覆蓋可生物降解地膜對(duì)茶菊抑草效果及生長的影響

楊 林 ，朱 莉 ，李 琳 ，時(shí)祥云 ，張博倫

（1.北京市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 100029；2.延慶區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，北京 102100）

茶用菊花簡稱茶菊，是指花朵或者花蕾可以用來加工作代茶飲用的菊花種類，多為小菊類型[1]。近年來，隨著北京地區(qū)農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)調(diào)整和促進(jìn)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展需求增高，茶菊憑借出色的景觀效果和優(yōu)良的產(chǎn)業(yè)融合性在北京種植規(guī)模逐漸擴(kuò)大。隨著人工成本的攀升，茶菊種植過程中草害防控問題日益凸顯，覆膜抑草技術(shù)是目前應(yīng)用比較廣泛的物理抑草手段，適用于多種農(nóng)作物[2-8]，但傳統(tǒng)的PE膜降解周期長，容易造成“白色污染”[9]。因此，急需建立起一套有效且環(huán)保的草害防控方法。可生物降解地膜簡稱生物降解膜，是指在自然界中能夠通過微生物作用完全降解的地膜，目前以聚己二酸（PBAT）和聚乳酸（PLA）材料推廣應(yīng)用最為廣泛，在德國、美國、日本等國已經(jīng)規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用[10]。我國在可生物降解地膜領(lǐng)域起步較晚，但經(jīng)過近年發(fā)展也已經(jīng)具備了規(guī)?；a(chǎn)應(yīng)用的實(shí)力。目前，國內(nèi)學(xué)者在玉米、棉花、煙草、大蒜等作物種植上已經(jīng)有成功應(yīng)用可生物降解地膜的報(bào)道，結(jié)果顯示，可生物降解地膜在不同作物生產(chǎn)中促進(jìn)生長和增產(chǎn)效果明顯，降解過程中地膜的穩(wěn)定期在120～180 d[11-16]，基本可以滿足茶菊在北京地區(qū)的生長時(shí)間。但是目前在茶菊種植中應(yīng)用可生物降解地膜方面的研究鮮有報(bào)道。

本研究探討了生物降解膜在茶菊種植中應(yīng)用的可行性，旨在為茶菊生產(chǎn)提供一種輕簡、環(huán)保的草害控制模式。

1 材料和方法

1.1 材料

以當(dāng)年扦插的玉臺(tái)2號(hào)茶菊品種為試驗(yàn)材料。

供試的可降解地膜（PBAT＋PLA膜）購自廣東金發(fā)科技股份有限公司；傳統(tǒng)地膜（PE膜）購自延慶縣城農(nóng)資店的北京鑫同利塑料廠，地膜幅寬均為100 cm。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在延慶區(qū)舊縣鎮(zhèn)東羊房村綠富隆基地南部地塊。該地塊前茬種植玉米，未使用除草劑。定植期為2016年5月21日，扦插苗日歷苗齡27 d，公頃定植數(shù)控制在5.25萬株。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)為以覆膜類型為因子的單因素隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)，設(shè)置4個(gè)處理，即處理Ⅰ.0.008 mm PBAT＋PLA降解膜；處理Ⅱ.0.010 mmPBAT＋PLA降解膜；處理Ⅲ.0.008 mm PE傳統(tǒng)膜；處理Ⅳ.0.010 mmPE傳統(tǒng)膜，同時(shí)以不鋪設(shè)地膜為CK。設(shè)置3次重復(fù)，共15個(gè)小區(qū)。

1.4 田間管理

定植前14 d對(duì)試驗(yàn)地塊進(jìn)行旋耕，每公頃施有機(jī)肥30 000 kg，復(fù)合肥300 kg，充分翻耕，耕深35 cm左右。定植時(shí)注意選擇株高12 cm左右、長勢(shì)均勻的茶菊種苗。定植采用寬窄行“2密1稀”模式，大行距90 cm，小行距50 cm，株距30 cm，按照各處理鋪設(shè)地膜。定植時(shí)隨栽苗澆底水1次，定植后及時(shí)查苗補(bǔ)苗，公頃存苗量保證在5.25萬株左右。為保證試驗(yàn)效果，本生長季只在緩苗后在操作道進(jìn)行一次除草操作。

1.5 調(diào)查指標(biāo)及方法

1.5.1 生育期觀測(cè) 記錄各處理的定植期、現(xiàn)蕾期、初花期、盛花期、衰敗期起始時(shí)間，并且推算出持續(xù)花期長度。初花期定義為群體中25%的植株開花日期；盛花期定義為群體中75%的植株開花日期；衰敗期定義為群體中75%的植株花開始衰老的日期。

