可降解地膜的降解性能及對土壤溫度、水分和玉米生長發(fā)育和產(chǎn)量的影響

何增國，戴紅燕

(古浪縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 古浪 733100)

0 引 言

地膜覆蓋技術(shù)的推廣，用以提高土壤溫度、保持土壤水分，具有促進植物生長的功能[1]。近年來，農(nóng)用地膜已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[2]，極大地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，但其農(nóng)業(yè)環(huán)保負面效應(yīng)日趨嚴重，殘留地膜不僅使耕層土壤透氣性降低，阻礙作物根系發(fā)育和對水分、養(yǎng)分的吸收，從而影響作物的產(chǎn)量[3-7]，而且殘留的農(nóng)膜對農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成的“白色污染”問題越來越嚴重[8]。因此開發(fā)利用可降解膜成為應(yīng)對“白色污染”的必然舉措。目前，為治理地膜污染問題政府提倡使用更容易撿拾的厚度在0.01 mm以上的地膜推廣利用，可降解地膜的使用僅在小區(qū)域或小面積推廣，還未大面積推廣普及應(yīng)用。本試驗研究針對不同可降解地膜的降解性能及對土壤水分、溫度和玉米生長的影響進行研究，為今后在玉米生產(chǎn)中選用適宜的地膜提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2014年在甘肅省古浪縣海子灘鎮(zhèn)良種繁育場進行。試驗地位于北緯37°2′，東經(jīng)103°6′，海拔1 800 m, 年平均氣溫8.2 ℃，晝夜溫差大，年平均日照時數(shù)2 700 h，年平均降水220 mm，蒸發(fā)量2 292 mm，無霜期194 d。試驗地塊土層深厚，質(zhì)地疏松，肥力中等，土質(zhì)為沙壤土，土壤pH值為8.46，為水澆地。前茬作物為向日葵。

1.2 試驗材料

試驗用可降解地膜達華1號(含3%降解母粒)、達華2號(含5%降解母粒)、達華3號(含7%降解母粒)，厚度0.008 mm，幅寬1 400 mm，由甘肅達華節(jié)水有限公司生產(chǎn)；普通地膜(厚度0.01 mm)由甘肅省濟陽塑業(yè)有限公司生產(chǎn)。供試地膜幅寬都為140 cm。供試玉米品種為先玉335，由敦煌種業(yè)先鋒良種有限公司生產(chǎn)，是當?shù)刂魍破贩N之一。

1.3 試驗設(shè)計

試驗設(shè)4個處理，3次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，12個小區(qū)，小區(qū)面積26.4 m2，四周設(shè)保護行。試驗采用全膜平作，行距40 cm,株距22 cm,畝保苗5 680株。結(jié)合整地于3月20日，施磷二銨375 kg/hm2,復(fù)合肥225 kg/hm2,鉀肥150 kg/hm2，鋅肥30 kg/hm2。3月31日頂凌覆膜，4月11日人工點播，拔節(jié)期、抽穗期各追施尿素300、 225 kg/hm2,其他田間管理與大田管理相同。

1.4 測定項目與方法

地膜降解速度：覆膜后每隔20 d 觀察記錄1次地膜降解情況。記錄地膜降解參考指標：0級，沒有裂口，柔韌性好，彈性較強；1級，有少許裂口，柔韌性好，彈性較強；2級，裂口較多有魚眼紋出現(xiàn)，手撕易成4～5 cm碎片，容易撿起；3級，裂口較多，魚眼紋出現(xiàn)較多，手撕易成2～3 cm碎片，緊貼地面，不容易撿起。

土壤溫度：采用土壤溫度速測儀對不同處理的土壤溫度進行測定，測定時間為9∶00、14∶30、18∶30，測定層次為地表及地下0～10、10～20、20～30 cm。全生育期共測定4次，測定時間分別為播種后10 d、出苗期、抽雄期、灌漿期。

土壤含水量：采用取土烘干法對不同處理土壤含水量進行測定，測定層次為0～10、10～20、20～30 cm，測定時間分別為播種后10 d、出苗期、抽雄期、灌漿期。

玉米生育進程及農(nóng)藝性狀：觀察記載不同處理玉米生長發(fā)育進程，產(chǎn)量結(jié)果采用實打測產(chǎn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地膜降解速度及降解效果

從表1可以看出，達華3號從覆膜后80 d即降解為1級，100 d地膜降解為2級，140 d降解為3級；而達華2號從覆膜后40 d降解為1級，120 d地膜降解為2級后再未降解；達華1號從覆膜后80 d降解為1級再未降解；普通地膜沒有降解性，只出現(xiàn)細小破損，可能與光照和風蝕有關(guān)。從降解情況來看，降解后的地膜搓揉后成為碎小片粒，但聚乙烯顆粒并未完全降解。

