全生物降解除草地膜覆蓋在冬種馬鈴薯的應(yīng)用效果研究

黃瑤珠，高旭華，陳明周，謝 東

（廣東省生物工程研究所/廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東 廣州 510316）

全生物降解除草地膜覆蓋在冬種馬鈴薯的應(yīng)用效果研究

黃瑤珠，高旭華，陳明周，謝 東

（廣東省生物工程研究所/廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東 廣州 510316）

為了探討全生物降解除草地膜在廣東省冬種馬鈴薯的應(yīng)用效果，2015年在博羅縣園洲鎮(zhèn)采用大田試驗研究不同蓋膜處理對馬鈴薯產(chǎn)量、品質(zhì)及土壤養(yǎng)分的影響。結(jié)果表明，全生物降解除草膜覆蓋能顯著促進馬鈴薯生長及提高產(chǎn)量，且不影響馬鈴薯的營養(yǎng)成分；全生物降解除草地膜處理塊莖產(chǎn)量（38 274.6 kg/hm2）和產(chǎn)值（146 092.0元/hm2）最高，分別比不蓋膜增產(chǎn)16.25%，增收15.29%；全生物降解除草地膜具有顯著除草效果及生物降解效果，不影響土壤養(yǎng)分，可取代普通地膜用于冬種馬鈴薯地膜覆蓋。

地膜；降解；除草；冬種馬鈴薯

2016年2月25日，農(nóng)業(yè)部正式發(fā)布《關(guān)于推進馬鈴薯產(chǎn)業(yè)開發(fā)的指導(dǎo)意見》，將馬鈴薯作為主糧產(chǎn)品進行產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，提出到2020年，馬鈴薯種植面積擴大到1億畝以上，并明確規(guī)定馬鈴薯不與三大谷物搶水爭地的發(fā)展原則。

南方冬種馬鈴薯充分利用冬閑田播種，清明期間就可以收獲上市，有效彌補北方馬鈴薯的消費缺口，及時滿足市場淡季需求，經(jīng)濟效益顯著，且符合國家對馬鈴薯發(fā)展的方向，冬種馬鈴薯的面積逐年增加。據(jù)統(tǒng)計，2014年廣東省馬鈴薯種植面積為4.48萬hm2，單產(chǎn)為5 111.07 kg/hm2，總產(chǎn)22.90萬t。但南方冬季普遍降雨量少，不能滿足馬鈴薯生長發(fā)育需要，而馬鈴薯膨大成熟期則降雨多，光照不足且容易積水過澇，嚴(yán)重影響馬鈴薯的產(chǎn)量。地膜覆蓋具有顯著的增溫保墑作用，可提高土壤水分利用率，對南方冬種馬鈴薯具有重要意義［1］。據(jù)統(tǒng)計，地膜覆蓋下，馬鈴薯增產(chǎn)率平均達28.80%［2］。黑色地膜不透光，可有效抑制膜下雜草的生長，減少人工除草和多次培土的費用，且有效減少青薯的發(fā)生，促進馬鈴薯產(chǎn)量提高［3-7］，因此在冬種馬鈴薯覆蓋的區(qū)域和面積逐漸擴大。但普通地膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，短時間內(nèi)在自然條件下難以分解，殘膜容易逐年累積于土壤，對后續(xù)作物生長和農(nóng)業(yè)耕作管理造成嚴(yán)重不良影響［8-9］。據(jù)劉長慶等［10］在山東泰安市的調(diào)查，馬鈴薯土壤中殘膜含量與覆膜年限有關(guān)，覆膜年限越久，殘留量越高，連續(xù)覆膜1、3、5年的馬鈴薯田地膜殘留量分別為4.33、6.21、8.17 kg/hm2；殘膜大部分為小塊膜，且覆膜年限越長，殘膜的破碎程度越重，越難以回收。全生物降解除草地膜的使用是解決“白色污染”有效途徑。本研究于2015年進行完全生物降解除草黑膜大田試驗，探討該地膜在冬種馬鈴薯覆蓋應(yīng)用可行性。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試馬鈴薯品種為粵引85-38，由惠東縣九華農(nóng)貿(mào)公司提供合格的一級脫毒種薯。供試肥料為雞糞有機肥（腐熟雞糞，N 30.3 g/kg、P2O521.1 g/kg、K2O 27.0 g/kg）和復(fù)合肥（N 16%、P2O58%、K2O 23%）。供試地膜為完全生物降解除草黑膜（廣州市施威特經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)公司研制生產(chǎn)，地膜寬度70 cm，地膜厚度0.012 mm）、普通地膜（由中山天德塑料廠生產(chǎn)，寬度70 cm，厚度0.015 mm）。

