三種PPC降解地膜與普通地膜在花生上的應(yīng)用效果對比

謝吉先，黃 俊，焦慶清,2，王書勤，徐 坤，丁 彬，馮夢詩，馮 翠，王 顯

(1.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院泰州農(nóng)科所，江蘇 泰州 225300； 2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，江蘇 南京 210014；3.泰興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，江蘇 泰興 225400； 4.江蘇中科金龍股份有限公司，江蘇 泰興 225400)

PPC生物降解膜系以回收的工業(yè)廢氣CO2為原料，經(jīng)與環(huán)氧丙烷在催化劑作用下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，生成聚碳酸亞丙酯多元醇，再經(jīng)聚合加工形成PPC粒子，后經(jīng)熱塑加工成PPC生物降解膜[1-2]。該膜可根據(jù)不同作物要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)和配方調(diào)整，形成覆蓋后不同時(shí)間段進(jìn)行生物降解的系列地膜產(chǎn)品，其降解最終產(chǎn)物即為CO2和水，且可人工控制在作物生長中后期降解釋放，釋放的部分CO2可供作物吸收利用，從而實(shí)現(xiàn)工業(yè)CO2變廢為寶，循環(huán)利用的可持續(xù)發(fā)展模式[3-4]。

普通地膜的主要化學(xué)成分是聚乙烯，這種高分子材料降解的速度特別慢，有的甚至在田間殘留幾十甚至上百年。地膜殘留在田間后，造成土壤板結(jié)，通透性變差，根系生長受阻，土壤微生物的活動減慢，最直接的后果就是造成作物減產(chǎn)[5-6]。且殘留量越大，農(nóng)作物減產(chǎn)就越明顯。有研究表明，作物覆膜種植7～10年，會造成棉花減產(chǎn)10%～23%，花生減產(chǎn)10%～15%，玉米減產(chǎn)10%～21%、蔬菜減產(chǎn)15%～59%。

泰州農(nóng)科所于2016年聯(lián)合泰興市農(nóng)科所引進(jìn)中科金龍PPC降解膜并實(shí)施其在花生上的應(yīng)用試驗(yàn)[7-8]。在確認(rèn)其優(yōu)勢的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)其田間覆蓋分解過快、有效覆蓋時(shí)間偏短的不足，經(jīng)與中科金龍有限公司充分協(xié)商研究，在原有膜型及結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。新增1號、2號兩種膜型，保留原有膜型(3號)，并采用普通黑膜、白膜作為大面積對照，以無膜區(qū)作為主對照進(jìn)行試驗(yàn)比較，以檢驗(yàn)和明確新型PPC地膜的覆蓋效果和降解效果，從而為大面積應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1號、2號、3號PPC降解膜，全部由中科金龍股份有限公司提供；普通黑地膜、普通白地膜均由江蘇沭陽豐禾塑業(yè)有限公司提供，規(guī)格均為寬度90 cm，厚度0.006 mm?；ㄉ贩N為泰花8號，由江蘇省泰興市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所最近選育并通過國家鑒定[9-10]；其他農(nóng)資產(chǎn)品均為國家合格產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)以下處理：

M1：中科金龍1號降解膜覆蓋；

M2：中科金龍2號降解膜覆蓋；

M3：中科金龍3號降解膜覆蓋；

M4：普通黑地膜覆蓋；

M5：普通白地膜覆蓋；

CK：無膜覆蓋作對照。

隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次，每區(qū)4壟，壟長4.2m，壟寬0.8m，小區(qū)面積13.44m2，四周設(shè)保護(hù)行。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)在泰州農(nóng)科所內(nèi)，沙質(zhì)壤土，地勢平坦，排灌良好，肥力中等均勻。前茬秋玉米后冬閑耕翻，再用商品有機(jī)肥22500 kg/hm2培肥改良。6月10日施中東綠聚能硫基復(fù)合肥(15-15-15)600 kg/hm2、尿素75 kg/hm2后按設(shè)計(jì)要求機(jī)械起壟，壟高15 cm，壟面寬45～50 cm。6月11日放樣劃區(qū)，每區(qū)4壟，寬3.2 m，長4.2 m。隨后用96%異丙甲草胺乳油1.5 L/hm2兌水750 L噴霧化除，再按方案處理要求覆蓋相應(yīng)類型地膜。

6月12日將精選的泰花8號種仁采用藥劑拌種，藥劑及配方為600 g/L吡蟲啉懸浮種衣劑0.6 L/hm2+亮盾0.3 L+水4.5 L，拌勻后自然晾干即播。每壟播2行，穴距20 cm，每穴播3粒留2苗，四周保護(hù)行采用壟作露地栽培，同時(shí)播種。6月19-20日出苗，7月8-10日開花。7月11日、8月7日、9月5日三次拔除田間雜草，8月14日用花生超生寶90 g/hm2噴施化控，同時(shí)用蘇蕓金桿菌1.8 kg/hm2兼治甜菜夜蛾和斜紋夜蛾。10月3-14日陸續(xù)成熟，10月5日、10月9日、10月14日收獲。

1.4 考查項(xiàng)目與標(biāo)準(zhǔn)

