全生物降解除草地膜覆盖在冬种马铃薯的应用效果研究

黄瑶珠，高旭华，陈明周，谢 东

（广东省生物工程研究所/广州甘蔗糖业研究所，广东 广州 510316）

全生物降解除草地膜覆盖在冬种马铃薯的应用效果研究

黄瑶珠，高旭华，陈明周，谢 东

（广东省生物工程研究所/广州甘蔗糖业研究所，广东 广州 510316）

为了探讨全生物降解除草地膜在广东省冬种马铃薯的应用效果，2015年在博罗县园洲镇采用大田试验研究不同盖膜处理对马铃薯产量、品质及土壤养分的影响。结果表明，全生物降解除草膜覆盖能显著促进马铃薯生长及提高产量，且不影响马铃薯的营养成分；全生物降解除草地膜处理块茎产量（38 274.6 kg/hm2）和产值（146 092.0元/hm2）最高，分别比不盖膜增产16.25%，增收15.29%；全生物降解除草地膜具有显著除草效果及生物降解效果，不影响土壤养分，可取代普通地膜用于冬种马铃薯地膜覆盖。

地膜；降解；除草；冬种马铃薯

2016年2月25日，农业部正式发布《关于推进马铃薯产业开发的指导意见》，将马铃薯作为主粮产品进行产业化开发，提出到2020年，马铃薯种植面积扩大到1亿亩以上，并明确规定马铃薯不与三大谷物抢水争地的发展原则。

南方冬种马铃薯充分利用冬闲田播种，清明期间就可以收获上市，有效弥补北方马铃薯的消费缺口，及时满足市场淡季需求，经济效益显著，且符合国家对马铃薯发展的方向，冬种马铃薯的面积逐年增加。据统计，2014年广东省马铃薯种植面积为4.48万hm2，单产为5 111.07 kg/hm2，总产22.90万t。但南方冬季普遍降雨量少，不能满足马铃薯生长发育需要，而马铃薯膨大成熟期则降雨多，光照不足且容易积水过涝，严重影响马铃薯的产量。地膜覆盖具有显著的增温保墒作用，可提高土壤水分利用率，对南方冬种马铃薯具有重要意义［1］。据统计，地膜覆盖下，马铃薯增产率平均达28.80%［2］。黑色地膜不透光，可有效抑制膜下杂草的生长，减少人工除草和多次培土的费用，且有效减少青薯的发生，促进马铃薯产量提高［3-7］，因此在冬种马铃薯覆盖的区域和面积逐渐扩大。但普通地膜结构稳定，短时间内在自然条件下难以分解，残膜容易逐年累积于土壤，对后续作物生长和农业耕作管理造成严重不良影响［8-9］。据刘长庆等［10］在山东泰安市的调查，马铃薯土壤中残膜含量与覆膜年限有关，覆膜年限越久，残留量越高，连续覆膜1、3、5年的马铃薯田地膜残留量分别为4.33、6.21、8.17 kg/hm2；残膜大部分为小块膜，且覆膜年限越长，残膜的破碎程度越重，越难以回收。全生物降解除草地膜的使用是解决“白色污染”有效途径。本研究于2015年进行完全生物降解除草黑膜大田试验，探讨该地膜在冬种马铃薯覆盖应用可行性。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试马铃薯品种为粤引85-38，由惠东县九华农贸公司提供合格的一级脱毒种薯。供试肥料为鸡粪有机肥（腐熟鸡粪，N 30.3 g/kg、P2O521.1 g/kg、K2O 27.0 g/kg）和复合肥（N 16%、P2O58%、K2O 23%）。供试地膜为完全生物降解除草黑膜（广州市施威特经济技术开发公司研制生产，地膜宽度70 cm，地膜厚度0.012 mm）、普通地膜（由中山天德塑料厂生产，宽度70 cm，厚度0.015 mm）。

1.2 试验方法

试验设完全生物降解除草黑膜、普通地膜、不盖膜（CK）3个处理，3次重复，随机区组设计。试验于2015年11月至2016年3月在广东省博罗县园洲镇（23°6′55.47″N，113°57′13.33″E）进行，试验地前作为水稻，土壤为沙壤土，地力均匀，肥力中等，2015年11月11日播种，15日收获马铃薯。

整地前把所有肥料全部作基肥全田撒施，每667 m2施鸡粪有机肥560 kg、复合肥125 kg，机械化旋耕整地，开沟起畦。采用地膜高畦双行栽培马铃薯，畦面宽70 cm，畦包沟110 cm。种植规格为株距20 cm、行距22 cm，种植密度为90 914株/hm2，利用旋耕机覆盖种薯，覆盖地膜，用旋耕机顺着植沟旋土2～3次，在膜上再覆盖5 cm厚土层。

