赤峰地区生物降解地膜在玉米栽培上的应用试验

陈琪　宋文静　贺磊　刘畅　李峰

摘 要：随着现代农业的发展，全膜覆盖种植玉米省时、省工，成本降低，效益对比显著，越来越受到农民的青睐。但是，地膜对后茬作物的生长影响严重，对环境也有较大污染。如何扬长避短，就是发展降解地膜的重要讨论课题。

关键词：全膜覆盖 环境污染 降解地膜

随着现代农业的发展，全膜覆盖种植玉米省时、省工，成本降低，效益对比显著，越来越受到农民的青睐[1-3]。但是，地膜对后茬作物的生长影响严重，对环境也有较大污染。如何扬长避短，是发展降解地膜的重要讨论课题[4-5]。地膜应用效果与后续降解与所处气候环境密切相关[5-6]。为筛选出适用赤峰地区玉米种植的地膜，拟研究利用山东天壮环保科技有限公司提供的4种不同的降解速率的氧化—生物双降解地膜，以当地日常使用的普通聚乙烯无色透明非降解地膜为对照，了解各种地膜田间降解的情况及对玉米产量的影响，对不同降解地膜产品的降解特性进行评价。期望能进一步验证双降解地膜在生产中的适应性，有效降低对土壤及环境造成的“白色污染”，为今后当地大面积应用推广提供基础。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

赤峰生物降解地膜试验基地位于内蒙古自治区赤峰市松山区农牧科学研究院梁上试验地，面积约1500 m2。地处东经118°56′，北纬42°56′，海拔568 m，属中温带半干旱大陆性季风气候区。其总体气候特点是：冬季漫长而寒冷，春季干旱多大风，夏季短促炎热、雨水集中，秋季短促、气温下降快、霜冻降临早。经测定，试验区土壤肥力为pH 7.9，有机质12.7 g/kg，全氮0.67 g/kg，全磷0.52 g/kg，全钾39.6 g/kg，碱解氮37 mg/kg，速效磷22.3 mg/kg，速效钾110 mg/kg。

1.2 试验材料

种植作物：玉米，品种为郑单958。

山东天壮环保科技有限公司提供的的氧化—生物双降解地膜4种（降解速度分别为快、较快、较慢、慢），地膜规格均为：120 cm×0.008 mm，分别为2014中农内蒙赤峰1号（编号为CN1）、2014中农内蒙赤峰2号（编号为CN2）、2014中农内蒙赤峰3号（编号为CN3）、2014中农内蒙赤峰4号（编号为CN4）；本地使用的普通聚乙烯无色透明非降解地膜（PE地膜）1种，规格为120 cm×0.008 mm，做对照（编号为CK）。

1.3 试验方法

试验按地膜种类共设5个处理：CN1、CN2、CN3、CN4共4种生物降解地膜和普通PE膜（CK）作对照。每处理起4畦垄，覆膜作为试验小区（面积约250 m2），每畦垄上播种2行，每小区播种8行，株距25.6 cm×行距52 cm，小区宽约4.16 m，长度59.8 m。

5月6日覆膜，8日人工点播种植。

1.3.1 作物生长发育观测

观察记录田间玉米的生长发育状况，成熟后收获测定产量。

1.3.2 土壤墒情观测

土壤墒情监测：采用烘干法，分别测定玉米播种期、苗期、拔节期、大喇叭口期及收获期地膜试验地土壤的含水量。每处理按s型采集5个样点的土壤样品，取样深度为0～20 cm。

1.3.3 气象数据监测

试验区当年基本农业气象指标（标示当年）：测定试验点当年基本的农业气象指标，包括降雨量、蒸发量、温度（最高温度、最低温度、平均温度）、光照、相对湿度等指标的月均值。

试验区过去30年农业气象资料（标示常年）：试验区过去30年的农业气象指标，包括降雨量、蒸发量、温度（最高温度、最低温度、平均温度）、光照、相对湿度等指标30年月均值的平均值。

