全生物可降解地膜覆蓋對(duì)玉屏縣馬鈴薯產(chǎn)量的影響試驗(yàn)

摘 要 為探究農(nóng)田地膜殘留情況，及時(shí)掌握農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，對(duì)貴州省銅仁市玉屏縣農(nóng)田地膜進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，結(jié)果顯示：全縣8個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）地膜積累殘留量為0.134～27.396 kg·hm-2；而后選取玉屏縣土壤肥力中等的馬鈴薯種植田塊，根據(jù)田塊所處位置的氣候特點(diǎn)和全生物可降解地膜適用區(qū)域條件，選用3種全生物可降解地膜和1種普通聚乙烯（PE）地膜，分別施用于覆膜作物馬鈴薯；通過對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，全生物可降解地膜的增產(chǎn)效果比普通地膜好。

關(guān)鍵詞 馬鈴薯；全生物可降解地膜；產(chǎn)量；貴州省銅仁市玉屏縣

中圖分類號(hào)：S223.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2025.03.004

隨著農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，農(nóng)田地膜的使用越來越普遍，已成為提高農(nóng)作物產(chǎn)量和保障農(nóng)業(yè)高效運(yùn)作的重要手段[1]，但地膜在使用過程中的殘留問題逐漸凸顯。普通聚乙烯（PE）地膜難以降解，長期使用會(huì)殘存在土壤中，破壞土壤的結(jié)構(gòu)，影響水分的保持能力及土壤的通氣性，進(jìn)而嚴(yán)重阻礙作物根系的生長發(fā)育，影響土壤中微生物的活動(dòng)，降低土壤中有機(jī)質(zhì)的含量，導(dǎo)致土壤肥力逐漸下降，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。地膜殘留還會(huì)造成環(huán)境污染，特別是“白色污染”，影響土壤的外觀和質(zhì)量，成為農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的長期污染物。土壤中的微塑料轉(zhuǎn)移至食物中，可能會(huì)被動(dòng)物誤食，對(duì)其健康造成威脅。此外，地膜還可能會(huì)影響土壤中的生物多樣性，長期殘留甚至?xí)绊懮鷳B(tài)系統(tǒng)的平衡[2-4]，因此，農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)對(duì)于提高土壤質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及保護(hù)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。全生物可降解地膜是指能通過微生物作用使地膜降解，降解產(chǎn)物對(duì)環(huán)境友好，不產(chǎn)生污染，與普通地膜具有相似的使用性能，在透光性、抑草性、增溫性、環(huán)保性及保墑性等方面表現(xiàn)優(yōu)異[5-7]。貴州省銅仁市屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，雨熱同季。2022年主要覆膜作物種類為蔬菜、食用菌、馬鈴薯等，覆膜方式主要為棚膜、菌棒用膜及地膜等，全年農(nóng)膜使用量為2 783.60 t，且主要為普通聚乙烯（PE）地膜。農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)，開展長期例行監(jiān)測(cè)是農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)工作。本研究在銅仁市玉屏縣，遵循地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則，以主要覆膜作物為監(jiān)測(cè)對(duì)象，在全縣8個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）主要覆膜區(qū)域，各布設(shè)1個(gè)農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)，探索該地區(qū)農(nóng)田地膜使用后的殘留情況；而后針對(duì)該地區(qū)主要覆膜作物馬鈴薯開展全生物可降解地膜試驗(yàn)；通過試驗(yàn)對(duì)比全生物可降解地膜和普通聚乙烯（PE）地膜對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響，以期為后期地膜的科學(xué)使用提供理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)地概況

研究區(qū)位于貴州省銅仁市玉屏縣，屬喀斯特地貌。田塊土壤肥力中等，土壤類型為旱地，地處云貴高原向湘西丘陵傾斜的過渡地帶，地勢(shì)北高南低，地貌多為低山丘陵，平均海拔500 m。多年平均氣溫16.2 ℃。1月平均氣溫4.1 ℃，極端最低氣溫-9.7 ℃；7月平均氣溫26.9 ℃，極端最高氣溫38.7 ℃。生長期年平均268 d，無霜期年平均291 d，最長達(dá)349 d，最短256 d。年平均日照時(shí)數(shù)13 h，年總輻射372.38 kJ·cm-2。年平均降水量1 235 mm，降雨集中在每年的3—10月，5月最多。

1.2" 試驗(yàn)材料

1.2.1" 采樣工具

采樣工具包括鐵鍬、鐵鏟、尼龍篩子（篩孔規(guī)格為8～10目，孔徑約2 mm）、鐵簽或木簽（長度約30～50 cm）、便攜式鐵錘、帆布（2 m×2 m）等。器材包括照相機(jī)、GPS、電子天平（0.001 g精確度）、洗滌劑、殘膜預(yù)處理微波清洗器、樣品袋等。

