可降解地膜在烤煙栽培中對(duì)農(nóng)田環(huán)境和作物產(chǎn)量的影響

施麗梅，禹 莉，李紅云，陶春紅，施全勇，王秀珍

（1.玉溪市農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)和農(nóng)村能源工作站，云南 紅塔區(qū) 653100；2.峨山縣農(nóng)村綜合服務(wù)中心，云南 峨山 653200；3. 玉溪市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，云南 紅塔區(qū) 653100；4. 峨山縣農(nóng)業(yè)綜合服務(wù)中心，云南 峨山 653200；5. 峨山縣岔河鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)農(nóng)村服務(wù)中心，云南 峨山 653200；6. 玉溪市農(nóng)村社會(huì)事業(yè)發(fā)展中心，云南 紅塔區(qū) 653100）

地膜是中國煙草栽培必要的生產(chǎn)資料[1]，主要起到增溫保濕、去除雜草、提高成活率和生長效率等作用。近年玉溪市烤煙栽培面積年均在4.67 萬hm2左右，全部使用地膜覆蓋栽培，全年地膜用量達(dá)到2800 t。大量地膜殘留在土壤中，使得作物產(chǎn)量受到嚴(yán)重影響。已有研究表明，作物產(chǎn)量隨殘膜數(shù)量的增加而降低，并且存在顯著降低農(nóng)作物產(chǎn)量的塑料殘膜臨界值[2]。塑料地膜覆蓋栽培技術(shù)自1978 年從日本引入中國，隨后廣泛應(yīng)用于烤煙栽培管理中[3]。為實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增質(zhì)，植煙區(qū)大規(guī)模實(shí)行覆膜栽培，很多地區(qū)為全程覆膜。針對(duì)普通地膜給烤煙生產(chǎn)帶來的生態(tài)環(huán)境破壞和對(duì)農(nóng)作物生產(chǎn)的影響，2021 年開展了不同類型的可降解地膜烤煙栽培對(duì)比試驗(yàn)，探索可降解地膜在烤煙栽培中的實(shí)際運(yùn)用狀況，為今后推廣可降解地膜做好技術(shù)貯備。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)條件

試驗(yàn)點(diǎn)選擇在云南省玉溪市峨山縣雙江街道辦事處富泉村委會(huì)金牛村民小組，地處東經(jīng)102°19′52″，北緯 24°7′17″，海拔 1620 m，常年平均氣溫 17.2 ℃，極端最高氣溫32.6 ℃，極端最低氣溫-1.1 ℃。年日照時(shí)數(shù)2408.2 h。年平均降水量693.7 mm，年平均相對(duì)濕度72%，無霜期314 d，主導(dǎo)風(fēng)向西南風(fēng)。試驗(yàn)地前作玉米，耕作層厚度30 cm，土壤類型紅壤，質(zhì)地為砂壤。供試作物烤煙，采取單壟煙種植。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2021 年，按照《農(nóng)業(yè)部可降解地膜評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范》要求，試驗(yàn)設(shè) 8.7 μm、6.7 μm、9.3 μm、8.54 μm 的 4種不同厚度全生物可降解地膜（F1、F2、F3、F4）,4.8 μm、4.1 μm 的2 種不同厚度熱氧化生物雙降解地膜（F5、F6），1 種普通地膜（F7）和裸地[F8（CK）]共 8個(gè)處理，供試面積0.24 hm2。試驗(yàn)地于4 月13 日整地、起壟、施底肥，壟寬1.1 m，1 個(gè)處理2 壟，施底肥農(nóng)家肥6750 kg·hm-2、烤煙專用復(fù)合肥 900 kg·hm-2，4 月 16日覆膜，4 月17 日移栽烤煙，烤煙品種為K326，試驗(yàn)區(qū)每壟種植38 株煙草，共計(jì)種植烤煙912株。

設(shè)置8 個(gè)處理同比試驗(yàn)3 組，采取隨機(jī)排列方式。每個(gè)小區(qū)面積100 m2，每處理累計(jì)面積300 m2。

表1 試驗(yàn)地膜物理特性

1.3 測定指標(biāo)

