腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜在旱作農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

王曰鑫 王旭鈺

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院 太谷 030801

近年來，隨著全球氣候變暖，干旱加劇，農(nóng)業(yè)受旱面積在不斷擴(kuò)大，尤其是黃土高原與華北北部地區(qū)，更是十年九旱，水分短缺是制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的關(guān)鍵。因此，發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)與保持土壤水分是旱作區(qū)農(nóng)業(yè)與生態(tài)治理的重要手段。大面積地采用塑料地膜覆蓋進(jìn)行土壤增溫保墑是目前廣泛使用的農(nóng)業(yè)節(jié)水技術(shù)之一，該技術(shù)對(duì)促進(jìn)旱作區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收具有重要作用[1]。

據(jù)估計(jì)，我國(guó)農(nóng)田使用塑料地膜的面積已達(dá)4億多畝。但目前使用的普通地膜大多為聚乙烯原料制成的塑料地膜，在自然環(huán)境中很難降解，每年使用后大約有25%左右會(huì)殘留在土壤中。殘留的地膜因薄、碎，難以回收，且回收的經(jīng)濟(jì)價(jià)值低。這些殘留的塑料地膜破壞了土壤結(jié)構(gòu)，對(duì)農(nóng)田和環(huán)境造成“白色污染”[2～4]。因此，目前塑料地膜殘留問題已成為社會(huì)關(guān)注的生態(tài)環(huán)境問題之一。液態(tài)地膜由于降解性能好、成本低、可現(xiàn)場(chǎng)噴施成膜等優(yōu)點(diǎn)，近些年來已被人們關(guān)注和使用，尤其是腐植酸液態(tài)地膜，目前已用于農(nóng)業(yè)試驗(yàn)與推廣中[5]。

腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜是山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)化學(xué)調(diào)控中心研制出的新產(chǎn)品，與目前市場(chǎng)上其他液態(tài)地膜的不同之處在于它具有多重功效：既有普通地膜的增溫、保墑、保苗作用；又是一種新型腐植酸微量元素肥料，具有刺激根系生長(zhǎng)與補(bǔ)充微量元素的作用；同時(shí)還具有很好的土壤改良劑作用，可將土粒粘附連結(jié)成理想的團(tuán)聚體，增加土壤中水穩(wěn)性團(tuán)粒數(shù)量，增加土壤有機(jī)質(zhì)；可根據(jù)作物需要添加不同種類的微量元素；另外，還可與除草劑一起使用，增強(qiáng)除草效果。本文通過研究腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜在玉米上的田間試驗(yàn)和其在玉米及馬鈴薯上的示范試驗(yàn)，旨在驗(yàn)證腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)苗期土壤保溫保墑、促進(jìn)作物生長(zhǎng)、提高作物產(chǎn)量的效果，以期為該地膜的推廣應(yīng)用提供參考。

1 腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜在玉米上的田間試驗(yàn)

1.1 材料與方法

1.1.1 供試土壤

試驗(yàn)于2014年在山西省太谷縣北洸科技示范園區(qū)試驗(yàn)田里進(jìn)行。供試土壤為石灰性褐土，土壤的基礎(chǔ)理化性狀見表1。

表1 試驗(yàn)地0～40 cm土層基礎(chǔ)理化性狀Tab.1 Basic physical and chemical properties of 0～40 cm soil layer in test site

1.1.2 供試地膜

供試用的腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)化學(xué)調(diào)控中心自行研制，是用腐植酸+微量元素+生物質(zhì)有機(jī)化合物等為原料生產(chǎn)的粉狀產(chǎn)品。使用時(shí)與水以1∶30的比例混合攪拌充分，溶解成液態(tài)狀，用噴霧器噴撒到地表覆蓋成膜。其成膜性稍差但降解性非常好，在2～3個(gè)月內(nèi)會(huì)全部降解并滲入土壤。其質(zhì)量指標(biāo)：水溶性腐植酸含量≥ 10%；K2O≥4%；微量元素（Mn、Zn）≥6%；pH 6；粘度≥25 mPa·s；細(xì)度（過100目篩）≥95%；附著率≥95%。

1.1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)4次重復(fù)，共12個(gè)小區(qū)，每小區(qū)長(zhǎng)6 m，寬2 m，面積12 m2，玉米行距50 cm，株距30 cm。

處理1（代號(hào)為mbf）：播種后立即噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜10千克/畝。

處理2（代號(hào)為bf）：播種后立即噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜5千克/畝。

處理3（代號(hào)為CK）：播種后只噴施等量清水。

1.1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

（1）土壤水分測(cè)定：采用土鉆取樣烘干法，每20 cm分層取樣，測(cè)定玉米主要生育階段（苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期）0～200 cm平均土壤質(zhì)量含水量動(dòng)態(tài)變化。

