可降解地膜對(duì)花生生長發(fā)育影響及殘留情況研究

張相松，房曉燕，張 凱，滕世輝，李曉霞，王獻(xiàn)杰

（1臨沂市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測站，山東 臨沂 276001；2山東省農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)村能源總站，濟(jì)南 250100；3臨沂市河?xùn)|區(qū)農(nóng)業(yè)局，山東 臨沂 276034）

0 引言

自20世紀(jì)80年代以來，地膜覆蓋技術(shù)以其顯著的增溫、保墑、抑草、增產(chǎn)等作用，在經(jīng)濟(jì)作物栽培中得到大面積推廣應(yīng)用。但是大量的地膜殘留在土壤耕層中，直接影響土壤耕性，破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響水氣養(yǎng)分的運(yùn)行，使土壤質(zhì)量下降，最終導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低。據(jù)中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的《2016年中國可降解地膜市場調(diào)查研究與發(fā)展趨勢預(yù)測報(bào)告》顯示，從近期來看，治理地膜白色污染需要回收和降解雙管齊下；從長遠(yuǎn)來看，低成本、功能與作物需求同步的降解地膜是發(fā)展方向。近年來，可降解地膜作為傳統(tǒng)地膜的替代品，開發(fā)研究逐步成為趨勢，但是不同降解地膜的性能參差不齊，加之相比傳統(tǒng)地膜沒有價(jià)格優(yōu)勢，逐漸影響了可降解地膜的大規(guī)模推廣應(yīng)用。本研究采用對(duì)比試驗(yàn)和全生育期跟蹤監(jiān)測的方法，在花生上開展不同類型可降解地膜調(diào)查監(jiān)測，通過對(duì)其降解特性、殘留情況、保溫保墑性能及對(duì)產(chǎn)量影響的監(jiān)測分析，評(píng)價(jià)不同類型可降解地膜農(nóng)田適用性及推廣的可行性，以期早日解決農(nóng)田白色污染。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1.1 試驗(yàn)條件 試驗(yàn)地點(diǎn)安排在全國優(yōu)質(zhì)花生產(chǎn)地山東省莒南縣澇坡鎮(zhèn)，屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)半濕潤大陸性氣候，年平均降雨量853 mm，年均蒸發(fā)量1610.6 mm，年平均氣溫12.9℃，年平均日照時(shí)數(shù)2468.6 h，平均相對(duì)濕度為70%。試驗(yàn)地塊土壤類型為砂壤土，肥力一般，水澆條件一般，試驗(yàn)前耕翻后統(tǒng)一對(duì)地塊內(nèi)殘留地膜進(jìn)行撿拾，保證地塊內(nèi)無明顯殘留地膜，確保殘留地膜對(duì)此次試驗(yàn)調(diào)查不造成影響。試驗(yàn)期間，所有農(nóng)事操作均統(tǒng)一按照農(nóng)戶種植習(xí)慣進(jìn)行。

1.1.2 試驗(yàn)材料

（1）花生品種?！敾ㄈ?hào)’。

（2）地膜類型。0.004 mm普通地膜，0.01 mm全生物降解地膜，0.008 mm 全生物降解地膜（2 種）和0.005 mm氧化生物雙降解地膜。

由于市場供應(yīng)限制，本試驗(yàn)只選取了4 種降解地膜，其中0.008 mm 全生物降解地膜為2 個(gè)廠家生產(chǎn)。另外，由于市場上已經(jīng)難尋符合0.01 mm 國家地膜標(biāo)準(zhǔn)的普通地膜，結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶覆膜實(shí)際，選用了最常用的0.004 mm的普通地膜。

1.1.3 試驗(yàn)安排 每種類型地膜為1 個(gè)處理（面積75 m2），同時(shí)設(shè)裸地（不覆膜）對(duì)照1個(gè)，每個(gè)處理重復(fù)3次，所有處理隨機(jī)排列（試驗(yàn)處理見表1）。所有處理5月5日播種并機(jī)械覆膜，覆膜后每隔7天觀察記錄地膜降解情況，同時(shí)記錄花生生長發(fā)育進(jìn)程，9月16日統(tǒng)一收獲測產(chǎn)，10月5日調(diào)查地膜降解和殘留情況。

表1 試驗(yàn)處理安排

1.2 測定方法

1.2.1 地膜外表變化觀測 采用目測法，從覆膜開始，每隔7 天觀察記錄地膜顏色、形態(tài)以及表面完整情況的變化情況，并拍照。

1.2.2 土壤溫度 采用土壤溫度記錄儀自動(dòng)測定，探頭埋設(shè)深度為10 cm，每1 h記錄1次。

1.2.3 土壤濕度 采用100 mL 量杯分別用參試地膜進(jìn)行覆蓋，放置于室溫條件下，定期觀察水分蒸發(fā)的程度，用于鑒定參試各類地膜的保水性。

1.2.4 產(chǎn)量計(jì)算 每小區(qū)隨機(jī)取樣10 株，稱總鮮重，按照折干率55%、出果率78%、種植密度11.1萬穴/hm2計(jì)算產(chǎn)量。

1.2.5 殘膜調(diào)查 花生收獲后，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取寬0.75 m×1.33 m 樣方，收集土壤10 cm 耕層殘膜，洗凈、晾干、稱重。

2 結(jié)果與分析

2.1 保墑性能表現(xiàn)

地膜降解誘導(dǎo)期內(nèi)觀察：CK2 和F 膜底有大量水滴凝結(jié)，C1、C2、D2基本沒有。

花生幼苗期土壤墑情調(diào)查：CK2 和F 膜下平均約1.5 cm 現(xiàn)濕土，CK1 平均約 2.5 cm 現(xiàn)濕土；C1、C2、D2膜下平均約4.5 cm現(xiàn)濕土。

