旱作區(qū)不同降解地膜對馬鈴薯產(chǎn)量及降解的影響

梁偉琴，郭黎明，李繼明

（甘肅省定西市安定區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心，甘肅 定西 743000）

安定區(qū)位于甘肅省中部，干旱少雨、十年九旱是該地典型的氣候特征[1]。馬鈴薯是當?shù)氐闹髟宰魑铮シN面積在6.7 萬hm2以上[2]，其中黑色地膜覆蓋面積有5.3 萬hm2，使用地膜6 400 多t，地膜覆蓋栽培技術(shù)實現(xiàn)了馬鈴薯的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，為農(nóng)民脫貧致富和糧食安全做出了極大貢獻[3]，但是現(xiàn)有地膜不可降解性、回收利用率低等問題也造成了環(huán)境污染[4]。因此，解決殘膜污染土壤問題已成為地膜覆蓋栽培技術(shù)的當務(wù)之急。生物降解地膜最早產(chǎn)生于1973 年，由于受降解時間影響因素多，破裂時間和降解可控性差，機械強度不夠，鋪膜易斷裂，增溫保墑性能差，難以滿足不同氣候條件和作物的生長需要，成本較高等影響，推廣應(yīng)用緩慢，但從發(fā)展趨勢看來，發(fā)展完全生物降解地膜能有效解決殘膜的環(huán)境污染問題[5]。安定區(qū)馬鈴薯生產(chǎn)中黑色地膜除一部分回收利用外，其余堆放在田間地頭或以碎片留存在土壤中。這樣，隨著連年使用，地膜污染問題日益凸顯，如何實現(xiàn)既發(fā)揮地膜的抗旱保墑增產(chǎn)功能，又不造成環(huán)境污染[6]就顯得尤為重要。為此，開展了降解地膜在馬鈴薯生產(chǎn)上的應(yīng)用試驗，為旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設(shè)在香泉鎮(zhèn)香泉村，試驗地海拔2 100 m，年平均降雨量400 mm，年平均氣溫6.3 ℃，≧10 ℃有效積溫2 239.1 ℃，土壤類型為黑壚土，前茬為馬鈴薯，肥力中等，地力均勻，秋季深耕整地時施用農(nóng)家肥（雞糞）6 000 kg/hm2，春季播種時施用撒可富馬鈴薯配方專用肥（N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15）1 200 kg/hm2，尿素（N 46%）150 kg/hm2，鈣鎂磷肥（P2O514%～18%、MgO 10%～15%、CaO 25%～30%、Si0240%）150 kg/hm2。

1.2 試驗材料

參試馬鈴薯品種‘青薯9號’（甘肅百泉種業(yè)有限公司）。普通聚乙烯黑色地膜，厚0.012 cm（甘肅宏鑫農(nóng)業(yè)科技有限公司）。全生物黑色降解地膜6號、7 號、8 號、9 號和11 號（蘭州鑫銀環(huán)橡塑制品有限公司）。

1.3 試驗方法

采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)6個處理，3次重復(fù)。分別為：（1）降解地膜6號；（2）降解地膜7號；（3）降解地膜8號；（4）降解地膜9號；（5）降解地膜11號；（6）黑色全膜覆蓋（對照），小區(qū)面積60 m2（長10 m×寬6 m），各處理采用全膜雙壟側(cè)播方式覆膜播種，播種密度60 000株/hm2。試驗于2017年4月22日播種，10月15日收獲。其他田間管理措施同大田。

1.4 數(shù)據(jù)處理

1.4.1 生育期和形態(tài)指標觀測

主要生育時期情況：每一小區(qū)選1個點，3次重復(fù)，每個點定位30 株，進行定位觀測。當30 株的10%進入某一發(fā)育階段時，即為該生育期的始期，當50%進入某一發(fā)育階段時，即為進入該生育期[7]。采用以上的定位株，在馬鈴薯生長的各個生育時期進行株高和干物質(zhì)積累量（包括塊莖）的測定[8]。

1.4.2 土壤溫度測定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，每一小區(qū)分10，20和30 cm共3個土層使用直角地溫計分別測定。出苗期將地溫計埋入種植帶2 行間，全生育期均在固定地方讀取地溫。各生育期地溫測定均選在干燥晴天進行[9]。