1.3 调查项目及方法

马铃薯性状、品质测定参照《马铃薯试验研方法》［11］。马铃薯播种盖膜后45 d调查出苗率，盖膜后90 d调查马铃薯株高、茎粗，收获时调查各处理的有效株数，并对块茎进行分级，计算单株产量、总产量、商品薯产量、商品薯率等指标，并计算块茎总产值。商品薯标准为：单薯重≥75 g，无畸形、无病、无虫蛀，无裂口等；次品薯标准为：单薯重＜75 g，有畸形薯和裂薯等。收获时各处理随机取鲜薯0.5 kg，进行马铃薯品质（总糖、蛋白质、淀粉、维生素C、粗纤维）的测定，其中总糖以还原糖计算。

马铃薯收获后，在各处理的畦面随机选取3个点，每点采集30 cm深土层各0.5 kg土样，混合烘干，参照《土壤农化分析》［12］进行土壤养分（pH、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾）的测定。

地膜机械性能的测定参照《GB 13735-92聚乙烯吹塑农用地面覆盖薄膜》标准进行。马铃薯播种盖膜后60 d，随机在覆盖完全生物降解除草黑膜的畦面选取3点，把地膜取出清洗干净后，进行机械性能测定；分别在盖膜后60、90、120 d于覆盖完全生物降解除草黑膜和普通地膜处理区各取2 m畦面的地膜，洗净晾干称重，计算失重率。

盖膜后45 d调查各处理的杂草防除效果，每小区随机在畦面选取2点，每点0.25 m2，将单、双子叶全部拔出，统计株数及称重鲜重。

试验数据采用DPS 8.01统计软件进行相关分析，平均数多重比较采用新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同地膜覆盖对马铃薯出苗及生长的影响

从表1可以看出，覆盖完全生物降解除草黑膜和普通地膜的马铃薯茎粗均显著高于不盖膜处理，说明覆盖地膜可有效促进马铃薯的出苗及生长。其中，覆盖完全生物降解除草黑膜的马铃薯出苗率、株高及茎粗等指标相等或稍高于覆盖普通地膜，但差异不显著，说明完全生物降解除草黑膜对马铃薯苗期及长势的促进作用与覆盖普通地膜相同。

表1 不同地膜覆盖对马铃薯出苗及长势的影响

2.2 不同地膜覆盖对马铃薯收获农艺性状指标的影响

从表2可以看出，与不盖膜比较，覆盖完全生物降解除草黑膜和普通地膜的有效株数分别增加21.84%、26.48%，说明覆膜处理能有效地促进马铃薯出苗。两个覆膜处理在单株薯数、单株薯重及单株商品薯重等指标均比不盖膜处理少，而单株商品薯数却比不盖膜处理多，这可能是由于覆膜处理增加有效株数，导致单株结薯数及重量减少，同时商品薯的个数稍增加，但商品薯个数的提高不足以弥补单株生产量的减少。在单株薯数、单株薯重和单株商品薯数等指标上，覆膜处理与不盖膜处理均无显著差异；在单株商品薯重上，完全生物降解除草黑膜与不盖膜差异也未达显著水平。

与覆盖普通地膜比较，完全生物降解除草黑膜的单株商品薯重明显高于普通地膜，且达到显著差异水平。这是由于2015年马铃薯整个生育期光照不足，且在膨大成熟期连续长期阴雨天气。由于普通地膜无法降解，隔断了膜下水分向上蒸发，导致膜下过湿，土壤透气性差，阻碍马铃薯薯块淀粉积累，影响马铃薯单株生产量的提高。而完全生物降解除草黑膜实现部分降解，膜下水分可透过膜裂口向上蒸发，土壤保持一定的透气性，有利于马铃薯单株产量的提高。

表2 不同地膜对马铃薯收获农艺性状的影响

2.3 不同地膜处理对马铃薯产量及产值的影响

从表3可以看出，覆盖完全生物降解除草黑膜处理的马铃薯总产量、商品薯产量及经济产值均高于不盖膜处理，分别增加9.35%、16.25%和15.29%，但两者差异未达显著水平。与不盖膜比较，覆盖普通地膜的马铃薯产量减少，但两者差异不显著，这是由于2015年马铃薯整个生育期雨水过多，覆盖普通地膜的马铃薯无法保持土壤透气，严重影响薯块的膨大，导致减产（与不盖膜比较），减产率达4.28%。

