光降解地膜在作物生產中的應用現狀及發展趨勢

劉 芳 陽秀情

（湖南應用技術學院農林科技學院，湖南 常德 415101）

引言

自1979年地膜覆蓋栽培技術在我國試驗并推廣以來，作物生產實現了增產增收，經濟收益良好，多年以來地膜的生產量和使用量均大幅增長。

隨著地膜應用的推廣，土壤中殘膜積累現象嚴重，致使耕層土壤的透氣透水性能下降，使得對水分、養分的吸收效率下降，阻礙了作物根系的發育進而影響作物的產量。此外，殘膜隨風飄散，不僅污染環境，而且牛羊等牲畜誤食后還會引發腸梗阻，造成死亡。

為減輕殘膜對土壤的污染和對農作物產量的影響，在地膜完成使用后，通過人工揭膜進行部分回收，約每公頃60元，采用降解地膜，雖然每公頃成本增加15元，但不需揭膜，既減輕了勞動強度，又解決了殘膜對土壤及環境的污染問題，社會效益顯著?？山到獾啬げ粌H具有普通地膜的保溫保墑效果，還可以自然降解，因此，應用可降解地膜代替傳統地膜可以較大程度上解決地膜污染問題。本文主要針對光降解地膜及其在當前主要農作物上的應用進行綜述。

1.光降解地膜簡介

光降解地膜是一種在地膜原材料中（高分子聚合物）加入光敏性物質或引入光增敏基團，使其在吸收紫外光后在其他助劑的協同作用下引發光氧化反應，進而使大分子鏈斷裂變為小分子化合物，地膜變脆，物理機械性能下降，最后破裂破碎和消失的一類地膜。光降解地膜分為添加型光降解地膜和合成型光降解地膜兩大類。

2.光解地膜在作物上的應用研究

2.1 棉花

研究表明，與普通地膜相比，光降解地膜在棉花生產覆蓋期間具有同樣的土壤環境效應和增產效果。毛任釗等研究也證明，光解地膜覆蓋栽培不僅可以產生良好的土壤水熱效應，而且降解性能好，對棉田生態環境具有顯著的改善效應。

宋美珍等研究發現，棉花覆蓋光解膜，增產幅度為4.6%-25.2%，效果優于普通地膜。光解膜的誘導期為51-64天，在田間自行分解，減少了污染。

棉田使用光降解膜，不僅能夠很好的防除雜草，還能夠改善土壤的物理化學性質，起到有效提高地溫、保肥保墑的效果，以有利于種子早萌發出土，提高根系活力，很好的平衡營養和生殖生長，進而提高植株抗性，達到早熟、優質和高產的目的，同時伏前桃、伏桃和秋桃分別比普通地膜多0.1個、0.3個、0.2個，增產率26.6%；雖然光降解地膜壓土部分(無光照)基本上不降解，但離土后(有光照)仍能繼續降解，其殘片進入土壤后，對棉花生長發育未產生不良影響。

降解膜覆蓋栽培棉花可增加果枝數，提高單株結鈴率，進而提高棉花產量；同時降解膜在光照和土壤微生物作用下是可以降解的，并且降解效應十分顯著。此外，降解膜覆蓋栽培可提高土壤積溫、培肥地力，可以很好地改良土壤生態環境。

2.2 甘蔗

覆蓋光降解地膜種植的甘蔗，在苗期生長、農藝性狀、產量、糖分方面與覆蓋普通地膜相比基本無差異，保溫保墑作用與普通地膜效果也是基本一致，但是光降解地膜可自行光降解，殘留大大低于普通地膜。另外，該地膜還具有除草功能，有利于甘蔗生長或產量形成。

應用甘蔗除草光降解地膜總投入比甘蔗專用除草地膜每公頃低271.5元，比普通地膜每公頃低736.1元，大大減少了成本投入。

晏祥玉等研究表明光降解膜全膜覆蓋技術較半膜覆蓋與不蓋膜具有較好的增溫保濕、提高蔗莖產量、蔗糖分和增糖效果，其中平均土溫較半膜覆蓋和不蓋膜分別提高1.8℃、3.9℃；平均土壤含水量分別提高3.3、7.7個百分點；平均蔗莖產量增加19.8%、33.4%；平均蔗糖糖分提高0.52、0.86個百分點。

2.3 烤煙

孟慶雷等研究發現，光降解地膜在增溫保濕、促進煙草生產，提高烤煙單產、均價、等級方面與普通銀膜具有同等作用；且光降解地膜可在田間自行光解，融合于土壤中，利于保護煙田生態環境。

黃瑤珠等研究表明，在南雄煙區，光降解地膜可以代替普通地膜，同時不影響煙草產量及品質的提高，煙葉內在化學成分比較協調。

王學明等在湖南瀏陽開展了關于不同類型地膜在烤煙上應用的研究，該試驗研究了光降解除草地膜、普通光降解地膜、對照膜和空白對照四個處理方式，其中光降解除草地膜的除草效果與其他3個處理方式之間差異均達到了顯著和極顯著水平；在一定的程度上可以促進烤煙的生長發育，其產量和品質也高于空白對照，中上等煙比例高于空白對照7.3%。