1.4.3 土壤水分測定

在出苗期、開花初期、淀粉積累期、收獲期，各小區(qū)分0～10，10～20和20～30 cm共3個土層分別取土樣，取樣位置均在種植帶2行間，用烘干法測定土壤含水量[10]。

土壤含水量（%）=（土壤鮮質(zhì)量-土壤干質(zhì)量）/土壤干質(zhì)量×100

1.4.4 降解膜降解測定內(nèi)容

通過定期的肉眼觀測，記錄地膜顏色、形態(tài)以及表面完整情況的變化。分為誘導(dǎo)階段、破裂階段、崩解階段、完全崩解和完全降解階段5 個階段。第一階段：誘導(dǎo)期，即開始鋪膜到出現(xiàn)小裂縫的時間（小裂縫的標準為小于1 cm的裂縫）；第二階段：破裂期，即肉眼清楚看到大裂縫的時間（大裂縫為大于3 cm的裂縫）；第三階段：崩解期，即地膜已經(jīng)裂解成大碎塊，沒有完整的膜面（出現(xiàn)大于5 cm的裂縫，或者有的裂口合并出現(xiàn)碎塊）；第四階段：完全崩解期，地面無大塊殘膜存在，仍有小碎片：第五階段：完全降解期，地膜在地表基本消失[11]。觀測時，每一小區(qū)定位10個觀測點，如果有5個都出現(xiàn)了該階段的特征時，即可認為是達到了該階段。

1.4.5 裂口大小測定

在馬鈴薯收獲期，每一處理隨機選擇一個小區(qū)，按0～5，5～10，10～20，20～30 和30 cm 以上標準用直尺測量裂口大小和數(shù)量，統(tǒng)計裂口總長度[12]。

1.4.6 塊莖生長狀況

每一小區(qū)隨機抽取10株觀察塊莖性狀特征、塊莖數(shù)目和單株塊莖重[13]。

收獲時各小區(qū)單收計產(chǎn)。并按大小分級，50 g以下為中小薯，50 g以上為大薯，大薯所占的重量百分比為大薯率[14]。

1.4.7 塊莖品質(zhì)測定

馬鈴薯塊莖品質(zhì)檢驗由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)測試中心檢測。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel 2003和統(tǒng)計分析軟件（SAS 9.4）進行統(tǒng)計和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對馬鈴薯物候期的影響

由表1可以看出，各處理對馬鈴薯的生育時期無影響，各處理的馬鈴薯生育期基本一致。

2.2 不同處理對土壤含水量變化的影響

從表2可看出，在馬鈴薯生長不同時期，采用不同降解膜覆蓋栽培土壤0～30 cm耕層含水量有明顯差異。在出苗期，以降解膜9號處理為最高，平均是12.4%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.3個百分點；其次是降解膜6號處理，平均為11.9%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.8個百分點；最低是降解膜11號處理，平均為10.7%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.0個百分點。在開花初期，以降解膜9號處理為最高，平均是11.8%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.1 個百分點；其次是降解膜6 號處理，平均為10.7%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.2個百分點；最低是降解膜11號處理，平均為10.0%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.9 個百分點。在淀粉積累期，以降解膜9號處理為最高，平均是11.3%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.2個百分點；其次是降解膜6號處理，平均為11.2%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.3 個百分點；最低是降解膜11 號處理，平均為10.4%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.1個百分點。在收獲期，以降解膜9 號處理為最高，平均是10.6%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.5個百分點；其次是降解膜6號和8號處理，均為10.5%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.6個百分點；最低是降解膜11號處理，平均為9.2%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.9個百分點。

