液態(tài)地膜對(duì)花生農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量及土壤肥力的影響

宋莉，秦潔，黎軒，武曉燕

（中華全國(guó)供銷合作總社天津再生資源研究所，天津 300191）

0 引言

花生是中國(guó)主要的油料作物，產(chǎn)量占全國(guó)油料總產(chǎn)量的一半左右，其生產(chǎn)的發(fā)展在保障食品供給和促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)良性循環(huán)中發(fā)揮了重要作用[1]。地膜具有增溫保墑、抑制雜草等功能，地膜覆蓋技術(shù)在花生種植中得到了廣泛應(yīng)用，是提高花生產(chǎn)量的重要手段。普通地膜以聚乙烯等高分子化合物為原料，在自然條件下很難降解，隨著地膜投入量和使用年限的不斷增加，大量地膜殘留于土壤中，破壞土壤結(jié)構(gòu)、影響水肥運(yùn)移，導(dǎo)致耕地質(zhì)量下降、作物減產(chǎn)等問(wèn)題[2-3]。為了深入解決殘膜污染，保障耕地質(zhì)量安全，研發(fā)環(huán)境友好型可降解地膜已成為中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的新需求[4]。

液態(tài)地膜是一種以有機(jī)高分子物質(zhì)為主要材料合成的新型可降解膜[5]，噴施于地表后，可與土壤顆粒發(fā)生黏結(jié)，形成特殊的“土膜”結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生封閉效應(yīng)和固持效應(yīng)，從而抑制土壤水分蒸發(fā)，改善土壤持水保水能力[6]。液態(tài)地膜使用方便，操作簡(jiǎn)單，對(duì)地形地貌無(wú)要求，還可以與化肥或農(nóng)藥配合使用，起到施肥或預(yù)防病蟲(chóng)害的作用。液態(tài)地膜可通過(guò)自然環(huán)境和土壤里微生物的作用自然降解，待降解后還能轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有效改善土壤生態(tài)環(huán)境，提高作物產(chǎn)量，對(duì)農(nóng)業(yè)持續(xù)高效發(fā)展有很大的促進(jìn)作用[7-9]。

目前，可降解地膜的田間應(yīng)用研究主要集中在玉米、馬鈴薯和棉花上，而對(duì)于花生的相關(guān)研究少見(jiàn)報(bào)道，液態(tài)地膜作為近年來(lái)興起的新型可降解膜，對(duì)于花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響更是鮮有涉及。因此，本研究通過(guò)開(kāi)展大田試驗(yàn)，探究了液態(tài)地膜噴施對(duì)于花生生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量以及土壤肥力的影響，對(duì)比了本研究所自主研發(fā)的高效低成本液態(tài)地膜與市場(chǎng)認(rèn)可度較高的液態(tài)地膜產(chǎn)品的實(shí)施效果，以期為液態(tài)地膜在花生種植中的推廣和應(yīng)用提供一定的數(shù)據(jù)支持和理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2022 年5—9 月在天津市西青區(qū)大寺鎮(zhèn)青凝侯村試驗(yàn)基地進(jìn)行。本試驗(yàn)共設(shè)置4 個(gè)處理，分別為A（天津再生資源研究所自主研發(fā)的保溫保水基礎(chǔ)液態(tài)地膜）、B（天津再生資源研究所自主研發(fā)的針對(duì)花生的功能液態(tài)地膜）、C（哈爾濱東禹環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司研發(fā)的出口韓國(guó)的市售液態(tài)地膜）、CK（無(wú)地膜覆蓋）。

本試驗(yàn)于5月10日播種，5月12日噴施液態(tài)地膜，液態(tài)地膜使用量為562.5 kg/hm2，配制時(shí)原液與水按照1:5的比例混合均勻，使用電動(dòng)噴霧器均勻噴施于土壤表面。各處理的種植及田間管理措施相同，試驗(yàn)期間均不施加農(nóng)藥、化肥、激素類等有害物質(zhì)，于9月23日收獲。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目

