生物降解地膜在湘南煙區烤煙上的應用效果及降解特性研究

肖艷松，羅井清，鐘 權，李麗娟，曹紅梅，何志紅，余金龍，何 斌

（1湖南省煙草公司郴州市公司，郴州423000；2中國煙葉公司，北京100055；3郴州市煙草公司永興縣分公司，湖南永興423300）

地膜覆蓋是烤煙的常規栽培技術措施，地膜覆蓋技術在促進煙葉增產提質的同時，也給生態環境帶來了白色污染，一是部分殘留于土壤中的地膜長期不能分解，破壞了土壤的理化結構，阻礙了土壤水肥輸送，影響了烤煙生長發育［1～3］；二是部分地膜沒有有效回收利用，丟棄在田埂邊，或沖到水渠中，或被燃燒后釋放有毒氣體，影響了農田生態環境［4，5］。因此，降解地膜作為解決地膜殘留“白色污染”的有效途徑之一，已成為了當前綠色農業發展的重要方向和研究的熱點。

近年來，隨著降解地膜的生產配方和工藝不斷完善和改進，光降解地膜、淀粉基生物降解地膜等不同產品呈現，并在棉花、玉米、烤煙等作物上進行了試驗與應用，取得了良好的農田應用效果［3，4，6～9］。不同的作物對降解地膜的降解特性需求不同，不同的生產區域對降解地膜產品的性能和特性要求也不同。目前，生物降解地膜在湘南煙區烤煙作物上的應用研究甚少，沒有深入研究不同煙區對降解地膜的降解特性需求。為了促進生物降解地膜在湘南煙區的應用，深入了解生物降解地膜在湘南煙區烤煙作物上的農田生物效應，筆者試驗研究了生物降解地膜在湘南煙區的田間降解特性、保溫性能、對烤煙生長發育及產量、質量的影響，以為湘南煙區專用型生物降解地膜產品性能的改進以及生物降解地膜在湘南煙區烤煙生產中的推廣應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地點與供試材料

試驗地點安排在郴州市桂陽縣正和鎮梧桐村；供試品種為‘K326’；試驗土地地勢平坦、形狀規則、土壤肥力中等。

1.2 試驗處理

試驗設3個處理：T1.普通地膜，T2.生物降解地膜，T3.裸栽。3次重復，共9個小區，隨機區組排列，每個小區面積150 m2。生物降解地膜為90 d開始降解的膜，寬100 cm，厚0.01 mm。所有處理的地膜不做回收處理，其他栽培管理和農事操作按郴州烤煙生產技術方案執行。

1.3 測定項目與方法

（1）地膜降解情況觀察。地膜降解外觀變化按照文獻［9］的評價方法，按5個階段進行分級：A階段始裂期：地膜開始出現1～2 cm的自然微小裂口；B階段開裂期：膜表面出現2～20 cm裂縫；C階段大裂期：出現20～50 cm裂縫，數量增多；D階段碎裂期：均勻碎裂，無大塊地膜存在；E階段無膜期：壟面上基本無地膜存在。

降解速率主要測定田間地膜質量損失情況，失重降解率＝（降解前重量－降解后重量）／降解前重量 ×100%［10］。

（2）土壤溫度測定。采用路格L99－TWS－2型土壤溫度測定儀，每隔2 h測定土壤15 cm處溫度。

（3）生育期及農藝性狀記載。團棵、成熟期參照《YC／T 142－2010煙草農藝性狀調查測量方法》測定各處理煙株株高、莖圍、最大葉長寬等農藝性狀。

（4）經濟性狀調查。煙葉成熟時掛牌采收和烘烤，根據GB2635－92對烤后煙葉進行分級，計算各小區產量、產值，上、中等煙比例和均價。

1.4 數據處理

采用Excel 2010進行數據處理，用DPS進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 生物降解膜的降解性能

降解地膜在覆膜37 d開始裂解，出現2～20 cm裂縫的時間在覆膜后48 d，出現20～50 cm裂縫的時間在覆膜后65 d，覆膜后145 d地膜均勻碎裂，無大塊地膜存在；覆膜后218 d壟面上基本無地膜存在。湘南煙區烤煙在覆膜后40 d左右揭膜培土，因此，降解地膜能滿足烤煙移栽后的覆蓋栽培要求。

降解速率是判斷材料降解程度的重要指標。從覆膜90 d后的失重降解率來看，降解地膜的失重降解率達到67.55%，而普通地膜的失重降解率只有3.47%，降解地膜的降解性能明顯優于普通地膜。

2.2 不同處理對煙株生育期的影響

從大田生育情況可以看出，生物降解地膜與普通地膜覆蓋處理的烤煙大田生育期是一致的，與裸栽處理相比，均可縮短烤煙大田生育期6 d，從而能促進煙株早生快發（表1）。

表1 不同處理烤煙的生育期Table 1 Tobacco grow th period at different treatments

2.3 不同處理對土壤溫度的影響

從圖1可知，在烤煙移栽后的45 d內（3月16日至4月27日），生物降解膜與普通膜處理的15 cm土溫及變化趨勢基本一致，均高于裸栽處理；覆膜煙田的土溫比裸栽煙田高出0.1～3.8℃，特別是3月下旬倒春寒時期，覆膜保溫效果比較明顯，4月份地膜破口施肥而且日平均溫度在18℃以上后，覆膜與裸栽處理的土層溫度差異較小。整個覆膜期，普通地膜覆蓋處理的平均土溫（45 d）為18.1℃，生物降解地膜處理的平均土溫為18.2℃，裸栽處理的平均土溫為17.6℃，生物降解地膜和普通地膜的保溫效果無顯著差異。

