光降解地膜在作物生產(chǎn)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

劉 芳 陽秀情

（湖南應(yīng)用技術(shù)學(xué)院農(nóng)林科技學(xué)院，湖南 常德 415101）

引言

自1979年地膜覆蓋栽培技術(shù)在我國試驗并推廣以來，作物生產(chǎn)實現(xiàn)了增產(chǎn)增收，經(jīng)濟(jì)收益良好，多年以來地膜的生產(chǎn)量和使用量均大幅增長。

隨著地膜應(yīng)用的推廣，土壤中殘膜積累現(xiàn)象嚴(yán)重，致使耕層土壤的透氣透水性能下降，使得對水分、養(yǎng)分的吸收效率下降，阻礙了作物根系的發(fā)育進(jìn)而影響作物的產(chǎn)量。此外，殘膜隨風(fēng)飄散，不僅污染環(huán)境，而且牛羊等牲畜誤食后還會引發(fā)腸梗阻，造成死亡。

為減輕殘膜對土壤的污染和對農(nóng)作物產(chǎn)量的影響，在地膜完成使用后，通過人工揭膜進(jìn)行部分回收，約每公頃60元，采用降解地膜，雖然每公頃成本增加15元，但不需揭膜，既減輕了勞動強(qiáng)度，又解決了殘膜對土壤及環(huán)境的污染問題，社會效益顯著。可降解地膜不僅具有普通地膜的保溫保墑效果，還可以自然降解，因此，應(yīng)用可降解地膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)地膜可以較大程度上解決地膜污染問題。本文主要針對光降解地膜及其在當(dāng)前主要農(nóng)作物上的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

1.光降解地膜簡介

光降解地膜是一種在地膜原材料中（高分子聚合物）加入光敏性物質(zhì)或引入光增敏基團(tuán)，使其在吸收紫外光后在其他助劑的協(xié)同作用下引發(fā)光氧化反應(yīng)，進(jìn)而使大分子鏈斷裂變?yōu)樾》肿踊衔?，地膜變脆，物理機(jī)械性能下降，最后破裂破碎和消失的一類地膜。光降解地膜分為添加型光降解地膜和合成型光降解地膜兩大類。

2.光解地膜在作物上的應(yīng)用研究

2.1 棉花

研究表明，與普通地膜相比，光降解地膜在棉花生產(chǎn)覆蓋期間具有同樣的土壤環(huán)境效應(yīng)和增產(chǎn)效果。毛任釗等研究也證明，光解地膜覆蓋栽培不僅可以產(chǎn)生良好的土壤水熱效應(yīng)，而且降解性能好，對棉田生態(tài)環(huán)境具有顯著的改善效應(yīng)。

宋美珍等研究發(fā)現(xiàn)，棉花覆蓋光解膜，增產(chǎn)幅度為4.6%-25.2%，效果優(yōu)于普通地膜。光解膜的誘導(dǎo)期為51-64天，在田間自行分解，減少了污染。

棉田使用光降解膜，不僅能夠很好的防除雜草，還能夠改善土壤的物理化學(xué)性質(zhì)，起到有效提高地溫、保肥保墑的效果，以有利于種子早萌發(fā)出土，提高根系活力，很好的平衡營養(yǎng)和生殖生長，進(jìn)而提高植株抗性，達(dá)到早熟、優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)的目的，同時伏前桃、伏桃和秋桃分別比普通地膜多0.1個、0.3個、0.2個，增產(chǎn)率26.6%；雖然光降解地膜壓土部分(無光照)基本上不降解，但離土后(有光照)仍能繼續(xù)降解，其殘片進(jìn)入土壤后，對棉花生長發(fā)育未產(chǎn)生不良影響。

降解膜覆蓋栽培棉花可增加果枝數(shù)，提高單株結(jié)鈴率，進(jìn)而提高棉花產(chǎn)量；同時降解膜在光照和土壤微生物作用下是可以降解的，并且降解效應(yīng)十分顯著。此外，降解膜覆蓋栽培可提高土壤積溫、培肥地力，可以很好地改良土壤生態(tài)環(huán)境。