1.2.1 主要農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量收獲前每個(gè)處理隨機(jī)取6株花生作為樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行室內(nèi)考種，調(diào)查花生主莖高、側(cè)枝長(zhǎng)、總分枝數(shù)、結(jié)果枝數(shù)等植株性狀，飽果率、秕果率、幼果率、爛果率等莢果性狀。收獲完成后，隨機(jī)選取1 kg花生莢果，測(cè)定花生產(chǎn)量及百果重、百仁重等產(chǎn)量的構(gòu)成因素。

1.2.2 土壤養(yǎng)分含量在花生收獲期采取五點(diǎn)取樣法進(jìn)行土壤取樣，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行全氮、有機(jī)碳、全磷和有效磷含量的測(cè)定。全氮采取半微量凱氏法，有機(jī)碳采取重鉻酸鉀氧化—分光光度法，全磷采取堿熔—鉬銻抗分光光度法，有效磷采取碳酸氫鈉浸提—鉬銻抗分光光度法。

1.3 數(shù)據(jù)處理和分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用SPSS 20.0 和Microsoft Excel 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 液態(tài)地膜對(duì)植株性狀的影響

從圖1a 可以看出，與CK 相比，液態(tài)地膜噴施均使得花生的主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)有所增加。從主莖高來(lái)看，功能液態(tài)地膜B 與市售液態(tài)地膜C 的主莖高顯著高于CK，分別比CK處理增高10.34 cm和6.50 cm。從側(cè)枝長(zhǎng)來(lái)看，功能液態(tài)地膜B 對(duì)側(cè)枝長(zhǎng)的增長(zhǎng)效果最好，其次是市售液態(tài)地膜C和基礎(chǔ)液態(tài)地膜A，但均未達(dá)到顯著水平。從圖1b可以看出，基礎(chǔ)液態(tài)地膜A和市售液態(tài)地膜C 對(duì)總分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)的影響不大，而功能液態(tài)地膜B顯著提高了花生的總分枝數(shù)和結(jié)果枝數(shù)。說(shuō)明噴施液態(tài)地膜對(duì)植株的生長(zhǎng)起到了促進(jìn)作用，主要表現(xiàn)在對(duì)主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)的影響，功能液態(tài)地膜能夠?yàn)橹仓晟L(zhǎng)提供所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，使植株生長(zhǎng)更加旺盛。

圖1 不同液態(tài)地膜噴施對(duì)花生植株性狀的影響

2.2 液態(tài)地膜對(duì)莢果性狀的影響

從圖2a 可以看出，功能液態(tài)地膜B 的飽果率最高，比CK 提高了18.5%，基礎(chǔ)液態(tài)地膜A 和市售液態(tài)地膜C 對(duì)飽果率無(wú)明顯提升效果。與CK 相比，噴施液態(tài)地膜均使得花生的爛果率和幼果率降低，其中，基礎(chǔ)液態(tài)地膜A對(duì)爛果率的改善效果最好，使?fàn)€果率降低了54.3%，功能液態(tài)地膜B 對(duì)幼果率的改善效果最好，使幼果率降低了50.0%。與CK 相比，功能液態(tài)地膜B 使秕果率降低了19.9%，但液態(tài)地膜A 和市售液態(tài)地膜C 的秕果率明顯高于CK。說(shuō)明噴施液態(tài)地膜能夠促進(jìn)花生的結(jié)果，但基礎(chǔ)液態(tài)地膜A和市售液態(tài)地膜C 由于所含養(yǎng)分的不足無(wú)法得到理想的莢果，而功能液態(tài)地膜B添加了花生所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而使得莢果生長(zhǎng)的更加飽滿。從圖2b展示的單雙仁率來(lái)看，噴施液態(tài)地膜對(duì)花生單雙仁的影響不大。

圖2 不同液態(tài)地膜噴施對(duì)花生莢果性狀的影響

2.3 液態(tài)地膜對(duì)花生產(chǎn)量的影響

噴施不同液態(tài)地膜對(duì)花生產(chǎn)量性狀的影響如表1所示。從百果重和百仁重來(lái)看，功能液態(tài)地膜B 的花生百果重和百仁重明顯高于CK，而基礎(chǔ)液態(tài)地膜A和市售液態(tài)地膜C的百果重不如CK，百仁重與CK相差不大，說(shuō)明噴施功能液態(tài)地膜能夠促進(jìn)花生莢果的增大。從產(chǎn)量來(lái)看，噴施液態(tài)地膜均使得花生的產(chǎn)量增加，基礎(chǔ)液態(tài)地膜A、功能液態(tài)地膜B和市售液態(tài)地膜C的莢果每公頃產(chǎn)量分別為1777.73、3151.64、2626.98 kg，而未噴地膜的CK 僅為1531.53 kg，相比于CK，3 種液態(tài)地膜分別增產(chǎn)16.08%、105.79%和71.53%，增產(chǎn)效果非常明顯。