1.3.4 降解膜田间降解过程观察与测定

田间覆盖试验评价采用目测法。在每个小区固定10个观测点，观测点面积纵向50 cm×50 cm；从覆膜开始，每隔7 d观察1次膜表面的变化（是否出现裂纹、裂缝、破碎程度，同时记录裂纹、裂缝的数量以及破碎的块数），通过定期的人为肉眼观测，记录地膜颜色、形态以及表面完整情况的变化情况。同时用数码相机照相留存，以记录地膜的变化过程。照相时，标签上要标示各试验小区10个观测点处理号及時间（如图1）。

图1 降解膜（表膜）固定点观测

地膜降解率使用称重法。不同处理的生物降解地膜在玉米收获后，在每个处理中随机进行3次重复取样，取宽1.2 m×1 m样方，收集土壤表层残膜，取回清洗并清点统计残膜片数量、测算残膜面积及重量，称重使用万分之一天平，计算降解率。

2 结果与分析

2.1 试验地土壤墒情变化

各时期土样取回，用烘干法测定各时期土壤含水量数据见表1。

2.2 农业气象数据分析

根据当地气象局资料统计情况，测定试验点当年基本的农业气象指标（月均值），包括降雨量、蒸发量、温度（最高温度、最低温度、平均温度）、光照、相对湿度等指标见表2。并与过去30年农业气象记录（简称常年）结果比较。

2.3 地膜（表膜）降解试验分析

2.3.1 田间覆盖试验评价分析

不同处理降解地膜（5个试验小区）均在2014年5月6日覆膜，分别在本年度覆膜后的5月13（7 d）、5月21日（15 d）、5月29日（23 d）、6月9日（34 d）、6月13日（38 d）、6月20日（45 d）、6月28日（53 d）、7月7日（62 d）、7月15日（70 d）、7月23日（78 d）、7月31日（86 d）、8月11日（97 d）、8月18日（104 d）、8月26日（113 d）、9月3日（121 d）、9月10日（128 d）、9月17日（135 d）、9月25日（143 d）进行18次降解地膜的“表膜”定点观察和试验小区降解总体观察，结果如下。

？譹？訛2014中农内蒙赤峰1号CN1

覆盖34 d前未出现明显降解；34 d后开始出现大量细小裂纹、裂缝；38 d后裂缝明显，杂草冲破地膜表面；45 d后地膜降解明显，地膜颜色变暗，部分观察点表膜已降解，整条地膜通长破裂成两条，垄上杂草破膜而出；53 d后观察点地膜及降解剩余不到1/8；62 d后降解膜降解基本完成，和土壤粘合在一起，在观察点处仅见少量残留地膜附着于土壤表面，用手一碾即粹。

？譺？訛2014中农内蒙赤峰2号CN2

覆盖38 d前未出现明显降解；38 d后开始出现微量点状小洞破解；45 d后地膜破洞点数增多；53 d后地膜颜色变暗，破洞点数变化不大，破损面稍大；62 d后破损点数增多，土壤局部出现裸露；70 d后破损加大，土壤裸露面积变大；78 d后破损加重，裸地面积变大；86 d后破损程度加重，裸地面积变大；97 d后破损点增多，破损面积变大；104 d后破损程度增加，裸地面积变大；113 d后破损面积扩大，裸地面积变大；121 d后破损面积继续扩大，很多破解点连成一片，裸地面积整体变大；128 d后地膜破损无明显继续扩大趋势。143 d后表膜降解尚未完成，垄上还可以看到整块地膜。

？譻？訛2014中农内蒙赤峰3号CN3

覆盖78d前地膜未出现明显降解；78 d后肉眼观察地膜变薄，地膜颜色开始变暗；86 d后局部出现小洞；97 d后小洞变多；104 d后降解加快，小洞增多；113 d后降解变化速率不大；121 d后至143 d之间地膜降解变化不大，降解小洞面积一直呈无明显变大趋势；143 d后表膜降解尚未完成，垄上还可以看到整块地膜。

？譼？訛2014中农内蒙赤峰4号CN4

覆盖45 前地膜未出现明显降解；45 d后局部观察点降解，有个别小洞出现；53 d后地膜变薄，出现褶皱现象增多，降解小洞稍增；62 d后破损点数增多，破损面积不大；70 d后破损点数剧增，破损面积不大；78 d后地膜颜色变暗，地膜破损程度不大；86 d后破损点数增多，地膜变得更薄；113 d后破损程度增加，局部出现裸地；128 d后降解更为明显，出现小洞更多。143 d后表膜降解尚未完成，垄上还可以看到整块地膜。

