不同类型降解膜覆盖对玉米干物质积累、分配和转运及产量的影响

Effects of different types of degradable film mulching on the accumulation, allocation and translocation of dry matter, and yield of maize

摘要

为探究覆盖不同类型生物可降解地膜对玉米干物质积累、分配和转运及产量的影响，于2023—2024年在内蒙古自治区达拉特旗东海心村，设置聚乙烯地膜（PE）、快速生物降解膜（M₁）、慢速生物降解膜（M₂）和中速生物降解膜（M₃）4种覆膜处理，以无覆膜处理作为对照（CK），测定土壤含水率及玉米茎、叶、苞叶、穗的干物质积累量和产量等指标，并解析不同处理下玉米干物质积累分配转运特征。结果表明：与CK相比，4种覆膜处理均可显著提高0—40 cm土壤含水量（P<0.05）。M₃的玉米籽粒产量最高，2023和2024年其产量分别为15 302.35和15 509.71 kg/hm²，分别较PE、M₁、M₂和CK处理增产6.22%~6.57%、12.37%~12.54%、2.58%~3.72%和20.22%~23.46%。M₃可显著提高灌浆-成熟期玉米地上部干物质积累量，其干物质积累量分别较M₁、M₂和PE处理高出14.56%~30.79%、6.22%~11.18%和7.25%~23.46%。经Logistic模型拟合显示，M₃的干物质增长速率（v）最大，分别较CK、M₁、M₂和PE高20.67%、12.45%、6.39%和3.15%。随玉米生育进程推进，叶的干物质占比呈逐渐降低趋势；茎的干物质占比呈单峰曲线变化，峰值出现在大喇叭口期；而穗的干物质占比则持续递增，成熟期达到最大值，其中M₃的穗部干物质占比最高，分别比 M₁、M₂、PE和CK高出17.74%、6.61%、10.39%和20.62%。M₃的干物质转运表现最优，在花前阶段其营养器官干物质转运量（DMR）、营养器官干物质转运率（DMRE）和营养器官干物质积累对籽粒干物质积累贡献率（DMRCG）较PE分别升高24.76%、19.53%和31.02%（P<0.05）；花后阶段，M₃的DMA最大，分别比M₂和PE高11.56%和28.92%。综上，覆盖中速生物降解膜处理（M₃）可通过提高玉米地上部干物质最大积累速率，增加玉米干物质积累量，提升花前干物质积累量对籽粒的贡献率和花后干物质积累量，进而增大穗部干物质分配比例，最终实现玉米籽粒产量的提高。

Abstract

To explore the effects of different types biodegradable film mulching on dry matter’s accumulation， distribution and transport， and yield of maize， in Donghai Xin Village， Dalat Banner， Inner Mongolia Autonomous Region. From 2023 to 2024， four mulching treatments， polyethylene mulch film （PE）， rapid biodegradable film （M₁）， slow biodegradable film （M₂） and medium-speed biodegradable film （M₃） with no mulching treatment as a control （CK） were set in Donghai Xin Village， Dalat Banner， Inner Mongolia Autonomous Region. Soil moisture content， dry matter accumulation and yield of maize stems， leaves， bracts and ears were measured， and the dry matter accumulation and distribution and transport characteristics of maize under different treatments were analyzed. The results showed that： Compared with CK， the soil moisture content of 0-40 cm was significantly increased by both the biodegradable film and the polyethylene film treatment（P<0.05）. The yield of maize in M₃ treatment was the highest， with the yield of 15 302.35 and 15 509.71 kg/hm² in 2023 and 2024， respectively， compared with PE， M₁， M₂ and CK treatments， the yield increased by 6.22% ‑ 6.57%， 12.37% ‑ 12.54%， 2.58% ‑ 3.72% and 20.22% ‑ 23.46%， respectively. M₃ treatment could effectively increase the dry matter accumulation of aboveground maize from the grain filling stage to maturity stage， and its dry matter accumulation was 14.56%-30.79%， 6.22%-11.18% and 7.25%-23.46% higher than that of M₁， M₂ and PE treatments， respectively. The Logistic model fitting showed that the dry matter growth rate （v） of M₃ treatment was the largest， which was 20.67%， 12.45%， 6.39% and 3.15% higher than that of CK， M₁， M₂ and PE， respectively. The dry matter allocation in the aboveground part of maize was specific to the growth period， and the proportion of leaves gradually decreased. The proportion of stem allocation changed in a unimodal curve， and the peak appeared in the large trumpet stage. The proportion of dry matter in the ear continued to increase， reaching the maximum value at the maturation stage， and the proportion of dry matter in the ear of M₃ was the highest， which was 17.74%， 6.61%， 10.39% and 20.62% higher than that of M₁， M₂， PE and CK， respectively. The dry matter transport performance of M₃ treatment was the best， at the pre-flowering stage， the dry matter transport （DMR）， dry matter transport rate （DMRE） of pre-flowering vegetative organs and the contribution rate of dry matter accumulation （DMRCG） of pre-flowering vegetative organs to grain dry matter accumulation （DMRCG） increased by 24.76%， 19.53% and 31.02%， compared with PE treatment （P<0.05）， respectively. The dry matter accumulation （DMA） of M₃ at the post-flowering stage was the largest， which was 11.56% and 28.92% higher than that of M₂ and PE treatments， respectively. In conclusion， medium-speed biodegradable film treatment （M₃） increased the maximum dry matter accumulation rate of maize aboveground， increased the dry matter accumulation rate of maize， increased the contribution rate of dry matter accumulation before flowering to grain and dry matter accumulation after flowering， and then increased the dry matter allocation ratio of ears， and finally achieved the increase of maize grain yield.

