全生物降解地膜在甘薯上的應(yīng)用試驗(yàn)初探

宋會(huì)仙，陳河江，李荔

（陜西省渭南市大荔縣農(nóng)技中心，陜西 大荔 715100）

大荔縣是農(nóng)業(yè)大縣，從20 世紀(jì)80 年代中期開(kāi)始推廣地膜覆蓋技術(shù)，由于地膜覆蓋具有良好的增溫、保墑、保肥等特點(diǎn)，可加快作物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程，延長(zhǎng)作物生育期，增加作物產(chǎn)量，提高農(nóng)民收入，地膜覆蓋栽培已經(jīng)成為保障農(nóng)作物增產(chǎn)增收不可或缺的方式，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中重要的生產(chǎn)資料之一。據(jù)調(diào)查，2021 年大荔縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中地膜應(yīng)用面積約23 萬(wàn)畝，地膜使用量大約1096 噸，主要集中在玉米、馬鈴薯、甘薯、蔬菜、瓜類等作物。其中甘薯種植面積5 萬(wàn)畝，地膜使用量在250 噸左右，占全縣地膜使用量的22.8%，大荔縣甘薯覆膜以聚乙烯黑色膜為主。沙苑區(qū)的土壤及氣候條件特點(diǎn)適宜甘薯生長(zhǎng)，使得當(dāng)?shù)胤N植的甘薯產(chǎn)量高，品質(zhì)好，受到市場(chǎng)消費(fèi)者的青睞。

隨著農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，大荔縣甘薯產(chǎn)值穩(wěn)中有升，地膜的需求量和應(yīng)用范圍逐年增加，地膜殘留數(shù)量也逐年增多，大量農(nóng)用地膜殘留在土壤中無(wú)法自然降解且難以回收利用，直接破壞了土壤結(jié)構(gòu)，危害農(nóng)作物根系的正常生長(zhǎng)發(fā)育，并造成了農(nóng)作物減產(chǎn)。長(zhǎng)期大量地使用農(nóng)膜，在為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也制約了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。為了減少地膜殘留對(duì)土壤的污染，大荔縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心農(nóng)業(yè)環(huán)保和農(nóng)村能源站開(kāi)展了全生物降解地膜在沙苑區(qū)甘薯種植中的應(yīng)用試驗(yàn)，分別從每個(gè)處理甘薯在不同生育期的生長(zhǎng)發(fā)育特點(diǎn)，全生物降解地膜的降解性能、增溫、保墑、防草能力等方面進(jìn)行分析，以便進(jìn)一步掌握全生物降解膜與聚乙烯膜覆蓋在甘薯作物生產(chǎn)中的特點(diǎn)，從而推進(jìn)地膜污染防治工作，減少地膜對(duì)耕地的污染，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地膜：全生物降解膜和常規(guī)聚乙烯膜。全生物降解膜選用山西微通滲水膜生物科技有限公司的全生物降解地膜，規(guī)格為：寬度1000 mm，厚度0.007 mm，每卷10 kg。常規(guī)聚乙烯膜選用運(yùn)城市開(kāi)拓塑料有限公司的聚乙烯吹塑農(nóng)用地膜，規(guī)格為：寬度1000 mm，厚度0.01 mm，每卷10 kg。

供試作物：甘薯，品種為濟(jì)薯26。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6 個(gè)處理，分別為3 個(gè)全生物降解膜（白色全生物降解膜、灰色全生物降解膜、黑色全生物降解膜）、2 個(gè)常規(guī)聚乙烯膜（黑色聚乙烯膜、白+黑聚乙烯膜）處理和作為對(duì)照的露地栽培。試驗(yàn)田占地5 畝，在起壟膜上栽植，畝栽植甘薯4000 株左右，栽插株距20 ～25 cm。使用滴灌設(shè)備進(jìn)行灌溉，減少了外圍水的損失，同時(shí)，施肥同灌溉水一起均勻駛?cè)氲阶魑锏母祵?，?shí)現(xiàn)了水肥同步，提高了肥料利用率。試驗(yàn)田土壤肥力均勻，管理水平一致，田間管理按當(dāng)?shù)亓?xí)慣進(jìn)行。在試驗(yàn)地兩邊設(shè)保護(hù)行，分別放置全生物降解地膜、常規(guī)聚乙烯地膜及露地栽培三類標(biāo)牌。

