可降解地膜对花生生长发育影响及残留情况研究

张相松，房晓燕，张 凯，滕世辉，李晓霞，王献杰

（1临沂市农业环境保护监测站，山东 临沂 276001；2山东省农业环境保护和农村能源总站，济南 250100；3临沂市河东区农业局，山东 临沂 276034）

0 引言

自20世纪80年代以来，地膜覆盖技术以其显著的增温、保墒、抑草、增产等作用，在经济作物栽培中得到大面积推广应用。但是大量的地膜残留在土壤耕层中，直接影响土壤耕性，破坏土壤结构，影响水气养分的运行，使土壤质量下降，最终导致作物产量降低。据中国产业调研网发布的《2016年中国可降解地膜市场调查研究与发展趋势预测报告》显示，从近期来看，治理地膜白色污染需要回收和降解双管齐下；从长远来看，低成本、功能与作物需求同步的降解地膜是发展方向。近年来，可降解地膜作为传统地膜的替代品，开发研究逐步成为趋势，但是不同降解地膜的性能参差不齐，加之相比传统地膜没有价格优势，逐渐影响了可降解地膜的大规模推广应用。本研究采用对比试验和全生育期跟踪监测的方法，在花生上开展不同类型可降解地膜调查监测，通过对其降解特性、残留情况、保温保墒性能及对产量影响的监测分析，评价不同类型可降解地膜农田适用性及推广的可行性，以期早日解决农田白色污染。

1 材料与方法

1.1 试验设计

1.1.1 试验条件 试验地点安排在全国优质花生产地山东省莒南县涝坡镇，属暖温带季风区半湿润大陆性气候，年平均降雨量853 mm，年均蒸发量1610.6 mm，年平均气温12.9℃，年平均日照时数2468.6 h，平均相对湿度为70%。试验地块土壤类型为砂壤土，肥力一般，水浇条件一般，试验前耕翻后统一对地块内残留地膜进行捡拾，保证地块内无明显残留地膜，确保残留地膜对此次试验调查不造成影响。试验期间，所有农事操作均统一按照农户种植习惯进行。

1.1.2 试验材料

（1）花生品种。‘鲁花三号’。

（2）地膜类型。0.004 mm普通地膜，0.01 mm全生物降解地膜，0.008 mm 全生物降解地膜（2 种）和0.005 mm氧化生物双降解地膜。

由于市场供应限制，本试验只选取了4 种降解地膜，其中0.008 mm 全生物降解地膜为2 个厂家生产。另外，由于市场上已经难寻符合0.01 mm 国家地膜标准的普通地膜，结合当地农户覆膜实际，选用了最常用的0.004 mm的普通地膜。

1.1.3 试验安排 每种类型地膜为1 个处理（面积75 m2），同时设裸地（不覆膜）对照1个，每个处理重复3次，所有处理随机排列（试验处理见表1）。所有处理5月5日播种并机械覆膜，覆膜后每隔7天观察记录地膜降解情况，同时记录花生生长发育进程，9月16日统一收获测产，10月5日调查地膜降解和残留情况。

表1 试验处理安排

1.2 测定方法

1.2.1 地膜外表变化观测 采用目测法，从覆膜开始，每隔7 天观察记录地膜颜色、形态以及表面完整情况的变化情况，并拍照。

1.2.2 土壤温度 采用土壤温度记录仪自动测定，探头埋设深度为10 cm，每1 h记录1次。

1.2.3 土壤湿度 采用100 mL 量杯分别用参试地膜进行覆盖，放置于室温条件下，定期观察水分蒸发的程度，用于鉴定参试各类地膜的保水性。

1.2.4 产量计算 每小区随机取样10 株，称总鲜重，按照折干率55%、出果率78%、种植密度11.1万穴/hm2计算产量。

1.2.5 残膜调查 花生收获后，每个小区随机选取宽0.75 m×1.33 m 样方，收集土壤10 cm 耕层残膜，洗净、晾干、称重。

2 结果与分析

2.1 保墒性能表现

地膜降解诱导期内观察：CK2 和F 膜底有大量水滴凝结，C1、C2、D2基本没有。

花生幼苗期土壤墒情调查：CK2 和F 膜下平均约1.5 cm 现湿土，CK1 平均约 2.5 cm 现湿土；C1、C2、D2膜下平均约4.5 cm现湿土。

不同处理监测期内（106 天）水分挥发情况（见图1）：水分挥发量由小到大分别为F≈CK2＜C1≈C2≈D2＜CK1。F、CK2 挥发量仅为对照组的1.78%和2.60%，C1、C2、D2 挥发量分别为对照组的15.28%、15.62%和17.20%。