1.2 試驗方法

試驗設(shè)完全生物降解除草黑膜、普通地膜、不蓋膜（CK）3個處理，3次重復(fù)，隨機區(qū)組設(shè)計。試驗于2015年11月至2016年3月在廣東省博羅縣園洲鎮(zhèn)（23°6′55.47″N，113°57′13.33″E）進行，試驗地前作為水稻，土壤為沙壤土，地力均勻，肥力中等，2015年11月11日播種，15日收獲馬鈴薯。

整地前把所有肥料全部作基肥全田撒施，每667 m2施雞糞有機肥560 kg、復(fù)合肥125 kg，機械化旋耕整地，開溝起畦。采用地膜高畦雙行栽培馬鈴薯，畦面寬70 cm，畦包溝110 cm。種植規(guī)格為株距20 cm、行距22 cm，種植密度為90 914株/hm2，利用旋耕機覆蓋種薯，覆蓋地膜，用旋耕機順著植溝旋土2～3次，在膜上再覆蓋5 cm厚土層。

1.3 調(diào)查項目及方法

馬鈴薯性狀、品質(zhì)測定參照《馬鈴薯試驗研方法》［11］。馬鈴薯播種蓋膜后45 d調(diào)查出苗率，蓋膜后90 d調(diào)查馬鈴薯株高、莖粗，收獲時調(diào)查各處理的有效株數(shù)，并對塊莖進行分級，計算單株產(chǎn)量、總產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量、商品薯率等指標(biāo)，并計算塊莖總產(chǎn)值。商品薯標(biāo)準(zhǔn)為：單薯重≥75 g，無畸形、無病、無蟲蛀，無裂口等；次品薯標(biāo)準(zhǔn)為：單薯重＜75 g，有畸形薯和裂薯等。收獲時各處理隨機取鮮薯0.5 kg，進行馬鈴薯品質(zhì)（總糖、蛋白質(zhì)、淀粉、維生素C、粗纖維）的測定，其中總糖以還原糖計算。

馬鈴薯收獲后，在各處理的畦面隨機選取3個點，每點采集30 cm深土層各0.5 kg土樣，混合烘干，參照《土壤農(nóng)化分析》［12］進行土壤養(yǎng)分（pH、有機質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀）的測定。

地膜機械性能的測定參照《GB 13735-92聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》標(biāo)準(zhǔn)進行。馬鈴薯播種蓋膜后60 d，隨機在覆蓋完全生物降解除草黑膜的畦面選取3點，把地膜取出清洗干凈后，進行機械性能測定；分別在蓋膜后60、90、120 d于覆蓋完全生物降解除草黑膜和普通地膜處理區(qū)各取2 m畦面的地膜，洗凈晾干稱重，計算失重率。

蓋膜后45 d調(diào)查各處理的雜草防除效果，每小區(qū)隨機在畦面選取2點，每點0.25 m2，將單、雙子葉全部拔出，統(tǒng)計株數(shù)及稱重鮮重。

試驗數(shù)據(jù)采用DPS 8.01統(tǒng)計軟件進行相關(guān)分析，平均數(shù)多重比較采用新復(fù)極差法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地膜覆蓋對馬鈴薯出苗及生長的影響

從表1可以看出，覆蓋完全生物降解除草黑膜和普通地膜的馬鈴薯莖粗均顯著高于不蓋膜處理，說明覆蓋地膜可有效促進馬鈴薯的出苗及生長。其中，覆蓋完全生物降解除草黑膜的馬鈴薯出苗率、株高及莖粗等指標(biāo)相等或稍高于覆蓋普通地膜，但差異不顯著，說明完全生物降解除草黑膜對馬鈴薯苗期及長勢的促進作用與覆蓋普通地膜相同。

表1 不同地膜覆蓋對馬鈴薯出苗及長勢的影響

2.2 不同地膜覆蓋對馬鈴薯收獲農(nóng)藝性狀指標(biāo)的影響

從表2可以看出，與不蓋膜比較，覆蓋完全生物降解除草黑膜和普通地膜的有效株數(shù)分別增加21.84%、26.48%，說明覆膜處理能有效地促進馬鈴薯出苗。兩個覆膜處理在單株薯數(shù)、單株薯重及單株商品薯重等指標(biāo)均比不蓋膜處理少，而單株商品薯數(shù)卻比不蓋膜處理多，這可能是由于覆膜處理增加有效株數(shù)，導(dǎo)致單株結(jié)薯數(shù)及重量減少，同時商品薯的個數(shù)稍增加，但商品薯個數(shù)的提高不足以彌補單株生產(chǎn)量的減少。在單株薯數(shù)、單株薯重和單株商品薯數(shù)等指標(biāo)上，覆膜處理與不蓋膜處理均無顯著差異；在單株商品薯重上，完全生物降解除草黑膜與不蓋膜差異也未達顯著水平。

