可降解地膜在烤煙栽培中對農(nóng)田環(huán)境和作物產(chǎn)量的影響

施麗梅，禹 莉，李紅云，陶春紅，施全勇，王秀珍

（1.玉溪市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)村能源工作站，云南 紅塔區(qū) 653100；2.峨山縣農(nóng)村綜合服務(wù)中心，云南 峨山 653200；3. 玉溪市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，云南 紅塔區(qū) 653100；4. 峨山縣農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，云南 峨山 653200；5. 峨山縣岔河鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心，云南 峨山 653200；6. 玉溪市農(nóng)村社會事業(yè)發(fā)展中心，云南 紅塔區(qū) 653100）

地膜是中國煙草栽培必要的生產(chǎn)資料[1]，主要起到增溫保濕、去除雜草、提高成活率和生長效率等作用。近年玉溪市烤煙栽培面積年均在4.67 萬hm2左右，全部使用地膜覆蓋栽培，全年地膜用量達(dá)到2800 t。大量地膜殘留在土壤中，使得作物產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。已有研究表明，作物產(chǎn)量隨殘膜數(shù)量的增加而降低，并且存在顯著降低農(nóng)作物產(chǎn)量的塑料殘膜臨界值[2]。塑料地膜覆蓋栽培技術(shù)自1978 年從日本引入中國，隨后廣泛應(yīng)用于烤煙栽培管理中[3]。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增質(zhì)，植煙區(qū)大規(guī)模實(shí)行覆膜栽培，很多地區(qū)為全程覆膜。針對普通地膜給烤煙生產(chǎn)帶來的生態(tài)環(huán)境破壞和對農(nóng)作物生產(chǎn)的影響，2021 年開展了不同類型的可降解地膜烤煙栽培對比試驗(yàn)，探索可降解地膜在烤煙栽培中的實(shí)際運(yùn)用狀況，為今后推廣可降解地膜做好技術(shù)貯備。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)點(diǎn)選擇在云南省玉溪市峨山縣雙江街道辦事處富泉村委會金牛村民小組，地處東經(jīng)102°19′52″，北緯 24°7′17″，海拔 1620 m，常年平均氣溫 17.2 ℃，極端最高氣溫32.6 ℃，極端最低氣溫-1.1 ℃。年日照時數(shù)2408.2 h。年平均降水量693.7 mm，年平均相對濕度72%，無霜期314 d，主導(dǎo)風(fēng)向西南風(fēng)。試驗(yàn)地前作玉米，耕作層厚度30 cm，土壤類型紅壤，質(zhì)地為砂壤。供試作物烤煙，采取單壟煙種植。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

2021 年，按照《農(nóng)業(yè)部可降解地膜評價技術(shù)規(guī)范》要求，試驗(yàn)設(shè) 8.7 μm、6.7 μm、9.3 μm、8.54 μm 的 4種不同厚度全生物可降解地膜（F1、F2、F3、F4）,4.8 μm、4.1 μm 的2 種不同厚度熱氧化生物雙降解地膜（F5、F6），1 種普通地膜（F7）和裸地[F8（CK）]共 8個處理，供試面積0.24 hm2。試驗(yàn)地于4 月13 日整地、起壟、施底肥，壟寬1.1 m，1 個處理2 壟，施底肥農(nóng)家肥6750 kg·hm-2、烤煙專用復(fù)合肥 900 kg·hm-2，4 月 16日覆膜，4 月17 日移栽烤煙，烤煙品種為K326，試驗(yàn)區(qū)每壟種植38 株煙草，共計種植烤煙912株。

設(shè)置8 個處理同比試驗(yàn)3 組，采取隨機(jī)排列方式。每個小區(qū)面積100 m2，每處理累計面積300 m2。

表1 試驗(yàn)地膜物理特性

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 溫度

用HOBO Water Temp Pro v2 型溫度數(shù)據(jù)采集器，每個處理1 臺。

1.3.2 濕度

每15 d 使用便捷式土壤濕度記錄儀進(jìn)行土壤濕度測定。

1.3.3 降解狀態(tài)