2.2 甘蔗

覆蓋光降解地膜種植的甘蔗，在苗期生長、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量、糖分方面與覆蓋普通地膜相比基本無差異，保溫保墑作用與普通地膜效果也是基本一致，但是光降解地膜可自行光降解，殘留大大低于普通地膜。另外，該地膜還具有除草功能，有利于甘蔗生長或產(chǎn)量形成。

應(yīng)用甘蔗除草光降解地膜總投入比甘蔗專用除草地膜每公頃低271.5元，比普通地膜每公頃低736.1元，大大減少了成本投入。

晏祥玉等研究表明光降解膜全膜覆蓋技術(shù)較半膜覆蓋與不蓋膜具有較好的增溫保濕、提高蔗莖產(chǎn)量、蔗糖分和增糖效果，其中平均土溫較半膜覆蓋和不蓋膜分別提高1.8℃、3.9℃；平均土壤含水量分別提高3.3、7.7個百分點；平均蔗莖產(chǎn)量增加19.8%、33.4%；平均蔗糖糖分提高0.52、0.86個百分點。

2.3 烤煙

孟慶雷等研究發(fā)現(xiàn)，光降解地膜在增溫保濕、促進(jìn)煙草生產(chǎn)，提高烤煙單產(chǎn)、均價、等級方面與普通銀膜具有同等作用；且光降解地膜可在田間自行光解，融合于土壤中，利于保護(hù)煙田生態(tài)環(huán)境。

黃瑤珠等研究表明，在南雄煙區(qū)，光降解地膜可以代替普通地膜，同時不影響煙草產(chǎn)量及品質(zhì)的提高，煙葉內(nèi)在化學(xué)成分比較協(xié)調(diào)。

王學(xué)明等在湖南瀏陽開展了關(guān)于不同類型地膜在烤煙上應(yīng)用的研究，該試驗研究了光降解除草地膜、普通光降解地膜、對照膜和空白對照四個處理方式，其中光降解除草地膜的除草效果與其他3個處理方式之間差異均達(dá)到了顯著和極顯著水平；在一定的程度上可以促進(jìn)烤煙的生長發(fā)育，其產(chǎn)量和品質(zhì)也高于空白對照，中上等煙比例高于空白對照7.3%。

吳澤剛等開展了降解地膜在烤煙的應(yīng)用對比試驗：與常規(guī)地膜相比，用可降解地膜覆蓋種植壟1個月后，地膜就開始降解，2個月后降解面積達(dá)到一半以上；4個月后降解面積達(dá)到100%。并且，可降解地膜能夠改進(jìn)烤煙生物學(xué)性狀，對產(chǎn)量也有一定的提高效果。

2.4 玉米

光降解地膜在提升地溫、降低土壤容重、保墑抗旱等方面的效果均優(yōu)于普通地膜，并且具有促進(jìn)玉米生長發(fā)育、早熟和提高產(chǎn)量的效果。

研究表明：拔節(jié)期，光解地膜覆蓋的土壤水分高于對照6.0個百分點，且提高土壤溫度0.9℃，同時拔節(jié)期的株高以光解地膜覆蓋最高；光解地膜覆蓋的產(chǎn)量與比對照增產(chǎn)l8.3%。水分利用效率比對照提高了19.0%。

不同地膜覆蓋對玉米生物性狀和產(chǎn)量的影響研究結(jié)果表明，光解膜全膜覆蓋的保水保墑效果最好，產(chǎn)量也最高，平均為每公頃9277.5 kg，平均增產(chǎn)率為4.4%。

李忠杰研究發(fā)現(xiàn)，光解膜在覆蓋期間具有與普通膜相同或相近的增產(chǎn)、增溫效果；光解膜經(jīng)曝曬后，在一定時間內(nèi)可自行降解，但在覆蓋玉米條件下，降解時間有所延長，表明作物遮陰一定程度上影響光解，壓土部分的膜基本不降解，經(jīng)過去土后曝曬可繼續(xù)降解。

