可降解地膜對花生生長發育影響及殘留情況研究

張相松，房曉燕，張 凱，滕世輝，李曉霞，王獻杰

（1臨沂市農業環境保護監測站，山東 臨沂 276001；2山東省農業環境保護和農村能源總站，濟南 250100；3臨沂市河東區農業局，山東 臨沂 276034）

0 引言

自20世紀80年代以來，地膜覆蓋技術以其顯著的增溫、保墑、抑草、增產等作用，在經濟作物栽培中得到大面積推廣應用。但是大量的地膜殘留在土壤耕層中，直接影響土壤耕性，破壞土壤結構，影響水氣養分的運行，使土壤質量下降，最終導致作物產量降低。據中國產業調研網發布的《2016年中國可降解地膜市場調查研究與發展趨勢預測報告》顯示，從近期來看，治理地膜白色污染需要回收和降解雙管齊下；從長遠來看，低成本、功能與作物需求同步的降解地膜是發展方向。近年來，可降解地膜作為傳統地膜的替代品，開發研究逐步成為趨勢，但是不同降解地膜的性能參差不齊，加之相比傳統地膜沒有價格優勢，逐漸影響了可降解地膜的大規模推廣應用。本研究采用對比試驗和全生育期跟蹤監測的方法，在花生上開展不同類型可降解地膜調查監測，通過對其降解特性、殘留情況、保溫保墑性能及對產量影響的監測分析，評價不同類型可降解地膜農田適用性及推廣的可行性，以期早日解決農田白色污染。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

1.1.1 試驗條件 試驗地點安排在全國優質花生產地山東省莒南縣澇坡鎮，屬暖溫帶季風區半濕潤大陸性氣候，年平均降雨量853 mm，年均蒸發量1610.6 mm，年平均氣溫12.9℃，年平均日照時數2468.6 h，平均相對濕度為70%。試驗地塊土壤類型為砂壤土，肥力一般，水澆條件一般，試驗前耕翻后統一對地塊內殘留地膜進行撿拾，保證地塊內無明顯殘留地膜，確保殘留地膜對此次試驗調查不造成影響。試驗期間，所有農事操作均統一按照農戶種植習慣進行。

1.1.2 試驗材料

（1）花生品種。‘魯花三號’。

（2）地膜類型。0.004 mm普通地膜，0.01 mm全生物降解地膜，0.008 mm 全生物降解地膜（2 種）和0.005 mm氧化生物雙降解地膜。

由于市場供應限制，本試驗只選取了4 種降解地膜，其中0.008 mm 全生物降解地膜為2 個廠家生產。另外，由于市場上已經難尋符合0.01 mm 國家地膜標準的普通地膜，結合當地農戶覆膜實際，選用了最常用的0.004 mm的普通地膜。

1.1.3 試驗安排 每種類型地膜為1 個處理（面積75 m2），同時設裸地（不覆膜）對照1個，每個處理重復3次，所有處理隨機排列（試驗處理見表1）。所有處理5月5日播種并機械覆膜，覆膜后每隔7天觀察記錄地膜降解情況，同時記錄花生生長發育進程，9月16日統一收獲測產，10月5日調查地膜降解和殘留情況。

表1 試驗處理安排

1.2 測定方法

1.2.1 地膜外表變化觀測 采用目測法，從覆膜開始，每隔7 天觀察記錄地膜顏色、形態以及表面完整情況的變化情況，并拍照。

1.2.2 土壤溫度 采用土壤溫度記錄儀自動測定，探頭埋設深度為10 cm，每1 h記錄1次。

1.2.3 土壤濕度 采用100 mL 量杯分別用參試地膜進行覆蓋，放置于室溫條件下，定期觀察水分蒸發的程度，用于鑒定參試各類地膜的保水性。

1.2.4 產量計算 每小區隨機取樣10 株，稱總鮮重，按照折干率55%、出果率78%、種植密度11.1萬穴/hm2計算產量。

1.2.5 殘膜調查 花生收獲后，每個小區隨機選取寬0.75 m×1.33 m 樣方，收集土壤10 cm 耕層殘膜，洗凈、晾干、稱重。

2 結果與分析

2.1 保墑性能表現

地膜降解誘導期內觀察：CK2 和F 膜底有大量水滴凝結，C1、C2、D2基本沒有。

花生幼苗期土壤墑情調查：CK2 和F 膜下平均約1.5 cm 現濕土，CK1 平均約 2.5 cm 現濕土；C1、C2、D2膜下平均約4.5 cm現濕土。

不同處理監測期內（106 天）水分揮發情況（見圖1）：水分揮發量由小到大分別為F≈CK2＜C1≈C2≈D2＜CK1。F、CK2 揮發量僅為對照組的1.78%和2.60%，C1、C2、D2 揮發量分別為對照組的15.28%、15.62%和17.20%。

