玉米是重要的粮食作物之一，对保障区域粮食安全、促进农户增产增收等方面具有重要意义。常规玉米栽培模式存在耗水量大、资源投入高等问题，需探索一种绿色高效的农业栽培管理技术措施，以实现玉米生产的提质增效[1-2]。
地膜覆盖栽培能够调节土壤微环境、提高作物产量和品质，该技术被广泛应用到旱作地区农业生产中。聚乙烯（PE）地膜虽然具有良好的增温、保墒和促进作物生长的作用，但不易降解，残留的地膜会破坏土壤耕层结构、影响作物根系生长和土壤微生物的稳定性[3]。生物降解膜主要由聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）或淀粉基高分子等组成，可在自然环境下降解为水和CO2，具有良好的应用前景[4]。近年来，生物降解膜在新疆、宁夏和陕西等干旱半干旱区得到应用，对促进作物生长、改善土壤环境等具有积极作用。实践中，其应用效果受种植制度、气候环境和土壤类型等因素影响。基于此，本研究对比分析了不同地膜覆盖下玉米生长、光合和产量表现，以期揭示生物降解膜覆盖的应用效果和增产潜力，为玉米绿色高效种植提供参考。
1 材料与方法
1.1 试验地基本情况
试验地位于山西省太原市阳曲县某农牧场内，属暖温带大陆性季风气候区，年平均气温8.2 ℃，年平均降水量441.2 mm，年平均无霜期164 d。试验地块土壤类型为褐土，0～20 cm土层土壤pH 7.12，有机质含量9.72 g/kg，有效氮含量13.34 mg/kg，有效磷含量6.18 mg/kg，速效钾含量102.76 mg/kg。
1.2 试验材料
试验玉米品种为农科玉368（国审玉2015034）。
供试普通PE地膜由山西邦泰塑料制品有限公司生产，颜色为白色，厚度0.01 mm，宽度0.8 m；生物降解地膜由山西潞鑫新农生物降解科技有限公司生产，颜色为白色，厚度0.008 mm，宽度0.8 m，主要成分为聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）全生物降解改性树脂，以CO2和环氧丙烷为原料通过共聚反应合成的，降解性好。
1.3 试验设计
采用单因素随机区组设计，设置不覆膜（NM）、覆普通地膜（OM）和覆生物降解膜（BM）3个处理，每个处理重复3次，共9个处理小区，小区面积44 m2（4.4 m×10 m）。于2024年6月11日播种，采用宽窄行种植模式，宽行70 cm，窄行40 cm，种植株距20 cm。各处理小区间除了覆膜类型不同外，其他田间施肥和灌溉等管理措施均保持一致。
1.4 测定项目及方法
1.4.1 玉米生长指标
在玉米成熟收获期，每个处理小区随机选取5株长势一致的玉米植株，测定玉米株高、茎粗和叶面积，同时进行破坏性取样，带回实验室，按照器官分解后放入烘箱内105 ℃杀青30 min，随后50 ℃烘干至恒重，利用电子天平测定玉米单株干物质量。
1.4.2 玉米光合指标
于玉米吐丝期，选择晴朗无风的上午（9：00—11：00）进行测定，每个处理选取3株玉米植株，利用Li-6400XT型便携式光合仪测定玉米穗位叶片的净光合速率、蒸腾速率、气孔导度和胞间CO2浓度。
1.4.3 玉米产量
在玉米成熟收获期，每个处理小区选取中间2行玉米带回实验室，等待风干后进行考种，按照NY/T 1209—2020《农作物品种试验与信息化技术规程 玉米》规范测定玉米秃尖长、行粒数、穗行数、百粒重和产量。
1.5 试验数据统计及分析
使用Excel 2010软件进行初始数据的整理，IBM SPSS 23.0 软件进行方差分析，处理间多重比较采用Duncan法进行。
2 结果与分析
2.1 不同地膜覆盖对玉米生长的影响
由表1可知，与不覆膜处理（NM）相比，覆普通地膜（OM）和生物降解膜（BM）处理可有效促进玉米株高、茎粗和叶面积的发育（P<0.05），同时还促进了玉米单株干物质的积累（P<0.05），说明地膜覆盖对玉米生长有明显的促进作用。其中，OM和BM处理下的玉米株高、茎粗和叶面积间差异无统计学意义（P>0.05），而BM处理的玉米单株干物质量明显高于OM处理（P<0.05）。以BM处理的玉米株高、茎粗、叶面积和单株干物质量最高，分别为203.55 cm、36.69 mm、8 597.49 cm2和357.43 g/株，分别较OM处理提升了0.95%、2.60%、3.12%和6.77%。
表1 不同地膜覆盖下玉米生长指标表现 |
| 处理 | 株高/cm | 茎粗/mm | 叶面积/cm2 | 单株干物质量/g |