表1 不同處理對馬鈴薯物候期的影響Table 1 Effects of different treatments on potato phenology

表2 不同處理對土壤含水量變化的影響（%）Table 2 Effects of different treatments on soil moisture

2.3 不同處理對土壤溫度變化的影響

從表3可看出，各處理的保溫增溫均不如黑色全膜覆蓋（CK）處理的效果好。在出苗期，以降解膜9號處理為最高，平均是17.6 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.1 ℃，其次是降解膜8號處理，平均為17.4 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.3 ℃，最低是降解膜7號處理，平均為16.8 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.9 ℃。在開花初期，以降解膜9號處理為最高，平均是22.4 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.7 ℃，其次是降解膜6 號處理，平均為21.9 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.2 ℃，最低是降解膜11號處理，平均為20.1 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低3.0 ℃。在淀粉積累期，以降解膜9號處理為最高，平均是23.3 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.8 ℃，其次是降解膜6 號處理，平均為22.2 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.9 ℃，最低是降解膜11號處理，平均為20.9 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低3.2 ℃。在收獲期，以降解膜9號處理為最高，平均是20.3 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.5 ℃，其次是降解膜8號處理，平均為18.2 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.6 ℃，最低是降解膜11 號處理，平均為17.1 ℃，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低3.7 ℃。

表3 不同處理對土壤溫度的影響（℃）Table 3 Effects of different treatments on soil temperature

2.4 不同處理的地膜裂解時期

從表4可看出，各處理都出現(xiàn)了不同程度的降解，但各處理的降解都沒有達到完全崩解期和完全降解期，在田間裂解成大的碎塊和出現(xiàn)大的裂縫。以降解膜11號處理裂解時間最早，誘導(dǎo)期是7月2日，破裂期是7月28日，崩解期是8月6日；其次是降解膜7號處理，誘導(dǎo)期是7月7日，破裂期是8月5日，崩解期是8月13日；第三是降解膜8號，誘導(dǎo)期是7月10日，破裂期是8月9日，崩解期是8月16日；第四是降解膜6號，誘導(dǎo)期是7月13日，破裂期是8月12日，崩解期是8月22日；第五是降解膜9號，誘導(dǎo)期是7月15日，破裂期是8月17日，崩解期是8月28日。

2.5 不同處理的地膜裂解程度

從表5可看出，各處理0～5 cm裂口大小最多的是降解膜11 號處理，為186 cm；其次是降解膜7號處理，為172 cm；最低的是降解膜9號處理，為83 cm。5～10 cm 裂口大小最多的是降解膜11 號處理，為102 cm；其次是降解膜7號處理，為93 cm；最低的是降解膜9號處理，為57 cm。10～20 cm裂口大小最多的是降解膜11 號處理，為83 cm；其次是降解膜7 號處理，為82 cm；最低的是降解膜6 號處理，為53 cm。20～30 cm裂口大小最多的是降解膜11號處理，為91 cm；其次是降解膜7號處理，為

76 cm；最低的是降解膜9號處理，為25 cm。30 cm以上裂口大小最多的是降解膜11號處理，為75 cm；其次是降解膜7號處理，為65 cm；最低的是降解膜9號和降解膜6號處理，為32 cm。各處理以降解膜11號處理裂口總長度最多，是537 cm；其次是降解膜7號處理，是488 cm；最低的是降解膜9號處理，是259 cm。由各處理0～5 cm裂口大小最多，表明其碎裂和降解程度最好。

表4 不同處理的地膜裂解時期Table 4 Plastic film cracking stages of different treatments

表5 不同處理的地膜裂解程度Table 5 Film cracking grades of different treatments

2.6 不同處理對馬鈴薯經(jīng)濟性狀的影響

從表6可以看出，各處理對馬鈴薯經(jīng)濟性狀的影響均不如黑色全膜覆蓋（CK）處理。株高以降解膜9號處理為最高，是86.5 cm，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.6 cm；其次是降解膜6號處理，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低6.5 cm；最低是降解膜8號處理，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低13.8 cm。單株塊莖重以降解膜9號處理為最重，是0.77 kg/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.05 kg/株；其次是降解膜6 號處理，是0.73 kg/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.09 kg/株；最低是降解膜11號處理，是0.62 kg/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低0.20 kg/株。單薯重以降解膜9號處理為最重，是98.7 g，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.5 g；其次是降解膜8號處理，是98.6 g，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.6 g；最低是降解膜11 號處理，是92.5 g，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低8.7 g。大薯率以降解膜9號處理為最高，是67.53%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低1.98個百分點；其次是降解膜6號處理，是64.38%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低5.13個百分點；最低是降解膜11號處理，是53.23%，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低16.28個百分點。

