棉田地膜強度受日常風化影響試驗分析

李俊寶+胡燦+蔣建云+孟祥營+王旭峰

摘要： 棉田中地膜強度隨日常風化時間而發生變化。為研究日常風化對地膜強度影響的程度，選取阿克蘇地區阿拉爾布十團農業科學研究所試驗田和塔里木大學重點實驗室進行地膜日常風化試驗，結果表明：棉田4月地膜的強度是12月的2.42倍，在7—10月期間地膜強度變化比較緩慢，其余階段地膜強度變化比較快。在沒有棉花的影響下，地膜風化到9月時拉伸強度比4月時降低了49%。8月時棉田中有棉花覆蓋保護的地膜強度是沒有棉花覆蓋的地膜強度的1.61倍，因而棉花對地膜具有較強的保護作用。根據試驗結果可以得出，8月是不影響棉花生長的最佳揭膜時期。

關鍵詞： 日常風化；地膜強度；地膜拉伸；影響

中圖分類號： S562.04 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）03-0424-02

新疆是中國重要的棉花生產基地之一[1]。2012年新疆棉花種植面積已達到了172.08萬hm2[2]，由于覆膜播種技術的推廣，新疆每年地膜的使用量非常大。新疆日照時間長，光照強度高[3]，地膜在田間受日常風化影響較大，由于現在使用的地膜厚度比較薄，在秋后收膜時地膜容易發生斷裂、碎裂等現象，造成田間有大量的殘膜殘留，從而造成田間“白色污染”[4-5]。殘膜污染情況日益嚴重，急需解決殘膜污染問題[6-7]。目前使用的殘膜回收機械多數是將地膜扎碎進行回收[8]。地膜回收的完整性極差，地膜的性質受日常風化影響發生變化，在秋后回收地膜時，地膜自身強度降低，極易碎裂，產生大量小塊殘膜，增加地膜回收的難度。為了研究地膜在日常風化作用下強度的變化情況，通過田間試驗和實驗室試驗研究地膜在田間有棉花影響下其自身強度隨日常風化時間的變化情況和在沒有棉花影響下自身強度隨日常風化時間的變化情況，分析棉花對地膜風化的影響程度，并通過分析地膜強度的變化情況，尋求棉田中揭地膜的最佳時間，為秋后地膜回收機械的研究提供關于地膜的力學理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

2013年4月10日至2014年8月20日分別在十團農業科學研究所試驗田和塔里木大學重點實驗室使用相同的地膜進行覆膜作業。在十團農業科學研究所試驗田中使用地膜進行棉花的覆膜播種作業，在塔里木大學重點實驗室試驗田中鋪設地膜進行純粹的日常風化。

1.2 試驗設計

在2013年4月至2013年12月和2014年4月至2014年8月試驗期間對十團農業科學研究所試驗田和塔里木大學重點實驗室試驗田每隔1個月對地膜進行1次樣本取樣，取試驗田中6個不同區域內的樣本。

1.3 試驗方法

利用阿拉爾市質量監督局地膜拉伸檢驗設備——電子式萬能試驗機，型號為WDW-10J（圖1），對每個月回收的風化地膜樣本進行拉伸強度檢測[9]，并記錄地膜的破壞載荷、屈服載荷和斷裂載荷等數據。利用Origing 8.0數據分析軟件對地膜樣本的拉伸數據進行對比處理。

2 結果與分析

2.1 地膜力學性質隨風化時間的變化情況

棉田中地膜受日常風化作用和棉花的影響，力學性質發生變化，通過地膜拉伸試驗測量經過不同風化時間的地膜力學強度，由圖2可知，在4—5月期間，即經過1個月時間風化，地膜的強度隨風化時間變化較緩慢，而在5—7月，即經過2～3個月風化，地膜強度快速下降，變化較大。這是因為6—8月是夏季，天氣溫度高，并且是一年中日照強度最強的時期。但是在7—10月，即經過了3～6個月風化，地膜強度卻呈現緩慢變化現象，這是因為7月后棉花生長高度較高，棉花的枝葉比較茂盛，對地膜形成覆蓋效果，從而減少了地膜直接受日光照射的影響，同時在風沙天氣時棉花會對地膜形成防風的作用，避免地膜受到風沙天氣的影響。10月份棉花采收后，棉田中只有根部較短的秸稈殘留，無法對地膜的日常風化產生影響，從而地膜的強度又呈現快速下降的趨勢。

