地膜覆盖具有增温保墒、控盐抑碱和增产等作用，已成为重要的农业增产技术措施，在新疆地区被广泛应用^[1-6]。目前，新疆是全国最大的地膜覆盖种植区，覆盖率达到100%，膜下滴灌棉花面积超过200万hm^2[7]。40年地膜的大面积应用使土壤中残留大量残膜，降低土壤通气透水性，造成缺苗断垄等，阻碍农业可持续发展^[8]。新疆棉区土壤残膜污染最为严重，耕层平均残膜量为265.3 kg·hm^-2，是全国平均水平的4.5倍，最高达381.1 kg·hm^{-2 [9-11]}。解决残膜问题刻不容缓，而可降解地膜具有自然条件下可降解的优点^[12-16]，成为解决残膜污染的理想途径^[12]。目前国内外已研发出不同类型的可降解地膜，如光降解地膜、生物降解地膜、光-生物双降解地膜、多功能可降解液态地膜^[17-19]等。赵岩等^[19]认为目前可降解地膜和普通地膜会长期共存，降解地膜对棉花的生长发育、成铃及产量^[20]有一定促进作用。由于作物种类和应用区域气候条件等有差异，与普通地膜相比，降解膜覆盖作物的产量高低不一^[21-22]。在新疆北部棉区，有研究对覆盖降解地膜的棉花生长及产量进行了分析^[23-24]，而南疆棉田覆盖可降解地膜的研究并不多，朱友娟等^[25]研究表明，覆盖可降解地膜与普通地膜相比，棉花衣分、单铃质量、籽棉产量等指标无显著差异。本试验研究南疆棉田覆盖可降解膜对棉花生长及产量等影响，确定适宜新疆南部棉区的可降解膜，为可降解膜的选用和降低残膜污染提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

田间试验于2017年4—10月在新疆阿克苏市新疆农业科学院阿瓦提棉花综合实验站进行。试验地属于典型的暖温带大陆性干旱气候，年日照时数为2750~3029 h，太阳总辐射量为5340~6220 MJ·m-2，无霜期183~227 d，年平均气温9.9~11.5 ℃，全年≥10 ℃积温3 802.9 ℃，年降水量42.4~94.4 mm，在时间上分布不均，蒸发量大，寒暑变化剧烈，试验区耕作层（0~40 cm）土壤为砂壤土。

1.2 试验材料

试验用三种氧化-生物双降解生态地膜（天壮1号、天壮2号、天壮3号，山东天壮环保科技有限公司生产）和一种生物分解地膜（华盛），地膜幅宽均为205 cm，厚度均为0.01 mm。供试棉花品种为新陆中54号。

1.3 试验方法

试验设置5个处理，分别是地膜天壮1号（T1）、天壮2号（T2）、天壮3号（T3）、华盛（HS）和普通地膜（PE），小区试验随机区组排列，小区面积为46.8 m²，总面积702 m²，试验设重复3次。4月19日播种，同时覆膜，本试验采用一膜六行（66 cm+10 cm）宽窄行相间的种植模式，株距为10 cm，田间理论密度为27.7万株·hm^-2，棉田的日常管理同一般大田。

1.4 测定项目与方法

降解膜的降解性能：采用何文清等^[26]降解评价目测法，定期记录地膜形态以及表面完整性的变化情况，评价田间覆盖试验降解强度。地面暴露部分的降解过程分为5个阶段，具体评价标准见表 1。

农艺性状的调查：在每个试验小区选取第二膜长势均匀的10株棉株挂牌定株，内外行各5株。在棉花不同生育时期（苗期、蕾期、花期、铃期、吐絮期）调查株高、果枝数、蕾数、铃数等性状指标。

干物质的测定：在试验田内选择长势均匀具有代表性的区域设置取样小区。在棉花苗期、蕾期、盛花期、盛铃期、吐絮期选择长势均匀具有代表性植株6株（取边行3株、中行3株），将其分解成叶、茎、蕾、铃花、根，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒质量，称干质量。对边行和中行的干质量求其均值。

产量的测定：在棉花吐絮期，在每小区组内棉株的上、中、下部各选取50朵棉花，称量其籽棉质量，轧花后称其皮棉质量，通过计算获取单铃质量和衣分等指标。

1.5 数据处理与分析

采用Excel 2013和DPS 7.05进行数据处理及分析，方差分析均为α=0.05水平，采用LSD法。

2 结果与分析 2.1 不同地膜的田间降解速度

本试验降解地膜诱导期为39~71 d，可降解膜降解速率均不同（表 2）。HS膜面最快出现缝隙，诱导期为52 d，比T1、T2、T3缩短19、15、5 d。T3在播种155 d后进入全降解期，接近粉末状，小碎块数量明显减少。T1在播种71 d后进入破裂期，膜面出现肉眼可见的大缝隙。T2在播种113 d后进入崩解期，膜面出现肉眼可见的大碎块。HS在播种125 d后进入破碎期，膜面裂解为小碎块，HS前期降解快，而后期慢。普通地膜全程膜面没有变化。可得出T3降解速率最快，其次是HS，T2、T1降解较慢。

2.2 不同地膜对棉花形态指标的影响

在关键生育时期进行棉花农艺性状测定，结果（表 3）表明，苗期棉花株高各处理无显著差异；在蕾期时，PE、T1株高比T2、T3、HS高；其他生育时期T1与PE株高无差异，但均显著高于其他处理。果枝数在各时期均为T1处理显著高于T2处理18.61%，其他各处理间无显著差异。盛花期蕾数，PE比T1、T3显著减少44.51%、28.36%，而其他生育时期蕾数各处理间均无显著差异。盛花期花数，T1显著高于其他处理，其他处理间无显著差异；盛铃期花数，HS显著低于T1处理75.00%，其他处理间无显著差异。盛铃期铃数，PE比T1显著减少24.54%；吐絮期铃数，各处理间无显著差异。综上可得，至吐絮期时，PE、T1株高显著高于其他处理，果枝数、蕾数、花数、铃数与其他处理无显著差异；T2、T3花数、铃数在各生育时期差异均不明显；HS蕾数和花数在吐絮期之前较低，而吐絮期时与其他处理无明显差异，可见HS处理棉花生长进程缓慢。

