超薄生物降解地膜降解特征及對有機稻生產和效益的影響

劉淼 邸樹峰 孫彬 滕學海 夏天舒 畢影東 李煒 王玲 樊超 劉建新 楊光

摘要 研究超薄生物降解地膜應用于有機水稻生產，生物降解地膜的降解特性及其對稻田雜草、用水量、水稻產量和經濟效益的影響。結果表明，黑色生物降解地膜（QTH）可以有效地保溫保墑，并有效抑制雜草;同時，顯著地提高了水稻的結實率、糙米率和精米率，使產量提高了14%，蛋白質含量提高了9.38%。

關鍵詞 超薄生物降解地膜;降解特征;有機水稻;產量;效益

中圖分類號 S 511? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）23-0067-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.23.019

Degradation Characteristics of Ultra-thin Biodegradable Plastic Film and Its Effect on Organic Rice Production and Benefits

LIU Miao1，DI Shu-feng1，SUN Bin2 et al

（1.Crop Tillage and Cultivation Institute，Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences，Harbin，Heilongjiang 150086;2.Rural Energy and Environmental Protection Institute， Heilongjiang Academy of Agricultural Sciences， Harbin，Heilongjiang 150086）

Abstract This paper studied the application of ultra-thin biodegradable mulch film to organic rice production， the degradation characteristics of biodegradable mulch film and its effects on weeds， water consumption， rice yield and economic benefits in rice field. The result showed that the black biodegradable mulch could effectively maintain heat and moisture， and effectively inhibit weeds. At the same time， the rice seed setting rate， brown rice rate and white rice rate were significantly improved. Rice yield increased by 14% and protein content by 9.38%.

Key words Ultra-thin biodegradable mulch film;Degradation characteristics;Organic rice;Yield;Benefit

基金項目 國家重點研發計劃（2016YFB0302400）。

作者簡介 劉淼（1983—），女，黑龍江哈爾濱人，助理研究員，博士，從事作物遺傳育種研究。

通信作者，正高級農藝師，從事作物遺傳育種與耕作栽培研究。

收稿日期 2020-12-28

地膜在我國農業生產應用已有40多年歷史，是現在農業生產中的重要生產資料。但普通聚乙烯地膜在自然條件下很難降解，使用量有1/3殘留在土壤中，對環境造成不良影響[1-2]。生物降解地膜在功能期后逐步降解為水和CO2，是傳統聚乙烯地膜的理想替代品。目前，生物降解地膜在旱地作物以及蔬菜種植中都得到廣泛的使用，但在水稻中應用較少[3-4]，相關研究也不多。水稻栽培應用生物降解地膜可以起到增溫保墑作用，從而促進水稻提早成熟[5-6]，提質增產。特別是水稻栽培應用黑色生物降解地膜，在不施用化學除草劑的情況下也可以有效防止草害發生，為有機水稻生產的雜草防治提供了有效的解決方案，使農民發展生態保護栽培又多一類技術選擇。筆者研究了超薄生物降解地膜應用于有機水稻生產，生物降解地膜的降解特性及其對稻田雜草、用水量、水稻產量和經濟效益的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與準備

試驗地點設在哈爾濱延壽縣加信鎮旭東有機稻米種植合作社有機水稻種植基地，地勢平坦，前茬連續多年栽培水稻，土壤為黑壤土，土地肥沃，地力均勻。試驗選用的水稻品種為比當地主栽品種晚6～7 d的水稻品種稻花香2號，該品種是東北粳稻中適口性較好的品種之一，普通株型，生育期在140 d左右[7]。試驗選用的生物降解地膜是山東清田塑工有限公司的QTH黑色超薄生物降解地膜，寬度130 cm，厚度僅為6 μm，CK為露地栽培。試驗結合整地一次性施足持效期長的微生物有機肥2 500 kg/hm2作為基肥，有機肥全氮含量為46.5 g/kg，有效磷含量為1.8 g/kg，速效鉀含量為2.0 g/kg[8]。覆膜插秧前20～30 d進行第1次泡田;10～15 d后進行第2次泡田水耙;插前3～5 d進行第3次泡田和第2次水耙地[9]。覆膜田每次整地后保持水飽和狀態，不覆膜田常規管理。

1.2 試驗設計

1.2.1 覆膜插秧。

試驗設覆膜處理和不覆膜對照2個處理，隨機區組，重復3次，每個小區為60 m2，5月下旬插秧，覆膜插秧一體機一次完成覆膜插秧作業，行穴距為30 cm×13 cm，每穴3～5棵基本苗，插秧后1～2 d查田補苗。

1.2.2 降解膜降解速度觀測。

覆膜后記錄降解膜進入誘導期（覆膜到地膜出現小于1 cm的裂紋）、開裂期（地膜出現大于3 cm的裂紋）、崩裂期（地膜出現大于5 cm的裂紋或裂紋合并出現碎塊）、碎裂期（地膜有小碎片，但已無直徑大于10 cm殘膜）、無膜期（地膜在地表基本消失）的時間[10-11]。

