完全生物降解地膜在玉米上的应用初报

刘永强，马德熙

（甘肃省镇原县农业技术推广中心，甘肃 镇原 744500）

地膜在干旱地区覆盖具有促温、保墒和增产作用，但大量农膜残留对土壤的污染也日益严重，解决农业“白色污染”问题显得尤为重要。目前，解决残留农膜有两个途径：一是清除土壤中的残膜，二是利用降解地膜。前者费工费时，加之农民多追求经济利益，往往忽视生态效益，因而在农业生产中应用降解地膜十分必要。2015 年，镇原县农业技术推广中心引进了广东金发科技有限公司生产的完全生物降解地膜，并在大田玉米上进行试验，观察分析完全生物降解地膜的降解情况和对玉米生长的影响，以期为解决地膜残留问题及推广应用降解地膜提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为幅宽120 cm、厚分别为0.012 mm和0.010 mm 的黑、白两色完全生物降解地膜，由广东金发科技有限公司生产；对照为普通农用地膜，由天水塑业有限责任公司生产。指示玉米品种为登海3721。

1.2 试验区概况

试验在甘肃省镇原县临泾镇桃园村进行，位于甘肃省庆阳市西南部，北纬35° 43′ 06″，东经107° 12′ 15″ ，海拔1 460 m，属半湿润性大陆温带季风气候。光照充足，全年日照时数2 549.5 h，年均气温9.5 ℃，≥10 ℃积温2 980 ℃，无霜期173 d，全年降水量450 mm。土类为黄绵土，土壤肥力中等。

1.3 试验方法

试验共设5 个处理，处理①用厚0.010 mm、幅宽120 mm 的黑色降解膜覆盖；处理②用厚0.012 mm、幅宽120 mm 的黑色降解膜覆盖；处理③用厚0.010 mm、幅宽120 mm 的白色降解膜覆盖；处理④用厚0.012 mm、幅宽120 mm 的白色降解膜覆盖；处理⑤用厚0.010 mm、幅宽120 mm 的普通地膜覆盖（CK）。试验于2015 年4—10 月进行，采用单因素随机区组设计，3 次重复，小区面积33 m2。春季顶凌覆膜，按照全膜双垄沟播技术规程进行选地、整地、施肥、起垄覆膜、播种和田间管理，试验前清理残膜。田间对普通地膜和完全生物降解地膜进行直观比较，观察并记载玉米生长情况、地膜降解过程和效果。

1.4 测定指标

在玉米生长的关键时期，分别测定普通地膜和完全生物降解地膜膜下5、10、15、20、25 cm土壤在9：00、14：30、18：30 时的温度。同时分0～10 cm、10～20 cm 和20～30 cm 土层，按梅花型或S 型采集3～5 个样点的土壤样品，用烘干法测定土壤含水量。玉米成熟收获前20 d，取10 株测定生物性状。玉米成熟后每小区选3 个点取样；每个样点取11.0 m2（2.2 m×5.0 m）收获测产，并选有代表性的果穗10 穗，测定经济性状。

2 结果与分析

2.1 完全生物降解地膜的田间降解情况

从表1 可以看出，普通地膜在作物全生育期内未发现降解。完全生物降解地膜从拔节期开始出现孔洞或开口，说明已经开始进入降解期，此时白色降解膜的孔洞大于黑色降解膜，同色0.010 mm 的降解膜孔洞大于0.012 mm。抽雄期至灌浆期，完全生物降解地膜的小洞数目增多，直径增大，部分小洞周围裂开；随着生育期的推进，完全生物降解地膜逐渐变脆、变薄，韧性、机械性能降低，呈现加速破裂的态势，且白色完全生物降解地膜降解速度大于黑色，同色0.010 mm 的降解膜降解速度大于0.012 mm。作物收获时，完全生物降解地膜垄面上基本无完全成形地膜，大量破碎，形成小块残膜，变得很薄很脆，已无韧性；垄侧覆土地膜仍然有一定韧性，没有出现破孔，但已经变薄，降解趋势明显，说明覆土部分降解滞后于裸露部分。观测整体情况，在整个作物生育期，完全生物降解地膜从出现小的孔洞开始，沿孔洞开始降解，逐渐变脆、变薄，韧性、机械性能降低，白色生物降解膜降解速度快于黑色的，0.010 mm 的降解膜速度快于0.012 mm。