不同處理監(jiān)測期內(nèi)（106 天）水分揮發(fā)情況（見圖1）：水分揮發(fā)量由小到大分別為F≈CK2＜C1≈C2≈D2＜CK1。F、CK2 揮發(fā)量僅為對(duì)照組的1.78%和2.60%，C1、C2、D2 揮發(fā)量分別為對(duì)照組的15.28%、15.62%和17.20%。

2.2 保溫性能表現(xiàn)

根據(jù)各處理10 cm耕層處全天土壤溫度變化情況（圖2），可以看出，各處理全天溫度變化軌跡相似，日平均溫度高低順序?yàn)镕＞C1＞C2＞D2＞CK2＞CK1，各處理最低溫度均出現(xiàn)在8 點(diǎn)左右，最高溫度均出現(xiàn)在17點(diǎn)左右，F(xiàn)保溫效果最好，可以提高土壤溫度10℃左右，C1次之。

圖1 不同處理監(jiān)測期內(nèi)（106天）水分揮發(fā)量

2.3 花生生長發(fā)育及產(chǎn)量表現(xiàn)

由花生生長發(fā)育及產(chǎn)量調(diào)查表（表2）可以看出，除CK1 外，出苗率差異不明顯，D2 和F 處理的開花率明顯高于其他處理，CK1 出苗率和開花率均最低；各處理產(chǎn)量順序?yàn)镕＞C1＞C2＞CK2＞D2＞CK1，CK1產(chǎn)量最低，F(xiàn)產(chǎn)量最高，比CK1增產(chǎn)約27.6%，C1、C2和CK2 產(chǎn)量差異不明顯，比 CK1 增產(chǎn)約17.5%，D2 產(chǎn)量較CK1略有提升。另外，由于本次試驗(yàn)除播種次日（5月 6 日）降中雨 1 次外，5月 7 日至 6月 17 日無有效降水，導(dǎo)致整體出苗率偏低，裸地表層土壤板結(jié)，出苗更加困難。

圖2 土壤溫度變化情況

表2 花生生長發(fā)育及產(chǎn)量調(diào)查表

表3 各處理地膜降解及殘留情況

2.4 降解及殘留情況

由各處理地膜降解及殘留情況（表3）可知，各處理地膜誘導(dǎo)期長短順序是F＞C1＞C2＞D2，D2 降解誘導(dǎo)期較短，僅為28天，顯著低于其他3種降解地膜；調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，D2 處理地膜進(jìn)入碎裂期時(shí)，C1、C2、F 仍處于大裂期；從殘留量和殘留量可以看出，各處理地膜降解速度為D2＞F＞C1≈C2＞CK2，D2 殘留率最低，普通地膜殘留率顯著偏大。

3 結(jié)論

本次研究發(fā)現(xiàn)，0.005 mm氧化生物雙降解地膜在花生發(fā)芽率上僅次于普通地膜，誘導(dǎo)期內(nèi)保墑、保溫方面表現(xiàn)最好，產(chǎn)量最高，但是后期出現(xiàn)降解速度不一致現(xiàn)象，局部到收獲時(shí)仍未發(fā)生降解；3種規(guī)格的全生物降解地膜在保墑性能上略遜于氧化生物雙降解地膜和普通地膜，在保溫性能上略遜于氧化生物雙降解地膜，優(yōu)于普通地膜，相互間在發(fā)芽率、保溫、保墑方面差異不顯著，但是在誘導(dǎo)期長短、殘留率以及開花情況、花生產(chǎn)量方面出現(xiàn)明顯差異，其中一家企業(yè)生產(chǎn)的0.008 mm全生物降解地膜由于誘導(dǎo)期較短，造成地膜過早變脆、風(fēng)損嚴(yán)重，后期呈現(xiàn)出直線撕裂，基本喪失了保溫保墑的功能，致使產(chǎn)量顯著低于其他規(guī)格地膜；另外，4 種降解地膜統(tǒng)一呈現(xiàn)出誘導(dǎo)期越長花生產(chǎn)量越高和畦面部分降解較快、覆土部分降解很慢的現(xiàn)象。

綜上所述，氧化生物雙降解地膜雖然在花生生長發(fā)育及殘留情況上表現(xiàn)較好，但是由于其降解性能不穩(wěn)定、速度不一致，加之其原料仍然是聚乙烯，能否真正實(shí)現(xiàn)降解及其產(chǎn)物對(duì)土壤環(huán)境的影響還需進(jìn)一步研究；全生物降解地膜雖然在花生生長發(fā)育及產(chǎn)量、殘留等方面略遜于氧化生物雙降解地膜，但在產(chǎn)量與普通地膜相當(dāng)?shù)那闆r下表現(xiàn)出良好的降解性能，可作為解決地膜污染的途徑之一。由于此次試驗(yàn)只是在魯南地區(qū)花生上開展的初步研究，與當(dāng)?shù)氐臍夂蛱攸c(diǎn)和作物生長規(guī)律有必然的聯(lián)系，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)綜合作物生長發(fā)育特性和降解地膜誘導(dǎo)期長短、保溫保墑情況以及殘留情況合理選擇對(duì)應(yīng)產(chǎn)品；考慮到環(huán)境影響，降解地膜生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)逐步提升技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和降低生產(chǎn)成本，政府部門應(yīng)加大對(duì)降解地膜企業(yè)的扶持和使用農(nóng)戶的補(bǔ)貼，早日解決農(nóng)田白色污染。