地膜覆盖在烟叶生产中的负效应

商 静,许自成

(河南农业大学 烟草学院, 河南 郑州 450002)



地膜覆盖在烟叶生产中的负效应

商 静,许自成

(河南农业大学 烟草学院, 河南 郑州 450002)

地膜覆盖是一项现代农业生产技术。随着地膜覆盖技术在农业生产中的推广应用，地膜覆盖的负效应愈加凸显。综述了地膜覆盖对土壤、根系、烟叶品质的负面影响以及长期地膜使用造成的白色污染，并且针对这些问题提出了一些解决对策。

地膜覆盖；土壤；根系；早衰；对策

地膜覆盖栽培技术自1978年初从日本引入我国以来，因其具有增温保墒、改良土壤物理性状、促进养分释放、促进烟株发育、减少烟草病虫害、增产提质等优点[1-5]，而在烟叶栽培管理中广泛应用。但是在生产实践中，盖膜烟株若不及时揭膜，就会出现根系发育不良、易早衰、抗逆性差、易倒伏、烟叶评吸品质下降的现象，而且随着地膜覆盖年限的增加，农田环境污染加重，土壤生产能力进一步下降[2,4]。因此，应合理覆盖地膜并及时揭膜，防止其对土壤理化性状、烤烟品质、土壤环境的不利影响日益加重。

1　地膜覆盖对土壤的负面影响

1.1矿质营养

覆膜的烟田一般为了节省用工、方便操作，肥料在移栽时要求一次性施入。由于肥效释放迅速、持久性不强的特点，烟株很容易出现前期徒长、后期缺肥早衰的现象[6]。覆膜烟田土壤的碱解氮含量先降低后升高，成熟期氮素含量处于较高水平，不符合烤烟对氮素的吸收积累规律，不利于优质烟的生产[7]。地膜覆盖或在地膜覆盖条件下施肥,能促进N、K在地上部，P在地下部的富集[8]。孙德梅等[9]研究表明：覆膜烟株伸根期的N、P、K、Cu、Zn营养水平提高，旺长期和成熟期N、P、K、Mg、Fe、Mn、Zn的含量显著降低。进一步解释了覆膜烟株出现伸根期生长过盛，成熟期烟叶早衰的现象。覆膜后的土壤氧化还原电位和pH值下降，在一定程度上影响了土壤的硝化作用。硝化作用减弱，NH4+-N向NO3--N转化减慢，降低了烟草对NO3--N的吸收率[10]。在烟株生长后期，裸栽烟株叶片中硝态氮水平比覆膜烟硝态氮水平高得多。另一种解释是因为地膜覆盖具有增温保墒的特点，加快了土壤N素的矿化，使得烟株对土壤中硝态氮的吸收提前，同时也可能与当地的生态条件、生产条件有关。关于覆膜对烤烟矿质元素的吸收、积累、利用还有待于进一步研究。

1.2土壤有机质

覆膜后的土壤温度升高效果显著，微生物数量大量增加，有机质分解速度加快，致使有机质含量普遍下降[11]。在长期大量覆膜条件下，土壤有机质含量普遍下降，矿质养分会被过量吸收，土壤对矿物离子的吸附力和交换量持续下降。

1.3土壤微生物活性

烟株在整个生育期内覆膜，土壤中硝化细菌的生长会受到抑制；氨化细菌的生长也会受到影响，表现为前期促进、后期抑制的作用，若在移栽后35 d揭膜则对硝化细菌、氨化细菌的生长都有一定的促进作用[12]。有研究报道，覆膜条件下土壤中脲酶的活性随尿素、磷肥用量的增加而有所降低，且覆膜本身也降低了脲酶的活性[13]。

