全 文 ：旧膜再利用对土壤温度及向日葵生育进程和产量的影响
史建国1，2 刘景辉1 闫雅非1 贾利欣3 张永清4 融晓萍3 王智功4
(1 内蒙古农业大学农学院，010019，内蒙古呼和浩特;2 包头轻工职业技术学院，014035，内蒙古包头;
3内蒙古农业技术推广站，010011，内蒙古呼和浩特;4 巴彦淖尔市农业技术推广站，015000，内蒙古临河)
摘 要 针对普通地膜覆盖导致的农田土壤污
染，可降解地膜成本高和效果差，在农业生产中仍得
不到广泛应用的现实问题，在河套流域临河区以覆
膜玉米后茬种植模式，进行了旧膜、新膜及露地栽培
向日葵对比试验，研究旧膜再利用对土壤温度和向
日葵生育进程及产量的影响。结果表明，在向日葵
的生长前后期，旧膜对土壤增温作用的影响显著，新
旧膜对向日葵各个生育阶段的增温作用均表现为:
出苗期 ＞现蕾期 ＞收获期 ＞始花期 ＞终花期。整个
生育期 5cm土层总积温，旧膜比露地高 229. 5℃，低
于新膜 101℃。旧膜比露地生育期缩短 5 ～ 6d，差异
显著，较新膜延长 2d，差异不显著，其中对出苗期、
现蕾期、收获期影响显著，对始花期、终花期影响不
显著，新旧膜之间无显著差异。相关分析结果表明，
旧膜和新膜与露地的各生育阶段经历的时间差与该
阶段的土壤积温差呈显著负相关。旧膜再利用栽培
向日葵的产量较露地增产极显著，与新膜相比，无显
著差异。
关键词 旧膜再利用;向日葵;有效积温;生育
进程;产量
内蒙古河套地区是我国重要的粮油生产基地之
一，其粮食丰欠及农业可持续发展对保障该地区粮
食丰产、农民增收起关键作用，对保障国家粮食安全
具有重要意义。向日葵是河套地区的特色和优势经
济作物，也是主要栽培作物。然而该区春季温度低
而不稳，常常影响向日葵的播期和出苗，使生育期延
迟［1］，秋季温度下降较快，影响成熟和收获。地膜
覆盖因能够起到明显的保温保墒、缩短生育期的作
作者简介:史建国，讲师，主要从事耕作制度与农业生态系统，水热资
源高效利用方面研究
刘景辉为通讯作者，教授，主要从事耕作制度与农业生态
系统研究
基金项目:农业部“土壤有机质提升试点补贴———免耕栽培技术推
广”项目
收稿日期:2011 － 10 － 28;修回日期:2011 － 11 － 10
用［2 － 3］，在该地区农业生产中，尤其在玉米和向日葵
的种植方面得到大面积应用。然而，常规覆膜种植
模式下，由于普通塑料地膜难以在自然条件下降解，
其残膜回收困难，长期大量一次使用，利用率低，会
加重“白色污染”，破坏农田生态环境［4 － 6］。近年
来，虽有可降解的新覆盖材料不断问世，但因其成本
高和效果差始终没有在农业生产中得到广泛应用。
目前，当地农技推广部门和农民发现覆膜玉米后茬
在旧膜上免耕栽培向日葵，仍具有一定的增产增收
效果［7］，但对旧膜再利用的增产机理尚缺乏深入的
研究。为缓解地膜污染，提高地膜利用率，研究了旧
膜、新膜、露地栽培三个处理对向日葵生育时期耕层
土壤温度、生育进程和产量的影响，以期为指导该地
区向日葵种植以及旧膜再利用覆盖栽培提供理论依
据。
1 材料和方法
1. 1 试验区概况
试验于 2009 年 4 月 ～ 2011 年 10 月在巴彦淖尔
市临河区河镇进步村进行。该区域属河套灌区，试
验地点海拔 1 040m，地处中纬度，属干旱半干旱温
带大陆性季风气候，四季分明，春季气温回升迅速而
不稳定，秋季气温下降较快，全年≥ 10℃ 积温
3 053 ～ 3 339℃，年日照时数为 3 131 ～ 3 214h，年
辐射总量为 6 269 ～ 6 386MJ /m2·a，无霜期为142 ～
150d，在作物生长季(4 ～ 9 月)内，日平均气温为
17. 7 ～ 18. 8℃，日较差为 12. 8 ～ 14. 7℃。光热资源
丰富，日照时数长，昼夜温差大，地势平坦［7］。供试
土壤类型为壤土，pH8. 36，有机质 6. 90g /kg，全氮
0. 901g /kg，全磷 0. 216g /kg，全钾 18. 30g /kg，速效氮
27. 8mg /kg，速效磷 7. 5mg /kg，速效钾 40. 3mg /kg。
属中等肥力的壤土地，土地平整，地力均匀，灌排方
便。试验地前茬为单种覆膜玉米，施磷酸二铵
600kg /hm2，尿素 300kg /hm2。第一年覆膜玉米收获
后，留膜免耕，第二年在旧膜上播种向日葵。
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1. 2 试验设计
本试验采用玉米 －向日葵轮作模式，前一年种
