赤峰地區生物降解地膜在玉米栽培上的應用試驗

陳琪　宋文靜　賀磊　劉暢　李峰

摘 要：隨著現代農業的發展，全膜覆蓋種植玉米省時、省工，成本降低，效益對比顯著，越來越受到農民的青睞。但是，地膜對后茬作物的生長影響嚴重，對環境也有較大污染。如何揚長避短，就是發展降解地膜的重要討論課題。

關鍵詞：全膜覆蓋 環境污染 降解地膜

隨著現代農業的發展，全膜覆蓋種植玉米省時、省工，成本降低，效益對比顯著，越來越受到農民的青睞[1-3]。但是，地膜對后茬作物的生長影響嚴重，對環境也有較大污染。如何揚長避短，是發展降解地膜的重要討論課題[4-5]。地膜應用效果與后續降解與所處氣候環境密切相關[5-6]。為篩選出適用赤峰地區玉米種植的地膜，擬研究利用山東天壯環保科技有限公司提供的4種不同的降解速率的氧化—生物雙降解地膜，以當地日常使用的普通聚乙烯無色透明非降解地膜為對照，了解各種地膜田間降解的情況及對玉米產量的影響，對不同降解地膜產品的降解特性進行評價。期望能進一步驗證雙降解地膜在生產中的適應性，有效降低對土壤及環境造成的“白色污染”，為今后當地大面積應用推廣提供基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

赤峰生物降解地膜試驗基地位于內蒙古自治區赤峰市松山區農牧科學研究院梁上試驗地，面積約1500 m2。地處東經118°56′，北緯42°56′，海拔568 m，屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候區。其總體氣候特點是：冬季漫長而寒冷，春季干旱多大風，夏季短促炎熱、雨水集中，秋季短促、氣溫下降快、霜凍降臨早。經測定，試驗區土壤肥力為pH 7.9，有機質12.7 g/kg，全氮0.67 g/kg，全磷0.52 g/kg，全鉀39.6 g/kg，堿解氮37 mg/kg，速效磷22.3 mg/kg，速效鉀110 mg/kg。

1.2 試驗材料

種植作物：玉米，品種為鄭單958。

山東天壯環保科技有限公司提供的的氧化—生物雙降解地膜4種（降解速度分別為快、較快、較慢、慢），地膜規格均為：120 cm×0.008 mm，分別為2014中農內蒙赤峰1號（編號為CN1）、2014中農內蒙赤峰2號（編號為CN2）、2014中農內蒙赤峰3號（編號為CN3）、2014中農內蒙赤峰4號（編號為CN4）；本地使用的普通聚乙烯無色透明非降解地膜（PE地膜）1種，規格為120 cm×0.008 mm，做對照（編號為CK）。

1.3 試驗方法

試驗按地膜種類共設5個處理：CN1、CN2、CN3、CN4共4種生物降解地膜和普通PE膜（CK）作對照。每處理起4畦壟，覆膜作為試驗小區（面積約250 m2），每畦壟上播種2行，每小區播種8行，株距25.6 cm×行距52 cm，小區寬約4.16 m，長度59.8 m。

5月6日覆膜，8日人工點播種植。

1.3.1 作物生長發育觀測

觀察記錄田間玉米的生長發育狀況，成熟后收獲測定產量。

1.3.2 土壤墑情觀測

土壤墑情監測：采用烘干法，分別測定玉米播種期、苗期、拔節期、大喇叭口期及收獲期地膜試驗地土壤的含水量。每處理按s型采集5個樣點的土壤樣品，取樣深度為0～20 cm。

1.3.3 氣象數據監測

試驗區當年基本農業氣象指標（標示當年）：測定試驗點當年基本的農業氣象指標，包括降雨量、蒸發量、溫度（最高溫度、最低溫度、平均溫度）、光照、相對濕度等指標的月均值。