？譽？訛 普通PE地膜（CK）

覆盖45 d前未出现明显降解；45 d后局部出现小洞；53 d后地膜颜色变暗，破损小洞增多，破损面积变大；62 d后破损点数增多，破损面积变化不大；78 d后，破损程度加大；86 d后破损面积加大；97 d至104 d期间降解膜无明显降解趋势；113 d后降解速率加快，土壤裸地面积变大；121 d至143 d期间裸地面积无扩大趋势，地膜上出现很多降解小洞。143 d后表膜降解尚未完成，垄上还可以看到整块地膜。

2.3.2 不同处理地膜收获后降解情况

玉米生长期内覆盖生物降解地膜，经过光照、雨水、温度、风蚀等变化，生物降解地膜出现了不同程度的破损、破裂、韧性变差等状况。不同处理的生物降解地膜在玉米收获后，在每个处理中随机进行3次重复取样，取宽1.2m×1m样方，收集土壤表层残膜，取回清洗残膜并进行数据统计，计算残膜片数、面积及重量，结果见表3。

2.4 作物生育阶段记载

试验区覆膜时间为5月6日，5月8日人工点播，出苗时间基本一致，都在5月20日左右时间出苗，出苗率达到100%。各处理均在6月13日拔节，大喇叭口期出现在7月1日，并于7月16日抽雄，7月20日吐丝，成熟期除CK晚2d外，其余都在9月23日。可见各处理的玉米生长发育期也基本同步，全生育期为140 d左右，差异并不明显。

2.5 作物产量形成要素及产量测定情况

通过收获各处理试验小区玉米，测定作物产量形成要素及产量，其测量数据见表4。

3 不同降解膜使用评价

通过2014年5月至2014年10月连续观测地膜降解情况、玉米生长情况、玉米产量，不同类型降解膜使用效果综合评价如下。

通过试验数据对比，不同生物降解地膜对玉米产量的影响很大，赤峰地区雨水多集中在6月份，进入8月份后降雨量很少，因为处理1降解早、降解速度快，土壤保墒效果差，所以土壤干旱造成玉米植株缺水，玉米产量较其他处理产量低。不同处理的生物降解地膜均在不同时期出現了不同程度的破损，随着玉米植株的生长，各处理生物降解地膜呈现加速破解，且呈现破损面积扩大的趋势。以CN1生物降解地膜降解最早、CN2生物降解地膜次之。普通PE地膜降解速率再次之，至玉米收获期出现局部地膜破损，观察区呈土壤小面积裸露状态。CN3和CN4两种地膜呈众多点状小破损降解状态。经玉米收获后，取地膜残膜对其残留量进行比较，CN1降解残留量最少，降解率达15.08 %，CN4在土壤中残留量最多，降解率只有4.97 %， CN2、CN3和普通PE地膜降解率分别为7.78 %、8.75 %、6.65 %。

参考文献

[1] 李永清，杨希文，邓玉芳，等. 不同生物降解地膜覆盖栽培玉米对比试验研究[J]. 中国种

业，2015（9）：49-51.

[2] 刘永强，马德熙. 完全生物降解地膜在玉米上的应用初报[J]. 甘肃农业科技，2015（12）：

38-41.

[3] 冯涛，殷晓燕，马栋，等. 6种降解地膜在3种作物上的应用初报[J]. 甘肃农业科技，2015

（6）：3-8.

[4] 张新华，申新然. 不同生物降解膜棉田应用对比试验[J]. 农村科技，2016（5）：16-17.

[5] 虞利俊，徐磊，唐玉邦，冯敏，李澧. 3种可降解地膜的合成及应用展望[J]. 江苏农业科学，

2013，41（10）：10-11.

[6] 王淑英，樊廷录，李尚中，等. 生物降解膜降解、保墒增温性能及对玉米生长发育进程的影响[J]. 干旱地区农业研究，2016，34（1）：127-133.