靈臺縣玉米降解膜應(yīng)用效果試驗簡報

孫 葉，姚小鳳

（甘肅省靈臺縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，甘肅 靈臺 744400）

靈臺縣地處甘肅省東部，屬隴東黃土高原溝壑丘陵區(qū)，海拔890～1 520 m，年平均氣溫8.6 ℃，日照時數(shù)2 453 h，無霜期159 d，年降雨量650 mm。全縣耕地面積51 120 hm2（有效灌溉面積4053.33 hm2，梯田面積42 246.67 hm2，條田面積16 713.33 hm2），其中：糧食作物播種面積41 653.33 hm2，糧食總產(chǎn)量19 萬t。玉米是靈臺縣種植的主要糧食作物之一，常年播種面積1.62 萬hm2左右，占糧食總播種面積的39.4%；總產(chǎn)量11 萬t，占糧食總產(chǎn)量的57.9%；隨著種植業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整，以全膜覆蓋為主體的旱作農(nóng)業(yè)掀起了全縣“白色革命”，玉米覆膜種植平均可增產(chǎn)12%～25%，但玉米大面積覆膜種植增加了地膜投入，給農(nóng)業(yè)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染，使得農(nóng)村人居環(huán)境進(jìn)一步惡化，阻礙了縣域生態(tài)文明建設(shè)步伐。殘留于土壤中的廢舊農(nóng)膜，多年累積，破壞了土壤結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重污染了土壤生態(tài)環(huán)境，阻礙了土壤有機(jī)質(zhì)分解和養(yǎng)分流通，妨礙了靈臺縣“凈土工程”建設(shè)步伐。為了有效防治農(nóng)業(yè)面源污染，減少土壤“白色殘留”，靈臺縣于2020 年開展了玉米降解膜應(yīng)用效果試驗，以探索全生物降解膜在玉米種植上的使用特性[1-2]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設(shè)置在靈臺縣什字鎮(zhèn)郭家老莊村趙家坡社，無灌溉條件，地形為旱塬地，土質(zhì)為黑壚土、土層深厚、土質(zhì)疏松、土壤肥沃、地面平整，前茬作物為玉米，海拔1 290 m，年均降水量為680 mm，7—9 月降水占全年降水量的60%～70%，四周開闊，適宜開展玉米降解膜應(yīng)用效果試驗[3]。

1.2 試驗材料

參試材料由蘭州鑫銀環(huán)橡塑制品有限公司提供，共3 個種類：全生物降解白膜、全生物降解黑膜、普通聚乙烯地膜，規(guī)格均為1 200 mm×0.01 mm×10 kg。

1.3 試驗設(shè)計與覆膜方法

采用單因素隨機(jī)區(qū)組排列，試驗共設(shè)3 個處理，處理1：普通聚乙烯地膜區(qū)；處理2：全生物降解白膜區(qū)；處理3：全生物降解黑膜區(qū)。小區(qū)面積：4.8 m×4 m=19.2 m2。設(shè)3 次重復(fù)，試驗品種為西蒙6 號。覆膜方法：采用全膜雙壟溝播技術(shù)，用機(jī)械覆膜。

1.4 種植方法

結(jié)合整地覆膜一次性每區(qū)條施64%磷酸二銨0.43 kg、46%尿素0.29 kg 作為基肥。試驗地于2020 年4 月16 日采用寬窄行人工點播種植，小區(qū)用膜0.17 kg，株距為27 cm，行距55 cm，定苗67 350 株/hm2，除覆膜用地膜有差異外，其他措施均與當(dāng)?shù)卮筇镉衩紫嘁恢隆?/p>

2 試驗測定項目、方法及結(jié)果

2.1 覆蓋不同種類地膜土壤水分含量

在玉米出苗、拔節(jié)、抽雄、成熟四個時期，測定不同覆膜方式下0～20 cm 和20～40 cm 的土壤含水量，具體結(jié)果見表1。

2.1.1 出苗期 由表1 可知，在玉米出苗期使用土鉆鉆取0～20 cm 深度土壤，計算得知處理1 的土壤含水量為14.32%；處理2 的土壤含水量為14.99%；處理3 的土壤含水量為14.20%。鉆取20～40 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1 的土壤含水量為16.04%；處理2 的土壤含水量為16.06%；處理3 的土壤含水量為16.69%。

2.1.2 拔節(jié)期 由表1 可知，在玉米拔節(jié)期使用土鉆鉆取0～20 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1的土壤含水量為15.66%；處理2 的土壤含水量為15.95%；處理3 的土壤含水量為14.37%。鉆取20～40 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1 的土壤含水量為18.09%；處理2 的土壤含水量為16.97%；處理3 的土壤含水量為15.32%。