2.3 不同地膜的棉花干物质积累动态差异

覆盖不同地膜的棉花干物质积累呈Logistics生长曲线（表 4），呈现缓慢增长-快速增长-缓慢增长的过程。各处理出现的2个拐点时间不同，T1、PE第一拐点出现时间比T2、T3、HS晚，第二拐点时间同样也晚，从快速增长（Δt）时间来看，PE比T1、T2、T3、HS分别长6、20、22、22 d，PE速度特征值（V_m）比T1、T2、T3、HS分别高12.33%、19.71%、27.13%、19.26%。干物质积累最大量Y_max，PE比T2、T3、HS增加20.62%、5.03%、27.33%，比T1减少4.71%。干物质积累最大时刻t0，T2、T3在出苗后85 d达到干物质最大积累速率，比T1、PE分别早17、21 d。综上可得，T2、T3、HS干物质积累开始时间早、最大累积速率低、快速累积期持续时间短，PE和T1棉花快速增长期时间较长，干物质总积累量较大。

2.4 不同地膜的棉花产量比较

不同地膜覆盖的棉花产量见表 5。由表 5可知, 普通地膜单株结铃数比T1、T2、T3、HS高19.30%、38.78%、36.00%、54.55%，单株结铃数依次为PE>T1> T3>T2>HS。普通地膜衣分与其他处理无显著差异。与普通地膜相比，HS籽棉产量显著减少30.26%。T1比普通地膜单株结铃数少，但籽棉产量最高，说明T1具有增产效果；T2单株铃数较少，但单铃质量最高，籽棉产量与普通地膜差异不显著；HS达不到普通地膜的籽棉产量；T3籽棉产量与普通地膜差异不大，与HS差异显著。

2.5 不同地膜覆盖的棉花经济效益

不同地膜覆盖的棉花经济效益有差异（表 6）。各处理棉花产值从高到底依次为T1>PE>T2>T3>HS。与普通地膜收入产值相比，T2、T3、HS分别减收7.13%、7.97%、33.04%，而T1增收5.81%。

3 讨论 3.1 可降解地膜降解影响因素及棉花适宜诱导期

本试验T1、T2、T3为氧化-生物双降解地膜，HS为生物降解地膜，降解情况差异显著，HS在播种125 d后膜面裂解为小碎块，降解速率快。生物可降解地膜主要成分为聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT），苯二甲酸丁二醇（PET）具有稳定性，降解速率低^[27]。本试验生物降解膜HS降解速率表现相反，可能与当地气候类型、光照、土壤质地及种植方式有关。温度越高、水分越大，生物降解地膜降解越强烈^[28]，例如，河北年均气温高，降雨量多，生物降解膜降解迅速^{[26, 29]}。因此，加强降解地膜的稳定性与可控性，除了化学成分，还需考虑不同的气候环境。

可降解膜诱导期的长短影响降解速率。本试验供试降解膜诱导期为39~71 d，T1诱导期为71 d，降解速率最慢；T3诱导期为57 d，播种155 d后地膜基本消失，降解速率最快；HS、T2诱导期分别为52、67 d。南殿杰等^[30]认为，棉花上覆盖可降解地膜，其诱导期控制在60 d左右为宜，本试验T2、T3、HS符合该条件。周明冬等^[31]研究表明，降解地膜的降解速度对棉花生长发育及产量的影响较大，主要体现在降解膜的不同裂解时段，可知诱导期是重要因素之一。严昌荣等^[32]提出的“作物地膜覆盖安全期”，为降解地膜确定诱导期天数提供了思路，可以此来确定诱导期天数，控制降解速度，达到满足作物生长发育最佳天数后自然降解。

3.2 可降解膜的降解速率对棉花生长及产量的影响

降解地膜降解速率的快慢对棉株生长发育及产量有较大影响。周明冬等^[31]认为，降解性能是影响作物生长期增温保墒效果的直接因素，是作物生长和产量的间接因素，降解速率越快，增温保墒效果越差，不利于作物生长，造成减产。与普通地膜相比，本试验中T1降解速率慢，促进棉花生长和干物质积累，增加籽棉产量；而HS前期降解过早，对棉花生长发育不利，降低光合物质的积累，减产达30.26%；T2、T3产量差异不明显。王宁等^[33]认为，厚度为0.012 mm的降解膜提高棉花产量的生物学效应与普通地膜相似，这与本试验厚度为0.01 mm的T1结果相似；何文清等^[26]研究表明降解膜降解速度过快，造成显著的减产，这与本文HS结果相似；朱友娟等^[25]研究认为可降解地膜与普通地膜相比，对棉花的生长及产量无显著优势，这与本试验T2、T3表现一致。不同地区、不同作物覆盖相应降解速率的降解膜，既利于作物生长，又能解决残膜污染问题。

4 结论

（1）在干旱少雨、蒸发量大、砂壤土的新疆南部棉区，T1、T2、T3、HS地膜诱导期分别为71、67、57、52 d。T1产值较普通地膜增收5.81%，HS减收33.04%，T2、T3分别减收7.13%、7.97%。

（2）综合经济效益与生态效益，T3降解地膜较适宜南疆棉田，其在4月中旬铺膜后57 d进入破裂期，101 d后进入崩解期，130 d后进入破碎期，155 d后进入全降解期。