旱作區(qū)不同降解地膜對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量及降解的影響

梁偉琴，郭黎明，李繼明

（甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，甘肅 定西 743000）

安定區(qū)位于甘肅省中部，干旱少雨、十年九旱是該地典型的氣候特征[1]。馬鈴薯是當(dāng)?shù)氐闹髟宰魑?，播種面積在6.7 萬hm2以上[2]，其中黑色地膜覆蓋面積有5.3 萬hm2，使用地膜6 400 多t，地膜覆蓋栽培技術(shù)實(shí)現(xiàn)了馬鈴薯的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，為農(nóng)民脫貧致富和糧食安全做出了極大貢獻(xiàn)[3]，但是現(xiàn)有地膜不可降解性、回收利用率低等問題也造成了環(huán)境污染[4]。因此，解決殘膜污染土壤問題已成為地膜覆蓋栽培技術(shù)的當(dāng)務(wù)之急。生物降解地膜最早產(chǎn)生于1973 年，由于受降解時(shí)間影響因素多，破裂時(shí)間和降解可控性差，機(jī)械強(qiáng)度不夠，鋪膜易斷裂，增溫保墑性能差，難以滿足不同氣候條件和作物的生長需要，成本較高等影響，推廣應(yīng)用緩慢，但從發(fā)展趨勢看來，發(fā)展完全生物降解地膜能有效解決殘膜的環(huán)境污染問題[5]。安定區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)中黑色地膜除一部分回收利用外，其余堆放在田間地頭或以碎片留存在土壤中。這樣，隨著連年使用，地膜污染問題日益凸顯，如何實(shí)現(xiàn)既發(fā)揮地膜的抗旱保墑增產(chǎn)功能，又不造成環(huán)境污染[6]就顯得尤為重要。為此，開展了降解地膜在馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用試驗(yàn)，為旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在香泉鎮(zhèn)香泉村，試驗(yàn)地海拔2 100 m，年平均降雨量400 mm，年平均氣溫6.3 ℃，≧10 ℃有效積溫2 239.1 ℃，土壤類型為黑壚土，前茬為馬鈴薯，肥力中等，地力均勻，秋季深耕整地時(shí)施用農(nóng)家肥（雞糞）6 000 kg/hm2，春季播種時(shí)施用撒可富馬鈴薯配方專用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）1 200 kg/hm2，尿素（N 46%）150 kg/hm2，鈣鎂磷肥（P2O514%～18%、MgO 10%～15%、CaO 25%～30%、Si0240%）150 kg/hm2。

1.2 試驗(yàn)材料

參試馬鈴薯品種‘青薯9號(hào)’（甘肅百泉種業(yè)有限公司）。普通聚乙烯黑色地膜，厚0.012 cm（甘肅宏鑫農(nóng)業(yè)科技有限公司）。全生物黑色降解地膜6號(hào)、7 號(hào)、8 號(hào)、9 號(hào)和11 號(hào)（蘭州鑫銀環(huán)橡塑制品有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)6個(gè)處理，3次重復(fù)。分別為：（1）降解地膜6號(hào)；（2）降解地膜7號(hào)；（3）降解地膜8號(hào)；（4）降解地膜9號(hào)；（5）降解地膜11號(hào)；（6）黑色全膜覆蓋（對(duì)照），小區(qū)面積60 m2（長10 m×寬6 m），各處理采用全膜雙壟側(cè)播方式覆膜播種，播種密度60 000株/hm2。試驗(yàn)于2017年4月22日播種，10月15日收獲。其他田間管理措施同大田。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 生育期和形態(tài)指標(biāo)觀測

主要生育時(shí)期情況：每一小區(qū)選1個(gè)點(diǎn)，3次重復(fù)，每個(gè)點(diǎn)定位30 株，進(jìn)行定位觀測。當(dāng)30 株的10%進(jìn)入某一發(fā)育階段時(shí)，即為該生育期的始期，當(dāng)50%進(jìn)入某一發(fā)育階段時(shí)，即為進(jìn)入該生育期[7]。采用以上的定位株，在馬鈴薯生長的各個(gè)生育時(shí)期進(jìn)行株高和干物質(zhì)積累量（包括塊莖）的測定[8]。

1.4.2 土壤溫度測定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，每一小區(qū)分10，20和30 cm共3個(gè)土層使用直角地溫計(jì)分別測定。出苗期將地溫計(jì)埋入種植帶2 行間，全生育期均在固定地方讀取地溫。各生育期地溫測定均選在干燥晴天進(jìn)行[9]。