試驗區過去30年農業氣象資料（標示常年）：試驗區過去30年的農業氣象指標，包括降雨量、蒸發量、溫度（最高溫度、最低溫度、平均溫度）、光照、相對濕度等指標30年月均值的平均值。

1.3.4 降解膜田間降解過程觀察與測定

田間覆蓋試驗評價采用目測法。在每個小區固定10個觀測點，觀測點面積縱向50 cm×50 cm；從覆膜開始，每隔7 d觀察1次膜表面的變化（是否出現裂紋、裂縫、破碎程度，同時記錄裂紋、裂縫的數量以及破碎的塊數），通過定期的人為肉眼觀測，記錄地膜顏色、形態以及表面完整情況的變化情況。同時用數碼相機照相留存，以記錄地膜的變化過程。照相時，標簽上要標示各試驗小區10個觀測點處理號及時間（如圖1）。

圖1 降解膜（表膜）固定點觀測

地膜降解率使用稱重法。不同處理的生物降解地膜在玉米收獲后，在每個處理中隨機進行3次重復取樣，取寬1.2 m×1 m樣方，收集土壤表層殘膜，取回清洗并清點統計殘膜片數量、測算殘膜面積及重量，稱重使用萬分之一天平，計算降解率。

2 結果與分析

2.1 試驗地土壤墑情變化

各時期土樣取回，用烘干法測定各時期土壤含水量數據見表1。

2.2 農業氣象數據分析

根據當地氣象局資料統計情況，測定試驗點當年基本的農業氣象指標（月均值），包括降雨量、蒸發量、溫度（最高溫度、最低溫度、平均溫度）、光照、相對濕度等指標見表2。并與過去30年農業氣象記錄（簡稱常年）結果比較。

2.3 地膜（表膜）降解試驗分析

2.3.1 田間覆蓋試驗評價分析

不同處理降解地膜（5個試驗小區）均在2014年5月6日覆膜，分別在本年度覆膜后的5月13（7 d）、5月21日（15 d）、5月29日（23 d）、6月9日（34 d）、6月13日（38 d）、6月20日（45 d）、6月28日（53 d）、7月7日（62 d）、7月15日（70 d）、7月23日（78 d）、7月31日（86 d）、8月11日（97 d）、8月18日（104 d）、8月26日（113 d）、9月3日（121 d）、9月10日（128 d）、9月17日（135 d）、9月25日（143 d）進行18次降解地膜的“表膜”定點觀察和試驗小區降解總體觀察，結果如下。

？譹？訛2014中農內蒙赤峰1號CN1

覆蓋34 d前未出現明顯降解；34 d后開始出現大量細小裂紋、裂縫；38 d后裂縫明顯，雜草沖破地膜表面；45 d后地膜降解明顯，地膜顏色變暗，部分觀察點表膜已降解，整條地膜通長破裂成兩條，壟上雜草破膜而出；53 d后觀察點地膜及降解剩余不到1/8；62 d后降解膜降解基本完成，和土壤粘合在一起，在觀察點處僅見少量殘留地膜附著于土壤表面，用手一碾即粹。

？譺？訛2014中農內蒙赤峰2號CN2

覆蓋38 d前未出現明顯降解；38 d后開始出現微量點狀小洞破解；45 d后地膜破洞點數增多；53 d后地膜顏色變暗，破洞點數變化不大，破損面稍大；62 d后破損點數增多，土壤局部出現裸露；70 d后破損加大，土壤裸露面積變大；78 d后破損加重，裸地面積變大；86 d后破損程度加重，裸地面積變大；97 d后破損點增多，破損面積變大；104 d后破損程度增加，裸地面積變大；113 d后破損面積擴大，裸地面積變大；121 d后破損面積繼續擴大，很多破解點連成一片，裸地面積整體變大；128 d后地膜破損無明顯繼續擴大趨勢。143 d后表膜降解尚未完成，壟上還可以看到整塊地膜。

