【目的】地膜覆盖具有增温、保墒和抑制杂草等多方面作用,是一种缓解马铃薯生产限制的高效且简便的技术措施。基于全国数据,量化地膜对马铃薯的产量和水分利用效率的影响,进一步分析其中的影响因素,为马铃薯可持续生产提供参考。【方法】基于1981—2021年在Web of Science和知网公开发表的291篇关于中国马铃薯地膜覆盖的大田试验文献数据,包括北方一作区、西南混作区、南方冬作区、中原二作区共4个区域,利用Meta分析方法量化地膜对马铃薯的产量与水分利用效率的影响,并从不同区域、不同自然条件(年均降水、土壤容重、土壤有机质含量)、不同栽培管理措施(钾肥施用量、种植密度、地膜颜色、栽培方式)角度出发,研究地膜覆盖对马铃薯产量和水分利用效率的影响。【结果】与不覆盖相比,地膜覆盖使马铃薯产量和水分利用效率分别提高24.9%和28.3%;不同区域地膜增产与提升水分利用效率的效果不同,依次为:北方一作区(27.2%)、西南混作区(18.1%)、南方冬作区(23.6%)、中原二作区(10.1%)。而水分利用效率只在北方一作区表现明显,提高29.1%。在不同区域,地膜提高产量与水分利用效率受自然条件与栽培管理措施影响。不同自然条件下,不同区域地膜提高产量的响应不同。种植密度与栽培方式在各区域的响应一致,即低密度种植与垄作条件下,地膜增产效应最好。在北方一作区,地膜在低等降水量,较低的土壤有机质含量与低等土壤容重以及低施肥水平,中等种植密度,黑色与垄作条件下,提高水分利用效率的效果最好。【结论】地膜覆盖在我国具有良好的应用效果,可以提高马铃薯的产量,不同区域的增产效果依次为:北方一作区、南方冬作区、西南混作区、中原二作区,水分利用效率仅在北方一作区有所改善。在降水少、土壤较贫瘠、土壤疏松的自然条件下,以及较低水平的施肥量、较低种植密度、黑色与垄作的栽培管理措施下,地膜更能发挥其增产作用。在北方一作区,地膜使马铃薯增产与保水达到最佳效果所需的条件相似。
为探明覆膜水稻生命周期过程的资源消耗和环境影响,本研究基于2021—2022两年的田间试验对东北地区覆膜水稻进行生命周期评价。结果表明:仅考虑资源消耗、气候变化和环境酸化的情况下,覆PE膜旱直播水稻的环境影响潜值更小,对环境更友好。东北地区覆PE膜育秧移栽水稻能源消耗、水资源消耗、气候变化、环境酸化、富营养化和生态毒性6个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为14046.40 MJ、957082.47 kg、1663.15 kg CO_(2)-eq、8.70 kg SO_(2)-eq、1.84 kg PO^(3-)_(4)-eq和57.05 kg 1,4-DCB-eq;东北地区覆PE膜旱直播水稻这6个环境影响指标对应的环境影响潜值分别为11990.32 MJ、312102.92 kg、1071.41 kg CO_(2)-eq、6.85 kg SO_(2)-eq、1.88 kg PO^(3-)_(4)-eq和73.75 kg 1,4-DCB-eq。造成资源消耗和气候变化的主要原因是氮肥和燃油的生产及使用,另外地膜生产和滴灌设备的生产也对环境造成了较大的影响。研究表明,水稻清洁生产的关键在于农资产品生产技术的优化和氮肥的合理施用。在两种覆膜水稻栽培方式中,覆膜旱直播水稻造成的环境影响更低,更适合我国农业绿色低碳发展。
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