 史海滨, 等. 不同类型地膜覆盖对土壤水热与葵花生长的影响. 农业机械学报, 2015, 46(2):97-103.
[30] 路海东, 薛吉全, 郝引川, 等. 黑色地膜覆盖对旱地玉米土壤环境和植株生长的影响. 生态学报, 2016, 36(7):1997-2004.
[31] 张妮, 李琦, 侯振安, 等. 聚乳酸生物降解地膜对土壤温度及棉花产量的影响. 农业资源与环境学报, 2016, 33(2):114-119.
[32] 吴凤全, 林涛, 祖米来提·吐尔干, 等. 降解地膜对南疆棉田土壤水热及棉花产量的影响. 农业环境科学学报, 2018, 37 (12):2793-2801.
[33] 霍轶珍, 郭彦芬, 韩翠莲, 等. 不同覆膜处理对土壤水热效应及春玉米产量的影响. 水土保持研究, 2016, 23(5):124-128.
[34] 曹玉军, 魏雯雯, 徐国安, 等. 半干旱区不同地膜覆盖滴灌对土壤水、温变化及玉米生长的影响. 玉米科学, 2013, 21(1):107-113.
[35] 牛文全, 邹小阳, 刘晶晶, 等. 残膜对土壤水分入渗和蒸发的影响及不确定性分析. 农业工程学报, 2016, 32(14):110-119.
[36] Guo L, Liu M, Zhang Y A, et al. Yield differences get large with ascendant altitude between traditional paddy and water-saving ground cover rice production system. European Journal of Agronomy, 2018,92:9-16.
[37] 孟玉. 降解膜对滴灌玉米土壤水热运动及作物生长影响研究. 石河子: 石河子大学 2021.
[38] Wang F J, Wang Z H, Zhang J Z, et al. Combined effect of different amounts of irrigation and mulch films on physiological indexes and yield of drip-irrigated maize (Zea mays L.). Water, 2019, 11(3):472.
[39] 邬强. 可降解膜覆盖对滴灌棉花土壤水热盐及作物生长的影响及机理研究. 石河子: 石河子大学 2018.
[40] 朱友娟, 伍维模, 温善菊, 等. 可降解地膜对新疆南疆棉花生长和产量的影响. 干旱地区农业研究, 2016, 34(4):189-224.
[1] 郝青婷, 高伟, 张泽燕, 闫虎斌, 朱慧珺, 张耀文. 铁肥施用对绿豆产量和籽粒含铁量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 105–109
[2] 孙光旭, 刘莹, 王欣怡, 孔德庸, 韦娜, 邢力文, 郭伟. 群体密度和黄腐酸对芸豆产量及籽粒营养品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 110–118
[3] 王珊珊, 杨宇蕾, 刘飞虎, 杨阳, 汤开磊, 李涛, 牛龙江, 杜光辉. 多效唑喷施浓度和时期对工业大麻花叶产量和大麻二酚含量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 119–124
[4] 黄渝岚, 刘文君, 李艳英, 周佳, 周灵芝, 劳承英, 李素平, 申章佑, 韦本辉. 木薯田间作不同密度南瓜对作物产量、经济效益及土地生产力的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 125–130
[5] 田琴琴, 卓乐, 陈娜娜, 郑德超, 吴小京, 喻鹏, 陈平平, 易镇邪. 钙镁水滑石施用方式对双季稻糙米镉含量与土壤特性的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 131–139
[6] 穆建国, 王鹏, 柳延涛, 崔佳伟, 陈燕芳, 万素梅, 陈贵红. 不同收获期对食葵商品性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 146–151
[7] 李洪亮, 孙玉友, 魏才强, 刘丹, 解忠, 程杜娟, 曲金玲, 宋泽, 孟祥海, 赵云彤, 时新瑞. 控灌施肥对寒地粳稻生长及产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 152–158
[8] 曹少娜, 吴利晓, 关耀兵, 王克雄. 不同生物菌肥种类及用量对青花菜产量和品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 159–166
[9] 李俊志, 王晓东, 窦爽, 辛宗绪, 吴宏生, 周宇飞, 肖继兵. 低氮条件下L-色氨酸对高粱生长发育的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 175–180
[10] 刘子琛, 尚李岩, 叶佳雨, 盛添, 李瑞杰, 邓俊, 田小海, 张运波, 黄礼英. 增密减氮栽培对杂交籼稻稻米品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 194–203
[11] 周琦, 吴芳, 王振龙, 徐志鹏, 邓超超, 施志国, 张靖, 宿翠翠, 余亚琳, 周彦芳. 氮肥与生物炭互作对设施番茄生长及根结线虫病害的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 212–219
[12] 周雪, 韩芳, 苏乐平, 李星星, 牛宏伟, 郭玮, 袁宏安. 种植密度对春谷农艺性状及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 241–246
[13] 董明宇, 郑宏峰, 朱哲. 不同胚乳表型对高粱农艺性状及产量的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 29–34
[14] 何嘉辉, 李艳锋, 严天泽, 张选文, 秦鹏, 郭进有, 王凯, 刘雄伦, 杨远柱. 氮肥减施对超级稻玮两优8612产量及品质的影响[J]. 作物杂志, 2024, (5): 73–79
[15] 袁帅, 何明娟, 崔璨, 韩羽, 喻鹏, 易镇邪. 早稻基施不同用量钙镁水滑石对湘南双季稻产量和稻米品质影响[J]. 作物杂志, 2024, (4): 113–120
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!