全生物降解地膜在甘薯上的应用试验初探

宋会仙，陈河江，李荔

（陕西省渭南市大荔县农技中心，陕西 大荔 715100）

大荔县是农业大县，从20 世纪80 年代中期开始推广地膜覆盖技术，由于地膜覆盖具有良好的增温、保墒、保肥等特点，可加快作物生长发育进程，延长作物生育期，增加作物产量，提高农民收入，地膜覆盖栽培已经成为保障农作物增产增收不可或缺的方式，成为现代农业生产中重要的生产资料之一。据调查，2021 年大荔县农业生产中地膜应用面积约23 万亩，地膜使用量大约1096 吨，主要集中在玉米、马铃薯、甘薯、蔬菜、瓜类等作物。其中甘薯种植面积5 万亩，地膜使用量在250 吨左右，占全县地膜使用量的22.8%，大荔县甘薯覆膜以聚乙烯黑色膜为主。沙苑区的土壤及气候条件特点适宜甘薯生长，使得当地种植的甘薯产量高，品质好，受到市场消费者的青睐。

随着农业产业结构的调整，大荔县甘薯产值稳中有升，地膜的需求量和应用范围逐年增加，地膜残留数量也逐年增多，大量农用地膜残留在土壤中无法自然降解且难以回收利用，直接破坏了土壤结构，危害农作物根系的正常生长发育，并造成了农作物减产。长期大量地使用农膜，在为农业生产带来巨大经济效益的同时，也制约了农业生产与生态环境的可持续发展。为了减少地膜残留对土壤的污染，大荔县农业技术推广中心农业环保和农村能源站开展了全生物降解地膜在沙苑区甘薯种植中的应用试验，分别从每个处理甘薯在不同生育期的生长发育特点，全生物降解地膜的降解性能、增温、保墒、防草能力等方面进行分析，以便进一步掌握全生物降解膜与聚乙烯膜覆盖在甘薯作物生产中的特点，从而推进地膜污染防治工作，减少地膜对耕地的污染，实现农业绿色可持续发展。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验地膜：全生物降解膜和常规聚乙烯膜。全生物降解膜选用山西微通渗水膜生物科技有限公司的全生物降解地膜，规格为：宽度1000 mm，厚度0.007 mm，每卷10 kg。常规聚乙烯膜选用运城市开拓塑料有限公司的聚乙烯吹塑农用地膜，规格为：宽度1000 mm，厚度0.01 mm，每卷10 kg。

供试作物：甘薯，品种为济薯26。

1.2 试验设计

试验共设6 个处理，分别为3 个全生物降解膜（白色全生物降解膜、灰色全生物降解膜、黑色全生物降解膜）、2 个常规聚乙烯膜（黑色聚乙烯膜、白+黑聚乙烯膜）处理和作为对照的露地栽培。试验田占地5 亩，在起垄膜上栽植，亩栽植甘薯4000 株左右，栽插株距20 ～25 cm。使用滴灌设备进行灌溉，减少了外围水的损失，同时，施肥同灌溉水一起均匀驶入到作物的根系层，实现了水肥同步，提高了肥料利用率。试验田土壤肥力均匀，管理水平一致，田间管理按当地习惯进行。在试验地两边设保护行，分别放置全生物降解地膜、常规聚乙烯地膜及露地栽培三类标牌。

1.3 田间管理

试验于2021 年4 月安排在位于大荔县城东南20 公里处的韦林镇东高村张引红试验田中，交通便利，使用井水灌溉，地势平坦，土壤沙性大，土质良好，适耕性好，很适宜种植甘薯。试验田前茬种植胡萝卜。于4 月28 进行旋地、整地、施肥（施入磷酸二铵50 kg/亩，复合肥20 kg/亩，钾肥20 kg/亩），4 月29 日用小四轮拖拉机牵引起垄、覆膜、滴灌带、农药、化肥、压土一体化规范操作。喷药、施肥、覆膜、压土由一体机规范机械操作完成（其中黑色全生物降解膜采用人工进行覆膜），5 月6 日统一膜上栽植，10月17 日收获，生育期160 天，试验田甘薯从栽植到收获共浇水8 次，冲肥5 次，喷药防治蚜虫、红蜘蛛、菜青虫等6 次。各处理的施肥、灌溉、病虫害防治及其他管理措施均一致。试验过程中对地膜的保温保墒性能，甘薯在不同生育期的发育情况，地膜开裂口大小，地膜颜色、形态、柔韧度及防治杂草等情况进行调查记录，并拍照。具体操作时，每个小区随机选取5 株作物，分别记录甘薯扎根缓苗期的蔓长和叶片数，甘薯不同生育期的土壤温度，全生物降解膜不同时期的降解情况等，同时在作物收获时对各处理产量进行测定。

2 结果与试验分析

2.1 全生物降解膜对铺设、储存及运输要求较高

由于基础材料本身的特性，全生物降解膜同普通地膜相比较，膜比较薄，柔韧性较小，伸长率不够，导致拉力过大时易破，在覆膜过程中，机械操作时会出现不同程度的拉孔、断裂现象。全生物降解膜在储存和运输过程中，不宜碰撞和雨淋，需注意通风、遮光、低温保存，强光及高温极易导致产品发生粘连和提前降解，影响使用效果。

