大棚早春瓜果覆蓋全生物降解地膜試驗

胡美華， 葉飛華， 李江濤， 陸群康， 周佳燕， 佘國興

(1.浙江省農(nóng)業(yè)技術推廣中心，浙江 杭州 310020； 2.湖州市農(nóng)業(yè)科技發(fā)展中心，浙江 湖州 313000；3.德清新田農(nóng)業(yè)科技有限公司，浙江 德清 313200)

推廣應用全生物降解地膜替代技術，是治理地膜污染便捷有效的方法，對改善土壤生態(tài)、保護農(nóng)田環(huán)境、推動農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義[1-3]。浙江省連續(xù)多年開展全生物降解地膜替代產(chǎn)品的研發(fā)篩選與配套技術推廣應用，已取得初步成效，篩選國內(nèi)知名廠家符合農(nóng)藝要求的全生物降解地膜產(chǎn)品，總結露地甘藍類、白菜類、蘿卜、馬鈴薯等主要作物的配套應用技術，在蕭山、余姚、磐安等地建立一批應用示范點，為大面積推廣應用打下了堅實基礎[4-8]。但以往報道大多為露地栽培覆蓋，我們前期在大棚草莓、西甜瓜、番茄等設施栽培進行試驗示范，發(fā)現(xiàn)大棚早春栽培應用全生物降解膜在技術上還存在一些問題，表現(xiàn)為前期降解過快、壓不住草，或后期溫度升高后不易降解等情況，效果不夠理想。為開展設施栽培全生物降解地膜替代技術驗證和產(chǎn)品遴選，本研究進行大棚早春瓜果栽培全生物降解膜覆蓋對比試驗，以期完善配套應用技術，為推廣應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 基本情況

我們在2020年度開展西甜瓜、櫻桃番茄設施網(wǎng)架、立架栽培的全生物降解地膜與普通地膜覆蓋對比試驗，并進行西甜瓜大田栽培示范；2021年度繼續(xù)開展西甜瓜不同覆蓋方式示范。

2020年西甜瓜網(wǎng)架、立架栽培試驗示范以8 m寬做兩畦，連溝畦寬4 m，其中畦寬3.6 m，溝寬40 cm。1月1日在畦中間鋪2 m寬、16 μm厚的黑色降解膜1條，或14 μm厚的黑色或白色PE地膜1條，膜兩邊種2行西瓜或4行甜瓜，株距西瓜80 cm、甜瓜70 cm，行距西瓜1.5 m、甜瓜0.6 m，每667 m2種植西瓜410株、甜瓜950株。畦兩邊各鋪80 cm寬、14 μm厚的普通白膜。小區(qū)長32 m，面積128 m2。并開展大棚早春瓜果栽培覆蓋全生物降解地膜大田示范，3月25日在畦溝中鋪全生物降解膜，西瓜、甜瓜各1 667.5 m2，合計面積3 335 m2。

2020年櫻桃番茄吊蔓栽培試驗以6 m寬做兩畦，連溝畦寬3 m。12月22日在畦面鋪2條2 m寬、16 μm厚的黑色降解膜(兩條膜兩邊相連，連溝鋪滿)，或1條4 m寬14 μm厚的白色或黑色PE膜，種4行，寬窄行種植，株距40 cm，每667 m2種植2 200株。小區(qū)長26 m，面積78 m2。

2021年度甜瓜立架栽培示范以8 m寬做4畦，連溝畦寬2 m。12月20日畦面全部鋪上2020年產(chǎn)2 m寬、16 μm厚的黑色降解膜，3月19日在溝中鋪新的2 m寬、10 μm厚黑色降解膜，面積1 667.5 m2。

2021年西瓜網(wǎng)架栽培模式示范，共設置3個處理。8 m寬做2畦，連溝畦寬4 m。12月20日，全部鋪上2020年產(chǎn)的2 m寬、16 μm厚的黑色降解膜，3月19日，在溝中鋪新的2 m寬、10 μm厚的黑色降解膜，面積1 667.5 m2；僅在溝中鋪新的10 μm厚的黑色降解膜，畦面鋪普通4 m寬、14 μm厚白色PE地膜1條，面積20 010 m2；畦面鋪普通14 μm厚白色PE地膜、溝中不鋪地膜、西甜瓜栽培方式與處理相同的常規(guī)栽培法作對照，其中西瓜33 350 m2，甜瓜6 670 m2。