（2）土壤溫度測(cè)定：以金屬曲管地溫計(jì)5支為一組，垂直插埋于玉米行間，在玉米關(guān)鍵生育時(shí)期，分別測(cè)定5、10、15、20、25 cm土層地溫日動(dòng)態(tài)變化，計(jì)算溫度變化平均值。

（3）株高測(cè)定：每小區(qū)選5株有代表性長(zhǎng)勢(shì)一致的植株進(jìn)行掛牌標(biāo)記，在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期測(cè)定，計(jì)算株高變化平均值。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

1.2.1 腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)土壤含水量的影響

土壤含水量可以反映腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)土壤的保水程度。不同處理的玉米各生育期0～200 cm平均土壤質(zhì)量含水量變化見表2。由表可知，在玉米苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期、抽雄期，腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜mbf與bf處理的土壤含水量均高于對(duì)照CK，尤其在苗期mbf處理比CK高出了4.5%。說明腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜能夠提高土壤的保水能力，減少了土壤水分蒸發(fā)損失，對(duì)土壤具有保墑作用。這提高了玉米出苗率，使玉米苗期與前期生長(zhǎng)快，并且為后期的增產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

表2 不同處理對(duì)玉米各生育期0～200 cm平均土壤質(zhì)量含水量的影響Tab.2 Effects of different treatments on 0～ 200 cm average soil quality water content in different growth stages of maize %

1.2.2 腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)土壤溫度的影響

土壤溫度是影響玉米出苗與苗期生長(zhǎng)的重要因素。玉米苗期（測(cè)定時(shí)間為4月28日～5月22日）不同處理淺層土壤（5～25 cm）平均溫度的情況見表3。隨著氣溫日變化，不同處理日平均土壤溫度大小順序表現(xiàn)為mbf＞bf＞CK。玉米苗期噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜處理的平均土壤溫度均高于對(duì)照，由于該膜的保溫作用再加上黑色膜的吸熱作用，一般高出對(duì)照1～3 ℃，這有利于玉米苗期的快速生長(zhǎng)，尤其是根系的生長(zhǎng)，也為后期玉米的生長(zhǎng)和增產(chǎn)打下了良好基礎(chǔ)。

表3 不同處理對(duì)玉米苗期淺層土壤溫度的影響Tab.3 Effects of different treatments on shallow soil temperature in seedling stage of maize ℃

1.2.3 腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)玉米株高的影響

在玉米生長(zhǎng)的不同時(shí)期，用掛牌標(biāo)記跟蹤的方法測(cè)定了玉米的株高變化，見表4。由表可知，在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期，噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜（mbf、bf處理）的玉米株高較CK有顯著提高。在灌漿期，mbf、bf處理和CK間玉米平均株高差異最顯著。綜上，噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜能顯著提高玉米的株高，噴施10千克/畝腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)促進(jìn)玉米生長(zhǎng)的影響最顯著。

表4 不同處理對(duì)不同時(shí)期玉米株高的影響Tab.4 Effects of different treatments on plant height of maize at different stages cm

2 腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜在玉米與馬鈴薯上的示范試驗(yàn)

2.1 示范試驗(yàn)時(shí)間及地點(diǎn)

示范試驗(yàn)時(shí)間：2014年。示范試驗(yàn)地點(diǎn)：山西省太原市古交市邢家社鄉(xiāng)邢家社村。位于古交市南部，為土石山區(qū)河灘地，海拔為1100 m，無霜期為130～140天，降雨量為450 mm。土地為河灘側(cè)沙質(zhì)耕地，無灌溉條件，全為旱地。

2.2 材料與方法

2.2.1 試驗(yàn)材料

腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)化學(xué)調(diào)控中心提供，其質(zhì)量指標(biāo)同前文一致；試驗(yàn)用復(fù)合肥與除草劑（玉思農(nóng)牌）從市場(chǎng)購(gòu)置，復(fù)合肥有兩種，一種N-P2O5-K2O含量為25-15-5，一種N-P2O5-K2O含量為15-15-15。

腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜使用方法：播種前將復(fù)合肥均勻撒施，翻入土中。按時(shí)播種，播種后耙平地面，盡量消除大坷垃，然后噴腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜。每畝按設(shè)計(jì)噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜原粉若干公斤，方法是將腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜原粉兌水2倍稀釋，攪勻，再兌水2倍稀釋，攪勻，用高壓噴霧器均勻地噴灑在地面。噴后40天內(nèi)避免踐踏。

2.2.2 玉米示范試驗(yàn)

