全生物降解地膜在甘薯上的應用試驗初探

宋會仙，陳河江，李荔

（陜西省渭南市大荔縣農技中心，陜西 大荔 715100）

大荔縣是農業大縣，從20 世紀80 年代中期開始推廣地膜覆蓋技術，由于地膜覆蓋具有良好的增溫、保墑、保肥等特點，可加快作物生長發育進程，延長作物生育期，增加作物產量，提高農民收入，地膜覆蓋栽培已經成為保障農作物增產增收不可或缺的方式，成為現代農業生產中重要的生產資料之一。據調查，2021 年大荔縣農業生產中地膜應用面積約23 萬畝，地膜使用量大約1096 噸，主要集中在玉米、馬鈴薯、甘薯、蔬菜、瓜類等作物。其中甘薯種植面積5 萬畝，地膜使用量在250 噸左右，占全縣地膜使用量的22.8%，大荔縣甘薯覆膜以聚乙烯黑色膜為主。沙苑區的土壤及氣候條件特點適宜甘薯生長，使得當地種植的甘薯產量高，品質好，受到市場消費者的青睞。

隨著農業產業結構的調整，大荔縣甘薯產值穩中有升，地膜的需求量和應用范圍逐年增加，地膜殘留數量也逐年增多，大量農用地膜殘留在土壤中無法自然降解且難以回收利用，直接破壞了土壤結構，危害農作物根系的正常生長發育，并造成了農作物減產。長期大量地使用農膜，在為農業生產帶來巨大經濟效益的同時，也制約了農業生產與生態環境的可持續發展。為了減少地膜殘留對土壤的污染，大荔縣農業技術推廣中心農業環保和農村能源站開展了全生物降解地膜在沙苑區甘薯種植中的應用試驗，分別從每個處理甘薯在不同生育期的生長發育特點，全生物降解地膜的降解性能、增溫、保墑、防草能力等方面進行分析，以便進一步掌握全生物降解膜與聚乙烯膜覆蓋在甘薯作物生產中的特點，從而推進地膜污染防治工作，減少地膜對耕地的污染，實現農業綠色可持續發展。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗地膜：全生物降解膜和常規聚乙烯膜。全生物降解膜選用山西微通滲水膜生物科技有限公司的全生物降解地膜，規格為：寬度1000 mm，厚度0.007 mm，每卷10 kg。常規聚乙烯膜選用運城市開拓塑料有限公司的聚乙烯吹塑農用地膜，規格為：寬度1000 mm，厚度0.01 mm，每卷10 kg。

供試作物：甘薯，品種為濟薯26。

1.2 試驗設計

試驗共設6 個處理，分別為3 個全生物降解膜（白色全生物降解膜、灰色全生物降解膜、黑色全生物降解膜）、2 個常規聚乙烯膜（黑色聚乙烯膜、白+黑聚乙烯膜）處理和作為對照的露地栽培。試驗田占地5 畝，在起壟膜上栽植，畝栽植甘薯4000 株左右，栽插株距20 ～25 cm。使用滴灌設備進行灌溉，減少了外圍水的損失，同時，施肥同灌溉水一起均勻駛入到作物的根系層，實現了水肥同步，提高了肥料利用率。試驗田土壤肥力均勻，管理水平一致，田間管理按當地習慣進行。在試驗地兩邊設保護行，分別放置全生物降解地膜、常規聚乙烯地膜及露地栽培三類標牌。

1.3 田間管理

試驗于2021 年4 月安排在位于大荔縣城東南20 公里處的韋林鎮東高村張引紅試驗田中，交通便利，使用井水灌溉，地勢平坦，土壤沙性大，土質良好，適耕性好，很適宜種植甘薯。試驗田前茬種植胡蘿卜。于4 月28 進行旋地、整地、施肥（施入磷酸二銨50 kg/畝，復合肥20 kg/畝，鉀肥20 kg/畝），4 月29 日用小四輪拖拉機牽引起壟、覆膜、滴灌帶、農藥、化肥、壓土一體化規范操作。噴藥、施肥、覆膜、壓土由一體機規范機械操作完成（其中黑色全生物降解膜采用人工進行覆膜），5 月6 日統一膜上栽植，10月17 日收獲，生育期160 天，試驗田甘薯從栽植到收獲共澆水8 次，沖肥5 次，噴藥防治蚜蟲、紅蜘蛛、菜青蟲等6 次。各處理的施肥、灌溉、病蟲害防治及其他管理措施均一致。試驗過程中對地膜的保溫保墑性能，甘薯在不同生育期的發育情況，地膜開裂口大小，地膜顏色、形態、柔韌度及防治雜草等情況進行調查記錄，并拍照。具體操作時，每個小區隨機選取5 株作物，分別記錄甘薯扎根緩苗期的蔓長和葉片數，甘薯不同生育期的土壤溫度，全生物降解膜不同時期的降解情況等，同時在作物收獲時對各處理產量進行測定。

2 結果與試驗分析

2.1 全生物降解膜對鋪設、儲存及運輸要求較高

由于基礎材料本身的特性，全生物降解膜同普通地膜相比較，膜比較薄，柔韌性較小，伸長率不夠，導致拉力過大時易破，在覆膜過程中，機械操作時會出現不同程度的拉孔、斷裂現象。全生物降解膜在儲存和運輸過程中，不宜碰撞和雨淋，需注意通風、遮光、低溫保存，強光及高溫極易導致產品發生粘連和提前降解，影響使用效果。