植覆膜玉米，做留膜预备试验，第二年在覆膜玉米后
茬的旧膜上免耕栽培向日葵进行实验，共设 3 个处
理，分别为:
(1)旧膜覆盖(JM) :收获玉米后留茬不揭膜，不
耕作，第二年直接在旧膜上种植;
(2)新膜覆盖(XM) :收获玉米后进行耕作(耕
作同露地处理) ，第二年覆盖新膜种植;
(3)露地栽培(WM) :收获玉米后进行耕作，第
二年不覆膜种植。
试验重复 3 次，共 9 个小区，小区面积为 6m ×
20m =120m2，采用单因素随机区组设计。采用人工
点播机播种，大小行种植，大行 80cm，小行 40cm，株
距 42cm，一膜 2 行，种植密度 40 000 株 /hm2，6 月 2
日播种，南北行向种植。供试向日葵(食用型)品种
为 SH6009 － M。供试地膜为淄博临淄清泉塑料厂
生产的高压聚乙烯膜，厚度 8μm(国标) ，幅宽
70cm。
1. 3 测定方法及数据分析
土壤温度测定:用北京中仪华世技术有限公司
生产的便携式数字温度计 JM624 分别在播种后每
一个关键生育时期:播前(5 月 24 日)、出苗前(6 月
11 日)、苗期(6 月 24 日)、现蕾期(7 月 16 日)、始
花期(8 月 7 日)、终花期(8 月 25 日)、成熟期(9 月
27 日)测定一天中 8∶ 00、12∶ 00、20∶ 00 的不同处理
0cm(地表)、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、
40cm及 50cm深度的土壤温度。土壤积温根据每一
个生育时期测定的土壤温度和生育时期累积得出。
向日葵产量测定:各小区分别取 6m2 内所有植
株测定实际产量，并采用烘干法分别计算子粒产量。
生育时期判定的形态标准，出苗期:向日葵出苗
后，第一对真叶展开(叶长达到 2cm 为标准) ;现蕾
期:植株顶端出现由尖形小苞叶围绕的星状体(小
花蕾) ，直径达到 1cm左右;初花期:舌状花冠吐露、
张开，同日花盘边沿有少数管状花的雄蕊管高耸，雌
蕊从中穿出，两裂柱头展开;终花期:花盘中心管状
花开花授粉结束;成熟期:花盘背面呈淡黄色而边沿
微绿，舌状花冠凋萎，茎秆黄老，下部叶片枯萎下垂，
中上部叶片衰老，种皮呈该品种固有的色泽，子仁含
水量显著减少。
采用 PASW/SPSS Statistics18. 0 软件进行方差
分析数据等相关分析，其他分析在 Microsoft Excel
2003 中完成。
2 结果与分析
2. 1 不同覆膜处理各土层温度变化
从图 1 可以看出，旧膜全生育期 0 ～ 50cm 土层
温度与新膜和露地变化规律相似，均随生育进程的
推进呈先升高后下降的单峰曲线变化，且不同土层
图 1 0 ～ 50cm土层不同处理在向日葵不同生育阶段的温度变化
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出现峰值的时间随土壤深度的增加而后移。播种时
0 ～ 50cm各层地温旧膜均高于露地，且温差由上而
下减小，其中 5cm 土层高 5. 2℃，差异极显著(P ＜
0. 01) ，50cm高 2. 2℃，差异显著(P ＜ 0. 05)。旧膜
地温于苗期达到最高，各层温度显著高于露地，但较
新膜低，0 ～ 10cm差异显著，15 ～ 50cm 差异不显著;
现蕾期之后旧膜地温开始下降，到收获期达到最低，
40 ～ 50cm土层温度仍高于露地，其中 0 ～ 30cm土层
温度现蕾期到终花期差异不显著，成熟期差异显著，
与新膜相比差异不显著。
在整个生育期，在作物根系较为集中的耕作层
(5 ～ 20cm)的增温幅度，旧膜较露地的在播前高
3. 2 ～ 5. 1℃，随气温升高，温差逐渐减小，在气温达
到最高阶段的开花期，增温幅度最小，为 0. 1 ～
0. 3℃，之后随气温下降和作物的衰老，温差再次增
大，到成熟期时，增温幅度达到 0. 6 ～ 1. 7℃。旧膜
增温幅度在苗期低于新膜 0. 3 ～ 1. 3℃，之后，二者
的增温保温效果基本相同。因此，旧膜在全生育期
能起到热量的均衡补偿和温度调节功能，即在温度
较低的播种到出苗期阶段起到很好的增温作用，这
为提早播种和出苗创造有利条件，而在气温最高时
期的现蕾至终花期，尤其是开花期不再增温，故不会
因地温的升高而影响向日葵的开花和授粉，在终花
期之后的气温下降阶段又起到很好的保温效果使地
温维持在较高水平，这有利于子粒的灌浆和成熟。
图 2 不同处理在向日葵不同生育时期的土层平均温度变化
由不同处理对土层均温(见图 2)影响分析可