1.2.2" 地膜選擇

通過對(duì)市場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，選取3種全生物可降解地膜和1種普通聚乙烯（PE）地膜（見表1）。

1.3" 試驗(yàn)方法

1.3.1" 農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)樣品處理

首先在每個(gè)調(diào)查點(diǎn)位田間挖掘5個(gè)樣方、固定規(guī)格（100 cm×100 cm×30 cm）的土壤，仔細(xì)挑選出殘留地膜，洗凈、烘干、稱重，進(jìn)行分揀，將地膜中混雜的植物土塊及根系等雜物去除掉，而后將地膜樣品放入水中浸泡1 h左右進(jìn)行清洗，清除地膜上的泥土和其余雜質(zhì)。使用洗滌劑時(shí)應(yīng)選擇對(duì)地膜不具腐蝕作用或者與地膜不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的洗滌劑。初步清洗后，再使用超聲波清洗器進(jìn)行進(jìn)一步清洗，將殘膜放入容器內(nèi)加入300 mL洗滌水清洗。清洗時(shí)間為10～20 min，小于10 g的殘膜清洗時(shí)間以10～15 min為準(zhǔn)，大于或等于10 g的殘膜清洗時(shí)間以15～20 min為準(zhǔn)；然后用濾紙吸干殘留在地膜樣品上的水分，在陰涼干燥處自然晾干，期間隨時(shí)稱量，直至恒重；最后利用千分之一天平分別稱各樣品殘留地膜的總重量，精確到0.001 g，并記錄數(shù)據(jù)。

1.3.2" 全生物可降解地膜試驗(yàn)

選取馬鈴薯試驗(yàn)地進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)品種為北大荒種業(yè)有限公司供種的北薯1號(hào)，以農(nóng)家肥、復(fù)合肥作基肥施用，農(nóng)家肥600 kg/667 m2，復(fù)合肥50 kg/667 m2。設(shè)置4個(gè)處理，即宣威市中博塑料有限公司地膜為處理A、浙江茵創(chuàng)新材料科技有限公司地膜為處理B、上海禾睿豐新材料科技有限公司地膜為處理C，玉溪市旭日塑料有限責(zé)任公司地膜為對(duì)照處理CK，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。種植密度根據(jù)作物類型及當(dāng)?shù)卦苑N習(xí)慣進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃，并設(shè)置保護(hù)行（見圖1）。試驗(yàn)地小區(qū)長5 m、寬6 m，面積30 m2，每個(gè)小區(qū)種植5個(gè)雙溝，行距0.5 m，窩距0.5 m，種植120窩，2 668窩/667 m2。本次試驗(yàn)于2024年3月9日鋪設(shè)地膜和播種，6月20日測(cè)產(chǎn)收獲。地膜鋪設(shè)量為8 kg/667 m2，鋪蓋比例為90%。

1.4" 數(shù)據(jù)處理

1.4.1" 農(nóng)田地膜殘留檢測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

將區(qū)域內(nèi)所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)分類匯總，分析不同地塊地膜殘留量，判斷農(nóng)田土壤中地膜殘留區(qū)域的污染程度。有效數(shù)據(jù)的取舍按《數(shù)值修約規(guī)則》（GB 8170—87）執(zhí)行，用Grubbs法剔除可疑數(shù)據(jù)，殘膜的重量測(cè)定值保留3位有效數(shù)，其他數(shù)值保留2位有效數(shù)。地膜累積殘留量（RPI）計(jì)算公式：

RPI=10×[i=1mX1+X2+…+Xmm] （1）

式中，RPI為作物收獲后地膜殘留總量（kg·hm-2）；Xi為每個(gè)調(diào)查樣方殘留地膜的凈重（g）；m為某地調(diào)查樣方個(gè)數(shù)。

1.4.2" 全生物可降解地膜試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

將整理出的數(shù)據(jù)利用SAS 9.4軟件進(jìn)行分析，利用Duncan多重比較進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位地膜累計(jì)殘留量

玉屏縣2023年農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2，全縣8個(gè)鄉(xiāng)（鎮(zhèn)、街道）地膜累積殘留量為0.134～27.396 kg·hm-2，其中大龍街道大屯村覆膜耕地地膜殘留量最低，田坪鎮(zhèn)馬家屯村覆膜耕地地膜殘留量最高，但均低于《農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定》（GB/T 25413—2010）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)（≤75 kg·hm-2）。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，玉屏縣8個(gè)地膜殘留監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的地膜殘留量均低于75 kg·hm-2，地膜累積殘留量均未超標(biāo)，表明各用膜主體在覆膜后均開展了廢舊地膜的回收工作。