1.4降雨量的有效性

烟田土壤水分的两大来源分别是灌溉和降雨。覆膜后雨水不能直接进入垄体，自然降雨的有效性降低，旺长期极易发生缺水现象，影响烟株正常生长，覆膜不但起不到保墒作用，反而比不覆膜烟田土壤含水量较低，旱情加重；若遇连续降雨，雨水无法下渗，易造成严重渍水，土壤通透性进一步变差，同样影响作物生长[6,14]。对于缺水严重同时灌溉措施跟不上的地区往往会造成不利的影响。烟株进入旺长期后，外界温度较高，地膜失去增温效果，同时阻隔了雨水向烟垄内的渗透[15]，许多雨水不能为烟株生长所利用，这不仅降低了肥料的利用率，而且对烤烟产量和品质的提高产生不利的影响[16]。

2　地膜覆盖对根系的负面影响

根系是植株的重要器官。烤烟根系具有固定植株、吸收水分和营养物质、合成烟碱等重要作用。这些作用在某种程度上受到根群分布及其活力的影响，因此，根系发育状况是制约烟叶产量和品质的重要因素[17]。而地膜覆盖又通过对土壤的通气状况、土壤温度、土壤水分作用来影响烟株根系的生长分布状况和活力。

2.1土壤通透性差对根系的影响

覆膜隔断了大部分土壤与外界的直接气体交换，土壤中的氧气持续消耗却得不到补充，而导致覆膜土壤通透性比露地栽培的更差，更容易出现根系缺氧活力降低的现象。特别是在强降雨过后、土壤质地粘重以及地下水位较高的地区。覆膜阻断土壤气体交换，阻碍中耕培土，易造成了土壤环境恶化，影响根系的发育，加速烟株根系的衰老[16]。大量长期的覆膜会改变土壤性状，土壤易产生某些有毒物质而使根系中毒，作物生长受到影响[6]。

2.2土温升高对根系的影响

烤烟进入旺长期以后，随着外界气温升高，地膜减弱甚至抑制了膜内热量同外界的交换，导致土温不断升高。当膜内温度过高时，根系的吸收、合成能力受阻，细根和须根首先遭到毁坏，严重时主、侧根均受影响，地上部烟叶凋萎、变黄，甚至坏死，产生类似高温逼熟的现象。当膜内温度大于46 ℃并超过3.5 h时会对顶膜烟苗造成不同程度的灼伤[18]。膜内长时间的高温会导致病虫害发生时间提前且来势凶猛。其中青枯病和黑胫病暴发严重，危害时间持续较长，对烟叶生产和烟农利益造成了巨大损害[19]。

2.3限制水分蒸发对根系的影响

地膜覆盖限制了土壤中水分的蒸发，保持了土壤贮水量，土壤富水层上移，根系密集层随之升高，遇上大风天气易倒伏。由于表层土的水分、养分较充足，烟株根系整体处于一种懒汉状态，活力不强，抗旱能力较弱。烟株旺长期是对水肥极度需求的时期，在这一关键时期，遇到突然的干旱天气或持续高温干旱天气，若管理不及时，就会出现萎蔫、早衰现象，且覆膜烤烟较裸栽烤烟萎蔫现象发生早、恢复迟。这就解释了在等量的施肥条件下，裸栽烤烟少有早衰现象，而覆膜栽培烤烟常见早衰田的原因[18]。同时覆盖栽培限制了水分蒸发，烟田湿度较大,容易导致烟青虫、斑须蜻、烟蚜等虫害的发生[20]。

3　地膜覆盖对烟草品质的影响

3.1肥效提前，根冠比下降，烟叶品质下降

因为覆膜烟田肥效发挥提前，烟株前期极易出现生长过旺，地上部分生长量过大而与根系发育不协调[16]；生长后期又易脱肥早衰，中上部烟叶(尤其是上部叶)的充分发育和成熟得不到保障，造成整体烟叶质量水平的降低[21]。肖艳松等[22]也进一步证实，地膜覆盖对烟株生长的促进作用比较明显，但对提高烟叶均价及品质方面的效应略有降低。

3.2过氧化加剧，易早衰

覆膜烟田地温较高，使烤烟叶片活性氧清除系统SOD、POD、CAT活性迅速下降，导致MDA积累量增加，细胞膜脂过氧化加剧。其中叶绿素和可溶性蛋白质迅速降解，使烤烟光合能力下降，加速了植株的衰老死亡进程。这些生理变化反过来又加剧了土壤温度变化，使得土壤水分、养分过度耗竭，又进一步加剧了烤烟的根系老化[23]。由于烤烟根系活力受损，同化物向地上部运输量减少，植株上部的叶片变得又窄又长，提前进入假熟阶段，影响烤烟的质量和品质[24]。土温升高和过氧化加剧，可能是烟叶早衰的另一个重要原因。