知，旧膜和新膜一样仍具有很好的增温保温效果。
在各生育时期，旧膜均高于露地，生育期平均高
1. 4℃，与新膜相比，在播前较高，播种后 2d 到出苗
期低于新膜，之后到成熟无差异，整个生育期平均温
度较为一致。
旧膜土壤温度的垂直变化与露地和新膜相比基
本呈现出相同的规律性(见图 1) ，地温随土壤深度
的增加逐渐下降，且上层下降明显，下层渐弱。但受
地膜覆盖的影响，整个生育期旧膜各土层地温均高
于露地，且随土壤深度的增加，温差缩小，其中 0 ～
20cm差异明显，50cm 土层温度差异最小。土层间
的温差表现为:新膜 ＞旧膜 ＞露地，随着土层的加深
土层间的温差逐渐减小;出苗前 7d，旧膜、露地、新
膜处理的有效积温，5cm 深度比 10cm 深度分别高
19. 5℃、12. 2℃、27. 7℃。
2. 2 不同覆膜处理对土壤有效积温及生育时期的
影响
向日葵的全生育期受膜对土壤的增温作用的影
响显著(表 1) ，旧膜与露地相比，随土壤有效积温的
增加生育期显著缩短。整个生育期总积温旧膜比露
地处理高 229. 5℃，低于新膜 101℃，旧膜生育期为
115 ～ 117d，较露地缩短 5 ～ 6d，差异显著，较新膜长
2d，差异不显著。新旧膜对向日葵各个生育阶段的
影响程度较为一致，均表现为:出苗期 ＞现蕾期 ＞收
获期 ＞始花期 ＞终花期。
表 1 不同处理对向日葵生育阶段及生育期的影响 d
年份(年) 处理 BC CX XS SZ ZC Z
2010 JM 6. 7a 35. 3a 16. 0a 20. 3a 37. 3a 115. 7a
WM 8. 3b 38. 0b 17. 0a 20. 3a 38. 0b 121. 7b
XM 6. 3a 35. 0a 16. 3a 19. 7a 36. 3a 113. 7a
2011 JM 6. 7a 35. 0ab 19. 3a 20. 0a 35. 7a 116. 7a
WM 8. 0b 36. 0b 20. 7a 20. 7a 36. 7b 122. 0b
XM 6. 7a 34. 0a 19. 3a 19. 3a 35. 3a 114. 7a
注:表中 BC:播种 －出苗，CX:出苗 －现蕾，XS:现蕾 －始花，SZ:始
花 －终花，ZC:终花 － 成熟，Z:全生育期，下同。同年同列小
(大)写字母不同者为 0. 05(0. 01)水平差异显著(极显著) ，下同
由于各处理增温变化不同，导致不同处理的有
效积温不同。向日葵的生物学零点温度以 2. 5℃［8］
计算有效积温。以露地处理的生育时期间经历的天
数统一计算各阶段的有效积温。
由表 1、2 可见，播种到出苗，5cm深度旧膜积温
比露地处理高 36℃，比新膜低 18. 6℃;10cm深度旧
膜积温比露地处理高 28. 7℃，比新膜低 10. 5℃。旧
膜与露地处理相比，出苗期提前 1 ～ 2d，差异显著，
与新膜覆盖出苗期较为一致，差异不显著。出苗到
现蕾，5cm深度旧膜积温比露地处理高 165. 8℃，比
新膜低 82. 7℃;10cm 深度旧膜积温比露地处理高
135. 3℃，比新膜低 51℃。旧膜与露地处理相比现
蕾期提前 1 ～ 3d，差异显著，比新膜长 0. 3 ～ 1d，差异
不显著。现蕾到始花，5cm 深度旧膜积温比露地处
理高 31. 9℃，比新膜低 10. 8;10cm深度旧膜积温比
露地处理高 26℃，比新膜低 2. 5℃。旧膜与露地处
理相比始花期缩短 1 ～ 1. 4d，与新膜较为一致，处理
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间无显著差异。始花到成熟，5cm和 10cm深度旧膜
积温与露地和新膜较为一致。该期经历时间处理间
无显著差异。
表 2 不同处理的不同生育期 5cm和 10cm土层的
土壤有效积温(≥2. 5℃) ℃
深度(cm) 处理 BC CX XS SZ ZC Z
5 JM 158. 4 993. 0 584. 2 351. 0 368. 3 2 454. 9
WM 122. 4 827. 2 552. 3 357. 3 366. 3 2 225. 4
XM 177. 0 1 075. 7 595. 0 343. 7 364. 6 2 555. 9
10 JM 138. 8 891. 7 551. 3 336. 7 353. 8 2 272. 2
WM 110. 2 756. 3 525. 2 341. 5 349. 8 2 083. 0
XM 149. 3 942. 7 553. 8 333. 3 350. 8 2 329. 9