表1 不同液態(tài)地膜噴施對(duì)產(chǎn)量的影響

2.4 液態(tài)地膜對(duì)土壤肥力的影響

花生收獲期土壤的肥力指標(biāo)如表2所示，與CK相比，噴施液態(tài)地膜的處理均使得土壤全氮、有機(jī)碳、全磷和有效磷有不同程度的下降。其中，功能液態(tài)地膜B 的噴施顯著降低了土壤全氮，基礎(chǔ)液態(tài)地膜A 和市售液態(tài)地膜C對(duì)全氮的影響未達(dá)到顯著水平。3種液態(tài)地膜均顯著降低了土壤有機(jī)碳和有效磷?；A(chǔ)液態(tài)地膜A 和功能液態(tài)地膜B 顯著降低了土壤全磷，而市售液態(tài)地膜C與CK相比差異不顯著。

表2 不同液態(tài)地膜噴施對(duì)土壤肥力的影響 g/kg

3 結(jié)論

液態(tài)地膜是可降解地膜覆蓋技術(shù)的一次創(chuàng)新，是保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)作物增產(chǎn)、農(nóng)民增收的重要途徑。在本試驗(yàn)中，噴施液態(tài)地膜促進(jìn)了花生的主莖高增高和側(cè)枝長(zhǎng)增長(zhǎng)，改善了花生的莢果性狀，大大提高了花生產(chǎn)量。其中，添加了花生所需營(yíng)養(yǎng)成分的功能液態(tài)地膜效果最為顯著，使得花生的主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)分別增長(zhǎng)了10.34 cm 和11.00 cm，飽果率提高了18.5%，幼果率提高了50.0%，秕果率降低了19.9%，增產(chǎn)達(dá)105.79%，具有較好的推廣應(yīng)用前景。在本試驗(yàn)中，噴施液態(tài)地膜降低了花生收獲期土壤養(yǎng)分的含量，可能是液態(tài)地膜促進(jìn)了花生對(duì)養(yǎng)分的吸收，導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量的降低。

4 討論

液態(tài)地膜作為一種新型可降解地膜，能夠增溫保墑，促進(jìn)植物生長(zhǎng)，提高作物產(chǎn)量。本試驗(yàn)結(jié)果表明，噴施液態(tài)地膜對(duì)花生植株的主莖高和側(cè)枝長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，且添加了腐植酸等營(yíng)養(yǎng)成分的功能液態(tài)地膜B促進(jìn)效果最好。孫亞萍等[10]在可降解黑色液態(tài)地膜與露天不覆膜對(duì)花生生長(zhǎng)影響的對(duì)比試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，液態(tài)地膜處理比露天處理株高增加了5 cm。劉學(xué)良等[11]的大田試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，在花生種植前期，噴施液態(tài)地膜的植株株高普遍高于對(duì)照，與本研究結(jié)果基本一致。本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，噴施液態(tài)地膜對(duì)花生的幼果率和爛果率有改善效果，此外，功能液態(tài)地膜B還可顯著提高花生的飽果率，降低秕果率。目前液態(tài)地膜對(duì)于花生莢果性狀的影響研究少見(jiàn)報(bào)道，僅在孫亞萍等[10]的試驗(yàn)結(jié)果中顯示，液態(tài)地膜處理比露天處理花生飽果指數(shù)增加了14.1。

