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为提高我国北方旱地作物的水分利用效率,探索可降解类型地膜的应用前景,于2015—2017年依托山西省农科院东阳试验基地,连续定点定位设置普通地膜覆盖（P）、渗水地膜覆盖（SS）、生物降解地膜覆盖（SW）和光降解地膜覆盖（G）4种不同类型地膜覆盖模式,以露地不铺膜覆盖（CK）为对照,研究不同类型地膜覆盖方式对玉米农田生态效应的影响,具体包括土壤水热动态、酶活性变化、养分含量、水氮利用效率及玉米产量和地膜降解残留状况等方面,研究结果表明:（1）地膜覆盖能够极显著提高玉米苗期0-25cm的根区土壤温度。SS、G、SW和P处理在土表5cm处分别较CK高3.9℃、4.7℃、3.1℃和5.9℃,且处理之间的昼夜温差很大,P处理的日较差最高可达35℃,保温效果为:P>G>SW>SS>CK;苗期根系15cm处地温变动幅度在12-33℃之间,SS、G、SW和P处理的日均温较CK分别高5.7℃、5.8℃、6.5℃和5.4℃;地下25cm处的土温变动幅度更小,为1224.5℃,SS、G、SW和P处理的日均温较CK分别高4.1℃、5.2℃、6.7℃和6.0℃。地膜覆盖能够显著提高玉米各生育期0-300cm土层土壤含水量,4种覆膜处理0-300cm土层的平均含水量较CK高1.3731.98g/kg;0-60cm土层的土壤贮水量在整个生育期呈现“W”变化,即苗期、抽雄期和收获期为三个高峰期,拔节期和灌浆期为两处低峰值,而地膜覆盖能够显著提高0-60cm土层土壤贮水量,其中SS和SW处理的保水保墒效果最好。（2）地膜覆盖能够促进玉米生长发育,提高作物产量。4种覆膜处理下的玉米株高和产量均显著大于CK。至玉米收获期,覆膜处理的玉米株高较CK高33.6741.33cm,产量增加0.14t/hm24.28t/hm2,且表明降雨较多的年份下增产效应更优。SS、G、SW和P处理较CK在2015年的增产率分别为20.3%、0.1%、15.4%、8.8%;2016年的增产率分别达到30.0%、25.3%、35.0%、24.1%;2017年的SS、G、SW和P处理较CK的增产率分别为:29.1%、24.3%、49.9%和31.9%（2015年偏旱,2016和2017年雨量正常）。各处理之间的平均增产效果表现为生物降解地膜>渗水地膜>光降解地膜>普通地膜>不覆膜对照,与地膜增温保墒作用大小变化基本协同,以SW和SS处理效果最优。（3）地膜覆盖改变了土壤水热状况和土壤微环境,对不同的土壤酶活性有不同的影响。4种覆膜处理下的碱性磷酸酶和硝酸还原酶在各个生育期内都较CK高,而覆膜下的脲酶、过氧化氢酶和亚硝酸还原酶则较CK有所降低。收获期的碱性磷酸酶活性最高,SS、SW、P和G处理在0-20cm处的活性增幅分别为26.0%、28.2%、25.3%、24.4%,表现为SW>SS>P>G>CK;SS、SW、P和G处理在收获期的土壤硝酸还原酶活性分别较CK高70.8%、87.5%、45.8%和12.5%。其中,SW和SS处理在玉米整个生育期内的碱性磷酸酶活性和硝酸还原酶活性最高,表征出的土壤微环境最优良。（4）地膜覆盖对土壤养分含量和作物对养分的吸收产生了显著的影响。和CK相比,4种覆膜处理均提高了土壤碱解氮含量,降低了有效磷、全氮和全磷含量,全钾含量则无明显变化。各处理0-20cm土层土壤碱解氮含量表现为SS>SW>P>G>CK;速效钾含量为SW>SS>P>G>CK;有机质含量为CK>SW>SS>G>P。对0-300cm土层的土壤硝态氮研究发现,各处理的土壤硝态氮含量随着生育期的推进呈现出总量不断降低、表层快速下降和逐步向下层淋溶的变化特征。拔节期到大喇叭口期土壤0-300cm的硝态氮含量下降速率较快,灌浆期到收获期硝态氮含量下降速率趋于平缓。4种覆膜处理下的土壤硝态氮含量均高于CK,且加深了向下层淋洗的程度。苗期到拔节期,0-20cm土表的硝态氮含量最高,呈现出P>SW>G>SS>CK的变化,40-140cm硝态氮含量最低,140cm之下又有两个高峰值;从拔节期到收获期,一个显著地变化是覆膜处理的硝态氮入渗较深,含量峰值不断向土壤下层移动,处理之间整体的硝态氮含量大小表现为P>SS>SW>G>CK。（5）地膜覆盖能够显著提高玉米的水分利用效率和氮素利用效率。4种覆膜处理下的玉米生长旺盛,水分利用效率（WUE）均高于CK,其中,SS和SW处理的WUE显著高于其他处理（P<0.05）,G和P处理次之,且表明覆膜在干旱年份下的水分利用效率更高。综合三年试验情况,SS、G、SW和P处理的平均WUE分别较CK高10.06、5.83、12.00、6.36(kg·mm-1hm-2);平均氮素利用率分别较CK高4.05%、2.76%、4.86%和2.65%。（6）综合玉米生长、产量、土壤水热状况、土壤酶活性、基本养分、水氮利用效率及地膜降解残留等因素,我们筛选出最适宜山西省半干旱区的最佳地膜覆盖类型为生物降解地膜（SW）,这种地膜覆盖下的土壤增温保墒作用最明显,水氮利用效率较高,产量也为最高,还可在土壤微生物作用下分裂降解,减轻农田“白色面源污染”。未来生物降解地膜（SW）可替代普通地膜被推荐应用到旱地玉米中。本研究成果对于山西省及其它干旱半干旱区域地膜类型的选择具有一定的理论支撑和现实意义,对发展有机旱作农业提供重要的理论价值。