相关分析结果表明(见图 3、图 4) ，不同覆膜处
理的生育分别与其 5cm和 10cm土层有效积温呈显
著负相关，即该段时间内土壤有效积温高，则该生育
进程加快，生育期缩短，反之亦然。所以旧膜再利用
同样具有因提高土壤积温而加快生育进程的作用。
2. 3 不同覆膜处理对向日葵产量的影响
覆膜再利用栽培增加向日葵的子粒产量。如表
3 所示，新膜覆盖处理产量最高，旧膜次之，露地最
低。其中旧膜较露地子粒产量增加 11. 4% 和
16. 8%，两年差异均表现为极显著(P ＜ 0. 01) ，较新
膜低 2. 6% ～4. 9%，但差异不显著(P ＜ 0. 05)。说
明地膜再利用仍能有效提高向日葵的产量。这与旧
膜仍能发挥增温保水，改善作物的农田生长环境，促
苗早发，加快生育进程等特点有关。
表 3 不同处理向日葵的产量方差分析
处理
产量(kg /hm2)
2010 年 2011 年
JM 5 495. 1aA 5 367. 5aA
WM 4 931. 4bB 4 595. 9bB
XM 5 681. 9aA 5 510. 9aA
3 结论与讨论
土壤温度作为土壤热状况的综合表征指标，是
作物生长的重要环境因子之一［9］，其高低及有效积
温的多少直接影响作物播期及生育进程。本文为节
约地膜资源，减少地膜污染，提高种植效益和改善农
田生态环境，通过玉米后茬留膜免耕栽培向日葵，研
究旧膜再利用对土壤温度、生育时期及向日葵的生
育进程的影响，认为旧膜覆盖仍具有一定的增温保
温，促苗早发，促进生育进程的的作用。
旧膜在全生育期具有增温效果。但不同生育时
期旧膜较露地的增温幅度不同，新旧膜对向日葵各
个生育阶段的增温作用均表现为:出苗期 ＞现蕾期
＞收获期 ＞始花期 ＞终花期。由于苗期地表裸露，
旧膜较露地增温快，利于向日葵的出苗和生长，之后
随生育进程的推进，增温效果渐弱，主要是由于田间
作物的生长，地表覆盖度增加，导致太阳对地面的辐
射强度或面积减小所致，所以旧膜的增温作用不断
渐弱，到终花期后，随植株衰亡，太阳辐射的拦截逐
渐减少，地面辐射不断增加，使得旧膜的白天增温和
夜晚保温作用增强，这与申丽霞［10］研究可降解地膜
对土壤温度和玉米生长发育的结论较为一致，但旧
膜增温幅度仅低于新膜 0. 3 ～ 1. 3℃，主要是由于旧
膜的前期覆盖使得地温维持在一个较高水平，弥补
了新膜较旧膜增温快的不足。
旧膜仍可不同程度地提高土壤有效积温和加快
生育进程。向日葵的整个生育期总积温旧膜比露地
处理高 229. 5℃，低于新膜 101℃，旧膜生育期为
115 ～ 117d，较露地缩短 5 ～ 6d，差异显著，较新膜长
2d，差异不显著。其中对出苗期、现蕾期、收获期影
响显著，对始花期、终花期影响不显著，新旧膜之间
无显著差异。相关分析结果表明，旧膜和新膜与露
地的各生育阶段经历的时间差与该阶段的土壤积温
差呈显著负相关，即该段时间内地温越高，其积温越
高，该生育阶段经历的时间越短。
通过两年产量试验结果表明，地膜再利用仍能
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有效提高向日葵的产量。这与旧膜仍能发挥增温保
水，改善作物的农田生长环境，促苗早发，加快生育
进程等特点有关。旧膜与露地相比，子粒产量提高
极显著，而与新膜相比，差异不显著。因此，旧膜经
利用一季之后虽然其增温保水效果较新膜差，但由
于其在前茬收后到后茬播种前的较长时期内覆盖地
表，保持较好的增温保水作用，使其在向日葵播种时
与覆新膜之前的露地相比，土壤具有较高的水分含
量和较高的温度，显示较为适宜的水温环境，利于向
日葵的生长发育，弥补了其与新膜相比增温保水效
果差的不足。
所以，旧膜再利用同样具有因提高土壤积温而
加快生育进程并提高产量的作用，在河套地区具有
很重要的栽培利用价值和推广前景。旧膜再利用是
当前农业生产中节本增效减污的重要举措，具有重
要经济价值和环保意义，这未在本文中体现，也是本
研究不足之处。
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Effects of Re-used Plastic Film Mulching
on Soil Temperature and Sunflower’s Growth，
Development and Yield in Hetao Area
Shi Jianguo1，2，Liu Jinghui1，Yan Yafei1，Jia Lixin3，