1.2.3 土壤溫度測定。

插秧后，在覆膜處理和對照每個小區內遠離注水口的地方分別選取1處安裝TZS-5X-G多參數土壤水分、溫度速測儀，溫度感應探頭置于水稻行間土壤15 cm耕層，間隔2 h自動記錄數據1次，計算處理與對照1 d的平均溫度，直至降解膜進入開裂期。

1.2.4 灌水管理。

覆膜處理灌水采取濕潤栽培水分管理，水稻插秧后保持膜面無水、膜下有水[12]，溝穴有水、畦上無水狀態，保證田間土壤含水量處于飽和狀態;CK正常灌水管理。每次灌水記錄灌水量。

1.2.5 雜草調查。

水稻抽穗后期，覆膜處理與對照每小區隨機選取1處，每處1 m2，調查常見且對水稻生長影響較大的稗草、牛毛氈、野慈姑、三棱草4種雜草發生情況。

1.2.6 水稻產量測定。

水稻成熟后，每小區隨機選取1 m2水稻考種，內容包括有效穗數、穗粒數、結實率、千粒重等主要產量構成因素。小區實收測產，按折算13.5%標準含水量記錄實收產量[13-14]。

2 結果與分析

2.1 降解膜降解速度

降解地膜覆膜65 d后進入誘導期，88 d后進入開裂期，106 d后進入崩裂期，126 d進入碎裂期，139 d基本進入無膜期，目測地表地膜當年降解率到90%以上。降解膜土埋部分降解率約30%，明顯低于裸露部分和旱田試驗結果（89.48%）。降解膜土埋部分比旱田降解速度慢，可能是由于水田土壤含氧量、菌群結構等與旱田差異較大，影響了水田土埋降解膜的降解速率。土埋部分僅為覆膜總量10%左右，且經2年翻耕，地膜降解率也達到100%，對水稻生長無影響。

2.2 插秧情況調查

試驗設覆膜和不覆膜2個處理均同時插秧，插秧3 d后查田補苗，調查發現，覆膜田沒有漂苗現象。覆膜田秧苗受降解膜保護，應對大風、低溫能力增強，且覆膜田日間地溫增加較快，夜間保溫效果好，縮短了秧苗的緩苗時間，秧苗返青時間較CK縮短2 d。

2.3 地膜對土壤溫度和水稻成熟期的影響

TZS-5X-G提供的數據顯示，覆膜處理3個重復自覆膜至8月初降解膜進入破裂期前，與對照相比，覆膜對耕層15 cm深處土壤增溫作用明顯（表1）。隨著地膜的降解，覆膜處理與對照土壤的溫度逐漸接近，8月中旬地膜進入崩裂期后，覆膜田土壤溫度與對照趨于一致。全生育期內，覆膜處理土壤日平均增溫1.02 ℃，日最大增溫達到了4.22 ℃。水稻成熟期比對照提早6 d。

2.4 降解膜對灌水量的影響

從表2可以看出，覆膜處理

與對照相比，有效減少了灌溉用水。覆膜處理在減少灌溉水47%的情況下仍然可以使水稻保持良好的生長狀態。

2.5 降解膜對雜草量的影響

每小區隨機選取1 m2調查發現，覆膜處理和對照的總雜草株數分別為22、128株，雜草平均密度分別為7.34和42.66株/m2，覆膜處理雜草較對照減少82.79%;覆膜對牛毛氈控制效果最好，與對照相比減少91.51%。

2.6 降解膜對水稻產量、品質和經濟效益的影響

從表4可以看出，覆膜栽培增產主要源于水稻穗粒數和結實率的增加，有效穗數覆膜處理比對照多62.4穗/m2，增加18.95%;結實率覆膜處理比對照高出5.6百分點;水稻穗粒數和千粒重基本相當;理論產量增加725.19 kg/hm2，增產率為14.12%。小區實收測產表明，覆膜處理比對照明顯增產，增產量為679.95 kg/hm2，增產率為14.25%;同時，覆膜處理稻米與對照相比，糙米率和精米率顯著提高，整精米率沒有顯著差異;覆膜處理與對照相比，稻米的堊白粒率和堊白度差異不大，蛋白質含量提高了9.38%（表5～6）。

3 討論與結論

覆蓋生物降解膜對水稻產量和品質的影響很大[15]。應用降解膜栽培有機水稻，在降解膜的功能期內能夠顯著提高地溫，促進水稻早發快長，為水稻產量奠定基礎。在水稻本田生育期內日均提高15 cm土壤耕層地溫1.02 ℃，對于水稻產量和品質作用顯著。覆膜不僅可以抑制雜草，還可以減輕病蟲的發生，從而達到不用除草劑、少用或不用病蟲藥劑的目的。有效解決了有機水稻規?；耘嗳斯こ莨凸るy、成本高的問題。經農戶測算，有機稻栽培可節約人工除草成本約1 650元/hm2左右[16]。降解覆膜栽培水稻是一種綠色、環保、高產、高效的生產方式，是農民發展生態保護栽培的一項技術選擇。

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