可降解地膜结合双垄沟播技术：提升旱作春玉米可持续生产的创新路径

为解决聚乙烯地膜(PM)导致的土壤微塑料(MP)污染问题，研究人员开展五年田间试验，比较双垄沟播(DRF)与平作(FP)系统下可降解地膜(BM)与PM对旱作春玉米的影响。结果表明DRFB（DRF+BM）可延缓叶片衰老0.82-1.21天，增产5.35-17.29 mm水分利用，且不增加土壤MP含量。该研究为旱区农业可持续发展提供了兼顾生态与经济效益的解决方案。

　　

全球干旱区面积预计将在21世纪末扩大5%，而中国黄土高原作为典型雨养农业区，长期依赖双垄沟播全膜覆盖(DRFM)技术。这项技术虽能有效集水，却导致三大隐患：深层土壤水分难以恢复、残膜回收成本高昂、微塑料(MP)持续累积威胁土壤健康。更棘手的是，传统聚乙烯地膜(PE)在降解过程中会破碎成直径<5 mm的MP颗粒，通过改变土壤孔隙结构和微生物群落，最终降低水分利用效率(WUE)。面对这一困境，可降解地膜(BM)被视为潜在替代方案，但其在复杂气候条件下的农艺适应性、生态安全性及经济可行性仍需系统验证。

中国农业科学院旱地农业技术创新团队在宁夏彭阳县（35°51′N，106°48′E）开展了为期五年的定位试验。研究人员创新性地将熵权法与理想解法(TOPSIS)相结合，首次从作物-生态-经济三维度评估了不同耕作系统与地膜材料的组合效应。论文发表于土壤耕作领域顶级期刊《Soil and Tillage Research》，为旱区农业绿色转型提供了关键科学依据。

研究采用多尺度监测技术体系：通过微塑料傅里叶红外光谱鉴定追踪土壤MP动态；利用时域反射仪(TDR)连续监测0-200 cm土层水分；结合叶面积指数(LAI)和活根长度密度(LRLD)量化作物生理响应；基于产量构成要素与投入产出比(ROI)进行经济效益分析。所有试验设置三次重复，数据经Duncan多重检验（P<0.05）。

薄膜降解与土壤微塑料
数据显示BM在播种后40-100天开始降解，180天内完全崩解（V级）。关键发现是：连续五年施用BM的土壤MP含量始终低于检测限，而PM处理区MP数量高达896-1243个/kg。红外光谱证实这些MP主要源自地膜老化，粒径集中在0.02-0.1 mm范围。

土壤水热与微塑料效应
BM在玉米生殖生长期呈现独特的"渐进式透水"特性：抽雄期前保水效果与PM相当（差异<3.2%），但吐丝期后促进雨水下渗，使成熟期土壤储水量增加5.35-17.29 mm。热分配分析表明BM处理使5 cm地温日变幅降低1.2-3.5°C，有效缓解高温胁迫。

作物生理动态响应
DRFB系统展现出显著生理优势：相较常规FP，使叶片衰老延迟0.82-1.21天，活根凋亡推迟0.83-3.54天。显微观察发现，其根系分泌物中糖类物质含量提高18.7%，这可能是维持根区微生物活性的关键。

产量与经济效益
DRF通过增加穗粒数（平均每穗增加36.5粒）实现增产，且产量变异系数降低12.4%。在湿润年份，DRFB的净收益与DRFP相当（P>0.05），但在干旱年份（如2021年）仍推荐采用PM以保障稳产。

这项研究证实DRFB系统具有三重优势：生态方面实现MP零新增，农艺方面优化水热耦合效应，经济方面降低残膜回收成本。特别值得注意的是，BM的降解特性与玉米需水规律高度吻合——营养生长期保墒、生殖生长期透雨，这种"智能响应"特性为应对极端气候提供了新思路。研究团队建议：在年降水>400 mm地区推广DRFB，在干旱年份临时切换为PM，这种弹性管理策略或将成为旱作农业转型的典范。