3.3土壤理化性质改变，烟叶品质下降

地膜覆盖降低了土壤的通透性，改变了土壤不同层次的温、湿度条件,这使得烟草主根在生长一段时间后就停止生长,不再继续伸长,但在根茎部分生长出许多不定根。若烟株全生育期覆膜,侧根长至地表面后将不再伸长，这严重阻碍了根系对水分、养分的吸收，不利于烟株中后期的生长发育，限制了上部烟叶产质量的提高[25-26]。

4　地膜覆盖造成的污染

覆膜栽培在农业发展中起到了巨大作用，但是造成的白色污染问题也愈加突出，不利于生态农业的发展和环境保护[27]。地膜覆盖栽培引起的污染问题主要涉及以下2个方面。

4.1化学污染

邻苯二甲酸酯类(PAEs)是农膜常用的一种增塑剂，具有生理毒性和中度蓄积作用，被美国国家环保局(EPA)列入“优先污染物名单”[28]。邻苯二甲酸酯类是一类持久性环境污染物，会随着地膜大量长期的使用而析出，不仅对土壤、水体造成污染，同时对植物的生长点和嫩叶造成伤害，破坏叶绿素和阻碍叶绿素的形成。同时，邻苯二甲酸酯类可通过呼吸、饮食、直接接触等方式进入人和动物体内，对人和动物的生殖和正常发育产生中低度毒性。

4.2农膜残片污染

田地里残留的农膜对土壤容重、含水量、孔隙度、通气透水等物理性状均有显著的负面影响[29]。在大量长期的覆膜条件下，由于地膜回收率低甚至得不到及时回收，土壤中的残膜量越积越多，不仅破坏了土壤结构，影响烟株根系的生长发育及对水肥的吸收利用，导致土壤供肥能力的降低，严重时会造成地下水下渗困难、土壤次生盐碱化，最终导致土壤质量和烤烟品质的下降[30]。

5　针对负效应的一些解决对策

地膜覆盖栽培是目前我国烤烟栽培的主体模式[31-32]，已取得了良好的社会效益和经济效益，但同时存在降低土壤有机质含量、烟株根系发育不良、易早衰、抗逆性差、易倒伏、部分病虫害加重等问题，并也逐渐被人们所关注。针对这些问题有必要采取有效的措施,以减少地膜覆盖给生产带来的不利影响。

5.1选择合适的肥料种类及施肥方式

地膜覆盖栽培提高了根际土温，加强了微生物活动，再加上肥料的一次性施入，促使肥效提前发挥，而导致烟株前期徒长，后期缺肥早衰。缓释肥、有机肥的配合施用及分层施肥、分次施肥的方式可有效减缓肥料的分解释放速度，理论上可满足烟株后期的营养需求，能有效防止早衰，增强生长后劲[31]。因此，覆膜栽培的作物要根据施肥特点，选择合适的肥料种类及施肥方式。

5.2确定揭膜时期，适时揭膜

适时揭膜是一项经济有效的措施，可以缓解地膜覆盖带来的不利影响。及时揭膜不仅有利于前期的增温保墒，同时保障了后期大气和土壤温湿度、氧气交换，提高了土壤的通气透水性，增强了根系活力，有利于好气性细菌的繁殖，改善了土壤的微环境，增加了土壤肥力[21]。在移栽后25～40 d揭膜，能避免因揭膜晚而出现的第二次吸氮高峰，有效控制烟碱含量，化学成分比例较均衡，保证烟叶品质。具体揭膜时间应根据当地生产的实际情况和覆膜目的进行调整[16]。