1.4.3 土壤水分測定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，各小區(qū)分0～10，10～20和20～30 cm共3個(gè)土層分別取土樣，取樣位置均在種植帶2行間，用烘干法測定土壤含水量[10]。

土壤含水量（%）=（土壤鮮質(zhì)量-土壤干質(zhì)量）/土壤干質(zhì)量×100

1.4.4 降解膜降解測定內(nèi)容

通過定期的肉眼觀測，記錄地膜顏色、形態(tài)以及表面完整情況的變化。分為誘導(dǎo)階段、破裂階段、崩解階段、完全崩解和完全降解階段5 個(gè)階段。第一階段：誘導(dǎo)期，即開始鋪膜到出現(xiàn)小裂縫的時(shí)間（小裂縫的標(biāo)準(zhǔn)為小于1 cm的裂縫）；第二階段：破裂期，即肉眼清楚看到大裂縫的時(shí)間（大裂縫為大于3 cm的裂縫）；第三階段：崩解期，即地膜已經(jīng)裂解成大碎塊，沒有完整的膜面（出現(xiàn)大于5 cm的裂縫，或者有的裂口合并出現(xiàn)碎塊）；第四階段：完全崩解期，地面無大塊殘膜存在，仍有小碎片：第五階段：完全降解期，地膜在地表基本消失[11]。觀測時(shí)，每一小區(qū)定位10個(gè)觀測點(diǎn)，如果有5個(gè)都出現(xiàn)了該階段的特征時(shí)，即可認(rèn)為是達(dá)到了該階段。

1.4.5 裂口大小測定

在馬鈴薯收獲期，每一處理隨機(jī)選擇一個(gè)小區(qū)，按0～5，5～10，10～20，20～30 和30 cm 以上標(biāo)準(zhǔn)用直尺測量裂口大小和數(shù)量，統(tǒng)計(jì)裂口總長度[12]。

1.4.6 塊莖生長狀況

每一小區(qū)隨機(jī)抽取10株觀察塊莖性狀特征、塊莖數(shù)目和單株塊莖重[13]。

收獲時(shí)各小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。并按大小分級(jí)，50 g以下為中小薯，50 g以上為大薯，大薯所占的重量百分比為大薯率[14]。

1.4.7 塊莖品質(zhì)測定

馬鈴薯塊莖品質(zhì)檢驗(yàn)由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測試中心檢測。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和統(tǒng)計(jì)分析軟件（SAS 9.4）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對(duì)馬鈴薯物候期的影響

由表1可以看出，各處理對(duì)馬鈴薯的生育時(shí)期無影響，各處理的馬鈴薯生育期基本一致。

2.2 不同處理對(duì)土壤含水量變化的影響

從表2可看出，在馬鈴薯生長不同時(shí)期，采用不同降解膜覆蓋栽培土壤0～30 cm耕層含水量有明顯差異。在出苗期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是12.4%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.3個(gè)百分點(diǎn)；其次是降解膜6號(hào)處理，平均為11.9%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.8個(gè)百分點(diǎn)；最低是降解膜11號(hào)處理，平均為10.7%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.0個(gè)百分點(diǎn)。在開花初期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是11.8%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.1 個(gè)百分點(diǎn)；其次是降解膜6 號(hào)處理，平均為10.7%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.2個(gè)百分點(diǎn)；最低是降解膜11號(hào)處理，平均為10.0%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.9 個(gè)百分點(diǎn)。在淀粉積累期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是11.3%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.2個(gè)百分點(diǎn)；其次是降解膜6號(hào)處理，平均為11.2%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.3 個(gè)百分點(diǎn)；最低是降解膜11 號(hào)處理，平均為10.4%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.1個(gè)百分點(diǎn)。在收獲期，以降解膜9 號(hào)處理為最高，平均是10.6%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.5個(gè)百分點(diǎn)；其次是降解膜6號(hào)和8號(hào)處理，均為10.5%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.6個(gè)百分點(diǎn)；最低是降解膜11號(hào)處理，平均為9.2%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.9個(gè)百分點(diǎn)。

表1 不同處理對(duì)馬鈴薯物候期的影響Table 1 Effects of different treatments on potato phenology

表2 不同處理對(duì)土壤含水量變化的影響（%）Table 2 Effects of different treatments on soil moisture