玉米品種：“騰糯1號(hào)”（鮮食品種），示范地面積6畝。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜噴施面積為3畝，播種前每畝施用復(fù)合肥（25-15-5）40 kg，播種后立即噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜10 kg，同時(shí)在該地膜中兌入除草劑（玉思農(nóng)牌）200克/畝一起噴施；對(duì)照（CK）3畝，播種前每畝施用復(fù)合肥（25-15-5）40 kg，播種后只在土壤表面噴施除草劑（玉思農(nóng)牌）200克/畝。

示范田于4月28日播種，種植密度3000株/畝。生長(zhǎng)期間所有處理田間管理均一致。

2.2.3 馬鈴薯示范試驗(yàn)

馬鈴薯品種：“紫花白”。示范地面積4畝。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)：噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜面積為2畝，播種前每畝施用復(fù)合肥（15-15-15）40 kg，播種后立即噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜10 kg；對(duì)照（CK）2畝，播種前每畝施用復(fù)合肥（15-15-15）40 kg，播種后在土壤表面噴施等量清水。

示范田于5月20日播種，種植密度2200株/畝。生長(zhǎng)期間所有處理田間管理均一致。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

生長(zhǎng)期進(jìn)行了田間調(diào)查，收獲時(shí)單收單打，并進(jìn)行實(shí)測(cè)產(chǎn)。

2.3.1 玉米

8月10日對(duì)玉米生長(zhǎng)性狀進(jìn)行了調(diào)查。噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的處理玉米苗期生長(zhǎng)健壯，比對(duì)照普遍高1～3 cm；玉米抽雄期葉色深綠，莖桿粗壯，平均株高較對(duì)照普遍高5 cm，比對(duì)照提前進(jìn)入抽穗期。

9月5日收獲玉米，進(jìn)行拷種與實(shí)測(cè)產(chǎn)（表5）。噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的玉米穗長(zhǎng)、穗粗、畝穗數(shù)均高于對(duì)照，雙穗率比對(duì)照增加10%；噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的玉米平均每畝產(chǎn)糯玉米達(dá)3300穗，且穗大穗粗，與對(duì)照相比，增產(chǎn)率8.9%；畝收入3300元，與對(duì)照相比畝增收370元，增收率12.6%。

表5 不同處理玉米產(chǎn)量效益對(duì)比Tab.5 Comparison of maize yield and benefit between different treatments

2.3.2 馬鈴薯

8月10日對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)性狀進(jìn)行了調(diào)查，發(fā)現(xiàn)噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的馬鈴薯苗期生長(zhǎng)健壯，葉色濃綠，地面雜草很少。10月10日收獲馬鈴薯，并進(jìn)行了實(shí)測(cè)產(chǎn)，見表6。收獲時(shí)噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的馬鈴薯單株結(jié)薯率提高7.5%，單株薯塊重提高5.4%，馬鈴薯平均每畝產(chǎn)量為1266.0 kg，比對(duì)照增產(chǎn)14.4%。

表6 不同處理馬鈴薯產(chǎn)量對(duì)比Tab.6 Comparison of potato yield between different treatments

3 結(jié)論

本文通過田間試驗(yàn)反映了腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜對(duì)玉米苗期土壤保溫、保墑、促進(jìn)生長(zhǎng)方面的效果，以及提高玉米與馬鈴薯產(chǎn)量的效果。玉米田間試驗(yàn)表明：與對(duì)照相比，噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜，使玉米在苗期、拔節(jié)期、大喇叭口期0～200 cm土壤平均質(zhì)量含水量均有不同程度提高；使玉米苗期淺層土壤（5～25 cm）溫度提高1～3 ℃；使玉米在拔節(jié)期、大喇叭口期、灌漿期、成熟期的株高顯著提高。玉米與馬鈴薯的田間示范試驗(yàn)表明：與對(duì)照比，噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的玉米穗長(zhǎng)、穗粗、畝穗數(shù)均有不同程度提高，雙穗率增加10%，增產(chǎn)率與增收率分別為8.9%和12.6%；噴施腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜的馬鈴薯平均每畝增產(chǎn)159.4 kg，增產(chǎn)率為14.4%。

綜上所述，腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜在旱作農(nóng)業(yè)中的增溫、保墑、促生長(zhǎng)和提高產(chǎn)量方面均有效果。這可能因它既是一種全降解液態(tài)地膜，具有增溫、保墑、保苗作用；又因它含微量元素，全部降解后滲入土壤中的產(chǎn)物為腐植酸和鋅錳等微量元素，具有刺激作物根系生長(zhǎng)和補(bǔ)充微量元素營(yíng)養(yǎng)的作用，同時(shí)可增加土壤有機(jī)質(zhì)，起到改良土壤的作用?？梢?，腐植酸全降解液態(tài)營(yíng)養(yǎng)地膜在防治土壤污染方面有廣闊的發(fā)展前景。