不同可降解農(nóng)用地膜對土壤環(huán)境的影響研究

梁志虎

(永昌縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 永昌 737200)

隨著地膜覆蓋栽培技術(shù)的推廣，我國北方農(nóng)用地膜的使用量越來越大。農(nóng)用地膜的使用，有效地控制了土壤的溫度和濕度，減少了水分和養(yǎng)分的流失，促進(jìn)了農(nóng)作物的高產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)，從而增加了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益。但與此同時(shí)，由于地膜的一次性使用，每年都會(huì)有大量的殘膜留在土壤里。普通塑料地膜在自然界中很難降解，這些地膜碎片可在土壤中形成阻隔層，使土壤中的水、氣、肥等流動(dòng)受阻，造成土壤板結(jié)和白色污染，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境。因此，解決殘膜污染土壤問題已成為地膜覆蓋栽培技術(shù)推廣的當(dāng)務(wù)之急。為解決這一問題，可降解地膜應(yīng)運(yùn)而生。我們引進(jìn)國內(nèi)主要可降解地膜廠家生產(chǎn)的可降解農(nóng)用地膜，對其應(yīng)用效能進(jìn)行試驗(yàn)評價(jià)，旨在為大面積推廣使用提供可靠依據(jù)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于甘肅省永昌縣東寨鎮(zhèn)二壩村。當(dāng)?shù)睾０? 800 m，年均氣溫4.8 ℃，無霜期148 d，年均降水量185 mm，年均蒸發(fā)量2 000.6 mm，年均日照時(shí)數(shù)2 884 h，土壤類型為灌漠土，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以河水灌溉為主、井水灌溉為輔。

2 試驗(yàn)材料及方法

引進(jìn)國內(nèi)不同廠家生產(chǎn)的可降解農(nóng)用地膜，在甘肅省永昌縣開展不同類型可降解地膜在馬鈴薯地應(yīng)用的試驗(yàn)研究，通過對馬鈴薯生育期內(nèi)土壤溫度、水分和地膜降解程度等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測、分析，研究不同類型可降解地膜對農(nóng)田土壤溫度、水分和馬鈴薯產(chǎn)量的影響及使用過程中的降解情況。

2.1 試驗(yàn)用地膜

試驗(yàn)用地膜及試驗(yàn)處理見表1。

2.2 試驗(yàn)農(nóng)作物及種植方式

參試作物為馬鈴薯，品種為克星19。施肥按當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)施肥量，分別施馬鈴薯專用肥1 200 kg/hm2、尿素225 kg/hm2、硫酸鉀300 kg/hm2，以及磷酸二銨300 kg/hm2。種植時(shí)間為2016年4月17日，采用機(jī)械起壟覆膜覆土種植，收獲時(shí)間為2016年9月29日，使用馬鈴薯收獲機(jī)收獲，田間管理同常規(guī)大田。

表1 可降解地膜評價(jià)試驗(yàn)覆蓋處理詳情

2.3 測定指標(biāo)和方法

土壤溫度用HOBO Water Temp Pro v2水下溫度數(shù)據(jù)采集器采集；土壤含水量用便攜式土壤墑情速測儀BWS-100，從馬鈴薯種植開始起每3周左右測定一次；地膜外表變化采用目測法，在每個(gè)樣品區(qū)固定5個(gè)觀測點(diǎn)，觀測面積50 cm×50 cm，從覆膜開始每隔7天左右觀測一次表面的變化(是否出現(xiàn)裂紋、裂縫，破碎程度)，通過定期的肉眼觀測，記錄地膜顏色、形態(tài)及表面完整性的變化情況，同時(shí)用數(shù)碼相機(jī)照相留存；產(chǎn)量及構(gòu)成因素的測定，采取每個(gè)處理取3個(gè)2.0 m×1.2 m的樣點(diǎn)，在每個(gè)樣點(diǎn)取3株分別測定單株結(jié)薯數(shù)、單株薯質(zhì)量、單株商品薯數(shù)，同時(shí)測定每個(gè)樣點(diǎn)的馬鈴薯總質(zhì)量和商品薯質(zhì)量，計(jì)算商品率。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 可降解地膜覆蓋對農(nóng)田土壤水分的影響