Graphical abstract

关键词

玉米 / 干物质 / 积累 / 分配 / 转运 / 产量

Key words

maize / dry matter / accumulation / allocation / translocation / yield

玉米作为我国主要粮食作物之一，保证其高产和稳产对国家粮食安全具有重要的战略意义^［1-3］。地膜覆盖因其可减少地表水分蒸发、提升土壤温度及抑制杂草生长等功效，已成为北方玉米增产增效的核心农艺措施^［4-5］。然而，伴随传统聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）地膜的大规模使用，土壤中不可降解的残膜污染问题日益凸显^［6］。这些残留物不仅导致农田土壤结构破坏、地力衰退，还会降低土壤渗透性和持水能力，严重抑制作物根系发育，降低玉米产量^［7-9］。生物可降解地膜的保水增温性能与传统地膜相近，在土壤环境中可以分解，显著降低了土壤污染风险^［10-13］。因此，开展生物可降解地膜覆盖研究对农田生态保护和玉米生产可持续发展具有重要意义。

针对生物降解膜覆盖对玉米干物质积累和产量的影响已有诸多研究，张杰^［14］研究表明相较于无覆盖处理，覆盖生物降解膜可显著提升玉米干物质重和产量。翟勇全等^［15］研究表明，与不覆膜相比，覆生物降解膜2年后，玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%，最大累积速率提高了0.034 t/（hm²·d），最大累积速率出现时间提前了6.86 d，而与普通地膜覆盖处理无显著差异；对生物降解膜和普通地膜处理的玉米产量比较发现，2种覆膜处理的玉米产量亦无显著差异^［15-16］。申丽霞等^［17］研究却发现，可降解地膜覆盖在玉米生育前中期具有较好的土壤保温保墒作用，能显著促进玉米地上部干物质的积累，但到玉米生育中后期其作用较PE地膜有所减弱，导致玉米产量较使用PE地膜有所降低。还有研究表明，可降解地膜覆盖下的玉米产量较PE地膜升高3.67%~16.65%^［18-19］。

目前有关不同降解周期的生物可降解膜覆盖对春玉米干物质积累分配、转运和产量影响的研究鲜见报道。本研究在内蒙古典型引黄灌区达拉特旗设置不同降解周期的生物可降解地膜覆盖处理，测定土壤含水率和玉米茎、叶、苞叶、穗的干物质积累量及产量等指标，并解析不同处理下玉米干物质积累分配转运特征，旨在探明玉米干物质积累分配转运对生物可降解膜覆盖的响应机制，以期为内蒙古引黄灌区春玉米稳产高产提供参考。

1　材料与方法

1.1　试验区概况

试验于2023—2024年在内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗树林召镇东海心村（40°29' N，109°52' E，海拔1 042 m）实施，该区域属典型温带大陆性气候区。该区域气候特征表现为冬季严寒、夏季酷热，全年降水稀少、昼夜温差大。年均气温为6.1~7.1 ℃，年蒸发量达2 115 mm。区域光热资源丰富，年日照时数约3 000 h，无霜期135~150 d，年均降水量240~360 mm，约70%降水量集中于6—9月，见图1。供试土壤为潮土，0—20 cm耕作层土壤容重测定值为1.35 g/cm³，有机质含量为6.86 g/kg，全氮0.43 g/kg，有效磷含量为2.32 mg/kg，速效钾含量为96.4 mg/kg。

