生物降解膜在花生栽培中的降解性能和增产效果试验研究

徐淑峰 孙梦姣 王兴臻 王兴雨

（1.山东省莒南县农业农村局 山东莒南 276600；2.临沂市农业学校 山东莒南 276600）

在花生生产中，地膜覆盖技术已普遍应用，对花生的增产效果较为明显[1-2]，但造成的环境污染也极大地影响了土地持续利用和生产发展[3]。 尤其对于以种植加工为主要支柱产业的花生主产区来说， 普通地膜的大量使用， 已造成土壤残膜积累过多， 引发“白色污染”，土壤根际环境恶化，严重影响下茬作物的生长发育。 近年来，为稳定花生产业发展，应对土壤地膜残留污染问题， 全生物降解地膜的开发利用已成为研究热点[4]。 本试验选取12种不同生产厂家、不同厚度和不同颜色的市场占有率较高的全生物降解膜，通过对比降解性能，分析在花生栽植中增温、保墒、促进生长发育、增产等方面的影响，为其替代普通地膜，消除地膜残留污染，在相似土壤条件下推广应用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2021年5月7日在莒南县金胜粮油公司花生示范基地覆膜播种花小宝25号，2021年9月29日收获。 试验地长90 m、宽20 m，南北向，地形为缓丘，排灌条件较好，土壤类型为棕壤，质地为沙壤，pH 5.9，有机质含量 8.1 g/kg，碱解氮 96 mg/kg，有效磷22 mg/kg，速效钾60 mg/kg。 前茬作物为玉米。

1.2 试验设计

试验共设置14个处理， 其中12种全生物降解膜处理设为 A1～A12， 普通地膜为 CK1， 裸露地为CK2（表 1）。 采用单因素随机区组设计，4 次重复，共64个试验小区， 其中第二次重复的每个小区中部放置1 组温度计，第四次重复专供抽取土样，不进行生育期观测及测产。 试验区四周设2 m 保护行。

表1 试验处理设置

1.3 试验方法

试验选取本地花生主栽品种花小宝25号，起垄栽培，垄长20 m，垄距86 cm，垄面宽50～55 cm，垄上播2 行花生，每穴播2 粒，株距25 cm。

1.3.1 地膜降解性能观测与评定 覆膜后前30 d，每 10 d 观测 1 次；覆膜后 31～50 d，每 5 d 观测 1 次；覆膜后 51～60 d，每 3 d 观测 1 次；覆膜后 61 d 起，每天观察1 次， 直至诱导期结束， 后恢复每10 d 观测1 次。 将地膜降解过程分为诱导期（A）、开裂期（B）、大裂期（C）、碎裂期（D）、无膜期（E）共 5个时期[5]，记录各参试膜破损情况， 并判定降解进程。 作物收获时，观测各处理小区垄面上的地膜降解程度，包括整体状况、残膜强度评价。 观测比较各降解地膜和普通地膜覆盖小区对作物根部及农机具的缠结状况。

1.3.2 土壤温度测定 测定时期为5月10日到6月 19日，分别于每天上午 8∶00 和下午 5:00 实地记录数据。 一次重复为一个观测单元，每个观测时间段均分单元按顺序往返连续读数，记录每个小区的5 cm、10 cm 地温计上的数值，读数精确到0.1℃。

1.3.3 土壤水分测定 自覆膜之日起到诱导期结束， 每15 d 测定1 次土壤含水量， 在测定日的上午8:00 和下午5:00 各取一次土样。 在第4 次重复的中线上选取5个采集点， 用专用取土器挖取深度为0~20 cm 的土样，每个处理的5个采集点土样混装于一个塑料袋，密封后带回室内立即进行含水量测定。

1.3.4 花生生育状况调查和产量测定 分别于花生播种期、出苗期、开花下针期、饱果成熟期和收获期等生育期进行调查。 2021年 9月 29日统一收获14个处理种植的花生，每个处理只收取第一、第二和第三次重复，为去除差异性每垄只收15 m，晒干后称量各小区产量。

1.4 数据分析

采用软件Microsoft Office Excel 2007 对试验相关数据进行分析， 采用DPS 7.05 软件进行差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 各处理地膜降解性能的比较