對塔里木大學重點實驗室試驗田鋪設的地膜進行強度拉伸試驗，地膜拉伸結果如圖3所示：地膜的強度隨風化時間成遞減趨勢，在4—5月，即風化1個月時，強度變化較慢，這是因為4—5月光照強度比較弱；在6—9月，即風化2～5個月，地膜的強度變化較快，而6—9月的光照強度大，在夏季氣溫高、光照強度增大，地膜受到的影響比較嚴重；在10月份后由于光照強度減弱，地膜強度降低程度變得比較緩慢。隨著風化時間的增長，地膜的老化程度加劇，在風化的作用下，11月后地膜的拉伸強度比4月降低了50%左右。

2.2 棉花對地膜風化的影響

棉田中的棉花會對地膜起到防風、防曬的作用。棉花生長到一定程度后，棉葉會將棉花行間覆蓋，使地表上的地膜受到的日常風化影響減弱。為分析棉花生長情況，對試驗田中的棉花生長高度進行記錄，如圖4所示。

由圖4可知，5—7月棉花快速生長，8月后棉花高度基本不再發生變化，即8月后棉花對地膜的影響程度是一樣的。4—7月棉花不斷生長，對地膜的影響程度一直在發生變化，因此選擇8月對棉田中的地膜進行拉伸試驗。地膜的樣本為棉花覆蓋的地膜和無棉花覆蓋的地膜2種，每種均選取3個不同區域的樣本，并將每種樣本制作成6個拉伸樣本，通過對拉伸數據進行處理，處理結果如表1所示。

通過表1可以得知，棉葉覆蓋下的地膜拉伸強度是無棉葉覆蓋地膜拉伸強度的1.6倍左右，而有棉葉覆蓋下的地膜斷裂強度是無棉葉覆蓋地膜斷裂強度的1.86倍左右?？梢粤私獾?，棉花生長對棉葉覆蓋下的地膜具有較好的保護作用，由于在8月之前棉花高度不斷生長，因此地膜強度的變化呈現曲線遞減（圖2），而在8—10月棉葉對地膜的覆蓋情況基本一致，在棉花的保護作用下地膜避免受日常風化的影響，只受到地表溫度和地膜自然老化的影響，因此地膜的拉伸強度變化比較緩慢。

3 結論與討論

棉田中地膜受日常風化的影響較大，在棉花的影響下地膜從4月覆蓋在地表上到12月時拉伸強度降低了58.7%左右。在棉田中地膜的強度隨日常風化時間緩慢降低，5月后地膜強度成線性下降，到7月后受棉花的影響地膜強度隨日常風化時間緩慢變化，10月后棉葉脫落，地膜強度隨風化時間又呈現快速下降的趨勢。

在沒有棉花的影響下，地膜的拉伸強度隨風化時間呈線性降低的趨勢。地膜在覆蓋2個月后拉伸強度降低了13%，而在7—9月期間，天氣溫度高，日照時間長，地膜的拉伸強度變化較大，9月地膜的強度比4月時降低了49%左右。

8月在棉花的覆蓋作用下，地膜受風化的影響減小，地膜的拉伸強度隨時間的變化比較緩慢。有棉花覆蓋的作用下的地膜強度是沒有棉花覆蓋的地膜強度的1.6倍左右，因而棉花對地膜的風化具有重要的影響作用。

在8月后棉花的生長高度基本上不再發生變化，地膜對棉花的生長起到的作用較小，揭膜的時間越早，則地膜強度越大，因而揭膜的時間可以安排在8月。8月時棉田中地膜的強度是12月時的1.67倍左右。

參考文獻：

[1]韓 根. 新疆棉花產業發展現狀及可持續發展思路[J]. 安徽農業科學，2012，40（14）：8343-8344，8378.

[2]楊 莉，楊德剛，張豫芳，等. 新疆棉花種植面積時空格局演變特征及驅動機制研究[J]. 中國沙漠，2011，31（2）：476-484.

[3]張山清，普宗朝，李景林. 近50年新疆日照時數時空變化分析[J]. 地理學報，2013，68（11）：1481-1492.

[4]趙春暉，蔡國棟.新疆成全國“白色污染”最嚴重區域[N]. 經濟參考報，2014-01-06.

[5]馬西巴依，石 江，劉春奎，等. 治理田間白色污染 改善農業生態環境[J]. 農業機械，2000（9）：48-49.

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[7]曹肆林，王序儉.殘膜污染治理研究現狀及專利戰略[J]. 農業機械，2008（20）：77-78.

[8]王 鵬. 新疆兵團殘膜回收機械與政策機制現狀的分析研究[D]. 石河子：石河子大學，2013.

[9]付永軍. 拉伸試驗檢測結果測量不確定度的評定[J]. 河南科技，2013（4）：191.