2.2 全生物降解地膜對甘薯苗期生長的影響

在甘薯扎根緩苗期、莖葉生長旺盛期，通過田間調查，隨機在每個處理中抽取膜上5 株甘薯進行測定（詳見表1）。結果顯示：甘薯扎根緩苗期間，覆膜的甘薯緩苗早，發根快，明顯比露地栽植的甘薯長勢旺、藤蔓長、葉片大、葉色綠。白色、黑色全生物降解膜對甘薯扎根緩苗期影響比灰色全生物降解地膜效果好，與普通地膜差異不明顯。

表1 不同處理對甘薯扎根緩苗期的影響

2.3 全生物降解地膜對土壤溫度的影響

從甘薯覆膜開始到收獲期，每天上午記錄每個處理地膜膜下5 cm、10 cm 的土壤溫度（詳見表2）來看，普通地膜和全生物降解地膜覆蓋下的土壤溫度均比露地栽培溫度高，但兩種地膜膜下溫度之間差異不明顯。

表2 不同處理對地膜溫度測定

2.4 全生物降解地膜各處理甘薯產量對比分析

甘薯整個生育期間，覆膜各處理的長勢、防草效果、產量均比露地栽培要好，甘薯收獲時，對每個處理分別選取2.6 m2進行產量測定（詳見表3），測產結果顯示：5種處理地膜覆蓋栽培的平均畝產量均高于露地栽培。白色、灰色、黑色全生物降解膜平均畝產量分別比露地栽培增產153 kg、352 kg、761 kg，增產率分別高達5.5%、12.6%、27.2%。黑色聚乙烯膜和白色+黑色聚乙烯膜平均畝產量分別比露地栽培增產992 kg、765 kg，增產率分別高達35.5%和27.3%。

表3 甘薯收獲后產量統計

降解膜測產結果顯示：黑色全生物降解膜處理＞灰色全生物降解膜處理＞白色全生物降解膜處理；聚乙烯膜測產結果顯示：黑色聚乙烯膜處理＞白色+黑色聚乙烯膜處理。6 個處理產量綜合結果顯示：聚乙烯膜處理＞全生物降解膜處理＞露地栽培。

2.5 全生物降解地膜降解性能分析

根據覆膜的不同天數分別對各處理地膜降解情況進行調查、記載、分析，結果顯示：灰色全生物降解膜降解最快，6 月19 日，甘薯覆膜50 d，地膜分別出現3 ～5 cm 不同程度的開裂，7月28日，甘薯覆膜90 d，地膜均有80～90 cm大開口，地膜非常脆，拉力性能明顯下降，觸碰易碎，10月17 日，甘薯收獲160 d，降解率達70%以上，露于地表的灰色全生物降解膜大部分已經降解，地表剩余小碎片稍多，不好揀拾，殘留地膜有少許韌性；黑色全生物降解膜覆膜50 d，出現不同程度的開裂，90 d 進入快速分解期，地膜變脆，拉力性能下降，160 d 起壟部分進入無膜期，其他部位殘留地膜非常脆，韌性較差；白色全生物降解膜覆膜50 d，出現小范圍開裂，90 d 出現大范圍開裂，地膜微彈，不易碎，160 d 進入無膜期，地膜非常脆，韌性較差；普通膜在160 d 收獲時，雖然有開裂，但是被土覆蓋的地膜可以大片揭起，撿拾殘膜時可感到其韌性較好，無降解發生。降解效果：灰色全生物降解膜＞黑色全生物降解膜＞白色全生物降解膜；拉力性能：灰色全生物降解膜＞白色全生物降解膜=黑色全生物降解膜。普通地膜不降解。

3 結論

全生物降解地膜透光、增溫、保墑、抑草效果均與普通地膜相當，與普通的聚乙烯地膜最大的區別在于：普通地膜材料的主要成分是高分子化合物，在自然條件下，這些高分子化合物不能自行分解，也不受微生物侵蝕，其降解時間長達200 ～400 年。而全生物降解地膜在自然環境條件下可被降解，最后分解成二氧化碳、水和有機質，被植物吸收利用,同時解決了普通農膜撿拾的問題。試驗中發現：在相同的自然環境下，黑色全生物降解膜可以快速降解，且甘薯產量與普通地膜產量差異不大，黑色全生物降解膜可在大荔縣甘薯類根莖作物上進行試驗、示范。應用全生物降解地膜不僅不影響下茬作物種植，而且全生物降解地膜在自然環境中能夠被微生物完全降解利用，提高土壤的透氣性及土壤肥力，有利于保持土壤的水分，有利于下茬作物根系下扎，能提高根莖類作物的商品率，減輕農民后期撿拾的負擔，減少殘留地膜纏繞在耕作機器輪盤上，影響田間作業的情況，從而改善地膜殘留對土壤帶來的污染，是當前從源頭上解決殘膜對土壤環境造成污染的一項有效技術。目前影響全生物降解膜在大荔縣示范推廣的不利因素是：①全生物降解地膜儲存和運輸條件要求較高，不宜遭受碰撞和雨淋，大批量運輸容易發生粘連和提前降解的情況，影響使用效果；②全生物降解地膜彈性較小,抗拉伸強度不夠，大面積機械化作業存在一定的困難，只有提高地膜的抗拉伸強度，滿足機械鋪設性能要求，才能較大規模應用；③受原料價格及銷售數量等因素影響，全生物降解地膜價格是普通地膜的3 倍左右，農民接受度不高。