2015年的试验结果表明，覆盖完全生物降解除草黑膜对马铃薯的产量明显起到保证增产作用，在土壤水分不足年份，完全生物降解除草黑膜起到保水、增温功能；在土壤水分过量时，完全生物降解除草黑膜由于已降解，仍保持土壤通透，利于水分蒸发，防止过涝，从而保证马铃薯的增产效果，因此产值也比较高。

表3 不同地膜覆盖对马铃薯产量及产值的影响

2.4 不同地膜处理对马铃薯品质的影响

从表4可以看出，与不盖膜比较，覆盖全生物降解除草地膜的马铃薯品质指标稍高或相等于不盖膜处理，差异不显著，说明覆盖生物降解除膜并没有因地膜的生物降解影响马铃薯品质。

表4 不同地膜覆盖对鲜薯品质的影响

2.5 全生物降解除草地膜的降解效果

2.5.1 盖膜后不同时间的降解失重率 分别于马铃薯种植盖膜后2个月、3个月、4个月收取完全生物降解残膜带回实验室洗净、晾干称重，计算降解失重率，结果（表5）表明，完全生物降解除草黑膜在盖膜60 d后开始降解，其降解失重率为8.282%，盖膜后90 d降解失重率为24.30%，盖膜后120 d即开始收获马铃薯时全生物降解除草地膜的降解失重率为36.26%，此时降解除草地膜已基本破碎，膜面很多降解裂口；而普通地膜在整个马铃薯生长期内并未发生降解，膜保持完整，可以完整揭膜，降解失重率为-7.74%，这是由于普通地膜在收获时膜上沾有无法完全清洗干净的泥、沙，导致残膜重量比较原重大，因此降解失重率出现负值。说明全生物降解除草地膜是一种环境友好型材料，在马铃薯田间使用可以有效解决由传统塑料地膜引起的环境污染问题。

表5 不同地膜的降解失重率调查结果

2.5.2 完全生物降解除草黑膜在盖膜后2个月的物理机械性能变化 盖膜后2个月，收集完全生物降解除草黑膜残膜洗净、晾干，测试其物理机械性能，并与其初始物理机械性能比较。结果（表6）表明，盖膜后2个月，完全生物降解除草黑膜的物理机械性能大幅度降低，地膜开始降解。根据断裂伸长保留率的计算，盖膜后2个月的横向断裂伸长保留率为34.27%，纵向断裂伸长保留率为11.66%。根据“断裂伸长保留率≥80%为诱导期即实现其使用价值的时期；20%≤断裂伸长保留率＜80%为破裂期，使用性能下降；断裂伸长保留率＜20%为崩裂期，完全失去使用性能”［13］，盖膜后2个月，全生物降解除草地膜开始降解，横向处于降解诱导期，纵向已进入降解破裂期，总体上此时地膜处于生物降解诱导期后期。

表6 全生物降解除草地膜的物理机械性能变化

2.6 全生物降解除草地膜的除草效果

表7结果表明，全生物降解除草地膜和普通地膜具有明显的除草效果，膜下及膜上覆土均没有杂草，单、双子叶杂草的株防、鲜防均达到100%，说明覆盖完全生物降解除草黑膜应用于冬种马铃薯，能有效地减少除草剂的喷施。

表7 不同处理在盖膜后60 d的除草效果

2.7 不同地膜处理对土壤性状及养分的影响

从表8可以看出，覆盖地膜处理的土壤有机质、速效磷及速效钾均比不盖膜稍有降低，这可能是由于2015年降雨太多，地膜覆盖下土壤含水量大，制约土壤中养分的释放，致使土壤中速效磷、速效钾无法释放和利用。3个处理的土壤养分指标均无显著差异，说明完全生物降解除草黑膜不会影响土壤性状及养分。

表8 不同地膜处理对土壤性状及养分的影响

3 结论与讨论

本试验结果表明，完全生物降解除草黑膜不仅有效地促进马铃薯出苗、生长及产量，且具有显著的除草及降解效果，在盖膜后2个月开始降解，到马铃薯收获时，其降解失重率为38.26%，降解效果显著。在盖膜后2个月，膜下及膜上覆土基本没有杂草，除草效果达100%。根据对收获的马铃薯品质及土壤性状、养分等多项指标进行调查，覆盖完全生物降解除草黑膜不会因为降解而影响鲜薯品质及土壤性状、养分，表明完全生物降解除草黑膜能完全取代普通地膜用于冬种马铃薯种植。但完全生物降解除草黑膜的降解时间、效果受温度、水分、紫外线强度以及土壤微生物种类和数量等综合因素的影响，在实际应用过程中应因地制宜，及时了解当地的气候条件以及土壤质地等因素，综合考虑，才能充分发挥完全生物降解除草黑膜的作用。