吳澤剛等開展了降解地膜在烤煙的應用對比試驗：與常規地膜相比，用可降解地膜覆蓋種植壟1個月后，地膜就開始降解，2個月后降解面積達到一半以上；4個月后降解面積達到100%。并且，可降解地膜能夠改進烤煙生物學性狀，對產量也有一定的提高效果。

2.4 玉米

光降解地膜在提升地溫、降低土壤容重、保墑抗旱等方面的效果均優于普通地膜，并且具有促進玉米生長發育、早熟和提高產量的效果。

研究表明：拔節期，光解地膜覆蓋的土壤水分高于對照6.0個百分點，且提高土壤溫度0.9℃，同時拔節期的株高以光解地膜覆蓋最高；光解地膜覆蓋的產量與比對照增產l8.3%。水分利用效率比對照提高了19.0%。

不同地膜覆蓋對玉米生物性狀和產量的影響研究結果表明，光解膜全膜覆蓋的保水保墑效果最好，產量也最高，平均為每公頃9277.5 kg，平均增產率為4.4%。

李忠杰研究發現，光解膜在覆蓋期間具有與普通膜相同或相近的增產、增溫效果；光解膜經曝曬后，在一定時間內可自行降解，但在覆蓋玉米條件下，降解時間有所延長，表明作物遮陰一定程度上影響光解，壓土部分的膜基本不降解，經過去土后曝曬可繼續降解。

2.5 花生

在花生生產中，相比普通地膜，光降解地膜不僅具有同樣的增溫、保墑、增產效果，而且可以節省拾膜用工。

陳明周等研究發現，光降解除草地膜在花生覆蓋栽培中具有一定的提高地溫、保墑作用，增產效果明顯，產量增幅高達14.13%-30.79%；而且對田間常見雜草防除效果良好。

研究發現，不同地膜覆蓋花生均比不覆蓋地膜增產顯著，其中既增產增效，又對土壤、飼料、環境無污染的覆蓋材料以可控光生降解膜為最佳，液態地膜次之，是聚氯乙烯地膜的替代產品。

趙麗蘭等研究表明，可降解銀光膜可明顯提高花生生長前中期土壤溫度和土壤含水量；可抑制田間雜草生長，對雜草有較好的防除效果；可促進花生葉片生長，增加葉面積系數，保持較高的群體光合能力；增加單株結果數，提高果重，顯著提高莢果產量?？山到忏y光膜的綜合效果明顯優于普通地膜。

2.6 其他作物

2.6.1 西瓜

研究表明，西瓜在經過黑色無紡布地膜覆蓋處理條件下，能夠縮短植株的雌花開花延續期，并且能夠提高根系活力、提升果實品質，且可在6個月內降解。從經濟效益和環境效益等方面綜合考慮，可以選用黑色無紡布作為覆蓋材料用于早春大棚吊蔓小型西瓜栽培中。

2.6.2 小麥

研究發現，光解地膜降解產物可以使得小麥葉綠素相對含量降低2%，葉綠素熒光參數也略有降低，但能夠提高小麥穗粒數、千粒重、單穗重及小麥籽粒蛋白質含量，因此以聚乙烯為原料的可降解地膜降解產物對小麥產量和品質沒有不良影響。

2.6.3 大豆

研究證明:

首先，光解地膜降解后形成的各種降解產物能夠略提高大豆生長中期土壤酸堿性，而會不同程度降低土壤有機質含量、堿解氮、有效磷和速效鉀含量。

其次，該試驗還發現降解產物可以提高大豆株高、增加單株有效莢數、株粒數、百粒重、株粒重等，但針對每個指標作用大小不同，依不同降解產物和殘留量的不同而不同。

試驗表明，光解地膜降解產物是可以通過改善土壤的理化性質而促進養分的分解和吸收，在一定程度上提高大豆單株產量。

3.光降解地膜的發展趨勢

綜上所述，不難看出，相比普通地膜，光降解地膜具有降解、防病、防蟲、保水、保肥，調節土壤溫度、增強光合作用等功能，可使作物增產20%左右，減少農藥施用量，而且可以自行降解，減輕了白色污染。光降解地膜破碎、降解后，小殘片進入土壤，不會使土壤性質變差進而危害作物，同時具有減輕土壤污染、水體污染等污染的優點。

但是，光降解地膜目前也存在三點不足：

3.1 降解程度和速率受光照強度、生態氣候條件、土壤環境、種植品種等因素的制約較大，因此地膜的降解速率很難準確控制。

3.2 該種降解在覆蓋使用時，埋入土壤中的部分由于不能接受紫外線照射，是不能被降解的。

3.3 而且其分解物對大氣、水質、土壤是否產生二次污染尚不明確。故光降解地膜由于降解程度受環境的影響較大、且降解可能存在不徹底性，限制了其應用?？紤]到我國具體情況，目前作為解決地膜殘留污染重要而有效的途徑之一，還是具有推廣應用前景的。