不同生物可降解地膜在甘薯上的应用效果研究

刘利平 杨秋实康子领 王 成

（1安徽省农业技术推广总站，安徽合肥 230001；2泗县农业技术推广中心，安徽泗县 234399）

我国是世界上地膜使用量、覆盖面积最大的国家，近年来，全国农作物覆膜面积近2 000万hm2，占全球地膜用量的75%。地膜覆盖技术的应用为国家的粮食安全保障、蔬菜周年供应等作出了巨大的贡献，但长期使用也造成土壤中残留了大量难以降解的白色垃圾，对农业生态环境的修复及农业生产的可持续发展形成了巨大阻碍。生物可降解地膜替代传统地膜是解决地膜残留污染的有效措施和手段之一。伴随着生物新材料新技术的发展，国内生产可降解地膜的厂家数量迅速增长，产品质量也逐步提高，部分地膜产品已投入实际生产应用。

安徽省是重要的农业大省，地处北亚热带与暖温带的南北过渡地带，农作物品类丰富，种植模式具有多样性，地膜的应用十分广泛[1]，2020年全省农用地膜使用量4.25万t，地膜覆盖面积46.72万hm2。为筛选出具有较高安全性、经济性、适用性的地膜产品用于示范推广，安徽省农业技术推广总站近年开始在省内开展了可降解地膜的多点、多作物、多年连续试验，泗县农业技术推广中心承担了甘薯可降解地膜对比试验。笔者开展了不同厂家生产的生物可降解地膜在甘薯上的应用效果试验，以期筛选出与常规地膜覆盖效果相仿、可正常机械铺设、当年降解率高、能满足甘薯正常生产需要的可降解地膜产品。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验设在泗县大路口镇西李村，当地平均气温15.5℃，年平均降水量1 097.1 mm，年平均日照时数2 085.9 h。试验地块地势平坦，肥力均匀、中等，能灌能排，土壤类型为砂姜黑土，质地为壤土，耕层厚度20 cm，通常地下水位为1.5 m。

1.2 试验材料

1.2.1 供试地膜。试验用地膜分别由宿州妙顺环保科技有限公司、兰州鑫银环橡塑制品有限公司、湖北光合生物科技有限公司提供，诱导期均设为120 d，各产品的生产原料、降解路径、规格、颜色见表1。

1.2.2 供试作物。供试甘薯品种为红薯303。

1.3 试验设计

试验共设7个处理，分别为宿州妙顺环保科技有限公司生产的白色生物可降解地膜（A1）和黑色生物可降解地膜（A2）、兰州鑫银环橡塑制品有限公司生产的白色生物可降解地膜（B1）和黑色生物可降解地膜（B2）、湖北光合生物科技有限公司生产的黑色生物可降解地膜（C2）、市售白色普通聚乙烯膜（CK1）和黑色普通聚乙烯膜（CK2）。

试验田南北向起垄，去除边行，每行设置1个大区，面积 200 m2（1 m×200 m）。 平行设置，不设重复。

1.4 试验实施

2021年5月9日铺设地膜，甘薯垄宽100 cm，地膜规格均为110 cm，满足铺设要求。采取机械作业，铺设过程中各试验用生物可降解地膜未出现拉断、破损情况，能够正常进行人工拉伸与压土覆膜等操作，机械强度及韧性与普通地膜无明显差异。5月12日栽插，所有田间管理同常规大田。11月18日收获。

1.5 测定内容与方法

牵引长绳东西向垂直横跨7个垄面，每垄在线下投影处相应位置选1个取样点。每垄纵向每间隔40 m确定1组取样地点，共确定5组取样地点。

在地膜铺设完成后第3天移栽时即5月12日，对土壤5、15 cm处的温、湿度及地膜内、外温度进行多点监测，各处理在当日 9：00、14：00、18：00 各确定5处测量，取算术平均值[2]。收获时，测定甘薯商品性状，分析不同处理对甘薯生长的影响。

收获时，试验采取机械收获、人工分捡的方式测产，每处理随机量取5个1 m长垄（垄宽1 m，计1 m2），人工捡拾新鲜健康甘薯块，去除腐烂薯块，现场称重计产。

2 结果与分析

2.1 不同地膜水汽阻隔性能

从表2可以看出，处理A2的土壤增温较快，处理A1、A2膜内、外温度较高但温差较小，分析原因主要是该处理地膜生产原料为改性PE，且膜的厚度相对较薄。处理B2的土壤温度较CK2低0.5～1.0℃。处理B1的土壤湿度明显较CK1高6～9个百分点，保墒性能较强。处理B1、C2地膜内、外温差较大，达1.8℃，说明地膜本身隔热性能较强。各处理在铺膜后膜内热气很快形成水珠凝聚在内表，增温保墒效果明显。排除检测时间差异等因素影响，生物可降解地膜在诱导期内保温、保湿性能与普通地膜无明显差异。