觀察是否出現(xiàn)裂紋、裂縫及破碎程度，同時記錄裂紋、裂縫的數(shù)量以及破碎的塊數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

1.4.1 溫度

從 2021 年 5 月 1 日至 9 月 29 日，每 2 h 測定 1個數(shù)據(jù)，分析烤煙生長期每種地膜的土壤溫度走勢。

1.4.2 濕度

從 2021 年 5 月 1 日至 9 月 29 日，每 15 d 對各處理的耕種層（30 cm）進(jìn)行濕度測定，分析烤煙生長期每種地膜對土壤濕度的影響。

1.4.3 降解狀態(tài)

每個處理設(shè)置4 個固定觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)面積 0.5 m×0.5 m=0.25 m2，試驗(yàn)區(qū)共設(shè)置了96 個固定觀察點(diǎn)。從覆膜開始，每隔 7 d 觀察膜表面的變化1 次，通過定期觀測，記錄地膜顏色、形態(tài)以及表面情況，同時用數(shù)碼相機(jī)拍照。

1.4.4 烤煙農(nóng)藝性狀

烤煙成熟時，每個處理采取5 點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)隨機(jī)選擇10 株，共計50 株，分別測量株高、徑圍、葉片數(shù)和上中下不同部位葉片分布，考查每種地膜對烤煙農(nóng)藝性狀的影響。

1.4.5 產(chǎn)量與產(chǎn)值

烤煙成熟時，分別稱量各處理產(chǎn)量，交售時記錄各處理煙葉分級數(shù)量和產(chǎn)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型地膜土壤濕度（水分）比較

對試驗(yàn)區(qū)每個處理的耕種層（30 cm）進(jìn)行濕度測定。由圖1 可見，在7 月前大部分參試可降解膜土壤水分和普通地膜相差不大，均高于裸地；7 月后該地區(qū)雨水逐漸增加，土壤含水量逐漸加大，參試可降解膜和普通地膜與裸地比較，未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

圖1 各處理土壤濕度比較

2.2 不同類型地膜土壤溫度比較

由于云南高原早晚溫差比較大，土壤溫度又是烤煙栽培生長期（移栽后65 d）的一項(xiàng)重要指標(biāo)，地膜覆蓋主要目的之一是保持土壤溫度。從2021 年5 月1日至9 月29 日每個處理產(chǎn)生1830 個數(shù)據(jù)?？緹熒L期每種地膜的土壤溫度走勢由圖2 可見，F(xiàn)1、F2、F4、F7 夜間和上午溫差不大，保溫效果比較好，F(xiàn)3、F5、F6 夜間和上午溫差較大，保溫效果不明顯。

圖2 不同類型地膜處理土壤溫度走勢

2.3 不同類型地膜降解狀況比較

從2021 年4 月18 日烤煙移栽和覆膜，截止到2021 年11 月30 日，共計對地膜降解情況進(jìn)行了31次觀測記錄，降解情況照片3627 張。由圖3 可見，F(xiàn)1、F2、F4 處理覆膜后 35～45 d 進(jìn)入誘導(dǎo)期，46～65 d 進(jìn)入開裂期，78～90 d 進(jìn)入大裂期，101 d 后大范圍開裂，每壟地地膜覆蓋率在60%左右，136 d 進(jìn)入碎裂期，160 d 后大規(guī)模出現(xiàn)破碎，每壟地地膜覆蓋率在35%左右，之后基本無變化；F3 在覆膜后由于暴曬的原因，在移栽后14 d，出現(xiàn)嚴(yán)重的收縮情況，每壟地地膜覆蓋率在60%左右，移栽后49 d 后就沒有降解跡象出現(xiàn)，每壟地地膜覆蓋率在50%左右；F5、F6 由于不適應(yīng)云南早晚溫差大、暴風(fēng)、大雨和暴曬的氣候條件，覆膜7 d 后出現(xiàn)過早降解。