5.3加强病虫害防治

覆盖栽培会造成后期膜内墒体湿度大，温度不断升高，高温高湿环境极易导致病虫害的发生，这就需要加强农田病虫害预测和监管力度,做好防治工作，及时发现，及时处理。

5.4宣传教育、地方标准同时抓

加强环保宣传教育。环保宣传教育是一项长期的工作，只有让农村广大群众真正认识到残膜危害的长远性、严重性，才能做到行动上的环保，积极主动地参与到残膜回收中来，提高农膜回收效率，降低残膜污染。生产上对农膜质量重视程度不够，农膜大都较薄、强度较低，自然作用和机械作用使地膜老化破损程度严重,而且在移栽时有一部分被埋在土里,很难完整回收[33]。人工清除与机械配合回收地膜，能有效提高残膜的回收率。

出台地方标准，确保农膜生产、利用、回收有法可依。各地区应该以国家标准《GB 4455─2006农业用聚乙烯吹塑棚膜》为基础，出台相应的农膜生产标准和农膜回收条例，给农膜的生产、应用、回收提供法律依据。对农膜的监管者、生产者、销售者、使用者、回收者给予明确的法律定位，形成产业责任链条。从农膜的产品分类、原材料的使用、厚度、宽度及耐候期等方面做出明确规定，从源头上限制不符合标准、不利于回收利用的劣质农膜进入农资市场。同时，应在出厂农膜的包装上附产品名称、类别、宽度、厚度、批号、标准号、检验员章等合格证的信息。2014年甘肃省相继出台的《甘肃省废旧农膜回收利用条例》、《甘肃省农膜生产地方标准》成为我国农膜回收利用法规的先行者。

5.6研究开发塑料地膜覆盖的替代技术

(1)开发应用优质农膜。韧性、强度和抗衰老性是衡量农膜质量的重要指标。这些指标主要与树脂性能、农膜厚度、抗氧化剂、增塑剂等有关。开发优质农膜，必须要提高现有基础树脂的质量,开发农膜生产专用材料和耐老化助剂[30]。有试验表明，当地膜厚度达到0.012 mm以上时,有利于农膜在使用后的大块回收[33]。

(2)多功能生物全降解液体地膜，是一种可降解的高分子有机化合物[34]。液态地膜除了具有塑料地膜增温保墒、保苗促生长发育的作用外，同时还具有操作方便，可现场喷施造膜，对地形地貌适应能力强等优势，更重要的是集农药、肥料和农膜于一身，用后翻压入土，可成为土壤改良剂。有研究表明，在烟苗移栽30、45 d时，液态地膜覆盖的烟株根系较普通地膜和裸栽均要长，且具有最大的根冠比[35]。液体地膜可改善作物生长环境，有利于作物产质量提高的同时，又增加了土壤有机质含量，保护了耕作土地，解决了“白色污染”的问题，是一种环保的覆盖膜。开发应用环保可降解的有机膜是未来的发展方向，但在使用中必须具备安全性、适用性、经济性。

(3)以农作物秸秆或木浆、草浆、芦苇浆等植物纤维为原料，生产应用农用薄膜，可部分取代塑料薄膜。其中麻地膜因具有强度高，易降解且降解较为彻底，透气性能较好，覆盖升温、保温效果好，绿色环保无污染，可改善土壤环境，调节一些主要土壤酶的活性，培肥地力等诸多优势，在国际环保地膜领域的发展前景最为广阔[36]。我国还可以借鉴和参考国外推出的一些无污染地膜，如美国、德国以大豆、玉米为原材料制造出不含有害成分、可分解的植物型生化塑料膜。

(4)积极推广应用秸秆覆盖、生草覆盖技术。秸秆覆盖具有调节土壤温度，提高保墒率，增加土壤有机质含量，改善土壤养分结构，协调土壤养分等特点。秸秆覆盖的烟田烟叶品质好，化学成分协调，钾/氯明显提高[36]。秸秆覆盖保温保墒的效果相较于地膜覆盖来讲是缓慢的，但是改良土壤、保护环境的作用是长效的。生草覆盖技术是一项现代化、标准化的土壤管理措施。目前已广泛应用于美国、日本、意大利等发达国家，在国内除了应用于苹果、蜜柚、香梨等果园外，在其他作物上的研究应用比较少。生草刈割覆盖园地，保持了土壤墒情，调节作物的生态小气候,延长了作物根系活动时间，有利于根系生长。秸秆覆盖、生草覆盖技术在改善土壤理化性状，提高土壤肥力，增加土壤有机质含量的同时，又减少化学肥料和农家肥的施用量，降低生产成本、减轻劳动强度，将生态效益和经济效益有机地结合起来,实现效益的最大化[37]。因此,生草覆盖是一项应用前景非常广阔的管理技术措施，在烟叶生产中值得借鉴和参考。

