覆膜不覆土種植條件下三種全生物降解地膜降解效果比較試驗

摘 要 為了評估不同全生物降解地膜在四季豆種植中的降解性能、增溫保濕效果及其對農作物產量的影響，從而為全生物降解地膜推廣提供科學依據，采用嚴格小區試驗設計，選取3種來自不同廠家的全生物降解地膜，并以普通聚乙烯（Polyethylene，PE）地膜作為對照，在廣西陸川縣黏土地進行覆膜不覆土的對比試驗。觀測內容包括地膜的降解進程、土壤溫度、濕度變化及四季豆產量。結果顯示，不同全生物降解地膜的降解速率各異，其中降解膜3最快進入誘導期（21 d），而降解膜1和降解膜2則在第36 d進入誘導期，均顯著早于普通PE地膜（62 d）。各處理土壤溫度濕度的變化沒有規律，但全生物降解地膜對保持土壤溫度、濕度具有積極作用，尤其是在早期。在四季豆產量方面，3種全生物降解地膜處理下四季豆667 m2產量比對照組提高0.92%～3.86%，顯示出增產效果，其中降解膜2的增產效果最顯著。與普通地膜相比，全生物降解地膜在種植上的應用不僅有助于地膜快速降解、減少環境污染，還能在一定程度上促進作物增產，具有良好的應用前景。

關鍵詞 全生物降解地膜；覆膜不覆土；四季豆；降解效果

中圖分類號：S316 文獻標志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.23.019

在現代農業生產中，地膜的應用極大促進了作物的增產增收，然而隨之而來的農田地膜殘留問題已成為農業面源污染的一大困擾，尤其是傳統聚乙烯（Polyethylene，PE）地膜造成的“白色污染”日益嚴重，對農業生態環境構成巨大威脅[1]。全生物降解地膜是一種利用特殊生產工藝和原料生產出的薄膜，與普通農用薄膜不同的是其能在光照和微生物的綜合作用下分解，最后分解為小分子有機物，被農作物吸收利用，不會在土壤中形成長期殘留物對土壤造成污染和影響，是解決目前普通地膜大量使用造成白色污染問題的一種有效途徑[2]。2015年以來，我國針對農用薄膜提出一系列政策，如《農業農村污染治理攻堅戰行動方案（2021—2025年）》《2022年地膜科學使用回收試點技術指導意見》等，推進全生物可降解地膜有序替代。

廣西陸川縣位于我國南疆，地處北回歸線以南，屬典型南亞熱帶季風氣候區，氣候溫和，土地肥沃，雨量充沛，光照充足，無霜期多在359 d以上，年平均氣溫為21.6 ℃，年平均降水量為1 942.7 mm，年平均日照時間為1 760 h，是典型的雙季稻作區[3]。通過合理安排雙季水稻種植生長期，陸川縣可以在冬季通過利用閑田及合理使用地膜再種植一季四季豆，提高土地利用率，增加農民收入。冬季種植四季豆時，采用地膜覆蓋可以提高地溫、減少水分蒸發、抗病防蟲，充分利用冬季有限的光、熱、水和養分資源，使大多數作物普遍增產20%～50%[4]。

根據農業綠色發展要求，全國各地要繼續加大對廢棄農膜的回收處置力度，使用生物降解膜可從源頭上治理農膜污染，對其的廣泛應用是今后的主導發展方向[5]。鑒于此，深入探究全生物降解地膜在四季豆種植中的應用性能，特別是其降解過程、增溫保濕效果及對作物產量的實際影響，可為全生物降解地膜的科學推廣提供實踐依據。此次研究精心設計了對比試驗，選用來自3個不同廠商的全生物降解地膜，并以傳統PE地膜作為對照，在陸川縣的典型黏土地實施覆膜不覆土試驗，通過系統監測地膜的降解動態、土壤溫濕度變化及四季豆的產量，力求全面評估全生物降解地膜的綜合效能，為推動農業可持續發展、保障糧食安全和生態平衡貢獻力量。此次研究不僅是對新型材料性能的科學驗證，更是對農業綠色發展路徑的積極探索，對于減少農業廢棄物、減輕環境負擔、提高經濟效益具有深遠意義。

1" 材料與方法

1.1" 試驗地概況

試驗地點位于陸川縣烏石鎮吹塘村一農田，試驗地塊前茬作物為水稻，土壤類型為黏土，肥力中等。試驗區域的氣候條件適宜，為典型的南亞熱帶季風氣候區，適合種植四季豆。

1.2" 試驗材料

嚴格按照國家標準《全生物降解農用地膜覆蓋薄膜》（GB/T 35795—2017）的要求，選用合格且增溫保濕、抑制雜草萌發和生長、可完成降解等性能突出的黑色全生物降解地膜。試驗使用不同廠家生產的3種全生物降解地膜，生產廠家分別是蘭州鑫銀環橡塑制品有限公司（地膜型號：XYH-2020-133）、浙江家樂蜜園藝科技有限公司（地膜型號：全生物降解農用地面覆蓋薄膜）、山東華昆塑業有限公司（地膜型號：銀黑1S）；普通PE地膜的生產廠家為廣西玉林市興業縣年豐塑業有限公司（地膜型號：聚乙烯黑微膜）。3種全生物降解地膜與普通PE地膜的厚度均為0.01 mm。