圖3 可降解地膜處理降解情況比較

2.4 烤煙農(nóng)藝性狀比較

不同類型地膜處理的烤煙成熟時的植株農(nóng)藝性狀顯示，F(xiàn)1、F2、F3、F4 與普通地膜 F7 相比，烤煙在株高、莖圍、葉片數(shù)和上中下不同部位葉片分布相當(dāng)，處于同一水平，株高均在120 cm 左右，莖圍10～11 cm，葉片數(shù) 22 片左右，單葉片面積 1200 cm2；F5、F6 與裸地種植的烤煙在株高、莖圍、葉片數(shù)和上中下不同部位葉片分布相當(dāng)，處于同一水平，株高均在 95 cm 左右，莖圍10～11 cm，葉片數(shù)20 片左右，單葉片面積1200 cm2左右；參試的7 種地膜在烤煙成熟期基本達(dá)到山地?zé)煹男螒B(tài)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)5、F6、F8（CK）分別出現(xiàn)煙株少量死亡（表2）。

表2 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀比較

2.5 產(chǎn)量與產(chǎn)值分析

由表3 可見，F(xiàn)4、F7 煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值最高，產(chǎn)量達(dá)2250 kg·hm-2（干重），產(chǎn)值達(dá)6.75 萬元·hm-2；其次是F1、F2，產(chǎn)量達(dá)2100 kg·hm-2（干重），產(chǎn)值達(dá)6.3 萬元·hm-2，與當(dāng)?shù)匾酝緹熢耘嗟漠a(chǎn)量和產(chǎn)值基本持平。同時，試驗(yàn)結(jié)果還顯示 F1、F2、F4、F7 覆蓋處理中上等煙比例都高于 75%。F5、F6 由于降解過早，煙葉生長發(fā)育受到明顯影響，產(chǎn)量下降嚴(yán)重，F(xiàn)3 產(chǎn)量與當(dāng)?shù)匾酝緹熢耘嗷境制?，但是質(zhì)量明顯偏低。綜合排序?yàn)?F4＞F1＞F2＞F3＞F5＞F6。

表3 不同處理烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值

3 討論

（1）4 種參試規(guī)格全生物可降解地膜和普通地膜對煙株農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量影響差異不大，4.1 μm 熱氧化生物雙降解地膜最差。

（2）4 種全生物可降解地膜的保溫作用與普通地膜相同，且在低溫時（夜間）的保溫性略高于普通塑料地膜，對烤煙栽培產(chǎn)量、產(chǎn)值和普通地膜相差不大，增溫保濕和除草效果也能達(dá)到要求。

（3）參試可降解地膜較之普通地膜均有不同程度的降解，8.7、8.5、6.7 μm 全生物可降解地膜破碎期長達(dá)203 d，降解程度好，對減少傳統(tǒng)地膜對環(huán)境的危害、降低殘膜回收等勞動力成本有著積極的作用，可作為地膜覆蓋技術(shù)的一項(xiàng)重要補(bǔ)充。建議生產(chǎn)廠家進(jìn)一步優(yōu)化配方，生產(chǎn)出與區(qū)域特點(diǎn)相適宜的、降解速率可控的合格產(chǎn)品。

4 結(jié)論

綜合考慮參試可降解地膜的降解程度、增溫保濕效果及烤煙產(chǎn)量質(zhì)量，8.7 μm、8.5 μm 和 6.7 μm 全生物可降解地膜最好，可在烤煙栽培生產(chǎn)中進(jìn)行示范推廣。本試驗(yàn)沒有對降解地膜進(jìn)行詳細(xì)的成本核算及殘膜調(diào)查，建議進(jìn)行連續(xù)多年試驗(yàn)，核算成本，并進(jìn)行殘膜回收試驗(yàn)，進(jìn)一步摸清可降解地膜在云南的適用性。