熱帶地區地膜降解特性研究初報

陶 凱,曹 明,楊小鋒*,米慶華,徐 靜,張雪彬

1.三亞市南繁科學技術研究院,海南 三亞 572000

2.山東農業大學,山東 泰安 271018

地膜覆蓋栽培技術[1-3]可促進早熟增產、增溫保墑、增光防蟲以及提高作物水分利用率。海南省于1998年開始引進地膜栽培覆蓋技術，到2014年海南省地膜使用量達到1.68萬t，覆蓋面積370萬畝，地膜覆蓋栽培面積達80%以上。地膜成為繼化肥、農藥后的第三大農業生產資料，同時，地膜覆蓋技術也被譽為繼良種、化肥后的第三次農業技術革命，與此同時，土壤地膜白色污染已經成為我國農業污染[4]中的第三大問題，為了解決這一問題，可降解地膜的研究應運而生。

可降解地膜[5]是一種新型的環保地膜，也是我國發展綠色生態農業的急需產品，其主要原料為一種或兩種以上生物降解材料混配吹塑加工而成。同時，國內外還利用光氧化雙降解母料與聚乙烯料混合吹制成降解地膜。近幾年，國內相繼出現了生物降解地膜、植物纖維地膜、光／生物雙降解地膜、液態噴灑薄膜等。我國可降解塑料出現于20世紀70年代中期，80年代才開始進行對生物可降解塑料的研究，全生物降解地膜、光降解地膜、熱氧化-生物降解膜、是我國開發研究的主要方向。有研究指出[6-7]，生物降解地膜具有和PE地膜相似的薄膜特性，可以在田間最終降解成二氧化碳和水而消失，能夠消除使用PE地膜帶來的殘留對農作物生長帶來的不利影響。不同類型降解地膜的降解特性在區域性上也存在差異。何文清等[8,9]研究表明，在河北試驗點降解地膜的降解速率要明顯快于新疆試驗點。本文通過對比幾種不同的降解地膜在自然條件下暴曬和翻入土壤后的降解情況展開試驗研究可降解地膜在熱帶地區田間的適用性，為海南地區開展環保型生物降解地膜的示范與推廣奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試地膜12種，分別為TW、ND-SJ3、ND-SJ4、ND-YS、ND-HS、ND-FS、HN-WS、TZ1號（快）、TZ2號（慢）、HD1號（全黑）、HD2號（銀黑雙色）、以普通膜（CK）為對照。其中，前六種膜為1 m寬幅，其余均為1.5 m。

表1 供試膜類別Table 1 Categories of test mulching films

1.2 試驗方法

1.2.1 暴曬試驗 試驗于2016年11月在三亞國家科技園區進行，試驗按照上述順序設置12個處理，以普通膜為對照（CK），在室內剪成15 cm*25 cm相同面積后覆蓋進行暴曬試驗，研究其降解規律。

1.2.2 埋土試驗 試驗于2017年3月在三亞國家科技園區進行，將上述12種剛出廠的地膜剪取15 cm*25 cm同樣面積的樣品3塊，在萬分之一的天平上稱重后展平埋入土壤20 cm深處，研究其降解性能，并于兩個月后挖取樣品并稱重。為防止挖取過程破壞試驗地膜，蓋土前在膜的上下方先覆蓋一層防蟲網作為保護。失重率按以下公式計算：

2 結果與分析

2.1 可降解地膜產品特性及化學性質

表2 供試地膜產品性狀Table 2 Characters of test mulching films

試驗通過儀器測量供試可降解地膜產品的厚度，采用燃燒嗅聞釋放氣味的方法判斷供試可降解地膜產品的化學性質及材質。由表2可知，除HN-WS外，其它可降解地膜的厚度均比普通地膜薄，由于各地膜的材質和厚度不同，其誘導期和化學性質也有一定的差異，通過可降解地膜的誘導期來作為作物栽培所需地膜的選擇依據。

2.2 不同降解地膜在土表暴曬降解規律

表3 不同降解地膜在土表暴曬降解規律Table 3 The rule of different degradation mulching films exposed to the sun on the soil surface

從表3可以看出，在暴曬20天之后，HD 2號、TZ 1號以及ND-SJ4已經進入誘導期，TW大面積劈裂，其余幾種并不影響作物的正常生長；60 d后，除了TZ 1號和HN-WS，其余膜均進入誘導期開始進行降解，其中以TW降解率最高達70%，TZ 1號次之為50%；試驗進行90 d后，TZ 1號和TW基本完成降解，同時ND-SJ4也開始大面積破裂，降解率達20%；剩余其他幾種開始進入誘導期進行降解；140 d后，ND-SJ3、ND-SJ4的降解速度逐漸加快，等到180 d之后，除了HN-WS和TZ 2號未降解完全外，其它種類地膜降解效果達到預期的效果。

2.3 不同降解地膜在土壤里的降解規律

表4 不同降解地膜埋土試驗60 d失重率Table 4 Weight loss ratio of different degradation mulching films buried for 60 d

供試地膜于2017年5月9日取樣稱重，表4結果表明，各種地膜的失重率發生了明顯的變化，其中以HN-WS厚度明顯變薄，失重最高，達到67%，其次為ND-SJ4＞ND-HS＞HD 2號＞TZ 1號（快）＞ND-YS，其他幾種降解膜在試驗中還未出現失重。由此表明，ND-SJ4、ND-HS、HD 2號、TZ 1號、ND-YS在翻入土壤可自行降解，其它幾種待后續觀察。

3 小結與討論

試驗對比了12種降解地膜的降解特性以及在土壤中降解的效果。結果表明，降解地膜在土表均能自然降解，且降解速率隨著時間的推移越來越快。綜合表2和表3表明，降解地膜翻入土壤也能自行降解，但降解速率有差異。考慮到不同作物的生育期不同，TZ1號和HD2號在暴曬試驗中降解較快，TZ 2號和ND-SJ3降解速度較慢。篩選出TZ1號、TZ2號、ND-SJ3、HD2號可降解地膜，可適用于海南熱帶地區進行大田試驗示范。降解地膜是否能夠在土壤中完全降解，降解時間的不確定性以及降解產物是否對土壤有影響，相關試驗還需進一步深入研究。

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[7]崔德強,楊春江.可降解地膜、液體地膜在烤煙上的應用研究[J].安徽農業科學,2015,43(1):53-55

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