2.2" 小區(qū)試驗(yàn)馬鈴薯測(cè)產(chǎn)情況

由表3可知，4個(gè)處理中平均產(chǎn)量最高的是A，為2 073.97 kg/667 m2，最低的是CK，為1 987.51 kg/667 m2。平均產(chǎn)量由高到低依次為A、C、B、CK（見表2）。經(jīng)查閱統(tǒng)計(jì)資料得知，2023年玉屏縣馬鈴薯種植面積為6 851.51×667 m2，平均產(chǎn)量為1 962.4 kg/667 m2，從測(cè)產(chǎn)數(shù)據(jù)可以看出，鋪設(shè)農(nóng)膜后對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量均有提升作用，其中以廠家A生產(chǎn)的全生物可降解地膜產(chǎn)量提升效果最好，對(duì)照上年增產(chǎn)5.69%。

2.3" 不同廠家地膜對(duì)馬鈴薯每667 m2產(chǎn)量及增產(chǎn)水平的影響

采用SAS 9.4的MEANS模塊進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)量分析，對(duì)不同處理后馬鈴薯每667 m2產(chǎn)量及增產(chǎn)比例結(jié)果分別進(jìn)行GLM模塊的方差分析。以均值進(jìn)行Duncan多重比較，得出p=0.47，差異不顯著。由表3增產(chǎn)比例來看，A、B、C 3個(gè)處理的馬鈴薯增產(chǎn)比例均高于普通地膜CK。

3" 討論與結(jié)論

隨著塑料地膜應(yīng)用量和使用年限的不斷增加，塑料地膜殘留不僅會(huì)破壞土壤結(jié)構(gòu)、危害耕地質(zhì)量及阻礙作物生長發(fā)育，同時(shí)地膜殘留造成的“白色污染”還將嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的安全健康和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了巨大的威脅[8-9]。開展農(nóng)田地膜殘留監(jiān)測(cè)，可方便評(píng)估當(dāng)?shù)刂饕材^(qū)殘留地膜的污染程度，及時(shí)作出防治措施，改善污染狀況。地膜殘留受到許多因素的影響，通常與地膜使用量呈正相關(guān)關(guān)系，即使用量越大，地膜殘留量就會(huì)越多。研究表明地膜殘留還與土壤類型有關(guān)，不同類型的土壤對(duì)地膜的分解能力不同[10]。例如，砂土比黏土更易于地膜的分解，因此砂土中地膜的殘留量可能會(huì)相對(duì)較低。此外地膜殘留還與天氣、產(chǎn)品材質(zhì)、農(nóng)藝生產(chǎn)措施等有關(guān)。氣溫、降水等氣候因素也會(huì)影響地膜的分解速度。高溫和濕潤條件有助于地膜的分解，而低溫干燥條件下分解速度會(huì)減慢，導(dǎo)致殘留量增加。不同材質(zhì)的地膜其分解特性也不相同，傳統(tǒng)的聚乙烯（PE）地膜殘留量較高，而生物降解地膜則易于分解，殘留量較低。全生物可降解地膜在滿足作物覆蓋期后無需揭膜，將完全被自然界消納，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，雖研究點(diǎn)所采集到的地膜殘留量均低于《農(nóng)田地膜殘留量限值及測(cè)定》（GB/T 25413—2010）規(guī)定的限值，但長期使用普通地膜終將會(huì)影響環(huán)境，且農(nóng)田地膜回收仍具重要挑戰(zhàn)，部分小型種植戶沒有意識(shí)到農(nóng)膜殘留的污染問題，不愿浪費(fèi)勞動(dòng)力進(jìn)行農(nóng)田農(nóng)膜的回收。本研究選擇3個(gè)不同廠家生產(chǎn)的全生物可降解地膜進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果顯示使用全生物可降解地膜的小區(qū)馬鈴薯增產(chǎn)比例明顯比使用普通聚乙烯（PE）地膜高，與多位學(xué)者的研究結(jié)果一致[11-14]。經(jīng)觀測(cè)，3個(gè)不同廠家的全生物可降解地膜在作物生育期內(nèi)除了物理性能下降變脆外仍保持較好的地膜增溫保墑特性，因此可考慮大面積推廣。目前農(nóng)戶對(duì)全生物可降解地膜認(rèn)識(shí)還不足、使用技術(shù)還不了解，且全生物可降解地膜價(jià)格較高，導(dǎo)致用膜大戶、農(nóng)戶仍未能完全使用全生物可降解地膜，因此，相關(guān)部門應(yīng)加大對(duì)全生物可降解地膜的宣傳和推廣，指導(dǎo)農(nóng)民科學(xué)選膜用膜，鼓勵(lì)和支持農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者使用全生物降解地膜。相關(guān)部門可增加政策扶持，宏觀調(diào)控全生物降解地膜的價(jià)格，為全生物降解膜的使用打開空間[15]。

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（責(zé)任編輯：敬廷桃）

作者簡(jiǎn)介：龍金麟（1990—），碩士，主要從事農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣。E-mail： 346242619@qq.com。