與覆蓋普通地膜比較，完全生物降解除草黑膜的單株商品薯重明顯高于普通地膜，且達到顯著差異水平。這是由于2015年馬鈴薯整個生育期光照不足，且在膨大成熟期連續(xù)長期陰雨天氣。由于普通地膜無法降解，隔斷了膜下水分向上蒸發(fā)，導(dǎo)致膜下過濕，土壤透氣性差，阻礙馬鈴薯薯塊淀粉積累，影響馬鈴薯單株生產(chǎn)量的提高。而完全生物降解除草黑膜實現(xiàn)部分降解，膜下水分可透過膜裂口向上蒸發(fā)，土壤保持一定的透氣性，有利于馬鈴薯單株產(chǎn)量的提高。

表2 不同地膜對馬鈴薯收獲農(nóng)藝性狀的影響

2.3 不同地膜處理對馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

從表3可以看出，覆蓋完全生物降解除草黑膜處理的馬鈴薯總產(chǎn)量、商品薯產(chǎn)量及經(jīng)濟產(chǎn)值均高于不蓋膜處理，分別增加9.35%、16.25%和15.29%，但兩者差異未達顯著水平。與不蓋膜比較，覆蓋普通地膜的馬鈴薯產(chǎn)量減少，但兩者差異不顯著，這是由于2015年馬鈴薯整個生育期雨水過多，覆蓋普通地膜的馬鈴薯無法保持土壤透氣，嚴(yán)重影響薯塊的膨大，導(dǎo)致減產(chǎn)（與不蓋膜比較），減產(chǎn)率達4.28%。

2015年的試驗結(jié)果表明，覆蓋完全生物降解除草黑膜對馬鈴薯的產(chǎn)量明顯起到保證增產(chǎn)作用，在土壤水分不足年份，完全生物降解除草黑膜起到保水、增溫功能；在土壤水分過量時，完全生物降解除草黑膜由于已降解，仍保持土壤通透，利于水分蒸發(fā)，防止過澇，從而保證馬鈴薯的增產(chǎn)效果，因此產(chǎn)值也比較高。

表3 不同地膜覆蓋對馬鈴薯產(chǎn)量及產(chǎn)值的影響

2.4 不同地膜處理對馬鈴薯品質(zhì)的影響

從表4可以看出，與不蓋膜比較，覆蓋全生物降解除草地膜的馬鈴薯品質(zhì)指標(biāo)稍高或相等于不蓋膜處理，差異不顯著，說明覆蓋生物降解除膜并沒有因地膜的生物降解影響馬鈴薯品質(zhì)。

表4 不同地膜覆蓋對鮮薯品質(zhì)的影響

2.5 全生物降解除草地膜的降解效果

2.5.1 蓋膜后不同時間的降解失重率 分別于馬鈴薯種植蓋膜后2個月、3個月、4個月收取完全生物降解殘膜帶回實驗室洗凈、晾干稱重，計算降解失重率，結(jié)果（表5）表明，完全生物降解除草黑膜在蓋膜60 d后開始降解，其降解失重率為8.282%，蓋膜后90 d降解失重率為24.30%，蓋膜后120 d即開始收獲馬鈴薯時全生物降解除草地膜的降解失重率為36.26%，此時降解除草地膜已基本破碎，膜面很多降解裂口；而普通地膜在整個馬鈴薯生長期內(nèi)并未發(fā)生降解，膜保持完整，可以完整揭膜，降解失重率為-7.74%，這是由于普通地膜在收獲時膜上沾有無法完全清洗干凈的泥、沙，導(dǎo)致殘膜重量比較原重大，因此降解失重率出現(xiàn)負(fù)值。說明全生物降解除草地膜是一種環(huán)境友好型材料，在馬鈴薯田間使用可以有效解決由傳統(tǒng)塑料地膜引起的環(huán)境污染問題。

表5 不同地膜的降解失重率調(diào)查結(jié)果

2.5.2 完全生物降解除草黑膜在蓋膜后2個月的物理機械性能變化 蓋膜后2個月，收集完全生物降解除草黑膜殘膜洗凈、晾干，測試其物理機械性能，并與其初始物理機械性能比較。結(jié)果（表6）表明，蓋膜后2個月，完全生物降解除草黑膜的物理機械性能大幅度降低，地膜開始降解。根據(jù)斷裂伸長保留率的計算，蓋膜后2個月的橫向斷裂伸長保留率為34.27%，縱向斷裂伸長保留率為11.66%。根據(jù)“斷裂伸長保留率≥80%為誘導(dǎo)期即實現(xiàn)其使用價值的時期；20%≤斷裂伸長保留率＜80%為破裂期，使用性能下降；斷裂伸長保留率＜20%為崩裂期，完全失去使用性能”［13］，蓋膜后2個月，全生物降解除草地膜開始降解，橫向處于降解誘導(dǎo)期，縱向已進入降解破裂期，總體上此時地膜處于生物降解誘導(dǎo)期后期。