不同可降解地膜對土壤含水量的影響見圖1。從圖1可看出：不同可降解地膜對土壤含水量的影響主要體現(xiàn)在馬鈴薯生育前期和后期。在馬鈴薯生育前期和后期，覆蓋后土壤含水量較高的可降解地膜主要有金發(fā)科技、億帆鑫富、山東天壯和廣東勵(lì)農(nóng)豐等，在馬鈴薯生育中期，各可降解地膜對土壤含水量的影響基本一致。由此可以看出，在本次試驗(yàn)中，可降解地膜金發(fā)科技、億帆鑫富、山東天壯和廣東勵(lì)農(nóng)豐對土壤的保濕作用比較明顯。

圖1 可降解地膜對土壤含水量的影響

3.2 可降解地膜覆蓋對農(nóng)田土壤溫度的影響

不同可降解地膜對土壤溫度的影響見圖2。從圖2可以看出，在馬鈴薯生育前期，可降解地膜珠海萬通、威盛華泰、中科金龍和普通地膜金土地對土壤有比較明顯的增溫保溫作用，從馬鈴薯生育中后期開始，不同可降解地膜對土壤的增溫保溫作用基本趨于一致，無明顯差異。由圖2分析得出：可降解地膜對土壤溫度的影響主要是在馬鈴薯芽條生長期、幼苗期和塊莖形成期，從塊莖增長期開始至淀粉積累期，不同可降解地膜對土壤溫度的影響逐漸減小，趨于一致。

圖2 可降解地膜對土壤溫度的影響

3.3 可降解地膜降解情況及分析

通過在觀測點(diǎn)上對地膜降解狀況進(jìn)行局部觀測和全局觀測，可降解地膜的降解情況為：6月1號(hào)，新疆康潤潔地膜最先開始出現(xiàn)裂痕；6月8號(hào)，山東匯盈和威盛華泰地膜開始出現(xiàn)裂痕；6月23號(hào)，湖北光合地膜開始出現(xiàn)裂痕，其他可降解地膜出現(xiàn)裂痕均較晚且不是很明顯；至8月中下旬，各參試可降解地膜開始出現(xiàn)比較明顯的裂痕；到9月29日收獲，除金發(fā)科技、山東天壯、珠海萬通和廣東勵(lì)農(nóng)豐等可降解地膜表面無明顯變化外，其他可降解地膜均變硬，顏色變暗。

3.4 可降解地膜對農(nóng)作物的影響

3.4.1 可降解地膜對農(nóng)作物形態(tài)指標(biāo)的影響

據(jù)出苗情況調(diào)查，馬鈴薯從5月21日開始出苗，其中億帆鑫富地膜覆蓋的出苗最早，出苗率高且苗長勢整齊，金發(fā)科技、中科金龍、廣東勵(lì)農(nóng)豐和威盛華泰地膜較其他可降解地膜覆蓋的出苗晚1周左右，且長勢不均勻。6月23日，億帆鑫富地膜覆蓋的馬鈴薯最先開花，其他可降解地膜覆蓋的馬鈴薯開花情況同出苗情況一致，越往生育后期，各可降解地膜對馬鈴薯生長情況的影響越小。

3.4.2 可降解地膜對作物產(chǎn)量構(gòu)成要素及產(chǎn)量的影響

從表2中可以看出，不同可降解地膜覆蓋處理對馬鈴薯產(chǎn)量、單株薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)、單株商品薯數(shù)和商品率都有不同程度的影響。從產(chǎn)量看，不同可降解地膜處理下產(chǎn)量最高的為廣東勵(lì)農(nóng)豐，為49 107.90 kg/hm2，以下依次為湖北光合、億帆鑫富和珠海萬通；單株薯質(zhì)量表現(xiàn)較好的依次為億帆鑫富、山東匯盈、廣東勵(lì)農(nóng)豐、珠海萬通，最大值為1 168 g；單株結(jié)薯數(shù)較多的依次為億帆鑫富、山東匯盈、湖北光合、山東天壯；單株商品薯數(shù)較多的為億帆鑫富、新疆康潤潔、廣東勵(lì)農(nóng)豐、山東匯盈；商品率較高的依次為廣東勵(lì)農(nóng)豐、新疆康潤潔、威盛華泰、珠海萬通。對馬鈴薯產(chǎn)量、單株薯質(zhì)量、單株結(jié)薯數(shù)、單株商品薯數(shù)和商品率等各產(chǎn)量構(gòu)成因素的綜合考慮表明，在參試的可降解地膜中，廣東勵(lì)農(nóng)豐、億帆鑫富、山東匯盈、珠海萬通和湖北光合等可降解地膜優(yōu)于其他可降解地膜，在本次試驗(yàn)中表現(xiàn)較好。