表2 试验点环境监测数据

2.2 不同地膜降解情况及降解性能

5月12日栽插薯苗，栽后第3天开始连续阴雨，薯苗起身快，生长旺盛，6月上旬基本封行，封行时间较往年缩短20 d左右；6月中旬以后，田间大部分时间有积水。9月16日，地膜铺设130 d，已超过地膜所设定的诱导期10 d，现场调查发现：此时生物可降解地膜出现横径大于5 cm破洞、裂缝，黑膜残膜轻轻拉动即破碎，露出地面；白膜膜面相对较为完整。2022年1月12日在下茬小麦田调查发现，全生物可降解地膜目测无残留膜块，改性PE生物地膜降解率达80%以上。

本次试验，宿州妙顺环保科技有限公司除试验用膜外还提供了几款降解地膜，在试验田边使用。试验人员抽取了3个黑色地膜样品（包括试验处理A2用膜）及对照普通地膜进行相关性能检测，检测结果见表 3、表 4。

表3 不同地膜产品初始机械拉伸性能

表4 不同地膜产品使用后降解性能检测数据

相关降解地膜标准[3-5]降解程度衡量评价中，通过产品物理机械性能的变化来表征产品降解程度。可以直观地通过观察、手撕测试感受降解进程，表观变化伴随着的是内部分子量和分子结构的改变，通过机械性能来表征产品降解可以直观、快速地对产品降解进行评价。本试验中参试地膜使用前后的物理性能检测结果显示，经过一季的使用后，参试地膜横、纵向断裂伸长率及拉伸强度等指标相较出厂检测均有不同程度的下降。其中：生态地膜1号的纵向断裂伸长率下降幅度最大达70.7%，横向拉伸强度下降幅度最大达46.2%；处理A2所用地膜的横向断裂伸长率下降幅度达53.5%，横向最大拉伸负荷下降幅度最大达57.4%；而对照普通地膜使用一季后无明显变化。供试样品地膜降解符合预期，机械性能下降明显。

2.3 不同地膜对甘薯产量和品质的影响

从表5可以看出，生物可降解地膜处理甘薯产量较CK1增加24.35%～27.42%，较CK2增加22.90%～25.93%，增产效果显著。其中，白色生物可降解地膜较黑色生物可降解地膜增产率略低，黑色生物可降解地膜之间差异不明显。据现场观察及捡拾工人反映，生物可降解地膜处理薯块大小均匀并且表面光滑，烂果较少。

表5 不同地膜处理甘薯产量

3 结论与讨论

本试验结果表明，供试生物可降解地膜机械拉伸性能良好，可满足机械铺设需求，不需改变原有农事操作习惯，铺设后膜面很快形成水汽，其增温保墒性能良好，在甘薯生长发育初期具有良好的促成作用。甘薯生育中后期，生物可降解地膜有效降解打破阻隔，利于土壤水分蒸发，可以减少因小薯长期处于高湿土壤环境而造成的烂果，同时增强透气性，对薯块养分积累和膨大具有正向影响。试验当年降雨量偏大，总体产量较往年低，但生物可降解地膜较普通地膜增产效果明显。

根据实地监测，由全生物基原料生产的可降解地膜能够当季完成降解80%以上。宿州妙顺环保科技有限公司以PE基原料生产的生物可降解地膜收获时拉力下降程度均在50%左右，降解效果良好。同时，根据用户反馈，收获时可降解地膜不会缠绕机械，残膜不需要离田，减少了用工成本，提高了收获效率。根据产品技术特性及往年宿州妙顺环保科技有限公司生产的可降解地膜在泗县的大面积试验示范情况来看，此状态下可降解地膜可直接旋耕进入土壤，后期能够在土壤中持续发生降解[6]。

泗县甘薯生产上可降解地膜的推广使用应以黑色地膜为主。黑色地膜产品保温保墒、降解效果能够满足甘薯全生育期的需求，且在抑制杂草上较白色地膜更为明显，黑色地膜内杂草在暗环境下茎秆纤细，不能拱出地膜，能减少人工除草次数，降低人工成本投入。在生产工艺许可的情况下，厂家可考虑生产中间宽度15 cm为白色、两边为黑色的配色地膜，既能有效抑制杂草又能增加薯苗着生处光照，有利于甘薯苗期生长。