Zhang Yongqing4，Rong Xiaoping3，Wang Zhigong4
(1Agronomy College，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010019，Inner Mongolia;2Baotou Light Industry ＆ Vocational
Technical College，Baotou 014035，Inner Mongolia;3 Inner Mongolia Agricultural Technology Extension Station，
Hohhot 010011，Inner Mongolia;4Bayannaoer Agricultural Technology Extension Station，Linhe 015000，Inner Mongolia，China)
Abstract Aiming at reducing agricultural pollution caused by plastic film，and the degradable film is not applica-
ble in agriculture instead of plastic film because it’s very expensive and not very effective on crop production，the
effects of re-used plastic film mulching on soil temperatures and sunflower’s growth and development，and the rela-
tionship between these were studied through comparison of the field with the plastic film and open field in Hetao
region． The results showed:re-used plastic film mulching could increase the soil temperatures in sunflower field at
earlier and later development stages，with the warming effect was:sowing stage ＞ seedling stage ＞ maturing stage ＞
blooming stage ＞ after flowering stage;re-used film was 229． 5℃ higher than open field，101℃ lower than that of
the field covered with new film in effective accumulated temperatures during all stages in the soil depth of 5cm;
meanwhile，growth period of re-used film was significant 5 － 6 days earlier than open field and 2 days later than
plastic film;the yield of the field with re-used film was higher significantly than open field by 9． 6% to 15%，slight-
ly lower than that of with new film by 2． 6% to 4． 9% ． These findings indicated re-used film could also enhance the
soil temperatures and shorten sunflower’s growth and development time and increase the yield of sunflower．
Key words Re-used plastic film mulching;Sunflower;Effective accumulated temperatures;Growth and develop-
ment;Yield
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