不同生物可降解地膜在甘薯上的應用效果研究

劉利平 楊秋實康子領 王 成

（1安徽省農業技術推廣總站，安徽合肥 230001；2泗縣農業技術推廣中心，安徽泗縣 234399）

我國是世界上地膜使用量、覆蓋面積最大的國家，近年來，全國農作物覆膜面積近2 000萬hm2，占全球地膜用量的75%。地膜覆蓋技術的應用為國家的糧食安全保障、蔬菜周年供應等作出了巨大的貢獻，但長期使用也造成土壤中殘留了大量難以降解的白色垃圾，對農業生態環境的修復及農業生產的可持續發展形成了巨大阻礙。生物可降解地膜替代傳統地膜是解決地膜殘留污染的有效措施和手段之一。伴隨著生物新材料新技術的發展，國內生產可降解地膜的廠家數量迅速增長，產品質量也逐步提高，部分地膜產品已投入實際生產應用。

安徽省是重要的農業大省，地處北亞熱帶與暖溫帶的南北過渡地帶，農作物品類豐富，種植模式具有多樣性，地膜的應用十分廣泛[1]，2020年全省農用地膜使用量4.25萬t，地膜覆蓋面積46.72萬hm2。為篩選出具有較高安全性、經濟性、適用性的地膜產品用于示范推廣，安徽省農業技術推廣總站近年開始在省內開展了可降解地膜的多點、多作物、多年連續試驗，泗縣農業技術推廣中心承擔了甘薯可降解地膜對比試驗。筆者開展了不同廠家生產的生物可降解地膜在甘薯上的應用效果試驗，以期篩選出與常規地膜覆蓋效果相仿、可正常機械鋪設、當年降解率高、能滿足甘薯正常生產需要的可降解地膜產品。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗設在泗縣大路口鎮西李村，當地平均氣溫15.5℃，年平均降水量1 097.1 mm，年平均日照時數2 085.9 h。試驗地塊地勢平坦，肥力均勻、中等，能灌能排，土壤類型為砂姜黑土，質地為壤土，耕層厚度20 cm，通常地下水位為1.5 m。

1.2 試驗材料

1.2.1 供試地膜。試驗用地膜分別由宿州妙順環保科技有限公司、蘭州鑫銀環橡塑制品有限公司、湖北光合生物科技有限公司提供，誘導期均設為120 d，各產品的生產原料、降解路徑、規格、顏色見表1。

1.2.2 供試作物。供試甘薯品種為紅薯303。

1.3 試驗設計

試驗共設7個處理，分別為宿州妙順環保科技有限公司生產的白色生物可降解地膜（A1）和黑色生物可降解地膜（A2）、蘭州鑫銀環橡塑制品有限公司生產的白色生物可降解地膜（B1）和黑色生物可降解地膜（B2）、湖北光合生物科技有限公司生產的黑色生物可降解地膜（C2）、市售白色普通聚乙烯膜（CK1）和黑色普通聚乙烯膜（CK2）。

試驗田南北向起壟，去除邊行，每行設置1個大區，面積 200 m2（1 m×200 m）。 平行設置，不設重復。

1.4 試驗實施

2021年5月9日鋪設地膜，甘薯壟寬100 cm，地膜規格均為110 cm，滿足鋪設要求。采取機械作業，鋪設過程中各試驗用生物可降解地膜未出現拉斷、破損情況，能夠正常進行人工拉伸與壓土覆膜等操作，機械強度及韌性與普通地膜無明顯差異。5月12日栽插，所有田間管理同常規大田。11月18日收獲。

1.5 測定內容與方法

牽引長繩東西向垂直橫跨7個壟面，每壟在線下投影處相應位置選1個取樣點。每壟縱向每間隔40 m確定1組取樣地點，共確定5組取樣地點。

在地膜鋪設完成后第3天移栽時即5月12日，對土壤5、15 cm處的溫、濕度及地膜內、外溫度進行多點監測，各處理在當日 9：00、14：00、18：00 各確定5處測量，取算術平均值[2]。收獲時，測定甘薯商品性狀，分析不同處理對甘薯生長的影響。

收獲時，試驗采取機械收獲、人工分撿的方式測產，每處理隨機量取5個1 m長壟（壟寬1 m，計1 m2），人工撿拾新鮮健康甘薯塊，去除腐爛薯塊，現場稱重計產。

2 結果與分析

2.1 不同地膜水汽阻隔性能

從表2可以看出，處理A2的土壤增溫較快，處理A1、A2膜內、外溫度較高但溫差較小，分析原因主要是該處理地膜生產原料為改性PE，且膜的厚度相對較薄。處理B2的土壤溫度較CK2低0.5～1.0℃。處理B1的土壤濕度明顯較CK1高6～9個百分點，保墑性能較強。處理B1、C2地膜內、外溫差較大，達1.8℃，說明地膜本身隔熱性能較強。各處理在鋪膜后膜內熱氣很快形成水珠凝聚在內表，增溫保墑效果明顯。排除檢測時間差異等因素影響，生物可降解地膜在誘導期內保溫、保濕性能與普通地膜無明顯差異。