1.2　试验设计

供试玉米品种为当地主栽玉米品种‘禾众玉11’，购自内蒙古利禾农业科技发展有限公司。试验采用大区试验设计，设置传统聚乙烯地膜（PE）、快速全生物降解膜（M₁）、慢速全生物降解膜（M₂）和中速全生物降解膜（M₃）4种地膜覆盖处理，以裸地无覆膜为对照（CK）。所有地膜规格统一为700 mm幅宽、0.008 mm厚度，不同地膜裂解特性见表1。本试验单区面积为150 m²（3 m×50 m），试验于每年4月下旬播种，10月中旬收获，播种方式为机械穴播，膜上播种2行，行距60 cm，株距20 cm。水分管理方面，全生育期灌溉定额为2 400 m³/hm²，按播前∶苗期∶拔节期∶抽雄吐丝期∶灌浆期=1∶1∶2∶2∶2进行灌溉。施肥体系由基肥和追肥构成，基肥∶拔节期∶抽雄期∶灌浆期=2∶3∶3∶2分期施用，氮肥为尿素（N 46 g/100 g）300 kg/hm²，磷肥施用磷酸二铵（N 18 g/100 g，P₂O₅ 46 g/100 g）200 kg/hm²，钾肥施用氯化钾（K₂O 60 g/100 g）100 kg/hm²。其他管理同当地一般大田。

1.3　测定项目及方法

1.3.1　土壤含水率

在苗期（V₄）、拔节期（V₆）、大喇叭口期（V₁₂）、吐丝期（R₁）、灌浆期（R₃）、成熟期（R₆），使用土钻每隔20 cm土层取土样，采用烘干称重法^［20］测定土壤含水量。

SWC=\frac{W_{\mathrm{1}}-W_{\mathrm{2}}}{W_{\mathrm{2}}-W}

式中：SWC为土壤含水率，%；W为铝盒重，g；W₁ 为鲜土重，g；W₂为干土重，g。

1.3.2　地上部干物质积累量

在苗期（V₄）、拔节期（V₆）、大喇叭口期（V₁₂）、吐丝期（R₁）、灌浆期（R₃）、成熟期（R₆），于各大区地膜覆盖带内随机选取10株代表性植株。清除表面附着物后，按茎、叶、穗、苞叶进行分离，置于烘箱中在105 ℃下杀青30 min，随后调整至80 ℃恒温持续烘干至质量恒定，测定干物质重，g。

地上部干物质积累速率（v）计算公式如下：

v=\frac{D_{\mathrm{2}}-D_{\mathrm{1}}}{T_{\mathrm{2}}-T_{\mathrm{1}}}

式中：v为玉米干物质积累速率，g/（株·d）；D₁和D₂分别为T₁和T₂时期所对应的玉米地上部干物质积累量，g。

采用Logistic方程拟合玉米干物质积累过程，进行求导可知增长速率方程，对增长速率方程进行求导，并令所得导数=0，可得最大干物质积累速率及达到最大积累速率时对应的出苗后天数。计算公式如下：

D=\frac{M}{\mathrm{1}+A{e}^{-kt}}

式中：D为不同时期干物质积累量，g；M为干物质积累潜力，即最大干物质量，g；A、k为模型固定系数；t为出苗后天数，d。

地上部干物质转运量计算公式如下：

DMR=G_{\mathrm{1}}-G_{\mathrm{2}}

DMRE=\frac{\mathrm{D}\mathrm{M}\mathrm{R}}{G_{\mathrm{1}}}

DMRCG=\frac{\mathrm{D}\mathrm{M}\mathrm{R}}{G_{\mathrm{2}}}

DMA=G_{\mathrm{3}}-G_{\mathrm{4}}

DMAC=1-DMRCG

式中：DMR为花前营养器官干物质转运量，g；DMRE为花前营养器官干物质转运率，%；DMRCG为花前营养器官干物质积累对籽粒干物质积累的贡献率，%； DMA为花后干物质积累量，g；DMAC为花后干物质积累对籽粒干物质积累贡献率，%；G₁为吐丝期（R₁）营养器官干物质积累量，g；G₂为成熟期（R₆）营养器官干物质积累量，g；G₃为成熟期（R₆）干物质积累量，g；G₄为吐丝期（R₁）干物质积累量，g。