(5)PE编织布膜(聚乙烯编织布)俗称防寒布，是广泛应用于园林绿化、新植树苗防寒过冬的一种塑料编织物。与普通农膜相比，PE编织布膜具有较强的透气性、透水性，能有效协调膜上膜下温湿度及氧气浓度，调节烟株生长的环境，防治病虫害，提高烟株的品质。李永富等[38]研究表明，PE编织布膜促进湖南膜下移栽烟苗早生快发，缩短生育期；烤后叶片单叶重和干物质积累量提高，烟叶还原糖、总氮及钾含量高，氮碱比下降。PE编织布膜能显著改善烟株对氮素及钾素的吸收，提高烟叶的产量及品质，但其作用机制以及回收利用还有待进一步研究。

在烟叶的实际生产中，应当依据地膜覆盖栽培的特点，结合当地的生态条件、生产条件，优化相应的配套措施,做到在增加经济效益的同时提高社会效益和生态效益，实现烟区烟叶的可持续生产。

[1] 刘国顺.烟草栽培学[M].北京:中国农业出版社,2003：201-207.

[2] 蔡奎男,李柱焕.光解膜应用效果试验初报[J].中国烟草,1986(1):34-35.

[3] 王钦良,郑店银,王祥龙,等.烤烟地膜覆盖效应及主要栽培措施的探讨[J].中国烟草,1985(4):37-41.

[4] 徐亚中,查录云,谢德平,等.烤烟地膜覆盖与揭膜对烟草产质量的影响[J].烟草科技,1993(1):32-35.

[5] 张乃哲,刘治民.烤烟地膜覆盖栽培试验报告[J].烟草科技,1989(5):36-38.

[6] 丘秋雄,钟爱华.地膜覆盖栽培应用技术[J].安徽农学通报,2010,16(2):154,169.

[7] 丁永乐,宋瑞芳,肖春生.桂阳烤烟田间不同栽培方式土壤速效养分动态变化[J].中国农学通报，2007，23(6):410-413.

[8] 袁家富,杨林波,邹焱,等.烤烟体内氮磷钾的浓度和积累及分配特征[J].中国烟草科学,1999(4)：7-29.

[9] 孙德梅,汪耀富,叶红潮.地膜覆盖对烤烟营养元素含量和烟叶产量品质的影响[J].河南农业大学学报,2005,39(1):22-25.

[10] 程贵敏,厉福强.烤烟地膜覆盖栽培技术研究进展[J].宁夏农林科技,2012,53(6):45-48.

[11] 姚建国,于忠祥.地膜覆盖的土壤养分变化研究[J].安徽农学通报,1998,4(1):36-37.

[12] 任竹,张刚领,雷波,等.不同覆膜方式对植烟土壤微生物含量变化的影响[J].贵州农业科学,2011，39(12):97-99.

[13] 汪邓民,龚文丰,吴福如,等.覆膜条件下氮磷肥对土壤理化性质、酶活性及烟草生长的影响[J].烟草科技,2004(6):33-36.

[14] 唐经祥,孙敬权,任四海.烤烟地膜覆盖栽培存在的问题及对策[J].烟草科技,2000(9):42-44.

[15] 魏文斗.辽西地区旱作烟草栽培技术对策[J].中国烟草,1995(2):13-15.

[16] 许志强,周兴华,徐钢,等.烤烟地膜覆盖研究进展[J].中国农学通报,2012,28(25):117-123.

[17] 于建军,汪耀富.干旱胁迫对烤烟干物质积累和产量品质的影响[J].烟草科技,1993(6):30-33.