表2 試驗點環境監測數據

2.2 不同地膜降解情況及降解性能

5月12日栽插薯苗，栽后第3天開始連續陰雨，薯苗起身快，生長旺盛，6月上旬基本封行，封行時間較往年縮短20 d左右；6月中旬以后，田間大部分時間有積水。9月16日，地膜鋪設130 d，已超過地膜所設定的誘導期10 d，現場調查發現：此時生物可降解地膜出現橫徑大于5 cm破洞、裂縫，黑膜殘膜輕輕拉動即破碎，露出地面；白膜膜面相對較為完整。2022年1月12日在下茬小麥田調查發現，全生物可降解地膜目測無殘留膜塊，改性PE生物地膜降解率達80%以上。

本次試驗，宿州妙順環保科技有限公司除試驗用膜外還提供了幾款降解地膜，在試驗田邊使用。試驗人員抽取了3個黑色地膜樣品（包括試驗處理A2用膜）及對照普通地膜進行相關性能檢測，檢測結果見表 3、表 4。

表3 不同地膜產品初始機械拉伸性能

表4 不同地膜產品使用后降解性能檢測數據

相關降解地膜標準[3-5]降解程度衡量評價中，通過產品物理機械性能的變化來表征產品降解程度。可以直觀地通過觀察、手撕測試感受降解進程，表觀變化伴隨著的是內部分子量和分子結構的改變，通過機械性能來表征產品降解可以直觀、快速地對產品降解進行評價。本試驗中參試地膜使用前后的物理性能檢測結果顯示，經過一季的使用后，參試地膜橫、縱向斷裂伸長率及拉伸強度等指標相較出廠檢測均有不同程度的下降。其中：生態地膜1號的縱向斷裂伸長率下降幅度最大達70.7%，橫向拉伸強度下降幅度最大達46.2%；處理A2所用地膜的橫向斷裂伸長率下降幅度達53.5%，橫向最大拉伸負荷下降幅度最大達57.4%；而對照普通地膜使用一季后無明顯變化。供試樣品地膜降解符合預期，機械性能下降明顯。

2.3 不同地膜對甘薯產量和品質的影響

從表5可以看出，生物可降解地膜處理甘薯產量較CK1增加24.35%～27.42%，較CK2增加22.90%～25.93%，增產效果顯著。其中，白色生物可降解地膜較黑色生物可降解地膜增產率略低，黑色生物可降解地膜之間差異不明顯。據現場觀察及撿拾工人反映，生物可降解地膜處理薯塊大小均勻并且表面光滑，爛果較少。

表5 不同地膜處理甘薯產量

3 結論與討論

本試驗結果表明，供試生物可降解地膜機械拉伸性能良好，可滿足機械鋪設需求，不需改變原有農事操作習慣，鋪設后膜面很快形成水汽，其增溫保墑性能良好，在甘薯生長發育初期具有良好的促成作用。甘薯生育中后期，生物可降解地膜有效降解打破阻隔，利于土壤水分蒸發，可以減少因小薯長期處于高濕土壤環境而造成的爛果，同時增強透氣性，對薯塊養分積累和膨大具有正向影響。試驗當年降雨量偏大，總體產量較往年低，但生物可降解地膜較普通地膜增產效果明顯。

根據實地監測，由全生物基原料生產的可降解地膜能夠當季完成降解80%以上。宿州妙順環保科技有限公司以PE基原料生產的生物可降解地膜收獲時拉力下降程度均在50%左右，降解效果良好。同時，根據用戶反饋，收獲時可降解地膜不會纏繞機械，殘膜不需要離田，減少了用工成本，提高了收獲效率。根據產品技術特性及往年宿州妙順環保科技有限公司生產的可降解地膜在泗縣的大面積試驗示范情況來看，此狀態下可降解地膜可直接旋耕進入土壤，后期能夠在土壤中持續發生降解[6]。

泗縣甘薯生產上可降解地膜的推廣使用應以黑色地膜為主。黑色地膜產品保溫保墑、降解效果能夠滿足甘薯全生育期的需求，且在抑制雜草上較白色地膜更為明顯，黑色地膜內雜草在暗環境下莖稈纖細，不能拱出地膜，能減少人工除草次數，降低人工成本投入。在生產工藝許可的情況下，廠家可考慮生產中間寬度15 cm為白色、兩邊為黑色的配色地膜，既能有效抑制雜草又能增加薯苗著生處光照，有利于甘薯苗期生長。