|---|---|---|---|---|
| NM | 194.38±1.35 b | 28.65±1.64 b | 6 355.97±34.26 b | 277.59±1.25 c |
| OM | 201.64±0.83 a | 35.76±2.15 a | 8 337.54±27.49 a | 334.76±0.97 b |
| BM | 203.55±0.75 a | 36.69±1.13 a | 8 597.49±26.73 a | 357.43±1.02 a |
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2.2 不同地膜覆盖对玉米光合指标的影响
由表2可知，与NM相比，OM和BM处理明显提高了吐丝期玉米穗位叶叶片的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率（P<0.05），同时降低了玉米穗位叶叶片胞间CO2浓度（P<0.05）。与OM处理相比，BM处理明显提高了玉米穗位叶片的净光合速率，降低了胞间CO2浓度（P<0.05）。以BM处理的玉米净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率最优，分别为27.36 μmol/（m2·s）、0.985 mmol/（m2·s）、103.28 μmol/mol和3.76 mmol/（m2·s）。
表2 不同地膜覆盖下玉米光合指标表现 |
| 处理 | 净光合速率/[μmol/（m2·s）] | 气孔导度/[mmol/（m2·s）] | 胞间CO2浓度/（μmol/mol） | 蒸腾速率/[mmol/（m2·s）] |
|---|---|---|---|---|
| NM | 20.51±0.13 c | 0.762±0.013 b | 135.92±1.05 a | 2.98±0.10 b |
| OM | 24.68±0.15 b | 0.934±0.021 a | 114.67±0.83 b | 3.64±0.08 a |
| BM | 27.36±0.11 a | 0.985±0.014 a | 103.28±0.75 c | 3.76±0.09 a |
2.3 不同地膜覆盖对玉米产量的影响
由表3可知，各处理玉米秃尖长、行粒数、百粒重和产量分别在0.62～1.34 cm、28.7～33.4粒、31.62～33.36 g和9 190.95～12 535.19 kg/hm2，穗行数均为14行。秃尖长表现为NM>OM>BM，玉米行粒数、百粒重和产量均表现为BM>OM>NM。与OM处理相比，BM处理的玉米秃尖长降低了34.74%，行粒数、百粒重和产量分别提升了2.77%、0.63%和6.95%。说明生物降解膜在替代普通地膜方面具有较大应用潜力。
表3 不同地膜覆盖对玉米产量及其构成因素的影响 |
| 处理 | 秃尖长/cm | 行粒数/粒 | 穗行数/行 | 百粒重/g | 产量/（kg/hm2） |
|---|---|---|---|---|---|
| NM | 1.34±0.03 a | 28.7±0.09 b | 14 a | 31.62±0.05 b | 9 190.95±97.73 c |
| OM | 0.95±0.05 b | 32.5±0.13 a | 14 a | 33.15±0.07 a | 11 720.26±84.23 b |
| BM | 0.62±0.04 c | 33.4±0.11 a | 14 a | 33.36±0.05 a | 12 535.19±78.24 a |
3 结论与讨论
作物产量积累干物质是由光合作用碳同化途径产生，作物高产与良好的光合性能有着密切关联[7]。穗位叶对玉米籽粒建成贡献较大，其光合作用的同化物直接供应到果穗，对籽粒发育和产量形成起关键作用[8]。本研究表明，与不覆膜相比，覆普通地膜和生物降解膜明显提高了吐丝期玉米穗位叶叶片净光合速率、气孔导度和蒸腾速率（P<0.05），同时降低了玉米穗位叶叶片胞间CO2浓度（P<0.05）；与普通地膜相比，覆生物降解膜明显提高了玉米穗位叶片的净光合速率，同时降低了胞间CO2浓度（P<0.05）。产量及产量构成方面，与普通地膜相比，覆生物降解膜的玉米秃尖长降低了34.74%，穗粒数、百粒重和产量分别提升了2.77%、0.63%和6.95%。说明生物降解膜在改善作物生长状况和提高产量方面效果明显。综上，生物降解膜可替代普通地膜应用到玉米生产实践中。