1.3.3　产量

在玉米收获期，待籽粒乳线消失，黑色层出现，收取各处理区1膜全部果穗，脱粒后采用山东泽顺电子科技有限公司谷物水分测量仪（8188-A）测定籽粒含水量，以玉米籽粒含水率14%折算最终玉米产量，kg/hm²。

1.4　数据分析

采用Microsoft Excel 2021软件进行数据整理，SPSS 27.0统计学软件进行单因素方差分析和显著性检验，采用Origin 2024b软件进行作图。

2　结果与分析

2.1　不同生物可降解地膜覆盖对土壤含水率的影响

由图2和图3可知，2年的玉米苗期（V₄）-成熟期（R₆），与无覆膜处理（CK）相比，覆盖快速生物降解膜（M₁）、慢速生物可降解地膜（M₂）和中速生物可降解地膜（M₃）和聚乙烯地膜处理（PE）均可提高0—40 cm土层的土壤含水率。2个试验年度，随生育期推进，0—20 cm土层的各处理土壤含水率变化情况基本一致；苗期（V₄）和拔节期（V₆）的PE、M₁、M₂和M₃处理间无显著差异（P>0.05）；从大喇叭口期（V₁₂）开始M₁的土壤含水率逐渐降低，降幅为10.02%~29.80%；吐丝期（R₁）-成熟期（R₆），土壤含水率由高到低均为PE>M₂>M₃>M₁>CK，吐丝期（R₁）、灌浆期（R₃）和成熟期（R₆）的PE土壤含水率分别较M₁、M₂、M₃高6.47%~28.46%、6.95%~35.06%、5.06%~22.87%。>20—40 cm土层中，苗期（V₄）各覆膜处理的土壤含水率无显著差异，拔节期（V₆）和大喇叭口期（V₁₂），M₁的土壤含水率最低；R₁-R₆，土壤含水率由高到低均为PE>M₂>M₃>M₁>CK，吐丝期（R₁）、灌浆期（R₃）和成熟期（R₆）的PE土壤含水率分别较其他覆膜处理高6.30%~33.49%（R₁）、3.63%~17.58%（R₃）和7.82%~26.44%（R₆）。

2.2　不同生物可降解地膜覆盖对玉米地上部干物质积累量的影响

由图4可知，各覆膜处理玉米地上部干物质积累量均显著高于无覆膜处理（P<0.05）。苗期（V₄）-拔节期（V₆），各覆膜处理的玉米地上部干物质积累量无显著差异（P>0.05）。进入大喇叭口期（V₁₂），M₁的玉米地上部干物质积累量分别较M₂、M₃和PE降低8.34%、7.41%和7.71%（P<0.05），M₂、M₃、PE处理间无显著差异（P>0.05）。吐丝期（R₁），PE、M₂和M₃的地上部玉米干物质积累分别较M₁升高7.31%、8.29%和16.07%（P<0.05）。进入灌浆期（R₃）后，PE与M₂的玉米地上部干物质积累量无显著差异（P>0.05），M₃的玉米地上部干物质积累量最大，分别较PE、M₁和M₂增加15.10%、23.77%和9.25%（P<0.05）。成熟期（R₆）各处理地上部干物质积累量由高到低为M₃>M₂>PE>M₁；M₃的地上部玉米干物质积累分别较PE、M₁和M₂升高20.83%、29.96%和9.77%。

2.3　不同生物可降解地膜覆盖对玉米地上部干物质积累速率的影响

由图5可知，CK的玉米地上部干物质积累速率最低。2个试验年度，苗期（V₄）-大喇叭口期（V₁₂），各覆膜处理的地上部干物质积累速率（v）均无显著差异（P>0.05）。大喇叭口期（V₁₂），M₁的地上部玉米干物质积累速率分别较M₂、M₃和PE降低20.49%、22.28%和21.37%（P<0.05），M₂、M₃、PE的玉米干物质积累量无显著差异（P>0.05）。2个试验年度内，随着生育进程推进，各处理玉米地上部干物质积累速率呈先上升后降低趋势，至灌浆期（R₃）达到最大值。灌浆期（R₃），M₃的玉米地上部干物质积累速率表现最优，分别较PE、M₁和M₂高22.96%、34.59%和11.09%（P<0.05）。成熟期各处理地上部玉米干物质积累速率均较灌浆期有所降低，但M₃仍维持较高的干物质积累速率，分别较PE、M₁和M₂高41.19%、63.43%和11.33%。全生育期干物质积累速率动态分析表明，M₃可显著提高吐丝期（R₁）后的玉米地上部干物质积累速率，而且减缓了灌浆期（R₃）-成熟期（R₆）玉米地上部干物质积累速率的降低。