2.5 花生

在花生生產(chǎn)中，相比普通地膜，光降解地膜不僅具有同樣的增溫、保墑、增產(chǎn)效果，而且可以節(jié)省拾膜用工。

陳明周等研究發(fā)現(xiàn)，光降解除草地膜在花生覆蓋栽培中具有一定的提高地溫、保墑作用，增產(chǎn)效果明顯，產(chǎn)量增幅高達(dá)14.13%-30.79%；而且對田間常見雜草防除效果良好。

研究發(fā)現(xiàn)，不同地膜覆蓋花生均比不覆蓋地膜增產(chǎn)顯著，其中既增產(chǎn)增效，又對土壤、飼料、環(huán)境無污染的覆蓋材料以可控光生降解膜為最佳，液態(tài)地膜次之，是聚氯乙烯地膜的替代產(chǎn)品。

趙麗蘭等研究表明，可降解銀光膜可明顯提高花生生長前中期土壤溫度和土壤含水量；可抑制田間雜草生長，對雜草有較好的防除效果；可促進(jìn)花生葉片生長，增加葉面積系數(shù)，保持較高的群體光合能力；增加單株結(jié)果數(shù)，提高果重，顯著提高莢果產(chǎn)量?？山到忏y光膜的綜合效果明顯優(yōu)于普通地膜。

2.6 其他作物

2.6.1 西瓜

研究表明，西瓜在經(jīng)過黑色無紡布地膜覆蓋處理條件下，能夠縮短植株的雌花開花延續(xù)期，并且能夠提高根系活力、提升果實品質(zhì)，且可在6個月內(nèi)降解。從經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益等方面綜合考慮，可以選用黑色無紡布作為覆蓋材料用于早春大棚吊蔓小型西瓜栽培中。

2.6.2 小麥

研究發(fā)現(xiàn)，光解地膜降解產(chǎn)物可以使得小麥葉綠素相對含量降低2%，葉綠素?zé)晒鈪?shù)也略有降低，但能夠提高小麥穗粒數(shù)、千粒重、單穗重及小麥籽粒蛋白質(zhì)含量，因此以聚乙烯為原料的可降解地膜降解產(chǎn)物對小麥產(chǎn)量和品質(zhì)沒有不良影響。

2.6.3 大豆

研究證明:

首先，光解地膜降解后形成的各種降解產(chǎn)物能夠略提高大豆生長中期土壤酸堿性，而會不同程度降低土壤有機(jī)質(zhì)含量、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。

其次，該試驗還發(fā)現(xiàn)降解產(chǎn)物可以提高大豆株高、增加單株有效莢數(shù)、株粒數(shù)、百粒重、株粒重等，但針對每個指標(biāo)作用大小不同，依不同降解產(chǎn)物和殘留量的不同而不同。

試驗表明，光解地膜降解產(chǎn)物是可以通過改善土壤的理化性質(zhì)而促進(jìn)養(yǎng)分的分解和吸收，在一定程度上提高大豆單株產(chǎn)量。

3.光降解地膜的發(fā)展趨勢

綜上所述，不難看出，相比普通地膜，光降解地膜具有降解、防病、防蟲、保水、保肥，調(diào)節(jié)土壤溫度、增強(qiáng)光合作用等功能，可使作物增產(chǎn)20%左右，減少農(nóng)藥施用量，而且可以自行降解，減輕了白色污染。光降解地膜破碎、降解后，小殘片進(jìn)入土壤，不會使土壤性質(zhì)變差進(jìn)而危害作物，同時具有減輕土壤污染、水體污染等污染的優(yōu)點。

但是，光降解地膜目前也存在三點不足：

3.1 降解程度和速率受光照強(qiáng)度、生態(tài)氣候條件、土壤環(huán)境、種植品種等因素的制約較大，因此地膜的降解速率很難準(zhǔn)確控制。

3.2 該種降解在覆蓋使用時，埋入土壤中的部分由于不能接受紫外線照射，是不能被降解的。

3.3 而且其分解物對大氣、水質(zhì)、土壤是否產(chǎn)生二次污染尚不明確。故光降解地膜由于降解程度受環(huán)境的影響較大、且降解可能存在不徹底性，限制了其應(yīng)用?？紤]到我國具體情況，目前作為解決地膜殘留污染重要而有效的途徑之一，還是具有推廣應(yīng)用前景的。