从表2 各时期降解情况来看， 各处理降解速度和降解率不同，处理 A11、A7、A9 降解最快，降解率达到55%，其中A11 从覆膜到诱导期用时40 d（6月15日）、开裂期 50 d（6月 25日）、大裂期 55 d（7月1日）、碎裂期 65 d（7月 11日），用时最短；处理 A5、A6 降解最慢，未达到大裂期，降解率为30%。 各处理均未达到无膜期。12个处理收获时夹带残膜在40%～70%之间，降解率越高，夹带率越低；普通地膜未降解，夹带率100%。 通过观测，各降解膜具有不同的降解特点，处理A10 透明度大，手拉不易开裂，但脆性大，开裂方向与垄向垂直；处理A4 诱导期后出现圆孔、片状降解；处理 A5、A6 在 8月 31日尚有弹性，但较弱，至9月10日（125 d）观察结束时地膜相对较为完整。

表2 各处理地膜降解记录

2.2 地膜降解前对土壤温度的影响

表3 中5 cm 地温测定结果显示，与不覆膜处理（CK2）相比，上午 8：00 和下午 5：00 测定结果相同，即覆膜处理均高于CK2，保温效果较为明显，其中上午 8：00 温差范围为 0.99 （A12）～2.29℃（A8）， 下午5：00 温差范围为 0.17（A9）～3.07℃（A5）。 与普通地膜（CK1）相比，上午 8：00 和下午 15：00 观测结果不同，上午8：00 观测时，除处理A12 稍低外，其他处理均高于 CK1，温差范围为-0.04（A12）～1.26℃（A8）；下午5：00 观测时，除处理 A5 和 A10 外，其他处理均低于CK1，温差范围为－2.11（A9）～0.79℃（A5）。

表3 5 cm 地温观测平均值（单位：℃）

表4 中10 cm 地温测定结果显示，上午8：00 和下午5:00 观测结果相似， 即覆膜处理明显高于不覆膜（CK2），其中上午 8：00 温差范围为 1.22（A12）～1.96℃（A5），下午 5：00 温差范围为 0.66（A3）～3.09℃（A5）。 但与普通覆膜（CK1）相比各处理有高有低，其中上午 8：00 时，处理 A3、A5、A6、A7、A8、A10 高于 CK1，其他处理低于 CK1，温差范围为-0.37（A12）～0.37℃（A5）；下午 5：00 时，处理 A5、A10 高于 CK1，其他处理均低于 CK1，温差范围为-1.76（A3）～0.67℃（A5）。

表4 10 cm 地温观测平均值（单位：℃）

2.3 不同降解期试验地膜对土壤含水量的影响

通过对出苗后（5月 22日）、诱导期以前（6月8日）、降解初期（6月 23日）、降解较大期（7月 5日、7月20日）、降解后期（8月 9日）等 5个时期的土壤水分测定，前期各处理均高于不覆膜（CK2），与普通覆膜（CK1）相差不大，保水性能较好，后期随着降解发生保水性能有不同程度下降，后期与不覆膜（CK2）基本相似，降解程度小的比普通覆膜（CK1）稍低。

各时期具体含水量见附图。 5月22日出苗3 d后观测，各处理水分含量相差较小，含水量最高处理为 A5（14.09%），最低为处理 A9（11.11%）。 6月 8日含水量出现较大分化，普通覆膜CK1 最高（12.87%），其次为处理 A10（8.11%），最低为处理 A11（3.41%）。6月23日除处理A10 高于普通覆膜CK1， 处理A5、A6、A12 稍高， 处理 A7、A9、A11 水分含量稍高于不覆膜CK2， 说明此时降解程度大的处理保水性能已降低。 降解较大期（7月 5日、7月 20日）各处理差距较小，基本接近或小于2个对照处理。 8月9日处理A5、A6 与普通覆膜（CK1）相似，均显著小于不覆膜（CK2），其他处理与不覆膜（CK2）相比差距不大。

附图 各处理在不同时期对土壤含水量的影响

2.4 参试地膜对花生生育期的影响

表5 调查结果显示， 各生物降解膜处理在出苗期、花针期、结荚期和饱果成熟期基本相差1～3 d，与普通覆膜（CK1）相近，比不覆膜（CK2）早 3～5 d。 13个覆膜处理全生育期为106～108 d，比不覆膜（CK2）缩短 2～4 d。