2.4　不同生物可降解地膜覆盖对玉米地上部干物质最大增长速率及其出现时间的影响

由表2可知，2个试验年度内，各处理的最大干物质增长速率表现为M₃>M₂>PE>M₁>CK，4个覆膜处理的地上部最大干物质增长速率（v_max）较CK高29.68%~68.74%，且干物质最大增长速率出现的时间较CK延后3.87~18.64 d。M₂和M₃的地上部v_max分别较PE高7.18%和20.48%。2023和2024年玉米干物质最大增长速率出现时间表现有所不同，2023年出现时间表现为M₃>M₂>PE>M₁>CK，M₂和M₃分别较PE推迟3.69和4.18 d，PE较M₁推迟1.8 d；2024年为M₃>M₂>M₁>PE>CK，其中M₁、M₂和M₃分别较PE推迟2.06、2.33和3.58 d。可见，与其他处理相比，M₃通过增大玉米干物质最大增长速率，进而有效促进玉米干物质积累。

2.5　不同生物可降解地膜覆盖对玉米干物质分配的影响

由图6可知，从苗期（V₄）-成熟期（R₆），玉米叶的干物质分配比例逐渐降低；茎的干物质分配比例先上升后下降，在大喇叭期（V₁₂）达到最大；穗的干物质分配比例随着生育时期推进逐渐增加，于成熟期（R₆）达到峰值；苞叶则呈下降趋势。各处理不同生育时期玉米植株地上部各器官的干物质分配不尽相同，苗期（V₄）-成熟期（R₆），茎的干物质分配比例均以CK最高。叶的干物质分配比具有年际差异，2023年，苗期（V₄）-大喇叭口期（V₁₂），PE叶的干物质分配比例最高，比其他处理高2.28%~44.52%；吐丝期（R₁）各覆膜处理间无显著差异（P>0.05），但均显著高于CK（P<0.05）；灌浆期（R₃）和成熟期（R₆）M₃的叶片干物质分配比例最高。2024年，苗期（V₄）-大喇叭口期（V₁₂），叶片的干物质分配比例最高的是M₃；吐丝期（R₁），4个覆膜处理叶的干物质占比无显著差异（P>0.05），但显著高于CK（P<0.05）；成熟期（R₆），各处理叶片干物质占比无显著差异（P>0.05）。穗的干物质分配表现最优的也是M₃，吐丝期（R₁）-成熟期（R₆），M₃穗的干物质分配比分别较M₁、M₂、PE和CK高17.74%~50.07%、6.61%~20.02%、10.39%~20.50%和20.62%~124.18%（P<0.05）。

2.6　不同生物可降解地膜覆盖对玉米干物质转运的影响

由表3可知，2个试验年度内，无覆膜处理（CK）的花前干物质转运量（DMR）、花前干物质转运率（DMRE）、花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率（DMRCG）均低于4个覆膜处理。M₃的干物质转运表现最优，在花前阶段其DMR、DMRE和DMRCG较PE分别增加24.76%、19.53%和31.02%（P<0.05）；花后阶段，M₃的干物质积累量（DMA）最大，分别比M₂和PE高11.56%和28.92%；M₁的DMA较PE下降8.06%。花后干物质积累对籽粒的贡献率（DMAC）存在年际差异，2023年各处理由高到低为CK>M₁>M₂>PE>M₃，2024年为CK>M₁>PE>M₂>M₃。由此可见，M₃可有效提高花前营养器官干物质向籽粒的转运及花后的干物质积累量。

2.7　不同生物可降解地膜覆盖对玉米产量的影响

由图7可知，2023年，M₃的玉米籽粒产量最高，为15 302.35 kg/hm²，分别较PE、M₁、M₂和CK增产6.57%、12.54%、3.72%和20.22%；PE和M₂的玉米产量无显著差异（P>0.05）。2024年，玉米产量最高的处理亦为M₃，其产量为15 509.71 kg/hm²，分别较PE、M₁、M₂和CK增产6.22%、12.37%、2.58%和21.13%。综合2年结果，M₃的产量显著高于其他处理，具有产量优势。