2.1.3 抽雄期 由表1 可知，在玉米抽雄期使用土鉆鉆取0～20 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1的土壤含水量為16.71%；處理2 的土壤含水量為15.11%；處理3 的土壤含水量為15.49%。鉆取20～40 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1 的土壤含水量為18.76%；處理2 的土壤含水量為17.10%；處理3 的土壤含水量為17.56%。

表1 覆蓋不同種類地膜土壤水分含量

2.1.4 成熟期 由表1 可知，在玉米成熟期使用土鉆鉆取0～20 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1的土壤含水量為17.92%；處理2 的土壤含水量為14.46%；處理3 的土壤含水量為10.41%。鉆取20～40 cm 深度土壤，經(jīng)測量計算得知處理1 的土壤含水量為19.56%；處理2 的土壤含水量為18.83%；處理3 的土壤含水量為10.58%。

2.2 覆蓋不同種類地膜對玉米產(chǎn)量的影響

玉米成熟后，按小區(qū)單收單打、取得玉米實產(chǎn)，結(jié)果見表2。

表2 覆蓋不同種類地膜對玉米產(chǎn)量的影響

由表2 可知，鋪設(shè)普通聚乙烯地膜的小區(qū)，平均產(chǎn)量為27.48 kg/19.2 m2，折合產(chǎn)量為14 310 kg/hm2；鋪設(shè)全生物降解白膜的小區(qū)，平均產(chǎn)量為26.06 kg/19.2 m2，折合產(chǎn)量為13 575 kg/hm2；鋪設(shè)全生物降解黑膜的小區(qū)，平均產(chǎn)量為27.74 kg/19.2 m2，折合產(chǎn)量為14 445 kg/hm2。

2.3 覆蓋不同種類地膜降解情況

在覆膜后的玉米苗期、六葉期、八葉期、灌漿期、成熟初期分別觀察測定各處理地膜降解情況，結(jié)果見表3。

由表3 可知，2020 年4 月15 日，播種后對各小區(qū)進(jìn)行觀測，地膜表面均完整。2020 年6 月4 日，在玉米處于出苗期時進(jìn)行觀測，觀測可見：3 種覆膜方式地膜均表面完整，拉力正常。2020 年6 月24 日，在玉米處于六葉期時進(jìn)行觀測，觀測可見：普通聚乙烯地膜表面完整，拉力正常；全生物降解白膜已出現(xiàn)2～12 mm 不等小裂縫，拉力下降；全生物降解黑膜表面完整，拉力正常。2020 年7 月7 日，在玉米處于八葉期時進(jìn)行觀測，觀測可見：普通聚乙烯地膜表面完整，拉力正常；全生物降解白膜開始出現(xiàn)0.1～0.5 m2片狀降解，手抓成碎屑；全生物降解黑膜有零星小缺口，拉力開始降低。2020 年8 月24 日，在玉米處于灌漿期時進(jìn)行觀測，觀測可見：普通聚乙烯地膜表面完整，拉力正常；全生物降解白膜已經(jīng)大面積片狀降解，無拉力；全生物降解黑膜也出現(xiàn)大缺口，拉力減弱。2020 年9 月8 日，在玉米成熟期時進(jìn)行觀測，觀測可見：普通聚乙烯地膜有零星小洞，系人畜撕拉、踩踏所致；全生物降解白膜已降解60%，大部分地表裸露；全生物降解黑膜已降解40%，少部分地表裸露。

表3 覆蓋不同種類地膜降解情況

3 結(jié)果與分析

3.1 覆蓋不同種類地膜土壤含水量的結(jié)果分析

由土壤水分測定結(jié)果可知，在玉米出苗期，普通聚乙烯地膜和2 種降解膜覆蓋下的土壤含水量差異較?。粡陌喂?jié)期至抽雄期到成熟期，隨著降解膜的分解，普通聚乙烯地膜的土壤濕度逐漸高于其它2 種降解膜，土壤含水量相差高達(dá)9 個百分點以上，但此時正值靈臺縣雨季，降水充沛，氣溫偏高，地膜覆蓋效果邊緣化，故不會影響玉米正常成熟。

3.2 覆蓋不同種類地膜對玉米產(chǎn)量的影響結(jié)果分析

由玉米產(chǎn)量測定結(jié)果可以看出，鋪蓋全生物降解黑膜的玉米產(chǎn)量最高，為14 445 kg/hm2，增產(chǎn)率為0.94%。其次是普通聚乙烯地膜，為14 310 kg/hm2，全生物降解白膜產(chǎn)量最低，為13 575 kg/hm2。由此得出，全生物降解膜在使用過程中能夠滿足玉米的生長要求，與普通聚乙烯地膜相比，對玉米產(chǎn)量無大的影響，甚至對玉米產(chǎn)量有一定增產(chǎn)作用。