1.2 處理設計

2020年所有試驗和2021年畦面覆蓋試驗用的全生物降解膜，均來自杭州新光塑料有限公司2020年初生產(chǎn)；2021年溝中覆蓋的全生物降解膜，來自浙江家樂蜜園藝科技有限公司2021年初生產(chǎn)；14 μm厚的黑色PE膜、白色PE膜為市售。

在西瓜上安排3個處理，分別為16 μm厚的黑色降解膜、14 μm厚的黑色PE膜(CK1)、14 μm厚的白色PE膜(CK2)。甜瓜上安排2個處理，分別為16 μm厚的黑色降解膜和14 μm厚的黑色PE膜(CK1)。櫻桃番茄安排3個處理，分別為16 μm厚的黑色降解膜、14 μm厚的黑色PE膜(CK1)和14 μm厚的白色PE膜(CK2)。各處理均重復3次，試驗示范處理情況見表1。

表1 大棚設施栽培降解膜試驗設計

1.3 田間管理與收獲情況

2020年西瓜品種選用彩虹西瓜，11月16日播種，11月23日用甬砧5號砧木嫁接，1月6日定植。底肥每667 m2施地升牌有機肥1 t，司爾特牌45%復合肥(含N 15%、P2O515%、K2O 15%)25 kg，全生育期每667 m2追肥30 kg 42%高鉀復合肥(含N 13%、P2O54%、K2O 25%)，采用水肥一體化滴灌施肥，每667 m2一次用水量600 kg。前期雙膜覆蓋，后期撤內(nèi)膜改為一棚一膜，5月10日—7月10日收獲。2021年西瓜品種選用拿比特，11月12日播種，12月19日用甬砧5號砧木嫁接，1月12日定植，5月16日—7月20日收獲。其他管理措施同2020年。

2020年甜瓜品種選用玉姑，11月26日播種育苗，1月6日定植，每畦種2行甜瓜，株距60 cm，每667 m2種植550株。套種甜瓜品種選用甬甜5號，于3月20日播種，4月10日在每畦兩邊套種2行，株距80 cm，每667 m2種植400株，合計每667 m2種植甜瓜總株數(shù)為950株。底肥及覆膜方法同西瓜，5月25日—7月10日收獲。2021年甜瓜品種選用玉姑，12月25日播種，1月12日定植，5月16日—6月16日收獲。其他管理措施同2020年。

櫻桃番茄品種選用浙櫻粉1號，11月8日播種，12月23日定植。每畦種4行，株距40 cm，每667 m2種植2 200株。小區(qū)長26 m，面積78 m2。底肥及覆膜方法同西瓜，全生育期追肥35 kg 42%高鉀復合肥(13∶4∶25)。4月12日—6月22日收獲，6月25日清棚。

1.4 調(diào)查項目與方法

重點調(diào)查不同處理地膜降解情況，以及地膜處理對土壤溫度及產(chǎn)量效益的影響。記錄地膜降解進程，4月27日調(diào)查畦面覆蓋地膜孔洞數(shù)，7月18日作物收獲后調(diào)查降解情況。土壤溫度監(jiān)測在西瓜試驗中進行，在16 μm黑色降解膜、14 μm黑色PE膜、14 μm白色PE膜3種類型地膜覆蓋土壤中各扦插1個地溫測溫儀，深度8 cm。同時在大棚內(nèi)1.9 m高度放置大棚氣溫測定儀，在棚外天溝溝底上方25 cm高處放置棚外氣溫測定儀，于2020年1月6日西瓜定植當日開始進行自動溫度監(jiān)測，到4月26日為止。