1.3" 試驗設計

試驗采用嚴格的小區試驗設計，設置4個處理，分別為降解膜1組（XYH-2020-133地膜）、降解膜2組（全生物降解農用地面覆蓋薄膜）、解膜3組（銀黑1S地膜）及對照組普通PE地膜。每個處理設置3次重復，隨機區組排列，共12個小區；每小區長12.0 m、寬2.5 m，面積30 m2；每小區設2畦，每畦種植四季豆80穴。試驗期間，所有處理均進行覆膜不覆土操作。

1.4" 四季豆種植管理要點

于2023年11月22日開始覆膜，11月25日用小棍揭穿地膜后播種四季豆。播種后，每畦四季豆都按照常規方法進行同樣的田間管理，包括灌溉、施肥、除草等。四季豆產量測定分3次進行，最后一次測定時間為2014年3月13日。

1.5" 測試項目及方法

1.5.1" 地膜降解性能測試

每小區固定一個觀測框，規格為50 cm×50 cm。覆膜30 d內，每隔10 d觀測1次；覆膜31～40 d，每隔5 d觀測1次；覆膜41 d后，每3 d觀測1次，直至誘導期結束；之后恢復為每10 d觀測1次。觀測記錄各小區參試地膜破損情況，記錄破損時間、裂紋或裂縫大小、破碎程度等相關信息；根據現場判斷降解情況，記錄農膜降解過程中進入誘導期、開裂期、大裂期、破裂期、無膜期的日期，計算從覆膜后到各階段發生時的天數。1）誘導期。從覆膜到畦面地膜出現多處（每延長米3處以上）直徑小于等于2 cm的自然裂縫或孔洞的時間。2）開裂期。畦面地膜出現直徑大于2 cm、小于等于20 cm自然裂縫或孔洞的時間。3）大裂期。畦面地膜出現大于20 cm自然裂縫的時間。4）破裂期。地膜柔韌性盡失，畦面地膜出現碎裂，最大地膜殘片面積小于等于16 cm2的時間。5）無膜期。畦面基本見不到地膜殘片的時間。每次觀測均垂直俯視拍攝一組觀測框的地膜照片，直至無膜期。

1.5.2" 地膜的保溫效果測試

分別在覆膜后10 d、30 d、50 d、70 d，于14：30在現場使用地溫計測量各小區膜下5 cm、15 cm、25 cm處的土壤溫度，以此分析不同地膜對地溫的維持能力。

1.5.3" 地膜的保濕效果測試

分別在覆膜后10 d、30 d、50 d、70 d，于14：30使用土壤濕度計測定膜下0～10 cm、10～20 cm、20～30 cm處的土壤含水量，考察各地膜對土壤含水量的影響，從而判定地膜保濕效果。

1.5.4" 四季豆產量測試

分別在2024年2月6日、2024年2月28日和2024年3月13日收獲成熟鮮品四季豆，記錄各處理小區四季豆的實際產量，比較全生物降解地膜與普通PE地膜處理對作物產量的直接影響，同時分析增產百分比，確定哪種降解膜的作物增產效果最顯著，從而為全生物降解地膜的推廣提供實際產量效益依據。

1.6" 數據處理

試驗數據使用Excel 2016軟件進行統計與分析。

2" 結果與分析

2.1" 地膜降解性能

各階段供試地膜覆膜后降解時間記錄如表1所示。由表1可知，降解膜3組覆膜后21 d，各小區地膜出現多處直徑小于等于2 cm的自然裂縫，進入誘導期；覆膜后49 d，地膜出現直徑大于2 cm、小于等于20 cm的自然裂縫，進入開裂期；覆膜后62 d，地膜出現直徑大于20 cm的自然裂縫，進入大裂期；截至觀測結束，各小區的地膜還有一定柔韌性，畦面地膜沒有出現碎裂，沒有進入破裂期。降解膜2組覆膜后36 d進入誘導期，覆膜后57 d進入開裂期，收獲時各重復小區的地膜沒有出現直徑大于20 cm自然裂縫，沒有進入大裂期。降解膜1組覆膜后36 d進入誘導期，覆膜后62 d進入開裂期，收獲時各重復沒有出現直徑大于20 cm的自然裂縫，沒有進入大裂期。對照組覆膜后62 d，各小區地膜才出現多處直徑小于等于2 cm自然裂縫，進入誘導期，收獲時地膜沒有出現直徑大于2 cm、小于等于20 cm自然裂縫或孔洞，沒有進入開裂期。