2.3 不同處理對(duì)土壤溫度變化的影響

從表3可看出，各處理的保溫增溫均不如黑色全膜覆蓋（CK）處理的效果好。在出苗期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是17.6 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.1 ℃，其次是降解膜8號(hào)處理，平均為17.4 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.3 ℃，最低是降解膜7號(hào)處理，平均為16.8 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.9 ℃。在開花初期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是22.4 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.7 ℃，其次是降解膜6 號(hào)處理，平均為21.9 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.2 ℃，最低是降解膜11號(hào)處理，平均為20.1 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低3.0 ℃。在淀粉積累期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是23.3 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.8 ℃，其次是降解膜6 號(hào)處理，平均為22.2 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.9 ℃，最低是降解膜11號(hào)處理，平均為20.9 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低3.2 ℃。在收獲期，以降解膜9號(hào)處理為最高，平均是20.3 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.5 ℃，其次是降解膜8號(hào)處理，平均為18.2 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.6 ℃，最低是降解膜11 號(hào)處理，平均為17.1 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低3.7 ℃。

表3 不同處理對(duì)土壤溫度的影響（℃）Table 3 Effects of different treatments on soil temperature

2.4 不同處理的地膜裂解時(shí)期

從表4可看出，各處理都出現(xiàn)了不同程度的降解，但各處理的降解都沒有達(dá)到完全崩解期和完全降解期，在田間裂解成大的碎塊和出現(xiàn)大的裂縫。以降解膜11號(hào)處理裂解時(shí)間最早，誘導(dǎo)期是7月2日，破裂期是7月28日，崩解期是8月6日；其次是降解膜7號(hào)處理，誘導(dǎo)期是7月7日，破裂期是8月5日，崩解期是8月13日；第三是降解膜8號(hào)，誘導(dǎo)期是7月10日，破裂期是8月9日，崩解期是8月16日；第四是降解膜6號(hào)，誘導(dǎo)期是7月13日，破裂期是8月12日，崩解期是8月22日；第五是降解膜9號(hào)，誘導(dǎo)期是7月15日，破裂期是8月17日，崩解期是8月28日。

2.5 不同處理的地膜裂解程度

從表5可看出，各處理0～5 cm裂口大小最多的是降解膜11 號(hào)處理，為186 cm；其次是降解膜7號(hào)處理，為172 cm；最低的是降解膜9號(hào)處理，為83 cm。5～10 cm 裂口大小最多的是降解膜11 號(hào)處理，為102 cm；其次是降解膜7號(hào)處理，為93 cm；最低的是降解膜9號(hào)處理，為57 cm。10～20 cm裂口大小最多的是降解膜11 號(hào)處理，為83 cm；其次是降解膜7 號(hào)處理，為82 cm；最低的是降解膜6 號(hào)處理，為53 cm。20～30 cm裂口大小最多的是降解膜11號(hào)處理，為91 cm；其次是降解膜7號(hào)處理，為

76 cm；最低的是降解膜9號(hào)處理，為25 cm。30 cm以上裂口大小最多的是降解膜11號(hào)處理，為75 cm；其次是降解膜7號(hào)處理，為65 cm；最低的是降解膜9號(hào)和降解膜6號(hào)處理，為32 cm。各處理以降解膜11號(hào)處理裂口總長度最多，是537 cm；其次是降解膜7號(hào)處理，是488 cm；最低的是降解膜9號(hào)處理，是259 cm。由各處理0～5 cm裂口大小最多，表明其碎裂和降解程度最好。

表4 不同處理的地膜裂解時(shí)期Table 4 Plastic film cracking stages of different treatments

表5 不同處理的地膜裂解程度Table 5 Film cracking grades of different treatments

2.6 不同處理對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響

從表6可以看出，各處理對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響均不如黑色全膜覆蓋（CK）處理。株高以降解膜9號(hào)處理為最高，是86.5 cm，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.6 cm；其次是降解膜6號(hào)處理，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低6.5 cm；最低是降解膜8號(hào)處理，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低13.8 cm。單株塊莖重以降解膜9號(hào)處理為最重，是0.77 kg/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.05 kg/株；其次是降解膜6 號(hào)處理，是0.73 kg/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.09 kg/株；最低是降解膜11號(hào)處理，是0.62 kg/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.20 kg/株。單薯重以降解膜9號(hào)處理為最重，是98.7 g，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.5 g；其次是降解膜8號(hào)處理，是98.6 g，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.6 g；最低是降解膜11 號(hào)處理，是92.5 g，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低8.7 g。大薯率以降解膜9號(hào)處理為最高，是67.53%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.98個(gè)百分點(diǎn)；其次是降解膜6號(hào)處理，是64.38%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低5.13個(gè)百分點(diǎn)；最低是降解膜11號(hào)處理，是53.23%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低16.28個(gè)百分點(diǎn)。