3　讨 论

3.1　不同生物可降解地膜覆盖对农田土壤含水率的影响

覆盖地膜能有效改善土壤的水分状况，在玉米苗期-拔节期，降解膜可有效维持土壤水分^［21］。申丽霞等^［17］研究表明，降解膜覆盖可提高玉米生育前期0—40 cm的土壤水分；赵爱琴等^［22］研究表明，降解膜覆盖可提高玉米苗期-拔节期土壤贮水量；王鑫等^［23］研究表明，降解膜在玉米生长前期具有明显保水效果。本研究结果表明，与无覆膜处理（CK）相比，生物降解膜覆盖（M₁、M₂、M₃）和聚乙烯地膜覆盖（PE）处理均可显著提高0—40 cm土层土壤含水率，与马明生等^［18］研究结果类似。孟玉等^［24］研究表明，玉米苗期-吐丝期，覆盖降解膜处理的土壤含水率与PE相比无显著差异。本研究中大喇叭口期-成熟期，4种降解覆盖处理的土壤含水率较PE均有所降低，这与丁宗江等^［25］研究结果不一致，可能因为随着生育进程推进，降解膜出现不同程度的裂解，其阻隔水分蒸发的功能逐渐减弱，导致保墒效率降低^［26］。

3.2　不同生物可降解地膜覆盖对玉米干物质积累量的影响

内蒙古沿黄灌区春玉米生产面临低温与水分胁迫双重逆境，制约植株前期干物质积累及形态建成^［27-28］。在农业生产实践中，通过优化农艺措施以提高作物干物质积累量并改善其干物质分配比例，是作物获得高产的重要途径^［29-31］。本研究表明，与无覆膜处理（CK）相比，各覆膜处理均可显著提高玉米地上部干物质积累量及积累速率（图4），可能因为地膜覆盖能够提升土壤温度、减少水分蒸发，间接促进玉米根系向深层土壤延伸，增强玉米植株对深层水分的利用，进而促进植株前期的生长发育与干物质积累^［32-33］。2023和2024年苗期（V₄）和拔节期（V₆）各覆膜处理的地上部干物质积累量无显著差异（P>0.05），这可能是因为各种地膜在该阶段尚未发生裂解，其蓄水保墒与增温效应相近所致^［34］；进入大喇叭口期（V₁₂）聚乙烯地膜（PE）、慢速生物降解膜（M₂）和中速生物可降解膜（M₃）处理无显著差异（P>0.05），但均显著高于快速生物降解膜（M₁）处理（P<0.05）；这可能与M₁地膜过早降解导致土壤温度和湿度下降有关^［35］；抽雄吐丝期（R₁），M₃表现出最高的地上部干物质积累量，显著优于M₂和PE。这可能源于此阶段M₃开始可控降解，其降解产物可被土壤微生物利用，促进土壤养分活化，可提高植株对土壤养分的高效利用^［36-37］，避免了传统PE地膜持续覆盖引发的土壤高温胁迫、根系损伤及透气性降低等问题^［2，38］。在灌浆期和成熟期，M₂的干物质积累量显著高于PE，这可能是因为M₂地膜适时降解形成更优土壤环境，有利于玉米生长发育和干物质积累^［39-40］。

3.3　不同生物可降解地膜覆盖对玉米干物质积累速率的影响

本研究中，CK的干物质积累速率（v）显著低于各覆膜处理，与岳德成^［41］的研究结果相一致。这可能由于不覆盖处理使生育前期农田土壤温度和水分供应不足，导致干物质积累受到抑制^{［15，41］}。Logistic拟合方程分析表明，各覆膜处理通过维持较长时间的干物质积累过程，增大玉米地上部干物质积累速率，进而提升玉米的干物质积累。M₃的玉米干物质积累最大增长速率（v_max）更高，且出现得更晚，这可能是中速降解膜（M₃）在玉米生育前期可提供稳定土壤水热条件，后期通过可控降解避免高温和水分胁迫等不利影响，进而改善作物生长势，延长干物质积累时间，提高了干物质积累速率^［42］。