1.3.1 溫度

用HOBO Water Temp Pro v2 型溫度數(shù)據(jù)采集器，每個(gè)處理1 臺(tái)。

1.3.2 濕度

每15 d 使用便捷式土壤濕度記錄儀進(jìn)行土壤濕度測定。

1.3.3 降解狀態(tài)

觀察是否出現(xiàn)裂紋、裂縫及破碎程度，同時(shí)記錄裂紋、裂縫的數(shù)量以及破碎的塊數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

1.4.1 溫度

從 2021 年 5 月 1 日至 9 月 29 日，每 2 h 測定 1個(gè)數(shù)據(jù)，分析烤煙生長期每種地膜的土壤溫度走勢。

1.4.2 濕度

從 2021 年 5 月 1 日至 9 月 29 日，每 15 d 對(duì)各處理的耕種層（30 cm）進(jìn)行濕度測定，分析烤煙生長期每種地膜對(duì)土壤濕度的影響。

1.4.3 降解狀態(tài)

每個(gè)處理設(shè)置4 個(gè)固定觀測點(diǎn)，觀測點(diǎn)面積 0.5 m×0.5 m=0.25 m2，試驗(yàn)區(qū)共設(shè)置了96 個(gè)固定觀察點(diǎn)。從覆膜開始，每隔 7 d 觀察膜表面的變化1 次，通過定期觀測，記錄地膜顏色、形態(tài)以及表面情況，同時(shí)用數(shù)碼相機(jī)拍照。

1.4.4 烤煙農(nóng)藝性狀

烤煙成熟時(shí)，每個(gè)處理采取5 點(diǎn)取樣法，每點(diǎn)隨機(jī)選擇10 株，共計(jì)50 株，分別測量株高、徑圍、葉片數(shù)和上中下不同部位葉片分布，考查每種地膜對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響。

1.4.5 產(chǎn)量與產(chǎn)值

烤煙成熟時(shí)，分別稱量各處理產(chǎn)量，交售時(shí)記錄各處理煙葉分級(jí)數(shù)量和產(chǎn)值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型地膜土壤濕度（水分）比較

對(duì)試驗(yàn)區(qū)每個(gè)處理的耕種層（30 cm）進(jìn)行濕度測定。由圖1 可見，在7 月前大部分參試可降解膜土壤水分和普通地膜相差不大，均高于裸地；7 月后該地區(qū)雨水逐漸增加，土壤含水量逐漸加大，參試可降解膜和普通地膜與裸地比較，未表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。

圖1 各處理土壤濕度比較

2.2 不同類型地膜土壤溫度比較

由于云南高原早晚溫差比較大，土壤溫度又是烤煙栽培生長期（移栽后65 d）的一項(xiàng)重要指標(biāo)，地膜覆蓋主要目的之一是保持土壤溫度。從2021 年5 月1日至9 月29 日每個(gè)處理產(chǎn)生1830 個(gè)數(shù)據(jù)?？緹熒L期每種地膜的土壤溫度走勢由圖2 可見，F(xiàn)1、F2、F4、F7 夜間和上午溫差不大，保溫效果比較好，F(xiàn)3、F5、F6 夜間和上午溫差較大，保溫效果不明顯。

圖2 不同類型地膜處理土壤溫度走勢

2.3 不同類型地膜降解狀況比較

從2021 年4 月18 日烤煙移栽和覆膜，截止到2021 年11 月30 日，共計(jì)對(duì)地膜降解情況進(jìn)行了31次觀測記錄，降解情況照片3627 張。由圖3 可見，F(xiàn)1、F2、F4 處理覆膜后 35～45 d 進(jìn)入誘導(dǎo)期，46～65 d 進(jìn)入開裂期，78～90 d 進(jìn)入大裂期，101 d 后大范圍開裂，每壟地地膜覆蓋率在60%左右，136 d 進(jìn)入碎裂期，160 d 后大規(guī)模出現(xiàn)破碎，每壟地地膜覆蓋率在35%左右，之后基本無變化；F3 在覆膜后由于暴曬的原因，在移栽后14 d，出現(xiàn)嚴(yán)重的收縮情況，每壟地地膜覆蓋率在60%左右，移栽后49 d 后就沒有降解跡象出現(xiàn)，每壟地地膜覆蓋率在50%左右；F5、F6 由于不適應(yīng)云南早晚溫差大、暴風(fēng)、大雨和暴曬的氣候條件，覆膜7 d 后出現(xiàn)過早降解。