本研究對(duì)于花生百果重、百仁重及單位產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，噴施液態(tài)地膜提高了花生的百果重和百仁重，顯著促進(jìn)了花生的增產(chǎn)。與花生農(nóng)藝性狀的研究結(jié)果類似，產(chǎn)量指標(biāo)也是功能液態(tài)地膜B的提高效果最好，增產(chǎn)量達(dá)105.79%。王以兵等[12]比較了不同覆蓋條件對(duì)花生產(chǎn)量的影響發(fā)現(xiàn)，普通地膜覆蓋增產(chǎn)達(dá)到167.07%，液態(tài)地膜雖不及普通地膜，但也相比裸地增產(chǎn)了74.24%。劉曉辰等[13]通過(guò)田間試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，施用活性腐植酸控釋肥的花生主莖更高、側(cè)枝更長(zhǎng)，且單株飽果數(shù)更多，秕果數(shù)和幼果數(shù)更少，提高了花生單株生產(chǎn)力。梁滿等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，腐植酸肥處理下的飽果數(shù)、飽仁數(shù)、百果質(zhì)量和百仁質(zhì)量顯著提高，且隨著腐植酸肥用量的增加，花生產(chǎn)量有明顯上升趨勢(shì)?？梢?jiàn)，腐植酸能夠促進(jìn)花生的生長(zhǎng)發(fā)育，改善花生的相關(guān)農(nóng)藝性狀，大大提升花生產(chǎn)量。這也解釋了本研究中添加了腐植酸等營(yíng)養(yǎng)成分的功能液態(tài)地膜B在花生農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量中表現(xiàn)出的明顯優(yōu)勢(shì)。從經(jīng)濟(jì)效益上看，按照花生莢果4 元/kg，地膜成本2400 元/hm2計(jì)算，功能液態(tài)地膜B 可實(shí)現(xiàn)新增經(jīng)濟(jì)效益4000 元/hm2，具有較好的應(yīng)用潛力。有研究表明[15]，夏播花生覆蓋塑料地膜的增產(chǎn)效果不顯著，夏播花生覆膜種植的莢果產(chǎn)量比裸地種植增產(chǎn)僅為4.8%。本試驗(yàn)的研究對(duì)象即為夏播花生，故而未設(shè)置覆蓋塑料地膜的對(duì)照試驗(yàn)。后期應(yīng)進(jìn)一步開(kāi)展液態(tài)地膜與普通塑料地膜增產(chǎn)效果的對(duì)比試驗(yàn)，為推動(dòng)液態(tài)地膜的實(shí)際應(yīng)用和推廣提供數(shù)據(jù)支持。

有研究表明，生物可降解地膜可以改善土壤肥力狀況。一方面，生物可降解地膜降解后可以為土壤補(bǔ)充一部分養(yǎng)分，另一方面，生物可降解地膜為土壤微生物提供了更加有利的環(huán)境條件，提高了土壤微生物的活性[16-19]。本試驗(yàn)結(jié)果有所不同，結(jié)果顯示，噴施液態(tài)地膜使得花生收獲期土壤全氮、有機(jī)碳、全磷和有效磷均有所下降，這可能與試驗(yàn)地原本的土壤條件有關(guān)。何紅霞等[20]研究表明，在旱地土壤肥力較低的情況下，地膜覆蓋不利于土壤肥力的提升，會(huì)因促進(jìn)作物吸收導(dǎo)致土壤全氮、有效磷降低。高旭華等[21]在不同覆蓋材料對(duì)花生養(yǎng)分吸收的影響研究中提到，花生各個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期的氮、磷、鉀累積吸收量均表現(xiàn)為生物可降解地膜大于不覆膜。本試驗(yàn)地長(zhǎng)期荒蕪，且在試驗(yàn)開(kāi)展期間未施加任何肥料，本身有機(jī)質(zhì)含量較低，液態(tài)地膜的噴施改善了土壤的水熱條件，加速了土壤養(yǎng)分的礦化和損失，促進(jìn)了花生的生長(zhǎng)以及對(duì)養(yǎng)分的吸收，從而導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量的降低。但本試驗(yàn)只測(cè)定了收獲期土壤養(yǎng)分的含量，缺乏對(duì)花生整個(gè)生長(zhǎng)周期內(nèi)養(yǎng)分吸收情況及土壤中養(yǎng)分含量變化情況的監(jiān)測(cè)，關(guān)于液態(tài)地膜對(duì)于土壤肥力的影響還需要進(jìn)一步地深入研究。