3.3 覆蓋不同種類地膜降解情況結(jié)果分析

從地膜降解情況可以看出，覆膜2 個多月全生物降解白膜出現(xiàn)零星小裂縫，拉力有所下降，3 個月后出現(xiàn)大面積開裂，手撕易裂。收獲時，地膜裸露部分降解率達(dá)60%以上，地膜表觀呈0.1～12 m2不等的小碎片狀，未降解部分已無拉力。全生物降解黑膜在播種后3 個月才開始降解，到收獲期只有40%降解，少部分地表裸露。

4 結(jié)論

4.1 對土壤含水量的影響

全生物降解膜在玉米生長前期田間0～40 cm持水保墑效果與普通膜無較大差異，對玉米正常生長發(fā)育無影響，后期受靈臺縣氣候因素影響，豐沛的雨水為玉米成熟提供了有利條件，雖然全生物降解黑、白地膜在降解過程中保墑性減弱，使得20～40 cm土壤濕度下降，但淺表層吸收的雨水足以供給玉米成長所需水分，故不會影響作物正常成熟。

4.2 全生物降解膜田間降解情況

玉米使用全生物降白地膜，從玉米八葉期開始降解，到成熟期時降解幅度已達(dá)60%，且降解部分已腐解成0.1～12 m2的小碎屑；玉米使用全生物降黑地膜，在播種后3 個月才開始降解，到收獲期只有降解40%，少部分地表裸露。試驗結(jié)果表明：玉米使用全生物降白地膜田間降解速率明顯高于全生物降黑地膜，土壤殘留期短、污染輕，并省去了廢舊農(nóng)膜撿拾環(huán)節(jié)，降低了勞動強(qiáng)度，保護(hù)了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，且有利于機(jī)械收獲。

4.3 玉米性狀

經(jīng)考種，本次試驗的玉米平均穗長為21 cm，穗行數(shù)為16，穗周長為16，百粒重為42.5 g，穗重為257 g。鋪設(shè)全生物降解黑、白地膜的玉米成熟后，穗、粒參數(shù)表現(xiàn)都與普通聚乙烯地膜相差不大。

4.4 對玉米產(chǎn)量的影響

鋪設(shè)全生物降解膜種植的玉米，產(chǎn)量表現(xiàn)與普通地膜無較大差異，黑色生物降解膜可提高玉米產(chǎn)量。

4.5 推廣前景分析

使用全生物降解膜，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，對靈臺縣農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有明顯的生態(tài)效益，可以在縣域內(nèi)大面積推廣應(yīng)用。

5 討論及建議

2020 年靈臺縣農(nóng)膜覆蓋面積為14 000 hm2，其中：玉米10 000 hm2，馬鈴薯2 000 hm2，蔬菜666.67 hm2，其他1 333.33 hm2；農(nóng)膜使用量為2 500 t，年回收廢舊農(nóng)膜2 000 t，回收率為80%。隨著農(nóng)業(yè)機(jī)械的推廣普及，農(nóng)業(yè)機(jī)械化程度不斷提高，極大地減輕農(nóng)民群眾的勞動強(qiáng)度，提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。但是覆膜作物機(jī)械收獲后將秸稈粉碎噴灑于地面且留茬過高，造成了田間地膜撿拾困難等問題，加劇了地膜回收難度。且由于農(nóng)村青壯年外出務(wù)工，農(nóng)村勞力大幅度減少，導(dǎo)致廢舊農(nóng)膜人工撿拾缺少主體。而靈臺縣目前使用的大多數(shù)地膜撿拾機(jī)械功能單一，僅能完成起膜、收集廢膜等工作，無法處理膜和雜物分離、地膜纏繞性和脫膜、裹土等問題，使得全縣2020 年廢舊地膜機(jī)械化撿拾不足1 333.33 hm2，機(jī)械化回收率僅僅10%左右。廢舊農(nóng)膜殘留在土壤中造成農(nóng)作物出苗困難，根系生長困難，影響肥效，導(dǎo)致減產(chǎn)。近幾年，靈臺縣連續(xù)開展了廢舊農(nóng)膜殘留量監(jiān)測工作，監(jiān)測所見，土壤中平均殘留廢舊農(nóng)膜約為4.68 g/m3，可生物降解地膜的推廣迫在眉睫。

生物降解膜其添充的材料中大多是淀粉、纖維素可以代替石油。一方面由于其可以完全降解，具有環(huán)保意義；另一方面在當(dāng)今石油短缺的情況下其可完全代替石油，因此生物降解地膜在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)為首選。