3.4　不同生物可降解地膜覆盖对玉米干物质分配及转运的影响

从干物质分配特征来看，成熟期，M₃的穗部干物质分配比例显著高于其他处理，这与营养生长阶段的M₃玉米叶片干物质分配比例较高相关（图6），扩大了玉米的光合面积，促进了玉米的干物质积累，为玉米植株穗部的高效分配奠定基础^［43］；籽粒干物质的形成主要源于花后的干物质有效积累和花前营养器官的干物质高效转运^［44］，高智挺^［45］研究表明，降解膜覆盖处理较PE膜处理的玉米花后干物质积累量高3.28%~5.37%。本研究中，M₃的花后干物质积累量和花前干物质转运对籽粒贡献率均显著高于PE，这与历艳璐等^［46］研究结果基本一致。此外本研究还发现，快速生物降解膜覆盖处理（M₁）的花前干物质转运量、花前干物质转运率、花前干物质转运对籽粒干物质积累贡献率均低于PE处理，这可能是由于M₁的膜过早地降解^［32］，保墒和保温效果减弱^［47］，不能为玉米生育前期提供所需的土壤水分条件所致。

3.5　不同生物可降解地膜覆盖对玉米产量的影响

王聪^［11］研究表明，生物降解膜处理与聚乙烯膜处理之间产量无显著差异，但均显著高于无覆膜处理。本研究发现，全生物降解地膜和聚乙烯地膜覆盖处理下玉米籽粒产量较无覆膜处理高7.30%~20.67%（P<0.05），其原因可能是由于地膜覆盖具有保温保墒和抑制杂草生长等多重效应，而保温保墒效应为玉米正常生长发育提供了良好的土壤水热环境，抑制杂草生长效应减弱了杂草与玉米对土壤养分的竞争力，促进玉米植株对土壤养分的高效利用^［48-49］。邬强等^［50］研究指出， 全生物降解地膜覆盖可导致作物产量较普通聚乙烯地膜覆盖降低。然而，本研究发现，在内蒙古沿黄灌区试验条件下，2年中，M₃的玉米产量较PE升高6.8%~9.2%（P<0.05）；2024年M₂的产量较PE高4.3%（P<0.05），2023年M₂与PE的产量差异不显著（P>0.05）；2年中M₁的产量则较PE下降7.1%~8.9%（P<0.05）。这一结果与翟勇全等^［15］、马健祯等^［16］的结论存在差异，推测其成因与生态区域特异性因素密切相关^［51］，包括供试玉米品种的生理特性^［52］、试验地年均积温^［53］、降水分布特征^［54］、以及降解膜裂解速率^［55］等有关。本研究通过2年田间验证，探明在内蒙古沿黄灌区，使用中速生物降解膜覆盖（M₃）可实现玉米产量的提升。本研究中基于内蒙古沿黄灌区2年田间试验研究结果，对于其他区域适应性，以及降解膜覆盖对玉米产量的长期影响仍需进一步深入研究。

4　结 论

与无覆膜处理（CK）相比，覆盖快速（M₁）、慢速（M₂）、中速生物可降解膜（M₃）和聚乙烯膜处理（PE）均可显著提高0—40 cm土壤含水量。M₃可有效提高灌浆期-成熟期玉米地上部干物质积累量，其干物质积累量分别较M₁、M₂和PE高14.56%~30.79%、6.22%~11.18%、7.25%~23.46%；经Logistic模型拟合显示，M₃的干物质最大增长速率（v_max）最大，较其他处理高3.15%~20.67%。穗部的干物质分配比例随生育期推进持续递增，M₃的穗部干物质积累量最高，分别比M₁、M₂、PE和CK高出17.74%~50.07%、6.61%~20.02%、10.39%~20.50%和20.62%~124.18%。M₃的干物质转运表现最优，花前的干物质积累量（DMR）、营养器官干物质转运率（DMRE）和营养器官干物质积累对籽粒干物质积累贡献率（DMRCG）较PE分别增加24.76%、19.53%和31.02%（P<0.05）；花后M₃的干物质积累量（DMA）最大，分别比M₂和PE高11.56%和28.92%。综上，中速生物可降解膜覆盖处理（M₃）可提高玉米地上干物质最大积累速率，提升花前干物质积累量向籽粒的转运和花后的干物质积累量，进而增大穗部干物质的分配比例，最终实现玉米籽粒产量的提高。

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基金资助

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