2.2 保溫性能表現

根據各處理10 cm耕層處全天土壤溫度變化情況（圖2），可以看出，各處理全天溫度變化軌跡相似，日平均溫度高低順序為F＞C1＞C2＞D2＞CK2＞CK1，各處理最低溫度均出現在8 點左右，最高溫度均出現在17點左右，F保溫效果最好，可以提高土壤溫度10℃左右，C1次之。

圖1 不同處理監測期內（106天）水分揮發量

2.3 花生生長發育及產量表現

由花生生長發育及產量調查表（表2）可以看出，除CK1 外，出苗率差異不明顯，D2 和F 處理的開花率明顯高于其他處理，CK1 出苗率和開花率均最低；各處理產量順序為F＞C1＞C2＞CK2＞D2＞CK1，CK1產量最低，F產量最高，比CK1增產約27.6%，C1、C2和CK2 產量差異不明顯，比 CK1 增產約17.5%，D2 產量較CK1略有提升。另外，由于本次試驗除播種次日（5月 6 日）降中雨 1 次外，5月 7 日至 6月 17 日無有效降水，導致整體出苗率偏低，裸地表層土壤板結，出苗更加困難。

圖2 土壤溫度變化情況

表2 花生生長發育及產量調查表

表3 各處理地膜降解及殘留情況

2.4 降解及殘留情況

由各處理地膜降解及殘留情況（表3）可知，各處理地膜誘導期長短順序是F＞C1＞C2＞D2，D2 降解誘導期較短，僅為28天，顯著低于其他3種降解地膜；調查中發現，D2 處理地膜進入碎裂期時，C1、C2、F 仍處于大裂期；從殘留量和殘留量可以看出，各處理地膜降解速度為D2＞F＞C1≈C2＞CK2，D2 殘留率最低，普通地膜殘留率顯著偏大。

3 結論

本次研究發現，0.005 mm氧化生物雙降解地膜在花生發芽率上僅次于普通地膜，誘導期內保墑、保溫方面表現最好，產量最高，但是后期出現降解速度不一致現象，局部到收獲時仍未發生降解；3種規格的全生物降解地膜在保墑性能上略遜于氧化生物雙降解地膜和普通地膜，在保溫性能上略遜于氧化生物雙降解地膜，優于普通地膜，相互間在發芽率、保溫、保墑方面差異不顯著，但是在誘導期長短、殘留率以及開花情況、花生產量方面出現明顯差異，其中一家企業生產的0.008 mm全生物降解地膜由于誘導期較短，造成地膜過早變脆、風損嚴重，后期呈現出直線撕裂，基本喪失了保溫保墑的功能，致使產量顯著低于其他規格地膜；另外，4 種降解地膜統一呈現出誘導期越長花生產量越高和畦面部分降解較快、覆土部分降解很慢的現象。

綜上所述，氧化生物雙降解地膜雖然在花生生長發育及殘留情況上表現較好，但是由于其降解性能不穩定、速度不一致，加之其原料仍然是聚乙烯，能否真正實現降解及其產物對土壤環境的影響還需進一步研究；全生物降解地膜雖然在花生生長發育及產量、殘留等方面略遜于氧化生物雙降解地膜，但在產量與普通地膜相當的情況下表現出良好的降解性能，可作為解決地膜污染的途徑之一。由于此次試驗只是在魯南地區花生上開展的初步研究，與當地的氣候特點和作物生長規律有必然的聯系，在實際生產中應綜合作物生長發育特性和降解地膜誘導期長短、保溫保墑情況以及殘留情況合理選擇對應產品；考慮到環境影響，降解地膜生產企業應逐步提升技術標準和降低生產成本，政府部門應加大對降解地膜企業的扶持和使用農戶的補貼，早日解決農田白色污染。