圍繞地膜降解效果及地膜覆蓋效果開展各項(xiàng)調(diào)查，其中降解效果采用地膜開裂程度和降解消失程度來描述。

開裂程度包括以下幾個(gè)階段：

開裂始期：地膜面上開始出現(xiàn)自然零星裂縫的時(shí)期；

開裂1期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積10%的時(shí)期；

開裂2期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積30%的時(shí)期；

開裂3期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積50%的時(shí)期；

開裂4期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積70%的時(shí)期。

降解程度包括以下幾個(gè)級別：

降解1級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的10%；

降解2級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的30%；

降解3級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的50%；

降解4級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的70%；

降解5級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的90%及以上；

根瘤數(shù)：花生生育前中期，根部肉眼可見的根瘤的數(shù)量，系花生氮素營養(yǎng)的重要來源，其數(shù)量及大小一定程度上反映了花生氮素營養(yǎng)的保障程度。覆膜效果體現(xiàn)于生育期、苗情苗勢、產(chǎn)量結(jié)果及莢果經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)，其標(biāo)準(zhǔn)按 《花生種質(zhì)資源數(shù)據(jù)描述規(guī)范》 要求執(zhí)行[11]。

2 結(jié)果與分析

2.1 降解效果

跟蹤調(diào)查顯示，普通黑膜、白膜處理自覆蓋至成熟收獲的花生全生長期間均未出現(xiàn)自然開裂，而PPC降解膜均出現(xiàn)了不同程度的開裂和降解(表1)。

M3處理膜的開裂和降解最早，6月11日覆蓋，6月20日即出現(xiàn)自然開裂，且膜面逐漸由白色轉(zhuǎn)乳白再轉(zhuǎn)淡黃色，早、晚低溫弱光或陰雨天氣條件下，膜面脆弱，外力稍碰即破，缺乏韌性；陽光高溫下韌性增強(qiáng)，但仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及黑、白對照膜，色澤沒有明顯變化。7月6日、7月15日、7月23日、7月29日分別出現(xiàn)10%、30%、50%和70%覆蓋面積的自然開裂，7月21日、7月29日、8月7日、8月20日分別出現(xiàn)10%、30%、50%和70%覆蓋面積的自然降解消失。至10月9日收獲時(shí)，除壓在土內(nèi)的少量地膜未能自然降解外，裸露部分幾乎降解完畢，整體降解面積達(dá)90%以上，具有很好的降解效果。

M1處理膜的開裂和降解較早，同樣6月11日覆蓋，7月6日出現(xiàn)自然開裂，膜面色澤也逐漸由白色轉(zhuǎn)乳白再轉(zhuǎn)淡黃色，但較3號膜色澤稍淺，早、晚低溫弱光或陰雨天氣條件下，膜面也發(fā)脆，但脆性不及3號膜，外力較大時(shí)會破，韌性較差；陽光高溫下韌性增強(qiáng)，但與黑、白對照膜相比，差距明顯。7月20日、8月2日、8月13日、8月27日分別出現(xiàn)10%、30%、50%和70%覆蓋面積的自然開裂，8月15日、9月11日、9月28日分別出現(xiàn)10%、30%和50%覆蓋面積的自然降解消失。至10月6日收獲時(shí)，自然降解面積超過覆蓋面積的50%，但未達(dá)70%，當(dāng)季降解效果較好。

M2處理膜的開裂和降解最晚， 6月11日覆蓋，8月15日出現(xiàn)自然開裂，膜面色澤也逐漸由白色轉(zhuǎn)乳白再轉(zhuǎn)淡黃色，但轉(zhuǎn)變速度很慢，早、晚低溫弱光或陰雨天氣條件下，膜面略變硬，外力較大時(shí)會破，韌性較差；陽光高溫下韌性恢復(fù)，但與黑、白對照膜相比，略有差距。8月29日、9月12日、9月27日分別出現(xiàn)10%、30%和50%覆蓋面積的自然開裂， 9月25日出現(xiàn)10%覆蓋面積的自然降解消失。至10月6日收獲時(shí)，自然降解面積超過覆蓋面積的10%，但未達(dá)30%，當(dāng)季降解效果欠佳。

表1 PPC各覆膜處理開裂、降解進(jìn)程及與黑、白普通地膜的比較

2.2 覆蓋效果

2.2.1 生育期

各處理同于6月12日播種，除CK(未覆膜)處理于6月20日0出苗外，其他處理均于6月19日出苗。各處理出苗率在90.3%～94.3%之間，其中M5處理和CK出苗率均為90.3%，M4處理較高為94.3%，M1、M2、M3處理分別為92.3%、92.0%和93.0%；缺穴率以M5較高，為3.0%，CK次之為2.5%，其他處理在1.0%～1.5%間；開花期以1號膜、2號膜、3號膜、普通白膜處理較早，均為7月8日，普通黑膜處理略遲為7月9日，未覆膜處理更遲，為7月10日；下針期表現(xiàn)與開花期一致；封行期則以黑、白膜較早為8月8日，2號膜其次為8月9日，1號膜較遲為8月11日，3號膜更遲為8月18日，未覆膜處理M6最遲為8月14日；成熟期以白膜最早為10月3日，黑膜和2號膜其次為10月5日，1號膜再次為10月7日，3號膜更次為10月10日，未覆膜處理最遲為10月14日；全生育期以白膜處理最短為114d，黑膜和2號膜其次為116d，1號膜、3號膜再次分別為118 d和121 d，未覆膜處理最長為125 d (表2)。