由此可知，降解能力從高到低依次為降解膜3、降解膜2、降解膜1、普通PE膜，降解膜3的誘導期最早，開裂期與大裂期也早于其他處理，降解速率較快；降解膜1和降解膜2降解性能接近，但略遜于降解膜3；對照組地膜降解速率最慢。為不影響下一茬早稻種植時間，于3月13日收獲時檢查，各小區殘膜均仍有一定柔韌性，沒有進入破裂期和無膜期。

2.2" 地膜的保溫效果

由表2可知，覆膜后10 d觀測，發現各處理5～25 cm處土壤平均溫度對照組最高，為26.6 ℃；最低為降解膜1組，為24.5 ℃，相差2.1 ℃；覆膜后30 d觀測，各處理5～25 cm處土壤平均溫度降解膜2組最高，為23.7 ℃；最低為對照組，為20.9 ℃，相差2.8 ℃；覆膜后50 d觀測，各處理5～25 cm處土壤平均溫度降解膜2組最高，為19.7 ℃；最低為降解膜3組，為18.9 ℃，相差0.8 ℃；覆膜后70 d觀測，各處理5～25 cm處土壤平均溫度降解膜1組最高，為22.1 ℃；最低為對照組，為20.6 ℃，相差1.5 ℃。覆膜后，膜下土壤溫度變化沒有規律，各小區相差0.8～2.8 ℃，降解膜降解速率沒有隨土層土壤溫度變化而變化。

2.3" 地膜的保濕效果

由表3可知，覆膜后10 d進行觀測，降解膜1組0～30 cm處土壤平均含水量最高，為66.6%，最低的為降解膜2組（53.8%），兩組相差12.8個百分點；覆膜后30 d，降解膜1組0～30 cm處土壤平均含水量最大，為63.4%，最低的為對照組的56.3%，兩組相差7.1個百分點；覆膜后50 d，對照組0～30 cm處土壤平均含水量最大，為76.7%，最低的為降解膜3組（69.8%），兩組相差6.9個百分點；覆膜后70 d，降解膜1組0～30 cm處土壤平均含水量最大，為59.1%，最小為對照組（52.1%），兩組相差7.0個百分點。覆膜后，膜下土壤濕度變化與溫度變化一樣沒有規律，但土層越深，含水量越高；降解膜降解速率沒有隨土層土壤濕度變化而變化。

2.4" 四季豆產量

由表4可知，3次收獲測產后降解膜1組、降解膜2組、降解膜3組和對照組667 m2產量分別為1 068.76 kg、1 099.88 kg、1 098.99 kg和1 059.00 kg。與對照組相比，降解膜1組、降解膜2組、降解膜3組667 m2四季豆產量分別增加9.76 kg、40.88 kg和39.99 kg，分別增產0.92%、3.86%和3.78%。產量變化規律與土壤溫度、濕度變化類似。

3" 小結與討論

此次試驗對比四季豆種植過程中不同全生物降解地膜覆膜不覆土降解效果，從降解效果方面看，降解膜3降解效果最好；從農作物增產效果方面看，降解膜2效果最好；從保溫保濕效果方面看，雖然變化明顯規律，但全生物降解地膜在種植早期能較好地保持土壤溫度和濕度。3種全生物降解地膜覆膜不覆土在四季豆種植中均有同程度地發揮較好的降解效果及增產效果，因此為了保證土壤安全，同時大大節省人工回收舊地膜的經濟成本，減少對環境的污染，可以在農作物生產時大力推廣全生物降解地膜的應用。

需要注意的是，全生物降解地膜的降解程度受氣候條件影響很大，特別是光照、溫度、水分、空氣相對濕度等。試驗于2023年11月至2024年3月進行，是陸川縣光照最少、溫度最低的時期，這在一定程度上會影響全生物降解膜的降解速率，導致誘導期、開裂期等各時期延期出現。因此，在未來的研究中，可以適當延長觀察時間，進一步評估降解膜在不同季節的降解性能及其對作物產量和土壤質量的影響，以促進全生物降解地膜在農業中的廣泛應用和生態農業綠色發展。

參考文獻：

[1] 張凱，郭繼民，王坤，等.全生物降解地膜在農業生產中的推廣應用前景分析[J].中國果蔬，2023，43（4）：62-66.

[2] 王紹明，魯紹立.玉米覆蓋生物降解膜試驗分析[J].楚雄師范學院學報，2014，29（3）：49-52.

[3] 黃治煥.陸川縣2019年晚稻品種試驗示范[J].廣西農學報，2020，35（6）：11-15.

[4] 傅璽豪，朱建強，范先鵬，等.生物降解地膜對辣椒生長發育的影響[J].湖北農業科學，2024，63（1）：75-80.

[5] 胡美華，徐友利，邵偉強，等.全生物降解地膜研發推廣應用現狀與對策措施[J].浙江農業科學，2019，60（5）：703-706.

（責任編輯：劉寧寧）