[18] 肖汉乾,何录秋,王国宝.烤烟地膜覆盖栽培的负效应及其调控措施[J].耕作与栽培,2003(2):16,57.

[19] 郭亮.地膜覆盖对烤烟的生长发育和产质量影响研究进展[J].安徽农业科学,2011,39(10)：5755-5756，5760.

[20] 李定旭,陈根强,康业斌,等.豫西烟区地膜覆盖烟田害虫调查分析[J].河南农业科学,1996(2):17-19.

[21] 张晓海,尚志强,童荣崑.烤烟地膜覆盖研究进展[J].内蒙古农业科技,2010(4):87-92.

[22] 肖艳松,李小燕,戴兴武,等.稻草覆盖和地膜覆盖对烤烟生长发育及品质的影响[J].西南农业学报,2008，21(5):1262-1264.

[23] 宋少堂,窦逢科,孙清祯.应用15N示踪技术研究烟草对氮素肥料的吸收与分配[J].河南农业科学，1993(3):19-21.

[24] 周勇.地膜覆盖对贵州威宁地区烤烟种植影响[J].北京农业,2010(10):25.

[25] 吕传远,刘永恩,王兆群,等.烤烟地膜覆盖配套技术的探讨[J].中国烟草科学,1997(1):27-28.

[26] 陈芳泉，邵惠芳，许自成，等.烟草旱作栽培技术研究进展[J].江西农业学报,2015,27(10):83-87.

[27] 李青军,危常州,雷咏雯,等.白色污染对棉花根系生长发育的影响[J].新疆农业科学，2008(5):769-775.

[28] 王莹莹,郭长青,周海平,等.邻苯二甲酸酯类增塑剂的应用研究进展[J].塑料包装,2011,21(3)：22-24.

[29] 赵素荣,张书荣,徐霞,等.农膜残留污染研究[J].农业环境与发展,1998(3):7-10.

[30] 魏迎春,唐琳.农用地膜对土壤的污染及其防治探讨[J].西藏农业科技,2010,32(1):39-41.

[31] 李集勤,屠乃美,易镇邪,等.烟草覆盖栽培研究现状与展望[J].作物研究,2009(5):349-353.

[32] 程智敏，向金友，蔡毅，等.深丘烟区烟地不同材质覆盖方式研究[J].江西农业学报,2014，26(2):111-114.

[33] 褚卫红,石亚辉.农用地膜在农业生产中的作用、影响及对策[J].内蒙古农业科技,2007(7):142-143.

[34] 林中麟,周仰泉,刘文祥.烤烟覆盖栽培研究进展与展望[J].安徽农学通报,2008,14(16):46-49.

[35] 熊瑛,吕强,王小东,等.液体地膜覆盖对烟苗生长发育的影响[J].河南农业科学,2007(7):31-34.

[36] 程功.烟区白色污染现状及防治对策[J].现代农业科技,2009(12):287-288.

[37] 王玉娟,陈永忠.农作物及果园地面覆盖研究综述[J].经济林研究,2008,26(2):131-134.

[38] 李永富,于庆涛,江智敏,等.PE编织布膜下移栽对烤烟生长及理化特性的影响[J].中国农学通报,2015,31(7):23-27.

(责任编辑：曾小军)

Negative Effects of Plastic Film Mulching in Tobacco Production

SHANG Jing, XU Zi-cheng

(College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The plastic film mulching is an important technique in modern agricultural production. Along with the popularization and application of plastic film mulching technique in agricultural production, the negative effects of this technique have increasingly been prominent. This paper summarized the negative effects of plastic film mulching on soil, root system, and flue-cured tobacco quality, as well as the white pollution caused by long-term plastic film mulching, and offered some solution measures according to these problems.

Plastic film mulching; Soil; Root system; Premature aging; Measures

2016-04-22

中国烟草总公司河南省公司科技攻关项目(HYKJ201405)。

商静(1990─)，女，河南安阳人，硕士研究生，主要从事烟草品质生态与质量评价研究。

S572

A

1001-8581(2016)10-0051-05