2.2 不同处理对地温的影响

从表2 可以看出，从覆膜后8 d 到成熟期，随着降解地膜的逐渐降解破损，保温效果降低，普通地膜与降解地膜平均地温差异也逐渐增大。覆膜到播种期，普通地膜与完全生物降解地膜保温效果差异不明显。拔节期到成熟期，普通地膜比完全生物降解地膜平均地温高0.02 ℃；黑色降解地膜比白色降解地膜平均地温高0.02 ℃，主要原因在于黑色地膜有较强的吸光性。同色的降解地膜0.012 mm 比0.010 mm 平均地温高0.01 ℃，原因在于厚的降解地膜降解过程比较慢，保存比较完整，保湿效果相对较好。

2.3 不同处理对土壤含水量的影响

从表3 可以看出，覆膜后8 d 到拔节期，0～30 cm 土层土壤含水量完全生物降解地膜覆盖处理与普通地膜履盖处理相当；在玉米大喇叭口期到成熟期，土壤含水量变化较大，晴天干旱时土壤含水量完全生物降解地膜覆盖处理比普通地膜覆盖处理低，而遇降雨时土壤含水量高于普通地膜，这是由于完全生物降解地膜降解开始后消除了地膜对雨水的阻隔作用，雨水容易渗入土壤表层所致，这对于高光效、高水肥的玉米来说是很有利的，但遇高温干旱的7 月、8 月则保墒效果不如普通地膜。

表2 玉米不同生育期0～25 cm 平均地温 ℃

表1 玉米不同生育期地膜降解情况

g/kg表3 玉米不同生育期0～30 cm 土层土壤平均含水量

2.4 不同处理对玉米生育期的影响

从表4 可以看出，普通地膜覆盖处理生育期最短，为142 d，而白色0.012 mm 的完全生物降解地膜覆盖处理生育期最长，为151 d。从三叶期开始，普通地膜覆盖的玉米各生育阶段比降解地膜能早1～4 d，黑色降解地膜比白色降解地膜早1～2 d，这是由于普通地膜的促温保墒效果好于完全生物降解地膜，在一定程度上促进了玉米各生育期提早。

2.5 不同处理对玉米主要性状的影响

从表5 可以看出，无论是普通地膜还是完全生物降解地膜，对玉米的主要农艺性状和经济性状影响不大，差异不明显。

2.6 不同处理对玉米产量的影响

从表6 可以看出，覆盖黑色0.010 mm 的完全生物降解地膜处理比普通地膜处理减产215.15 kg/hm2，减产率2.63%，其余完全生物降解地膜处理比普通地膜处理略有减产。对产量进行F 检验（表7），结果处理间的差异不显著，即采用不同的降解地膜与普通地膜种植玉米，对玉米的产量影响不大，产量差异不显著。

表6 不同处理的玉米产量

表7 方差分析表（F检验）

3 小结与讨论

1） 试验观察结果表明，完全生物降解地膜降解以出现小孔洞开始，之后孔洞变大，随着地膜的脆化、变薄出现裂口，进而进一步破裂为碎片，具有较好的生物降解性。不同地膜覆盖对增加玉米生育期根系土壤温度均有一定效果，且对25 cm内土层都有促温作用，但随着土层深度的增加地膜覆盖的促温作用减弱，普通地膜、白色地膜的促温效果相差不大，黑色地膜因其具有吸光性促温效果稍好些。不同地膜覆盖对玉米生育期内根系土壤水分保持均有一定得效果，且在玉米生育前期不同地膜覆盖的保墒效果明显，但完全生物降解地膜在降解后期如遇高温干旱天气保墒效果不如普通地膜。

2） 不同地膜覆盖均可缩短玉米生育期，但普通地膜较完全生物降解地膜效果好。不同地膜覆盖都可以有效提高玉米的出苗率、株高、茎粗、地上部分干物质质量以及玉米籽粒产量，且不同地膜覆盖之间的差异不大。综合分析试验结果发现，完全生物降解地膜既可达到普通地膜的促温、保墒、增产效果，又能减轻田间残膜污染，用来代替普通地膜应具有可行性。

表4 不同处理的玉米生育期

表5 不同处理的玉米主要性状

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