表6 全生物降解除草地膜的物理機械性能變化

2.6 全生物降解除草地膜的除草效果

表7結(jié)果表明，全生物降解除草地膜和普通地膜具有明顯的除草效果，膜下及膜上覆土均沒有雜草，單、雙子葉雜草的株防、鮮防均達到100%，說明覆蓋完全生物降解除草黑膜應(yīng)用于冬種馬鈴薯，能有效地減少除草劑的噴施。

表7 不同處理在蓋膜后60 d的除草效果

2.7 不同地膜處理對土壤性狀及養(yǎng)分的影響

從表8可以看出，覆蓋地膜處理的土壤有機質(zhì)、速效磷及速效鉀均比不蓋膜稍有降低，這可能是由于2015年降雨太多，地膜覆蓋下土壤含水量大，制約土壤中養(yǎng)分的釋放，致使土壤中速效磷、速效鉀無法釋放和利用。3個處理的土壤養(yǎng)分指標(biāo)均無顯著差異，說明完全生物降解除草黑膜不會影響土壤性狀及養(yǎng)分。

表8 不同地膜處理對土壤性狀及養(yǎng)分的影響

3 結(jié)論與討論

本試驗結(jié)果表明，完全生物降解除草黑膜不僅有效地促進馬鈴薯出苗、生長及產(chǎn)量，且具有顯著的除草及降解效果，在蓋膜后2個月開始降解，到馬鈴薯收獲時，其降解失重率為38.26%，降解效果顯著。在蓋膜后2個月，膜下及膜上覆土基本沒有雜草，除草效果達100%。根據(jù)對收獲的馬鈴薯品質(zhì)及土壤性狀、養(yǎng)分等多項指標(biāo)進行調(diào)查，覆蓋完全生物降解除草黑膜不會因為降解而影響鮮薯品質(zhì)及土壤性狀、養(yǎng)分，表明完全生物降解除草黑膜能完全取代普通地膜用于冬種馬鈴薯種植。但完全生物降解除草黑膜的降解時間、效果受溫度、水分、紫外線強度以及土壤微生物種類和數(shù)量等綜合因素的影響，在實際應(yīng)用過程中應(yīng)因地制宜，及時了解當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件以及土壤質(zhì)地等因素，綜合考慮，才能充分發(fā)揮完全生物降解除草黑膜的作用。

廣東較適宜冬種的耕地面積有133萬hm2，目前全省冬種春收作物面積僅67萬hm2，還有近50%未利用，冬種馬鈴薯面積不足6.7萬hm2。覆蓋普通地膜具有顯著的增溫、保水功能，在有限的馬鈴薯生長期內(nèi)，達到馬鈴薯早種早收目標(biāo)，不影響早稻生產(chǎn)且馬鈴薯產(chǎn)量高，經(jīng)濟效益顯著，因此逐漸成為冬種馬鈴薯常規(guī)栽培技術(shù)，但由此帶來的白色污染也逐漸增加，且對后茬作物影響較嚴(yán)重。完全生物降解除草黑膜在收獲時已基本全部破碎，不回收殘膜不會影響后期田間耕作管理，不會造成環(huán)境污染，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用具有廣泛的應(yīng)用前景。

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Application effect of truly biodegradable herbicidal mulching film in winter potato

HUANG Yao-zhu，GAO Xu-hua，CHEN Ming-zhou，XIE Dong
（Guangdong Provincial Bioengineering Institute/Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute，Guangzhou 510316，China）

In order to explore the application availability of truly biodegradable herbicidal mulching film（TBHMF） in winter potato in Guangdong province，three treatments were designed in the field experiment to probe into the effects of different mulching films on yield，quality of potato tuber and soil nutrients in Yuanzhou Town，Boluo County，in 2015. The results showed that the coverage of TBHMF can promote the growth，increase the yield and maintain the nutrients of winter potato tuber，both total tuber yield （38 274.6 kg/hm2） and output value （146 092.0 Yuan/hm2） were highest，being 16.25% and 15.29% higher than these in the open field. TBHMF has a remarkable herbicidal effect and biodegradability，which will not influence the soil nutrient. TBHMF can entirely replace common mulching film for the coverage of winter potato.

mulching film ；degradable；herbicidal；winter potato

S532；S482.4+9

A

1004-874X（2017）08-0020-06

黃瑤珠，高旭華，陳明周，等. 全生物降解除草地膜覆蓋在冬種馬鈴薯的應(yīng)用效果研究［J］.廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，44（8）：20-25.

2017-06-04

廣東省科技計劃項目（2014B030303004，2015A020209023，2015B020235010，2016A020227002）

黃瑤珠（1978-），女，碩士，高級農(nóng)藝師，E-mail：hyaozhu@163.com

（責(zé)任編輯 鄒移光）