广东较适宜冬种的耕地面积有133万hm2，目前全省冬种春收作物面积仅67万hm2，还有近50%未利用，冬种马铃薯面积不足6.7万hm2。覆盖普通地膜具有显著的增温、保水功能，在有限的马铃薯生长期内，达到马铃薯早种早收目标，不影响早稻生产且马铃薯产量高，经济效益显著，因此逐渐成为冬种马铃薯常规栽培技术，但由此带来的白色污染也逐渐增加，且对后茬作物影响较严重。完全生物降解除草黑膜在收获时已基本全部破碎，不回收残膜不会影响后期田间耕作管理，不会造成环境污染，在农业生产中使用具有广泛的应用前景。

［1］ 王连喜，钱蕊，曹宁. 地膜覆盖对粉用马铃薯生长发育及产量的影响［J］. 作物杂志，2011（5）：68-72.

［2］ 赵爱琴，魏秀菊，朱明. 基于Meta-analysis的中国马铃薯地膜覆盖产量效应分析［J］. 农业工程学报，2015，31（24）：1-7.

［3］ 王正荣. 不同覆盖方式对冬种马铃薯生长特性及产量与品质的影响［J］. 中国农学通报，2013，29（15）：117-122.

［4］ 王华，崔建荣，冯玲，等. 马铃薯不同地膜与不同覆盖方式产量效应研究［J］. 宁夏农林科技，2013，54（6）：99-103.

［5］ 樊彦兵. 马铃薯黑色地膜全覆盖除草效果初报［J］. 甘肃农业科技，2013（9）：35-37.

［6］ 徐康乐，米庆华，徐坤范，等. 不同地膜覆盖对春季马铃薯生长及产量的影响［J］. 中国蔬菜，2004（4）：17-18.

［7］ 毛玉坤，孙成军，兰小龙，等. 马铃薯黑色地膜覆盖高产栽培技术及示范基地效益评价［J］.宁夏农林科技，2013，54（6）：61-62.

［8］ 王敬国. 农用化学物质的利用与污染控制［M］.北京：北京出版社，2001：73.

［9］ 陈晶，黄邦升，纪洪彦，等. 残留地膜对农业环境影响的研究初报［J］. 农业环境保护，1989，8（2）：16-19.

［10］ 刘长庆，王琦，李传华，等. 马铃薯田地膜残留特点研究［J］. 山东农业科学，2010（4）：79-80.

［11］ 田丰，张永成. 马铃薯试验研究方法［M］. 北京：中国农业科学技术出版社，2007.

［12］ 鲍士旦. 土壤农化分析［M］. 北京：中国农业出版社，2000.

［13］ 黄亚曦，贾鑫，李德强，等. 自然条件下可降解农膜光降解性能的研究［J］. 石河子大学学报（自然科学版），2012，30（2）：239-243.

Application effect of truly biodegradable herbicidal mulching film in winter potato

HUANG Yao-zhu，GAO Xu-hua，CHEN Ming-zhou，XIE Dong
（Guangdong Provincial Bioengineering Institute/Guangzhou Sugarcane Industry Research Institute，Guangzhou 510316，China）

In order to explore the application availability of truly biodegradable herbicidal mulching film（TBHMF） in winter potato in Guangdong province，three treatments were designed in the field experiment to probe into the effects of different mulching films on yield，quality of potato tuber and soil nutrients in Yuanzhou Town，Boluo County，in 2015. The results showed that the coverage of TBHMF can promote the growth，increase the yield and maintain the nutrients of winter potato tuber，both total tuber yield （38 274.6 kg/hm2） and output value （146 092.0 Yuan/hm2） were highest，being 16.25% and 15.29% higher than these in the open field. TBHMF has a remarkable herbicidal effect and biodegradability，which will not influence the soil nutrient. TBHMF can entirely replace common mulching film for the coverage of winter potato.

mulching film ；degradable；herbicidal；winter potato

S532；S482.4+9

A

1004-874X（2017）08-0020-06

黄瑶珠，高旭华，陈明周，等. 全生物降解除草地膜覆盖在冬种马铃薯的应用效果研究［J］.广东农业科学，2017，44（8）：20-25.

2017-06-04

广东省科技计划项目（2014B030303004，2015A020209023，2015B020235010，2016A020227002）

黄瑶珠（1978-），女，硕士，高级农艺师，E-mail：hyaozhu@163.com

（责任编辑 邹移光）