2.7 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表7可看出，各處理馬鈴薯產(chǎn)量均不如黑色全膜覆蓋（CK）處理。以降解膜9號(hào)處理的產(chǎn)量為最高，是36 261 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋（CK）處理減產(chǎn)4 078 kg/hm2，減產(chǎn)率為10.11%；其次是降解膜6號(hào)處理，產(chǎn)量是34 128 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋（CK）處理減產(chǎn)6 211 kg/hm2，減產(chǎn)率為15.40%；最低是降解膜11號(hào)處理，產(chǎn)量是27 756 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋（CK）處理減產(chǎn)12 583 kg/hm2，減產(chǎn)率為31.19%。經(jīng)對(duì)小區(qū)產(chǎn)量結(jié)果進(jìn)行方差分析知，F(xiàn)=12.79 ＞F0.01,5,10=5.64，各處理間差異極顯著。

表6 不同處理對(duì)馬鈴薯經(jīng)濟(jì)性狀的影響Table 6 Effects of different treatments on potato economic traits

表7 不同處理對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 7 Effects of different treatments on potato yield

表8 不同處理對(duì)馬鈴薯各個(gè)生育期干物質(zhì)積累量影響Table 8 Effects of different treatments on dry matter accumulation at each growth stage of potato

2.8 不同處理對(duì)馬鈴薯各個(gè)生育期干物質(zhì)積累量影響

從表8可看出，在幼苗期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號(hào)處理為最高，是16.2g/株，與黑色全膜覆蓋（CK）處理相等；在塊莖形成期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號(hào)處理為最高，是62.7g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.6g/株；在塊莖膨大期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號(hào)處理為最高，是131.7 g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低4.6g/株；在淀粉積累期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號(hào)處理為最高，是268.5g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低10.8 g/株；在成熟期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號(hào)處理為最高，是226.5g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低11.3g/株。

3 討 論

降解地膜是為適應(yīng)社會(huì)對(duì)于環(huán)境保護(hù)的需要而產(chǎn)生的一種新型地膜，是今后中國地膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，也是發(fā)展可持續(xù)性農(nóng)業(yè)的必要前提[15]。安定區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以旱作農(nóng)業(yè)為主，地膜的保墑、增溫、增產(chǎn)等作用為安定區(qū)的旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻(xiàn)，但其負(fù)面作用也隨著連年使用更加明顯，普通聚乙烯地膜不易降解、回收難，造成了耕地污染和農(nóng)村環(huán)境污染[16]。近幾年來，許多地膜生產(chǎn)廠家相繼生產(chǎn)了各類降解地膜，如光降解、全生物降解地膜、雙降解等，從工藝性狀、氣候條件等各方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究[17]，安定區(qū)也從山東、蘭州等不同廠家引進(jìn)試驗(yàn)了不同降解膜的降解性能和對(duì)馬鈴薯的增產(chǎn)效果，探索旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展途徑。該試驗(yàn)引進(jìn)由蘭州鑫銀環(huán)橡塑制品有限公司生產(chǎn)的全生物黑色降解地膜6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)、9號(hào)、11號(hào)5種降解地膜，以普通黑色地膜為對(duì)照，研究降解地膜的降解特點(diǎn)和對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，各降解膜處理的保溫保墑效果，干物質(zhì)積累量，產(chǎn)量均不如黑色全膜覆蓋（CK），也沒有完全降解，只達(dá)到崩解期，降解效果差，而且降解后，碎裂成小的碎片，更不利于回收。陳小花[18]研究了不同降解膜對(duì)馬鈴薯生長特性及產(chǎn)量的影響，降解膜存在不完全降解或提前降解的問題。這些研究結(jié)果與該試驗(yàn)研究結(jié)果基本一致。因此，在安定區(qū)，應(yīng)繼續(xù)開展對(duì)降解膜的降解機(jī)理和對(duì)馬鈴薯增產(chǎn)效果試驗(yàn)研究，減少地膜污染，實(shí)現(xiàn)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。