生物降解地膜在湘南煙區(qū)烤煙上的應(yīng)用效果及降解特性研究

肖艷松，羅井清，鐘 權(quán)，李麗娟，曹紅梅，何志紅，余金龍，何 斌

（1湖南省煙草公司郴州市公司，郴州423000；2中國煙葉公司，北京100055；3郴州市煙草公司永興縣分公司，湖南永興423300）

地膜覆蓋是烤煙的常規(guī)栽培技術(shù)措施，地膜覆蓋技術(shù)在促進(jìn)煙葉增產(chǎn)提質(zhì)的同時，也給生態(tài)環(huán)境帶來了白色污染，一是部分殘留于土壤中的地膜長期不能分解，破壞了土壤的理化結(jié)構(gòu)，阻礙了土壤水肥輸送，影響了烤煙生長發(fā)育［1～3］；二是部分地膜沒有有效回收利用，丟棄在田埂邊，或沖到水渠中，或被燃燒后釋放有毒氣體，影響了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境［4，5］。因此，降解地膜作為解決地膜殘留“白色污染”的有效途徑之一，已成為了當(dāng)前綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向和研究的熱點。

近年來，隨著降解地膜的生產(chǎn)配方和工藝不斷完善和改進(jìn)，光降解地膜、淀粉基生物降解地膜等不同產(chǎn)品呈現(xiàn)，并在棉花、玉米、烤煙等作物上進(jìn)行了試驗與應(yīng)用，取得了良好的農(nóng)田應(yīng)用效果［3，4，6～9］。不同的作物對降解地膜的降解特性需求不同，不同的生產(chǎn)區(qū)域?qū)到獾啬ぎa(chǎn)品的性能和特性要求也不同。目前，生物降解地膜在湘南煙區(qū)烤煙作物上的應(yīng)用研究甚少，沒有深入研究不同煙區(qū)對降解地膜的降解特性需求。為了促進(jìn)生物降解地膜在湘南煙區(qū)的應(yīng)用，深入了解生物降解地膜在湘南煙區(qū)烤煙作物上的農(nóng)田生物效應(yīng)，筆者試驗研究了生物降解地膜在湘南煙區(qū)的田間降解特性、保溫性能、對烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)量、質(zhì)量的影響，以為湘南煙區(qū)專用型生物降解地膜產(chǎn)品性能的改進(jìn)以及生物降解地膜在湘南煙區(qū)烤煙生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗地點安排在郴州市桂陽縣正和鎮(zhèn)梧桐村；供試品種為‘K326’；試驗土地地勢平坦、形狀規(guī)則、土壤肥力中等。

1.2 試驗處理

試驗設(shè)3個處理：T1.普通地膜，T2.生物降解地膜，T3.裸栽。3次重復(fù)，共9個小區(qū)，隨機(jī)區(qū)組排列，每個小區(qū)面積150 m2。生物降解地膜為90 d開始降解的膜，寬100 cm，厚0.01 mm。所有處理的地膜不做回收處理，其他栽培管理和農(nóng)事操作按郴州烤煙生產(chǎn)技術(shù)方案執(zhí)行。

1.3 測定項目與方法

（1）地膜降解情況觀察。地膜降解外觀變化按照文獻(xiàn)［9］的評價方法，按5個階段進(jìn)行分級：A階段始裂期：地膜開始出現(xiàn)1～2 cm的自然微小裂口；B階段開裂期：膜表面出現(xiàn)2～20 cm裂縫；C階段大裂期：出現(xiàn)20～50 cm裂縫，數(shù)量增多；D階段碎裂期：均勻碎裂，無大塊地膜存在；E階段無膜期：壟面上基本無地膜存在。

降解速率主要測定田間地膜質(zhì)量損失情況，失重降解率＝（降解前重量－降解后重量）／降解前重量 ×100%［10］。

（2）土壤溫度測定。采用路格L99－TWS－2型土壤溫度測定儀，每隔2 h測定土壤15 cm處溫度。

（3）生育期及農(nóng)藝性狀記載。團(tuán)棵、成熟期參照《YC／T 142－2010煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》測定各處理煙株株高、莖圍、最大葉長寬等農(nóng)藝性狀。

（4）經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查。煙葉成熟時掛牌采收和烘烤，根據(jù)GB2635－92對烤后煙葉進(jìn)行分級，計算各小區(qū)產(chǎn)量、產(chǎn)值，上、中等煙比例和均價。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用DPS進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物降解膜的降解性能

降解地膜在覆膜37 d開始裂解，出現(xiàn)2～20 cm裂縫的時間在覆膜后48 d，出現(xiàn)20～50 cm裂縫的時間在覆膜后65 d，覆膜后145 d地膜均勻碎裂，無大塊地膜存在；覆膜后218 d壟面上基本無地膜存在。湘南煙區(qū)烤煙在覆膜后40 d左右揭膜培土，因此，降解地膜能滿足烤煙移栽后的覆蓋栽培要求。

降解速率是判斷材料降解程度的重要指標(biāo)。從覆膜90 d后的失重降解率來看，降解地膜的失重降解率達(dá)到67.55%，而普通地膜的失重降解率只有3.47%，降解地膜的降解性能明顯優(yōu)于普通地膜。

2.2 不同處理對煙株生育期的影響

從大田生育情況可以看出，生物降解地膜與普通地膜覆蓋處理的烤煙大田生育期是一致的，與裸栽處理相比，均可縮短烤煙大田生育期6 d，從而能促進(jìn)煙株早生快發(fā)（表1）。