2 結果與分析

2.1 不同處理地膜降解情況比較

2020年試驗結果見表2，降解膜的降解速度因作物不同、覆蓋時間不同，其降解情況不一樣，其中甜瓜栽培應用的降解膜降解時間最遲，西瓜處理居中，櫻桃番茄處理最早。甜瓜、西瓜、櫻桃番茄等3個處理降解膜分別于7月初、6月下旬、5月中旬進入誘導期，7月中旬、7月上旬、6月上旬進入開裂期，甜瓜處理沒有進入大裂期，西瓜處理、櫻桃番茄處理分別于7月中旬、6月中旬進行大裂期。西瓜處理沒有進入碎裂期，櫻桃番茄處理于7月中旬進行碎裂期。試驗結束后各處理畦面覆蓋的膜均沒有進入無膜期。但溝中覆蓋的降解膜，分10 μm、12 μm、14 μm、16 μm 4種厚度類型黑色降解地膜，與水密接部分的地膜，后來均進入了無膜期，其中西瓜、甜瓜處理于7月中旬進入無膜期，櫻桃番茄處理于7月上旬進入無膜期，說明土壤水分對降解膜的降解速度影響較大。其次，作物采收結束后，部分秸稈覆蓋處下方的降解膜，其降解速度也明顯加快，其中櫻桃番茄秸稈覆蓋處7月中旬已基本進入無膜狀態(tài)，說明秸稈腐爛分解可促進降解膜的降解。雜草長得比較多的地方，其降解速度也明顯加快，說明雜草頂破降解膜對其降解有促進作用，降解膜因進入誘導期后，其強度低，破裂漏氣后容易造成雜草叢生。各處理的降解進度從快到慢依次為溝中覆蓋>采收結束后畦面秸稈覆蓋>采收結束后雜草生長>櫻桃番茄處理>西瓜處理>甜瓜處理。

表2 2020年不同處理地膜降解情況

2021年試驗結果見表3，在大棚甜瓜、西瓜生產(chǎn)上，在畦面土壤干燥、雜草較少的情況下，在畦面鋪2020年產(chǎn)的16 μm全生物降解地膜，仍然具有較好的封草效果，對甜瓜、西瓜生產(chǎn)無明顯不良影響。在溝中鋪2021年產(chǎn)的降解膜，在溝中泥土較干燥情況下，10 μm全生物降解地膜的降解速度仍然較慢，封草效果較好，到5月21日，未見降解膜破裂(未進入誘導期)和雜草。到7月22日降解地膜仍具有較好完整性，雖手拉易破裂，但此時機械翻耕仍會纏繞。

表3 2021年不同處理降解地膜降解情況

2.2 不同類型地膜覆蓋對土壤溫度的差異影響

不同類型地膜覆蓋下土壤溫度的情況見表4。結果表明，3種地膜處理的土壤溫度差異很小，1月6日—4月26日共112 d、記錄153 178個數(shù)據(jù)，黑色降解膜、普黑膜、普白膜覆蓋的土壤平均溫度分別為19.3 ℃、19.4 ℃、19.5 ℃，黑色降膜溫度略低，同期外界溫度為10.9 ℃，棚內(nèi)溫度為16.5 ℃。3個處理土溫接近，加上整個生育期內(nèi)，各類型地膜都比較完整，沒有因地膜破裂造成雜草明顯較多而影響西瓜生長等問題，不同種類地膜覆蓋下西瓜、甜瓜、櫻桃番茄的生長勢沒有明顯差異。表明在本試驗條件下，16 μm黑色降解膜在早春網(wǎng)架栽培可行。但值得注意的是，雖然黑色降解地膜與普通地膜總體增溫雖差別不大，但前期白膜增溫效果明顯，可較黑膜提高地溫0.4 ℃，較大棚內(nèi)溫度提高3.6 ℃，而3月23日后，瓜菜地面爬藤或植株長高封行遮蔭，地膜增溫變慢，黑白膜差別不大。因此大棚特早熟栽培仍以白膜增溫為宜。

表4 不同地膜覆蓋對土壤溫度影響

2.3 不同地膜覆蓋處理對大棚瓜果產(chǎn)量與效益的影響

降解膜與普通PE地膜覆蓋的產(chǎn)量與效益比較見表5。因降解膜覆蓋后土壤溫度略降，導致西瓜、甜瓜、櫻桃番茄的產(chǎn)量效益均略低，但差異不明顯。降解膜處理后每667 m2凈收入減少160～320元。且由于降解膜價格較高，每667 m2成本增加170元、膜回收成本減少50元，合計增加成本120元。但考慮到普通地膜因回收不干凈帶來的生態(tài)影響，并通過進一步加強應用技術集成配套，降解膜綜合成本相當，仍有一定的推廣應用價值。