1.3 田間管理

試驗(yàn)于2021 年4 月安排在位于大荔縣城東南20 公里處的韋林鎮(zhèn)東高村張引紅試驗(yàn)田中，交通便利，使用井水灌溉，地勢(shì)平坦，土壤沙性大，土質(zhì)良好，適耕性好，很適宜種植甘薯。試驗(yàn)田前茬種植胡蘿卜。于4 月28 進(jìn)行旋地、整地、施肥（施入磷酸二銨50 kg/畝，復(fù)合肥20 kg/畝，鉀肥20 kg/畝），4 月29 日用小四輪拖拉機(jī)牽引起壟、覆膜、滴灌帶、農(nóng)藥、化肥、壓土一體化規(guī)范操作。噴藥、施肥、覆膜、壓土由一體機(jī)規(guī)范機(jī)械操作完成（其中黑色全生物降解膜采用人工進(jìn)行覆膜），5 月6 日統(tǒng)一膜上栽植，10月17 日收獲，生育期160 天，試驗(yàn)田甘薯從栽植到收獲共澆水8 次，沖肥5 次，噴藥防治蚜蟲(chóng)、紅蜘蛛、菜青蟲(chóng)等6 次。各處理的施肥、灌溉、病蟲(chóng)害防治及其他管理措施均一致。試驗(yàn)過(guò)程中對(duì)地膜的保溫保墑性能，甘薯在不同生育期的發(fā)育情況，地膜開(kāi)裂口大小，地膜顏色、形態(tài)、柔韌度及防治雜草等情況進(jìn)行調(diào)查記錄，并拍照。具體操作時(shí)，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取5 株作物，分別記錄甘薯扎根緩苗期的蔓長(zhǎng)和葉片數(shù)，甘薯不同生育期的土壤溫度，全生物降解膜不同時(shí)期的降解情況等，同時(shí)在作物收獲時(shí)對(duì)各處理產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定。

2 結(jié)果與試驗(yàn)分析

2.1 全生物降解膜對(duì)鋪設(shè)、儲(chǔ)存及運(yùn)輸要求較高

由于基礎(chǔ)材料本身的特性，全生物降解膜同普通地膜相比較，膜比較薄，柔韌性較小，伸長(zhǎng)率不夠，導(dǎo)致拉力過(guò)大時(shí)易破，在覆膜過(guò)程中，機(jī)械操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)不同程度的拉孔、斷裂現(xiàn)象。全生物降解膜在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中，不宜碰撞和雨淋，需注意通風(fēng)、遮光、低溫保存，強(qiáng)光及高溫極易導(dǎo)致產(chǎn)品發(fā)生粘連和提前降解，影響使用效果。

2.2 全生物降解地膜對(duì)甘薯苗期生長(zhǎng)的影響

在甘薯扎根緩苗期、莖葉生長(zhǎng)旺盛期，通過(guò)田間調(diào)查，隨機(jī)在每個(gè)處理中抽取膜上5 株甘薯進(jìn)行測(cè)定（詳見(jiàn)表1）。結(jié)果顯示：甘薯扎根緩苗期間，覆膜的甘薯緩苗早，發(fā)根快，明顯比露地栽植的甘薯長(zhǎng)勢(shì)旺、藤蔓長(zhǎng)、葉片大、葉色綠。白色、黑色全生物降解膜對(duì)甘薯扎根緩苗期影響比灰色全生物降解地膜效果好，與普通地膜差異不明顯。

表1 不同處理對(duì)甘薯扎根緩苗期的影響

2.3 全生物降解地膜對(duì)土壤溫度的影響

從甘薯覆膜開(kāi)始到收獲期，每天上午記錄每個(gè)處理地膜膜下5 cm、10 cm 的土壤溫度（詳見(jiàn)表2）來(lái)看，普通地膜和全生物降解地膜覆蓋下的土壤溫度均比露地栽培溫度高，但兩種地膜膜下溫度之間差異不明顯。

表2 不同處理對(duì)地膜溫度測(cè)定

2.4 全生物降解地膜各處理甘薯產(chǎn)量對(duì)比分析

甘薯整個(gè)生育期間，覆膜各處理的長(zhǎng)勢(shì)、防草效果、產(chǎn)量均比露地栽培要好，甘薯收獲時(shí)，對(duì)每個(gè)處理分別選取2.6 m2進(jìn)行產(chǎn)量測(cè)定（詳見(jiàn)表3），測(cè)產(chǎn)結(jié)果顯示：5種處理地膜覆蓋栽培的平均畝產(chǎn)量均高于露地栽培。白色、灰色、黑色全生物降解膜平均畝產(chǎn)量分別比露地栽培增產(chǎn)153 kg、352 kg、761 kg，增產(chǎn)率分別高達(dá)5.5%、12.6%、27.2%。黑色聚乙烯膜和白色+黑色聚乙烯膜平均畝產(chǎn)量分別比露地栽培增產(chǎn)992 kg、765 kg，增產(chǎn)率分別高達(dá)35.5%和27.3%。