表1 不同地膜降解速度及降解效果

2.2 不同地膜覆蓋對玉米生育期的影響

表2表明，各處理均于9月25日収獲。其中達華3號從拔節(jié)期開始較對照推遲1 d，而達華1號從抽雄期開始較對照推遲1 d；2個處理生育期均為143 d，均較對照推遲1 d，差別不大。達華2號各生育時期與對照完全相同。

表2 玉米不同處理生育期記載

2.3 不同地膜覆蓋對土壤水分的影響

從圖1看出，測定層次在0～10 cm普通地膜土壤含水量明顯高于其他地膜覆蓋含水量，收獲期土壤含水量最低的為達華3號，這可能是普通地膜在土壤蒸發(fā)過程中阻擋水分蒸發(fā)能力明顯高于其他處理；測定層次在10～20、20～30 cm土壤含水量各處理之間差別不大。各處理平均含水量方差分析(見表3)結(jié)果表明：(F=1.59

2.4 不同地膜覆蓋對土壤溫度的影響

將3個測定層次下不同測定時間的土壤溫度計算平均值(見表4)表明，各層次普通地膜土壤溫度整體高于其他處理，10～20和20～30 cm各測定時期土壤溫度間差異不顯著，說明普通地膜和其他地膜在影響10 cm以下地溫程度相當；但0～10 cm播種后10 d、出苗期、抽雄期等3次測定土壤溫度差異不顯著；灌漿期普通地膜和達華1號差異不顯著(F=5.75>F0.05=4.76)，和達華2號、達華3號差異達顯著水平，說明在玉米生長后期由于達華2號和達華3號兩種地膜的破損對提高地表溫度影響較大。

圖1 不同處理不同測定層次土壤含水量動態(tài)

%

注：抽雄期有灌水。

2.5 不同處理對產(chǎn)量的影響

從表5可以看出，4個處理產(chǎn)量最高的為達華1號13 818.2 kg/hm2,較對照高60.6 kg/hm2,增產(chǎn)率0.44%，其次為達華2號13 772.7kg/hm2, 較對照高15.1 kg/hm2,增產(chǎn)率0.11%，達華3號產(chǎn)量低于對照。經(jīng)方差分析各處理產(chǎn)量間差異不顯著(F=0.49

表4 不同處理各測定層次下土壤平均溫度 ℃

表5 不同處理產(chǎn)量對照

3 結(jié) 語

不同降解母粒含量對降解膜的降解速度和降解情況有一定影響，在一定范圍內(nèi)含量越高降解速度和降解程度越高，但聚乙烯顆粒并未完全降解，在生產(chǎn)中連續(xù)推廣降解膜覆蓋技術(shù)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)會造成一定影響。

不同種類的地膜覆蓋對作物產(chǎn)量和生育期影響不大，降解膜的破損對地表溫度產(chǎn)生了一定的影響，導致地表溫度下降。

在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可降解膜替代普通地膜大面積推廣還需進一步驗證；而推廣厚度0.01 mm的地膜有撿拾方便、回收利用效率較高的優(yōu)勢。

[1] 王朝云.中麻所環(huán)保型麻地膜產(chǎn)品競爭戰(zhàn)略研究[D].長沙:湖南大學, 2007:25-28.

[2] 黎先發(fā).可降解地膜材料研究現(xiàn)狀與進展[J].塑料, 2004,33(1):76-81

[3] 申麗霞, 王 璞, 張麗麗.可降解地膜對土壤、溫度水分及玉米生長發(fā)育的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學報, 2011,27(6):25-30.

[4] 徐 剛, 杜曉明, 曹云者, 等.典型地區(qū)農(nóng)用地膜殘留水平及其形態(tài)特征研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2005,24(1):79-83.

[5] 李忠杰.可控降解地膜應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J].環(huán)境科學與管理, 2006,31(2):56-57.

[6] 嚴昌榮, 梅旭榮, 何文清,等.農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防治[J].農(nóng)業(yè)工程學報, 2006,22(11):269-272.

[7] 黎先發(fā).可降解地膜材料研究現(xiàn)狀與進展[J].塑料, 2004,33(1):76-81.

[8] 康 虎, 敖李龍, 秦麗珍,等.生物質(zhì)可降解地膜的田間降解過程及其對玉米生長的影響[J].中國農(nóng)學通報, 2013,29(6):54-58.