2.4 不同處理對烤煙農藝性狀的影響

從表2可以看出，覆膜處理的煙株有效葉片數、株高、莖粗、最大葉寬和葉長等農藝性狀明顯優于裸栽處理，而生物降解膜處理和普通地膜處理的煙株農藝性狀無明顯差異。

圖1 不同處理15 cm土層溫度變化Fig.1 The change of soil temperature under different treatments

表2 不同處理的烤煙農藝性狀比較Table 2 Agronom ic traits of tobacco at different treatments

2.5 不同處理對煙葉經濟性狀的影響

從表3可知，生物降解地膜與普通地膜覆蓋栽培均能明顯提高煙葉產質量、提高上中等煙比例，每公頃烤煙產值比裸栽處理分別提高了6682.81元和6599.07元；生物降解地膜與普通地膜對烤煙產質量影響差異不明顯。

表3 不同處理的烤煙經濟性狀Table 3 Economic characters of flue－cured tobacco at different treatments

3 結論與討論

通過對生物降解地膜的田間降解情況、保溫性能、對烤煙生長發育及產量、質量的影響試驗，結果表明，生物降解地膜和普通地膜覆蓋栽培均具有明顯的保溫作用，能促進煙株早生快發、縮短生育期、提高煙葉產質量，兩者在保溫效果、提高煙葉產值方面沒有明顯差異；在降解時間方面，生物降解地膜在田間完全降解時間稍長，仍需進一步調整生物降解地膜成分與配比，加快降解速率，調控降解時間，做到完全降解時間與烤煙大田生育期同步。

袁躍斌等研究表明，生物降解地膜在團棵期前能夠較好地滿足煙葉生長發育需要，田間降解速度過快且保水性略差于普通膜，對煙葉品質有一定的影響［11］。郭仕平等研究表明，在壟體保溫、增溫效果上，生物降解地膜與普通地膜無顯著差異，均能縮短烤煙還苗期，覆蓋生物降解膜比不覆蓋地膜上中等煙提高5.82%，每公頃產量增加32.85 kg，產值增加813.75元，與普通膜覆蓋相比，上中等煙比例、產量略低，但無顯著差異［12］。本試驗中，生物降解地膜和普通地膜在保溫性以及對烤煙產質量的影響方面均沒有明顯差異，與郭仕平等的結論一致。生物降解地膜對烤煙生長發育及產質量的影響與煙區的氣候條件、栽培技術措施、地膜的降解性能也有一定關系。在湘南煙區，地膜覆蓋煙田在覆膜后40 d左右即烤煙團棵期左右就開始揭膜培土，而且雨水較多，因此，生物降解地膜在覆膜后40 d左右始裂就能滿足湘南煙區烤煙生長發育需求，同時對降解地膜的保水性能要求也不是很嚴格。

生物降解地膜的降解受光、溫、熱、水、微生物等因素影響，是一個綜合復雜的相互交叉影響過程［13］，環境對地膜的降解時間影響較大。在本試驗中，暴露于煙壟面上的生物降解地膜受太陽紫外線照射地膜碎裂程度高、伸長度小、降解速率更快；而埋于煙壟周邊土壤下的地膜伸長度大、地膜碎裂程度低，降解速率慢。生物降解地膜降解性能較好，但完全降解周期仍較長，與烤煙大田生育期不吻合。因此，在湘南煙區烤煙生產上，建議采用完全生物降解地膜，覆膜后一個月左右開始降解，完全降解的時間最好不超過100 d。在生物降解地膜的顏色方面，試驗中的幾種降解地膜均為白色，對雜草的抑制作用不明顯，特別是覆膜45 d后煙株進入旺長期，膜下雜草較多、長勢旺盛，與烤煙爭水爭肥。因此，在湘南煙區也可試探性的采用深色或黑色生物降解地膜，以抑制膜下雜草的生長。

本試驗對田間降解地膜形態特征指標即田間覆蓋試驗的外觀降解變化方面，采用了階段分級法，只能從表觀上對膜的破損程度做出描述，并不能從本質上說明膜的降解程度，仍有待進一步完善。對降解地膜的形態特征進行分析時，可結合用顯微鏡和電鏡從表面和斷面觀察地膜在降解前后表面及其內部結構的變化情況。在降解性能研究試驗過程中，還可以結合采用物理化學試驗——高聚物粘均分子量的測定方法，利用烏氏粘度計測定高聚物的粘均分子量，以明確降解后的產物性質和降解產物的分子量。通過降解產物的分子量來判斷其降解程度會更加簡單、快速、準確［14］。

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