2.2 全生物降解地膜对甘薯苗期生长的影响

在甘薯扎根缓苗期、茎叶生长旺盛期，通过田间调查，随机在每个处理中抽取膜上5 株甘薯进行测定（详见表1）。结果显示：甘薯扎根缓苗期间，覆膜的甘薯缓苗早，发根快，明显比露地栽植的甘薯长势旺、藤蔓长、叶片大、叶色绿。白色、黑色全生物降解膜对甘薯扎根缓苗期影响比灰色全生物降解地膜效果好，与普通地膜差异不明显。

表1 不同处理对甘薯扎根缓苗期的影响

2.3 全生物降解地膜对土壤温度的影响

从甘薯覆膜开始到收获期，每天上午记录每个处理地膜膜下5 cm、10 cm 的土壤温度（详见表2）来看，普通地膜和全生物降解地膜覆盖下的土壤温度均比露地栽培温度高，但两种地膜膜下温度之间差异不明显。

表2 不同处理对地膜温度测定

2.4 全生物降解地膜各处理甘薯产量对比分析

甘薯整个生育期间，覆膜各处理的长势、防草效果、产量均比露地栽培要好，甘薯收获时，对每个处理分别选取2.6 m2进行产量测定（详见表3），测产结果显示：5种处理地膜覆盖栽培的平均亩产量均高于露地栽培。白色、灰色、黑色全生物降解膜平均亩产量分别比露地栽培增产153 kg、352 kg、761 kg，增产率分别高达5.5%、12.6%、27.2%。黑色聚乙烯膜和白色+黑色聚乙烯膜平均亩产量分别比露地栽培增产992 kg、765 kg，增产率分别高达35.5%和27.3%。

表3 甘薯收获后产量统计

降解膜测产结果显示：黑色全生物降解膜处理＞灰色全生物降解膜处理＞白色全生物降解膜处理；聚乙烯膜测产结果显示：黑色聚乙烯膜处理＞白色+黑色聚乙烯膜处理。6 个处理产量综合结果显示：聚乙烯膜处理＞全生物降解膜处理＞露地栽培。

2.5 全生物降解地膜降解性能分析

根据覆膜的不同天数分别对各处理地膜降解情况进行调查、记载、分析，结果显示：灰色全生物降解膜降解最快，6 月19 日，甘薯覆膜50 d，地膜分别出现3 ～5 cm 不同程度的开裂，7月28日，甘薯覆膜90 d，地膜均有80～90 cm大开口，地膜非常脆，拉力性能明显下降，触碰易碎，10月17 日，甘薯收获160 d，降解率达70%以上，露于地表的灰色全生物降解膜大部分已经降解，地表剩余小碎片稍多，不好拣拾，残留地膜有少许韧性；黑色全生物降解膜覆膜50 d，出现不同程度的开裂，90 d 进入快速分解期，地膜变脆，拉力性能下降，160 d 起垄部分进入无膜期，其他部位残留地膜非常脆，韧性较差；白色全生物降解膜覆膜50 d，出现小范围开裂，90 d 出现大范围开裂，地膜微弹，不易碎，160 d 进入无膜期，地膜非常脆，韧性较差；普通膜在160 d 收获时，虽然有开裂，但是被土覆盖的地膜可以大片揭起，捡拾残膜时可感到其韧性较好，无降解发生。降解效果：灰色全生物降解膜＞黑色全生物降解膜＞白色全生物降解膜；拉力性能：灰色全生物降解膜＞白色全生物降解膜=黑色全生物降解膜。普通地膜不降解。

3 结论

全生物降解地膜透光、增温、保墒、抑草效果均与普通地膜相当，与普通的聚乙烯地膜最大的区别在于：普通地膜材料的主要成分是高分子化合物，在自然条件下，这些高分子化合物不能自行分解，也不受微生物侵蚀，其降解时间长达200 ～400 年。而全生物降解地膜在自然环境条件下可被降解，最后分解成二氧化碳、水和有机质，被植物吸收利用,同时解决了普通农膜捡拾的问题。试验中发现：在相同的自然环境下，黑色全生物降解膜可以快速降解，且甘薯产量与普通地膜产量差异不大，黑色全生物降解膜可在大荔县甘薯类根茎作物上进行试验、示范。应用全生物降解地膜不仅不影响下茬作物种植，而且全生物降解地膜在自然环境中能够被微生物完全降解利用，提高土壤的透气性及土壤肥力，有利于保持土壤的水分，有利于下茬作物根系下扎，能提高根茎类作物的商品率，减轻农民后期捡拾的负担，减少残留地膜缠绕在耕作机器轮盘上，影响田间作业的情况，从而改善地膜残留对土壤带来的污染，是当前从源头上解决残膜对土壤环境造成污染的一项有效技术。目前影响全生物降解膜在大荔县示范推广的不利因素是：①全生物降解地膜储存和运输条件要求较高，不宜遭受碰撞和雨淋，大批量运输容易发生粘连和提前降解的情况，影响使用效果；②全生物降解地膜弹性较小,抗拉伸强度不够，大面积机械化作业存在一定的困难，只有提高地膜的抗拉伸强度，满足机械铺设性能要求，才能较大规模应用；③受原料价格及销售数量等因素影响，全生物降解地膜价格是普通地膜的3 倍左右，农民接受度不高。