2.2.2 根瘤數(shù)

花生屬豆科作物，能自身固氮，大部分用作自身營養(yǎng)利用。根瘤的數(shù)量和大小是其固氮能力強(qiáng)弱的重要標(biāo)志。苗情考查表明，覆膜花生根瘤發(fā)生早、數(shù)量多，為固氮提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，有利于植株生長和發(fā)育。覆膜處理中，黑、白普膜根瘤仍占優(yōu)勢，降解膜處理總體存在差距，但就降解膜處理而言，2號膜高于1號膜高于3號膜，與田間苗情長勢表現(xiàn)較為一致(圖1)。

表2 不同類型地膜覆蓋對花生生育期的影響

圖1 覆蓋不同地膜對花生根瘤數(shù)的影響 Fig.1 Effect of different film mulching on nodule number of peanut

2.2.3 長勢

主莖高、分枝數(shù)、側(cè)枝長等性狀及其動態(tài)變化可以較為直觀地反應(yīng)花生的田間長勢。苗情考查顯示：降解地膜處理和普通地膜處理的花生主莖高、側(cè)枝長、分枝數(shù)均高于露地處理(CK)，尤其在開花期，顯示覆膜處具有較好的壯苗早發(fā)優(yōu)勢；其中白色普膜更具優(yōu)勢，其次是黑色普膜與PPC 2號膜，兩者效應(yīng)相當(dāng)(表3)。

表3 不同地膜覆蓋對花生主莖高和側(cè)枝長的影響

2.2.4 產(chǎn)量

產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，各處理單產(chǎn)變幅為3910.05～5115 kg/hm2，其中M5處理(普通白膜)單產(chǎn)最高，莢果產(chǎn)量5115.00 kg/hm2，較空白對照增1204.95 kg/hm2，增幅為30.82%；M4處理其次，莢果產(chǎn)量4954.95 kg/hm2，增產(chǎn)幅度為26.72%；M2和M1單產(chǎn)分別居第三位和第四位，增產(chǎn)幅度分別為26.09%和13.43%(表4)。

經(jīng)多重比較，普通白膜M5較普通黑膜M4和PPC2號膜M2增產(chǎn)顯著，但M4與M2間差異不顯著，且M5、M4、M2間產(chǎn)量差異未達(dá)極顯著水平。

2.2.5 產(chǎn)量性狀

產(chǎn)量性狀考查表明，不同地膜覆蓋均能顯著增加花生莢果飽果率、百果質(zhì)量、百仁質(zhì)量、出仁率、莢果飽滿度等產(chǎn)量性狀。覆蓋地膜處理和露地處理(CK)相比增加了花生的出仁率，減少了千克果數(shù)，提高了花生的莢果飽果質(zhì)量和飽仁質(zhì)量，進(jìn)而增加花生莢果飽滿度。其中M4、M5處理對花生莢果飽滿度影響相當(dāng)，可降解地膜M2處理僅次于M4、M5處理，說明M2處理在保水、保肥方面優(yōu)于M1、M3處理，僅次于M4、M5處理(表5)。

表4 花生不同地膜試驗(yàn)產(chǎn)量結(jié)果

表5 不同地膜覆蓋產(chǎn)量性狀考察

可見，就花生生育及增產(chǎn)效果而言， 該批參試PPC系列降解膜總體上不及普通地膜，但PPC2號膜與普通黑膜處理產(chǎn)量接近，減產(chǎn)不顯著；PPC1號、3號膜較普通黑、白地膜和PPC2號膜減產(chǎn)均達(dá)極顯著水平。

3 結(jié) 語

本研究表明：PPC3號降解膜具有極好的降解效果，但增產(chǎn)效果很差，不能很好地發(fā)揮地膜覆蓋應(yīng)有的增產(chǎn)增收優(yōu)勢，不可用于大面積花生生產(chǎn)。PPC1號膜具有較好的降解效果；較露地增產(chǎn)13.43%，達(dá)極顯著水平，但較普通黑、白地膜及PPC2號膜減產(chǎn)均達(dá)極顯著水平；PPC2號膜具有較長的覆蓋時(shí)間，較露地增產(chǎn)26.09%，達(dá)極顯著水平，但較普通黑、白地膜減產(chǎn)分別達(dá)顯著和極顯著水平。

PPC降解膜在前期試驗(yàn)改進(jìn)的基礎(chǔ)上初步形成了覆蓋時(shí)間長短各異的系列產(chǎn)品，就花生覆蓋而言，建議以PPC3號膜為基礎(chǔ)，再通過改良結(jié)構(gòu)和配方，從而進(jìn)一步提高解降效果，提高覆蓋效果，以完全實(shí)現(xiàn)甚至超過普通黑、白地膜的覆蓋效果。