1.5.2 地膜開裂情況監(jiān)測(cè) 在每個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)置一個(gè)1 m×1 m的地膜監(jiān)測(cè)樣方，記錄始裂期、開裂期、大裂期、完全降解期，并推算出有效覆蓋天數(shù)和降解周期天數(shù)。始裂期定義為監(jiān)測(cè)樣方內(nèi)膜面開始出現(xiàn)裂口時(shí)期；開裂期定義為監(jiān)測(cè)樣方內(nèi)1 m2膜面出現(xiàn)5條以上≥5 cm裂口時(shí)期；大裂期定義為監(jiān)測(cè)樣方內(nèi)1 m2膜面出現(xiàn)5條以上≥10 cm裂口時(shí)期；完全降解期定義為監(jiān)測(cè)樣方內(nèi)膜結(jié)構(gòu)完全消失時(shí)期；有效覆蓋天數(shù)定義為從地膜鋪設(shè)起到大裂口期的天數(shù)總和。

1.5.3 田間抑草效果調(diào)查 在每個(gè)處理的每個(gè)重復(fù)小區(qū)內(nèi)隨機(jī)設(shè)置一個(gè)1 m×1 m的雜草觀測(cè)樣方，在生長關(guān)鍵期對(duì)雜草觀測(cè)樣方內(nèi)間雜草數(shù)量和種類進(jìn)行調(diào)查，對(duì)雜草蓋度進(jìn)行測(cè)算，并計(jì)算出相對(duì)抑草率。

雜草蓋度觀測(cè)方法：采用網(wǎng)格目測(cè)法觀測(cè)[17]，設(shè)觀測(cè)樣方為1 m2，結(jié)合Photoshop軟件將樣方按10 cm邊長劃分為100個(gè)網(wǎng)格，目測(cè)每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)雜草投影占網(wǎng)格面積比率，結(jié)果取平均值。

1.5.4 計(jì)產(chǎn)方法 從8月中下旬開始進(jìn)行3次采收測(cè)產(chǎn)（每小區(qū)10 m雙行測(cè)產(chǎn)區(qū)，采全開菊），每次記錄各產(chǎn)區(qū)花頭數(shù)、百花質(zhì)量，推算平均單花質(zhì)量及產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)采用Excel軟件整理，并通過SPSS軟件進(jìn)行方差分析，分析方法采用LSD多重比較法。

2 結(jié)果與分析

2.1 物候期與地膜開裂周期分析

表1 物候期記錄

從表1可以看出，各處理生育期之間沒有差異，花期也一致，表明在該地區(qū)采用覆膜方法種植茶菊不會(huì)對(duì)植株的生育期產(chǎn)生明顯影響。

從表2可以看出，0.008 mm降解膜定植后12 d即開始出現(xiàn)小裂口，進(jìn)入現(xiàn)蕾期后已經(jīng)出現(xiàn)大裂口，0.010 mm降解膜定植后31 d開始出現(xiàn)裂口，在盛花期后出現(xiàn)大裂口；2種降解膜在第2年復(fù)耕前都可以完全降解消失。同時(shí)，觀測(cè)還發(fā)現(xiàn)，0.008 mm PE膜也存在明顯開裂情況，在初花期后已經(jīng)出現(xiàn)明顯開裂。結(jié)合茶菊全生育期和地膜開裂周期看，試驗(yàn)中各處理的全生育期一致為144 d，0.010 mm降解膜的有效覆蓋天數(shù)達(dá)到132 d，基本可以實(shí)現(xiàn)全生育期的有效覆蓋，而0.008 mm降解膜有效覆蓋天數(shù)為84 d，也基本可以滿足茶菊封壟前的地面覆蓋需求。

表2 地膜開裂情況記錄

2.2 植株生長狀況分析

從表3定植初的緩苗情況看，覆膜4個(gè)處理苗期成活率顯著高于不覆膜CK組，但覆膜各處理之間無明顯差異，成活率最高的為0.010 mm降解膜，較CK高8.34百分點(diǎn)，主要是由于覆膜各處理的春季保墑抗旱作用比較明顯；從生長后期的植株長勢(shì)看，4個(gè)覆膜處理苗期株高和冠幅均高于CK組，其中，處理Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ株高顯著高于CK，處理Ⅰ與CK間差異不顯著，4個(gè)覆膜處理冠幅均顯著高于CK組，說明覆膜對(duì)露地栽培的茶菊生長有一定的促進(jìn)作用，植株相對(duì)體量較大，分析原因主要是前期保墑和抑草作用的綜合體現(xiàn)。