表5 试验小区花生生育性状调查

2.5 参试地膜对花生产量的影响

通过表6 可以看出，试验设置的12个降解膜处理， 花生荚果亩产范围为 298.45 （A10）～381.77 kg（A5），比不覆膜（CK2）增产 7.69%～37.76%，与普通覆膜 （CK1） 相比， 处理 A5、A2、A6、A3、A12 增产超2.5%，处理A10 减产幅度为16.23%。 利用LSD 法进行两两比较，与普通覆膜（CK1）相比，各处理产量水平差异不显著。与不覆膜（CK2）相比，除处理A9、A10差异不显著， 其他处理均达到显著差异， 其中处理A5、A2、A6、A3、A12 共 5个处理达极显著水平。

表6 各处理花生产量差异性比较

3 结论与讨论

试验结果表明，12种参试地膜均有一定程度的降解，但降解进程和降解率差异较大。 各参试地膜诱导期范围从播后 40 d（6月 15日）到 66 d（7月 11日），处理 A7、A9、A11 在初花期就开始降解， 降解率达55%，由于降解过早，不利于前期保温保湿；处理A5、A6 自结荚期开始降解， 降解进程缓慢且降解率只有30%； 处理 A2、A3、A12 的当季降解率达到 40%～50%，诱导期能够后延到开花下针期，有利于花生前期的保温保湿效果。 说明处理A2、A3、A12 3个处理的降解膜开裂期适中， 有助于花生果针穿透地膜入土，最大限度促进花生生长发育。

12种参试地膜均有增温、保水的覆盖效应，但效果不一。在6月中旬多数处理未开始降解前，12个降解膜处理保温效果明显高于不覆膜（CK2），和普通覆膜（CK1）相比，差距不大，说明降解膜增温效果较好。此时，各降解膜处理与不覆膜（CK2）相比，土壤含水量多数处于稍高的状况， 说明提墒保水效果较好,这也与董灵艳[5]、丁彬[6]、李剑锋[7]等的试验结论一致。 在试验中期随着降解加剧和降水增加，与不覆膜（CK2）相比分化较大， 部分降解膜处理高于不覆膜（CK2），部分则明显低于不覆膜（CK2）。 进入试验后期后，各处理低于或相近于不覆膜处理（CK2）。

12种参试地膜均能促进花生生育进程。 各生物降解膜处理在出苗期、花针期、结荚期和饱果成熟期均比不覆膜（CK2）早3～5 d， 与普通覆膜 （CK1） 相近。 全生育期比不覆膜（CK2）缩短 2～4 d。 董灵艳[5]、张林[8]、林永忠[9]、戴明伙[10]等也认为，与不覆膜处理相比，降解地膜能加快花生生育进程。

12种参试地膜与不覆膜比， 均能增加花生荚果产量，但与普通地膜相比差异较大。 各降解膜处理花生荚果产量比不覆膜（CK2）增产7.69%～37.76%，其中处理 A5、A2、A6、A3、A12 共 5个处理达极显著水平。 与普通覆膜（CK1）相比，其中处理 A5、A2、A6、A3、A12 增产超2.5%，而处理A10 则减产幅度最大，达到16.23%。利用LSD 法进行两两比较，各个处理产量水平差异不显著。 其中处理A5 的产量最高，诱导期最长，这与张相松等[11]的研究结果诱导期越长花生产量越高的现象相一致。 而处理A10 的产量最低，其膜厚度为0.012 mm，这也与张丹等[12]的研究结果一致，即随着地膜厚度的增加（0.004 mm、0.006 mm、0.008 mm、0.010 mm），花生产量呈先增加后减少的趋势，0.008 mm 地膜厚度处理的花生产量最高，而0.010 mm 地膜厚度处理的产量最低。

本试验研究结果表明， 在12种生物降解膜中，处理A2、A3、A12 降解进程与花生生长发育阶段基本吻合， 苗期保温增墒效果明显， 且当季降解率在40%～50%，一定程度上抑制了“白色污染”，有效改善了作物根际环境，与普通覆膜相比，分别增产6.35%、2.78%和2.54%，可在鲁东南花生主产区推广应用。