2.7 不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量的影響

由表7可看出，各處理馬鈴薯產(chǎn)量均不如黑色全膜覆蓋（CK）處理。以降解膜9號處理的產(chǎn)量為最高，是36 261 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋（CK）處理減產(chǎn)4 078 kg/hm2，減產(chǎn)率為10.11%；其次是降解膜6號處理，產(chǎn)量是34 128 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋（CK）處理減產(chǎn)6 211 kg/hm2，減產(chǎn)率為15.40%；最低是降解膜11號處理，產(chǎn)量是27 756 kg/hm2，較黑色全膜覆蓋（CK）處理減產(chǎn)12 583 kg/hm2，減產(chǎn)率為31.19%。經(jīng)對小區(qū)產(chǎn)量結(jié)果進行方差分析知，F(xiàn)=12.79 ＞F0.01,5,10=5.64，各處理間差異極顯著。

表6 不同處理對馬鈴薯經(jīng)濟性狀的影響Table 6 Effects of different treatments on potato economic traits

表7 不同處理對馬鈴薯產(chǎn)量的影響Table 7 Effects of different treatments on potato yield

表8 不同處理對馬鈴薯各個生育期干物質(zhì)積累量影響Table 8 Effects of different treatments on dry matter accumulation at each growth stage of potato

2.8 不同處理對馬鈴薯各個生育期干物質(zhì)積累量影響

從表8可看出，在幼苗期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號處理為最高，是16.2g/株，與黑色全膜覆蓋（CK）處理相等；在塊莖形成期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號處理為最高，是62.7g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低2.6g/株；在塊莖膨大期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號處理為最高，是131.7 g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低4.6g/株；在淀粉積累期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號處理為最高，是268.5g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低10.8 g/株；在成熟期，馬鈴薯干物質(zhì)積累量以降解膜9號處理為最高，是226.5g/株，較黑色全膜覆蓋（CK）處理低11.3g/株。

3 討 論

降解地膜是為適應(yīng)社會對于環(huán)境保護的需要而產(chǎn)生的一種新型地膜，是今后中國地膜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，也是發(fā)展可持續(xù)性農(nóng)業(yè)的必要前提[15]。安定區(qū)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以旱作農(nóng)業(yè)為主，地膜的保墑、增溫、增產(chǎn)等作用為安定區(qū)的旱作農(nóng)業(yè)發(fā)展做出了積極貢獻，但其負面作用也隨著連年使用更加明顯，普通聚乙烯地膜不易降解、回收難，造成了耕地污染和農(nóng)村環(huán)境污染[16]。近幾年來，許多地膜生產(chǎn)廠家相繼生產(chǎn)了各類降解地膜，如光降解、全生物降解地膜、雙降解等，從工藝性狀、氣候條件等各方面進行了大量的試驗研究[17]，安定區(qū)也從山東、蘭州等不同廠家引進試驗了不同降解膜的降解性能和對馬鈴薯的增產(chǎn)效果，探索旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展途徑。該試驗引進由蘭州鑫銀環(huán)橡塑制品有限公司生產(chǎn)的全生物黑色降解地膜6號、7號、8號、9號、11號5種降解地膜，以普通黑色地膜為對照，研究降解地膜的降解特點和對馬鈴薯產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明，各降解膜處理的保溫保墑效果，干物質(zhì)積累量，產(chǎn)量均不如黑色全膜覆蓋（CK），也沒有完全降解，只達到崩解期，降解效果差，而且降解后，碎裂成小的碎片，更不利于回收。陳小花[18]研究了不同降解膜對馬鈴薯生長特性及產(chǎn)量的影響，降解膜存在不完全降解或提前降解的問題。這些研究結(jié)果與該試驗研究結(jié)果基本一致。因此，在安定區(qū)，應(yīng)繼續(xù)開展對降解膜的降解機理和對馬鈴薯增產(chǎn)效果試驗研究，減少地膜污染，實現(xiàn)旱作農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。