2.2 保温性能表现

根据各处理10 cm耕层处全天土壤温度变化情况（图2），可以看出，各处理全天温度变化轨迹相似，日平均温度高低顺序为F＞C1＞C2＞D2＞CK2＞CK1，各处理最低温度均出现在8 点左右，最高温度均出现在17点左右，F保温效果最好，可以提高土壤温度10℃左右，C1次之。

图1 不同处理监测期内（106天）水分挥发量

2.3 花生生长发育及产量表现

由花生生长发育及产量调查表（表2）可以看出，除CK1 外，出苗率差异不明显，D2 和F 处理的开花率明显高于其他处理，CK1 出苗率和开花率均最低；各处理产量顺序为F＞C1＞C2＞CK2＞D2＞CK1，CK1产量最低，F产量最高，比CK1增产约27.6%，C1、C2和CK2 产量差异不明显，比 CK1 增产约17.5%，D2 产量较CK1略有提升。另外，由于本次试验除播种次日（5月 6 日）降中雨 1 次外，5月 7 日至 6月 17 日无有效降水，导致整体出苗率偏低，裸地表层土壤板结，出苗更加困难。

图2 土壤温度变化情况

表2 花生生长发育及产量调查表

表3 各处理地膜降解及残留情况

2.4 降解及残留情况

由各处理地膜降解及残留情况（表3）可知，各处理地膜诱导期长短顺序是F＞C1＞C2＞D2，D2 降解诱导期较短，仅为28天，显著低于其他3种降解地膜；调查中发现，D2 处理地膜进入碎裂期时，C1、C2、F 仍处于大裂期；从残留量和残留量可以看出，各处理地膜降解速度为D2＞F＞C1≈C2＞CK2，D2 残留率最低，普通地膜残留率显著偏大。

3 结论

本次研究发现，0.005 mm氧化生物双降解地膜在花生发芽率上仅次于普通地膜，诱导期内保墒、保温方面表现最好，产量最高，但是后期出现降解速度不一致现象，局部到收获时仍未发生降解；3种规格的全生物降解地膜在保墒性能上略逊于氧化生物双降解地膜和普通地膜，在保温性能上略逊于氧化生物双降解地膜，优于普通地膜，相互间在发芽率、保温、保墒方面差异不显著，但是在诱导期长短、残留率以及开花情况、花生产量方面出现明显差异，其中一家企业生产的0.008 mm全生物降解地膜由于诱导期较短，造成地膜过早变脆、风损严重，后期呈现出直线撕裂，基本丧失了保温保墒的功能，致使产量显著低于其他规格地膜；另外，4 种降解地膜统一呈现出诱导期越长花生产量越高和畦面部分降解较快、覆土部分降解很慢的现象。

综上所述，氧化生物双降解地膜虽然在花生生长发育及残留情况上表现较好，但是由于其降解性能不稳定、速度不一致，加之其原料仍然是聚乙烯，能否真正实现降解及其产物对土壤环境的影响还需进一步研究；全生物降解地膜虽然在花生生长发育及产量、残留等方面略逊于氧化生物双降解地膜，但在产量与普通地膜相当的情况下表现出良好的降解性能，可作为解决地膜污染的途径之一。由于此次试验只是在鲁南地区花生上开展的初步研究，与当地的气候特点和作物生长规律有必然的联系，在实际生产中应综合作物生长发育特性和降解地膜诱导期长短、保温保墒情况以及残留情况合理选择对应产品；考虑到环境影响，降解地膜生产企业应逐步提升技术标准和降低生产成本，政府部门应加大对降解地膜企业的扶持和使用农户的补贴，早日解决农田白色污染。