表5 不同地膜覆蓋對大棚早春瓜果產(chǎn)量與效益影響

3 小結與討論

3.1 影響大棚內(nèi)覆蓋降解地膜降解速度的因素較多

本試驗表明不同單位、不同批次、不同配方的降解膜降解周期不完全相同，更值得注意的是，因作物不同、覆蓋時間不同、環(huán)境不同，降解情況也不完全一樣，其中甜瓜栽培應用的降解膜降解時間最遲，西瓜處理居中，櫻桃番茄處理最早，可能是由于番茄種植密度較高，灌水次數(shù)較多，土壤濕度比西甜瓜栽培相對較高；西瓜先爬地后網(wǎng)架，降解地膜受爬蔓覆蓋影響降解較快，尤其是瓜著地部位的降解地膜均已完全降解；甜瓜立架栽培，但密度低于番茄，灌水次數(shù)較少，土壤濕度相對較低，降解地膜也沒有受到爬蔓影響濕度，盡管通風透光條件好，反而降解最慢。在溝中鋪降解地膜，2020年溝中泥土比較潮濕，在作物采收結束期，與水密切接觸部分均已進入無膜期。后期采收結束后進行高溫悶棚處理，再進行機械翻耕，降解膜已碎裂，可不用回收，直接翻耕入土降解，且不纏繞機械。2021年溝中泥土長期處于干燥情況下，浙江家樂蜜園藝科技有限公司2021年生產(chǎn)的降解膜在大棚內(nèi)溝中使用，降解速度明顯較慢，到7月下旬膜仍具較好的完整性，如此時進行機械翻耕，容易造成機械纏繞，未達到預期效果。以上結果表明，降解膜的降解速度與濕度明顯呈正相關，且秸稈覆蓋、瓜果著地、雜草生長均有促進降解膜降解的作用，濕度高有利于降解，而與光照的關系不太。

3.2 降解地膜覆蓋對大棚瓜果生長、產(chǎn)量、效益等影響不大，應用的綜合成本相當

大棚甜瓜、西瓜、櫻桃番茄中應用16 μm全生物降解地膜，在作物采收結束時，畦面覆蓋的膜分別處于開裂期、大裂期和碎裂期，與普通地膜相比，其降解破損后造成土壤溫度略低，產(chǎn)量略降，但無明顯差異，只是因降解膜成本相對較高，效益稍有下降。但綜合考慮普通PE膜回收難度大、用工大、處理成本高，以及回收不干凈對土壤生態(tài)環(huán)境的影響，因此通過加強應用技術研究，因地制宜、因作物茬口制宜，綜合成本效益相當，尤其是對勞動力緊缺的大戶來說，采收后不必馬上進行翻耕的，則大棚設施栽培覆蓋降解膜仍有一定的推廣應用價值。

3.3 大棚內(nèi)應用降解地膜需產(chǎn)品性能、栽培模式、配套技術相集成耦合

降解地膜受環(huán)境溫濕度、覆蓋周期等因素的影響較大，降解速度過快或過慢均會影響覆蓋效果。而降解地膜的降解速度除了與配方有關外，同時受環(huán)境溫濕度等因素的影響較大，推廣應用必須明確主要栽培模式才能調(diào)控降解膜的降解周期，避免降解過快或后期仍不降解。因大棚內(nèi)環(huán)境條件多變，對降解膜的降解影響因素比較復雜，棚內(nèi)前期濕度高，有利于降解膜的降解，而后期溫度升高、通風后濕度低，又無露地的降雨影響，對地膜降解不利，且溝內(nèi)水分高、降解快，而畦面水分低則降解慢，加上草害對降解地膜破損也影響較大，因此往往是薄的降解地膜其前期降解過快，造成壓不住草，影響覆蓋性能，而厚的降解地膜不但成本增加，且后期往往作物采收后仍不能完全降解，甚至纏繞翻耕機械，如果需及時翻耕換茬，仍需人工拾撿殘膜并與秸稈一道移除棚外進行堆制處理，在適宜的環(huán)境條件下才能降解，與普通地膜相比反而費工費力，增加成本。綜合考慮，早春設施栽培覆蓋降解地膜的技術要求比較高，其降解可控性相對較差，影響因素也較多，推廣應用需要適宜降解周期等性能的地膜產(chǎn)品+作物栽培模式(適宜生長采收期及后續(xù)接茬翻耕期)+配套技術(覆膜、培土、翻耕)相耦合，三者缺一不可，如不匹配則會影響效果，因此不建議大棚設施栽培中盲目推廣應用，短季節(jié)栽培、需培土的作物可加大試驗示范力度，而長季節(jié)栽培則需繼續(xù)進行試驗遴選，但目前生產(chǎn)上仍以推廣加厚高強度地膜進行回收處理較為穩(wěn)妥。