？譻？訛2014中農內蒙赤峰3號CN3

覆蓋78d前地膜未出現明顯降解；78 d后肉眼觀察地膜變薄，地膜顏色開始變暗；86 d后局部出現小洞；97 d后小洞變多；104 d后降解加快，小洞增多；113 d后降解變化速率不大；121 d后至143 d之間地膜降解變化不大，降解小洞面積一直呈無明顯變大趨勢；143 d后表膜降解尚未完成，壟上還可以看到整塊地膜。

？譼？訛2014中農內蒙赤峰4號CN4

覆蓋45 前地膜未出現明顯降解；45 d后局部觀察點降解，有個別小洞出現；53 d后地膜變薄，出現褶皺現象增多，降解小洞稍增；62 d后破損點數增多，破損面積不大；70 d后破損點數劇增，破損面積不大；78 d后地膜顏色變暗，地膜破損程度不大；86 d后破損點數增多，地膜變得更薄；113 d后破損程度增加，局部出現裸地；128 d后降解更為明顯，出現小洞更多。143 d后表膜降解尚未完成，壟上還可以看到整塊地膜。

？譽？訛 普通PE地膜（CK）

覆蓋45 d前未出現明顯降解；45 d后局部出現小洞；53 d后地膜顏色變暗，破損小洞增多，破損面積變大；62 d后破損點數增多，破損面積變化不大；78 d后，破損程度加大；86 d后破損面積加大；97 d至104 d期間降解膜無明顯降解趨勢；113 d后降解速率加快，土壤裸地面積變大；121 d至143 d期間裸地面積無擴大趨勢，地膜上出現很多降解小洞。143 d后表膜降解尚未完成，壟上還可以看到整塊地膜。

2.3.2 不同處理地膜收獲后降解情況

玉米生長期內覆蓋生物降解地膜，經過光照、雨水、溫度、風蝕等變化，生物降解地膜出現了不同程度的破損、破裂、韌性變差等狀況。不同處理的生物降解地膜在玉米收獲后，在每個處理中隨機進行3次重復取樣，取寬1.2m×1m樣方，收集土壤表層殘膜，取回清洗殘膜并進行數據統計，計算殘膜片數、面積及重量，結果見表3。

2.4 作物生育階段記載

試驗區覆膜時間為5月6日，5月8日人工點播，出苗時間基本一致，都在5月20日左右時間出苗，出苗率達到100%。各處理均在6月13日拔節，大喇叭口期出現在7月1日，并于7月16日抽雄，7月20日吐絲，成熟期除CK晚2d外，其余都在9月23日。可見各處理的玉米生長發育期也基本同步，全生育期為140 d左右，差異并不明顯。

2.5 作物產量形成要素及產量測定情況

通過收獲各處理試驗小區玉米，測定作物產量形成要素及產量，其測量數據見表4。

3 不同降解膜使用評價

通過2014年5月至2014年10月連續觀測地膜降解情況、玉米生長情況、玉米產量，不同類型降解膜使用效果綜合評價如下。

通過試驗數據對比，不同生物降解地膜對玉米產量的影響很大，赤峰地區雨水多集中在6月份，進入8月份后降雨量很少，因為處理1降解早、降解速度快，土壤保墑效果差，所以土壤干旱造成玉米植株缺水，玉米產量較其他處理產量低。不同處理的生物降解地膜均在不同時期出現了不同程度的破損，隨著玉米植株的生長，各處理生物降解地膜呈現加速破解，且呈現破損面積擴大的趨勢。以CN1生物降解地膜降解最早、CN2生物降解地膜次之。普通PE地膜降解速率再次之，至玉米收獲期出現局部地膜破損，觀察區呈土壤小面積裸露狀態。CN3和CN4兩種地膜呈眾多點狀小破損降解狀態。經玉米收獲后，取地膜殘膜對其殘留量進行比較，CN1降解殘留量最少，降解率達15.08 %，CN4在土壤中殘留量最多，降解率只有4.97 %， CN2、CN3和普通PE地膜降解率分別為7.78 %、8.75 %、6.65 %。

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