圖3 可降解地膜處理降解情況比較

2.4 烤煙農(nóng)藝性狀比較

不同類型地膜處理的烤煙成熟時(shí)的植株農(nóng)藝性狀顯示，F(xiàn)1、F2、F3、F4 與普通地膜 F7 相比，烤煙在株高、莖圍、葉片數(shù)和上中下不同部位葉片分布相當(dāng)，處于同一水平，株高均在120 cm 左右，莖圍10～11 cm，葉片數(shù) 22 片左右，單葉片面積 1200 cm2；F5、F6 與裸地種植的烤煙在株高、莖圍、葉片數(shù)和上中下不同部位葉片分布相當(dāng)，處于同一水平，株高均在 95 cm 左右，莖圍10～11 cm，葉片數(shù)20 片左右，單葉片面積1200 cm2左右；參試的7 種地膜在烤煙成熟期基本達(dá)到山地?zé)煹男螒B(tài)標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)5、F6、F8（CK）分別出現(xiàn)煙株少量死亡（表2）。

表2 不同處理烤煙農(nóng)藝性狀比較

2.5 產(chǎn)量與產(chǎn)值分析

由表3 可見，F(xiàn)4、F7 煙葉產(chǎn)量和產(chǎn)值最高，產(chǎn)量達(dá)2250 kg·hm-2（干重），產(chǎn)值達(dá)6.75 萬元·hm-2；其次是F1、F2，產(chǎn)量達(dá)2100 kg·hm-2（干重），產(chǎn)值達(dá)6.3 萬元·hm-2，與當(dāng)?shù)匾酝緹熢耘嗟漠a(chǎn)量和產(chǎn)值基本持平。同時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果還顯示 F1、F2、F4、F7 覆蓋處理中上等煙比例都高于 75%。F5、F6 由于降解過早，煙葉生長發(fā)育受到明顯影響，產(chǎn)量下降嚴(yán)重，F(xiàn)3 產(chǎn)量與當(dāng)?shù)匾酝緹熢耘嗷境制?，但是質(zhì)量明顯偏低。綜合排序?yàn)?F4＞F1＞F2＞F3＞F5＞F6。

表3 不同處理烤煙產(chǎn)量和產(chǎn)值

3 討論

（1）4 種參試規(guī)格全生物可降解地膜和普通地膜對(duì)煙株農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量影響差異不大，4.1 μm 熱氧化生物雙降解地膜最差。

（2）4 種全生物可降解地膜的保溫作用與普通地膜相同，且在低溫時(shí)（夜間）的保溫性略高于普通塑料地膜，對(duì)烤煙栽培產(chǎn)量、產(chǎn)值和普通地膜相差不大，增溫保濕和除草效果也能達(dá)到要求。

（3）參試可降解地膜較之普通地膜均有不同程度的降解，8.7、8.5、6.7 μm 全生物可降解地膜破碎期長達(dá)203 d，降解程度好，對(duì)減少傳統(tǒng)地膜對(duì)環(huán)境的危害、降低殘膜回收等勞動(dòng)力成本有著積極的作用，可作為地膜覆蓋技術(shù)的一項(xiàng)重要補(bǔ)充。建議生產(chǎn)廠家進(jìn)一步優(yōu)化配方，生產(chǎn)出與區(qū)域特點(diǎn)相適宜的、降解速率可控的合格產(chǎn)品。

4 結(jié)論

綜合考慮參試可降解地膜的降解程度、增溫保濕效果及烤煙產(chǎn)量質(zhì)量，8.7 μm、8.5 μm 和 6.7 μm 全生物可降解地膜最好，可在烤煙栽培生產(chǎn)中進(jìn)行示范推廣。本試驗(yàn)沒有對(duì)降解地膜進(jìn)行詳細(xì)的成本核算及殘膜調(diào)查，建議進(jìn)行連續(xù)多年試驗(yàn)，核算成本，并進(jìn)行殘膜回收試驗(yàn)，進(jìn)一步摸清可降解地膜在云南的適用性。