表3 茶菊植株生長狀況分析

表4 抑草效果分析

2.3 可降解地膜抑草效果分析

從表4可以看出，苗期階段4個(gè)覆膜處理樣方內(nèi)雜草密度顯著低于CK組，但覆膜各處理之間無明顯差異；從雜草蓋度看，4個(gè)覆膜處理也顯著低于CK組，處理Ⅳ（0.010 mm PE膜）雜草蓋度最低，為41.67%，相對(duì)于CK（不覆膜），覆蓋生物降解膜相對(duì)抑草率分別為49.63%（Ⅰ，0.008 mm）和 52.21%（Ⅱ，0.010mm），傳統(tǒng)膜分別為 51.11%（Ⅲ，0.008mm）和54.04%（Ⅳ，0.010 mm），表明覆蓋生物降解膜與傳統(tǒng)膜相對(duì)抑草率相近，在苗期防草最關(guān)鍵時(shí)段可以起到理想的抑草作用。從現(xiàn)蕾期樣方內(nèi)雜草密度看，4個(gè)覆膜處理均顯著低于CK組的141.89株/m2，其中，處理Ⅰ（0.008 mm降解膜）高于其他覆膜處理，為46.44株/m2，但是差異不顯著；從雜草蓋度看，4個(gè)覆膜處理也顯著低于CK組，其中，處理Ⅳ（0.010mmPE膜）最低，為21.33%，處理Ⅱ（0.010 mm降解膜）較低，為25.33%；2種0.008 mm地膜后期抑草效果明顯降低，相對(duì)抑草率分別為45.00%和48.12%，均沒有超過50%，表明地膜的厚度對(duì)于后期抑草效果的持續(xù)性有一定的影響。

從本試驗(yàn)地塊的雜草種類構(gòu)成和出現(xiàn)的頻度看（表5），監(jiān)測(cè)樣方中主要雜草集中在7個(gè)屬8個(gè)種，其中，出現(xiàn)頻度較高的有3種，分別是反枝莧（Amaranthus retroflexus）、馬齒莧（Portulaca oleracea）、牛筋草（Eleusine indica）。

表5 主要雜草種類及出現(xiàn)頻度

2.4 茶菊產(chǎn)量分析

從產(chǎn)量構(gòu)成看（表6），各處理均進(jìn)行了3茬采收和測(cè)產(chǎn)，采收標(biāo)準(zhǔn)為舌狀花完全開放，管狀花開始開放；單株采花數(shù)方面，覆膜各處理均略高于CK組，但差異不顯著；各處理間的百花質(zhì)量間無顯著差異；從測(cè)算的公頃產(chǎn)量來看，覆膜各處理顯著高于CK，覆蓋生物降解膜相對(duì)CK分別增產(chǎn)了15.60%（Ⅰ，0.008 mm） 和 16.98%（Ⅱ，0.010 mm），傳統(tǒng)膜相對(duì)增產(chǎn)分別為15.96%（Ⅲ，0.008 mm）和17.59%（Ⅳ，0.010 mm），覆膜4個(gè)處理間的公頃產(chǎn)量間無顯著差異。從產(chǎn)量構(gòu)成分析，覆膜有助于提高茶菊產(chǎn)量，降解膜增產(chǎn)效果與傳統(tǒng)PE膜沒有顯著差異。

表6 產(chǎn)量分析

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

本研究通過定性觀察和定量分析得出，北京地區(qū)茶菊采用覆膜種植模式保墑和抑制雜草效果明顯，在前期緩苗階段和成苗期尤為突出。4個(gè)覆膜處理均可以有效提高成活率、植株體量和產(chǎn)量，本試驗(yàn)驗(yàn)證了2015年茶菊覆膜試驗(yàn)的結(jié)論[8]。

通過田間試驗(yàn)對(duì)比可以看出，2種厚度規(guī)格的生物降解地膜與相應(yīng)厚度規(guī)格的傳統(tǒng)PE地膜相比，抑草效果和增產(chǎn)幅度差異不大。分析原因主要是由于茶菊在北京地區(qū)普遍是5月中下旬定植，且采用扦插苗移栽模式，對(duì)地膜的主要需求是保墑和抑草，生物降解地膜在功能需求上可達(dá)到與傳統(tǒng)PE地膜相近的效果。通過追蹤觀測(cè)，2種厚度規(guī)格的生物降解地膜完全降解周期分別為283 d（0.008 mm）和319 d（0.010 mm），均在一年內(nèi)完全降解，不會(huì)影響下一年的種植安排，適用于茶菊等一年一茬且定植期較晚的作物。

3.2 討論

綜上所述，茶菊種植覆蓋生物降解膜是一種比較理想的兼顧抑草、增產(chǎn)和生態(tài)環(huán)保的種植模式。目前，推廣使用的主要限制因素是生物降解膜成本問題，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，生物降解膜的公頃用膜成本高于傳統(tǒng)PE膜3 000元左右，隨著其產(chǎn)業(yè)化規(guī)模推進(jìn)，相信成本會(huì)進(jìn)一步下降[18]。由于是田間種植試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中，本試驗(yàn)對(duì)農(nóng)膜降解的觀測(cè)主要以形態(tài)觀測(cè)為主，沒有進(jìn)行更深層次的定量研究。因此，目前對(duì)其力學(xué)性能、耐水性以及降解可控性等方面仍有待更深入的研究[11]，對(duì)后期機(jī)械化集成應(yīng)用也需要繼續(xù)探討研究。

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