表3 甘薯收獲后產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

降解膜測(cè)產(chǎn)結(jié)果顯示：黑色全生物降解膜處理＞灰色全生物降解膜處理＞白色全生物降解膜處理；聚乙烯膜測(cè)產(chǎn)結(jié)果顯示：黑色聚乙烯膜處理＞白色+黑色聚乙烯膜處理。6 個(gè)處理產(chǎn)量綜合結(jié)果顯示：聚乙烯膜處理＞全生物降解膜處理＞露地栽培。

2.5 全生物降解地膜降解性能分析

根據(jù)覆膜的不同天數(shù)分別對(duì)各處理地膜降解情況進(jìn)行調(diào)查、記載、分析，結(jié)果顯示：灰色全生物降解膜降解最快，6 月19 日，甘薯覆膜50 d，地膜分別出現(xiàn)3 ～5 cm 不同程度的開(kāi)裂，7月28日，甘薯覆膜90 d，地膜均有80～90 cm大開(kāi)口，地膜非常脆，拉力性能明顯下降，觸碰易碎，10月17 日，甘薯收獲160 d，降解率達(dá)70%以上，露于地表的灰色全生物降解膜大部分已經(jīng)降解，地表剩余小碎片稍多，不好揀拾，殘留地膜有少許韌性；黑色全生物降解膜覆膜50 d，出現(xiàn)不同程度的開(kāi)裂，90 d 進(jìn)入快速分解期，地膜變脆，拉力性能下降，160 d 起壟部分進(jìn)入無(wú)膜期，其他部位殘留地膜非常脆，韌性較差；白色全生物降解膜覆膜50 d，出現(xiàn)小范圍開(kāi)裂，90 d 出現(xiàn)大范圍開(kāi)裂，地膜微彈，不易碎，160 d 進(jìn)入無(wú)膜期，地膜非常脆，韌性較差；普通膜在160 d 收獲時(shí)，雖然有開(kāi)裂，但是被土覆蓋的地膜可以大片揭起，撿拾殘膜時(shí)可感到其韌性較好，無(wú)降解發(fā)生。降解效果：灰色全生物降解膜＞黑色全生物降解膜＞白色全生物降解膜；拉力性能：灰色全生物降解膜＞白色全生物降解膜=黑色全生物降解膜。普通地膜不降解。

3 結(jié)論

全生物降解地膜透光、增溫、保墑、抑草效果均與普通地膜相當(dāng)，與普通的聚乙烯地膜最大的區(qū)別在于：普通地膜材料的主要成分是高分子化合物，在自然條件下，這些高分子化合物不能自行分解，也不受微生物侵蝕，其降解時(shí)間長(zhǎng)達(dá)200 ～400 年。而全生物降解地膜在自然環(huán)境條件下可被降解，最后分解成二氧化碳、水和有機(jī)質(zhì)，被植物吸收利用,同時(shí)解決了普通農(nóng)膜撿拾的問(wèn)題。試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：在相同的自然環(huán)境下，黑色全生物降解膜可以快速降解，且甘薯產(chǎn)量與普通地膜產(chǎn)量差異不大，黑色全生物降解膜可在大荔縣甘薯類根莖作物上進(jìn)行試驗(yàn)、示范。應(yīng)用全生物降解地膜不僅不影響下茬作物種植，而且全生物降解地膜在自然環(huán)境中能夠被微生物完全降解利用，提高土壤的透氣性及土壤肥力，有利于保持土壤的水分，有利于下茬作物根系下扎，能提高根莖類作物的商品率，減輕農(nóng)民后期撿拾的負(fù)擔(dān)，減少殘留地膜纏繞在耕作機(jī)器輪盤上，影響田間作業(yè)的情況，從而改善地膜殘留對(duì)土壤帶來(lái)的污染，是當(dāng)前從源頭上解決殘膜對(duì)土壤環(huán)境造成污染的一項(xiàng)有效技術(shù)。目前影響全生物降解膜在大荔縣示范推廣的不利因素是：①全生物降解地膜儲(chǔ)存和運(yùn)輸條件要求較高，不宜遭受碰撞和雨淋，大批量運(yùn)輸容易發(fā)生粘連和提前降解的情況，影響使用效果；②全生物降解地膜彈性較小,抗拉伸強(qiáng)度不夠，大面積機(jī)械化作業(yè)存在一定的困難，只有提高地膜的抗拉伸強(qiáng)度，滿足機(jī)械鋪設(shè)性能要求，才能較大規(guī)模應(yīng)用；③受原料價(jià)格及銷售數(shù)量等因素影響，全生物降解地膜價(jià)格是普通地膜的3 倍左右，農(nóng)民接受度不高。