3.5 收獲后地膜殘留情況

調(diào)查結(jié)果表明：可降解地膜雖然可自行降解，但所需時(shí)間較長，在農(nóng)作物整個(gè)生育期降解不明顯，而且大多質(zhì)地薄脆，不易撿拾。

表2 不同地膜處理的產(chǎn)量構(gòu)成要素及產(chǎn)量

4 主要結(jié)論和建議

4.1 可降解地膜是否適合該地區(qū)該種農(nóng)作物的分析

(1)生物可降解地膜評價(jià)試驗(yàn)參試廠家較多，參試地膜生產(chǎn)工藝不規(guī)范，寬度、厚度不一致，有些難以上機(jī)，比如廣東勵(lì)農(nóng)豐、威盛華泰、湖北光合。

(2)有些可降解地膜抗拉力不好、沒有韌性，造成機(jī)械覆膜容易斷裂，比如廣東勵(lì)農(nóng)豐、湖北光合。

(3)本地區(qū)風(fēng)沙較大，只能采取全膜覆土種植，導(dǎo)致遮陰、埋土部分地膜降解效果較差。

(4)從覆膜種植到收獲，可降解地膜仍未有明顯的降解。

(5)由于可降解地膜容易斷裂，難以上機(jī)，種植時(shí)個(gè)別參試地膜需要人工覆膜，增加了種植過程中的勞動(dòng)力成本。

綜上可知，生物可降解地膜屬于新型地膜，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，目前這一技術(shù)尚不成熟，加之各地區(qū)自然資源各不相同，雖然在試驗(yàn)中有表現(xiàn)相對較好的可降解地膜，如廣東勵(lì)農(nóng)豐、億帆鑫富、山東匯盈、珠海萬通和湖北光合等，但是在生產(chǎn)使用中又有一定難度，比如廣東勵(lì)農(nóng)豐和湖北光合地膜容易斷裂，造成機(jī)械覆膜困難，加上可降解地膜成本高，故可降解地膜的使用和推廣有一定難度。

4.2 主要建議

(1)目前國家尚未出臺(tái)農(nóng)用可降解地膜標(biāo)準(zhǔn)，建議各生產(chǎn)廠家可參照新修訂的國家標(biāo)準(zhǔn)《聚乙烯吹塑農(nóng)用地面覆蓋薄膜》(GB 13735—2017)的有關(guān)要求進(jìn)行生產(chǎn)，在厚度、拉伸力等方面統(tǒng)一規(guī)范。

(2)各地區(qū)自然條件和生產(chǎn)條件不同，應(yīng)該根據(jù)不同的土壤、氣候和生產(chǎn)條件，如土壤酸堿度、土體結(jié)構(gòu)、光照強(qiáng)度、風(fēng)力大小、種植模式、機(jī)械化程度等有針對性地進(jìn)行可降解地膜的生產(chǎn)。

(3)作物種類不同，各作物生育期長短不盡相同，可降解地膜生產(chǎn)應(yīng)根據(jù)作物生育期長短確定耐候期的長短，既要保證作物生長期地膜的保水、保肥、保溫效果，又要確保在一個(gè)生產(chǎn)周期結(jié)束后能夠及時(shí)降解。

(4)鑒于生產(chǎn)過程中各地自然條件和生產(chǎn)條件不同，應(yīng)該對各種類型的可降解地膜在各地進(jìn)行多種作物上的多次試驗(yàn)，根據(jù)多年試驗(yàn)結(jié)果，生產(chǎn)出適應(yīng)各地區(qū)不同作物使用的專用可降解地膜進(jìn)行推廣。