表1 不同處理烤煙的生育期Table 1 Tobacco grow th period at different treatments

2.3 不同處理對土壤溫度的影響

從圖1可知，在烤煙移栽后的45 d內(nèi)（3月16日至4月27日），生物降解膜與普通膜處理的15 cm土溫及變化趨勢基本一致，均高于裸栽處理；覆膜煙田的土溫比裸栽煙田高出0.1～3.8℃，特別是3月下旬倒春寒時期，覆膜保溫效果比較明顯，4月份地膜破口施肥而且日平均溫度在18℃以上后，覆膜與裸栽處理的土層溫度差異較小。整個覆膜期，普通地膜覆蓋處理的平均土溫（45 d）為18.1℃，生物降解地膜處理的平均土溫為18.2℃，裸栽處理的平均土溫為17.6℃，生物降解地膜和普通地膜的保溫效果無顯著差異。

2.4 不同處理對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

從表2可以看出，覆膜處理的煙株有效葉片數(shù)、株高、莖粗、最大葉寬和葉長等農(nóng)藝性狀明顯優(yōu)于裸栽處理，而生物降解膜處理和普通地膜處理的煙株農(nóng)藝性狀無明顯差異。

圖1 不同處理15 cm土層溫度變化Fig.1 The change of soil temperature under different treatments

表2 不同處理的烤煙農(nóng)藝性狀比較Table 2 Agronom ic traits of tobacco at different treatments

2.5 不同處理對煙葉經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表3可知，生物降解地膜與普通地膜覆蓋栽培均能明顯提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量、提高上中等煙比例，每公頃烤煙產(chǎn)值比裸栽處理分別提高了6682.81元和6599.07元；生物降解地膜與普通地膜對烤煙產(chǎn)質(zhì)量影響差異不明顯。

表3 不同處理的烤煙經(jīng)濟(jì)性狀Table 3 Economic characters of flue－cured tobacco at different treatments

3 結(jié)論與討論

通過對生物降解地膜的田間降解情況、保溫性能、對烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)量、質(zhì)量的影響試驗，結(jié)果表明，生物降解地膜和普通地膜覆蓋栽培均具有明顯的保溫作用，能促進(jìn)煙株早生快發(fā)、縮短生育期、提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量，兩者在保溫效果、提高煙葉產(chǎn)值方面沒有明顯差異；在降解時間方面，生物降解地膜在田間完全降解時間稍長，仍需進(jìn)一步調(diào)整生物降解地膜成分與配比，加快降解速率，調(diào)控降解時間，做到完全降解時間與烤煙大田生育期同步。

袁躍斌等研究表明，生物降解地膜在團(tuán)棵期前能夠較好地滿足煙葉生長發(fā)育需要，田間降解速度過快且保水性略差于普通膜，對煙葉品質(zhì)有一定的影響［11］。郭仕平等研究表明，在壟體保溫、增溫效果上，生物降解地膜與普通地膜無顯著差異，均能縮短烤煙還苗期，覆蓋生物降解膜比不覆蓋地膜上中等煙提高5.82%，每公頃產(chǎn)量增加32.85 kg，產(chǎn)值增加813.75元，與普通膜覆蓋相比，上中等煙比例、產(chǎn)量略低，但無顯著差異［12］。本試驗中，生物降解地膜和普通地膜在保溫性以及對烤煙產(chǎn)質(zhì)量的影響方面均沒有明顯差異，與郭仕平等的結(jié)論一致。生物降解地膜對烤煙生長發(fā)育及產(chǎn)質(zhì)量的影響與煙區(qū)的氣候條件、栽培技術(shù)措施、地膜的降解性能也有一定關(guān)系。在湘南煙區(qū)，地膜覆蓋煙田在覆膜后40 d左右即烤煙團(tuán)棵期左右就開始揭膜培土，而且雨水較多，因此，生物降解地膜在覆膜后40 d左右始裂就能滿足湘南煙區(qū)烤煙生長發(fā)育需求，同時對降解地膜的保水性能要求也不是很嚴(yán)格。

生物降解地膜的降解受光、溫、熱、水、微生物等因素影響，是一個綜合復(fù)雜的相互交叉影響過程［13］，環(huán)境對地膜的降解時間影響較大。在本試驗中，暴露于煙壟面上的生物降解地膜受太陽紫外線照射地膜碎裂程度高、伸長度小、降解速率更快；而埋于煙壟周邊土壤下的地膜伸長度大、地膜碎裂程度低，降解速率慢。生物降解地膜降解性能較好，但完全降解周期仍較長，與烤煙大田生育期不吻合。因此，在湘南煙區(qū)烤煙生產(chǎn)上，建議采用完全生物降解地膜，覆膜后一個月左右開始降解，完全降解的時間最好不超過100 d。在生物降解地膜的顏色方面，試驗中的幾種降解地膜均為白色，對雜草的抑制作用不明顯，特別是覆膜45 d后煙株進(jìn)入旺長期，膜下雜草較多、長勢旺盛，與烤煙爭水爭肥。因此，在湘南煙區(qū)也可試探性的采用深色或黑色生物降解地膜，以抑制膜下雜草的生長。

本試驗對田間降解地膜形態(tài)特征指標(biāo)即田間覆蓋試驗的外觀降解變化方面，采用了階段分級法，只能從表觀上對膜的破損程度做出描述，并不能從本質(zhì)上說明膜的降解程度，仍有待進(jìn)一步完善。對降解地膜的形態(tài)特征進(jìn)行分析時，可結(jié)合用顯微鏡和電鏡從表面和斷面觀察地膜在降解前后表面及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化情況。在降解性能研究試驗過程中，還可以結(jié)合采用物理化學(xué)試驗——高聚物粘均分子量的測定方法，利用烏氏粘度計測定高聚物的粘均分子量，以明確降解后的產(chǎn)物性質(zhì)和降解產(chǎn)物的分子量。通過降解產(chǎn)物的分子量來判斷其降解程度會更加簡單、快速、準(zhǔn)確［14］。

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