腐植酸全降解液态营养地膜在旱作农业中的应用

王曰鑫 王旭钰

山西农业大学资源环境学院 太谷 030801

近年来，随着全球气候变暖，干旱加剧，农业受旱面积在不断扩大，尤其是黄土高原与华北北部地区，更是十年九旱，水分短缺是制约农业生产的关键。因此，发展节水农业与保持土壤水分是旱作区农业与生态治理的重要手段。大面积地采用塑料地膜覆盖进行土壤增温保墒是目前广泛使用的农业节水技术之一，该技术对促进旱作区农业增产增收具有重要作用[1]。

据估计，我国农田使用塑料地膜的面积已达4亿多亩。但目前使用的普通地膜大多为聚乙烯原料制成的塑料地膜，在自然环境中很难降解，每年使用后大约有25%左右会残留在土壤中。残留的地膜因薄、碎，难以回收，且回收的经济价值低。这些残留的塑料地膜破坏了土壤结构，对农田和环境造成“白色污染”[2～4]。因此，目前塑料地膜残留问题已成为社会关注的生态环境问题之一。液态地膜由于降解性能好、成本低、可现场喷施成膜等优点，近些年来已被人们关注和使用，尤其是腐植酸液态地膜，目前已用于农业试验与推广中[5]。

腐植酸全降解液态营养地膜是山西农业大学农业化学调控中心研制出的新产品，与目前市场上其他液态地膜的不同之处在于它具有多重功效：既有普通地膜的增温、保墒、保苗作用；又是一种新型腐植酸微量元素肥料，具有刺激根系生长与补充微量元素的作用；同时还具有很好的土壤改良剂作用，可将土粒粘附连结成理想的团聚体，增加土壤中水稳性团粒数量，增加土壤有机质；可根据作物需要添加不同种类的微量元素；另外，还可与除草剂一起使用，增强除草效果。本文通过研究腐植酸全降解液态营养地膜在玉米上的田间试验和其在玉米及马铃薯上的示范试验，旨在验证腐植酸全降解液态营养地膜对苗期土壤保温保墒、促进作物生长、提高作物产量的效果，以期为该地膜的推广应用提供参考。

1 腐植酸全降解液态营养地膜在玉米上的田间试验

1.1 材料与方法

1.1.1 供试土壤

试验于2014年在山西省太谷县北洸科技示范园区试验田里进行。供试土壤为石灰性褐土，土壤的基础理化性状见表1。

表1 试验地0～40 cm土层基础理化性状Tab.1 Basic physical and chemical properties of 0～40 cm soil layer in test site

1.1.2 供试地膜

供试用的腐植酸全降解液态营养地膜由山西农业大学农业化学调控中心自行研制，是用腐植酸+微量元素+生物质有机化合物等为原料生产的粉状产品。使用时与水以1∶30的比例混合搅拌充分，溶解成液态状，用喷雾器喷撒到地表覆盖成膜。其成膜性稍差但降解性非常好，在2～3个月内会全部降解并渗入土壤。其质量指标：水溶性腐植酸含量≥ 10%；K2O≥4%；微量元素（Mn、Zn）≥6%；pH 6；粘度≥25 mPa·s；细度（过100目筛）≥95%；附着率≥95%。

1.1.3 试验设计

本试验设3个处理，每个处理设4次重复，共12个小区，每小区长6 m，宽2 m，面积12 m2，玉米行距50 cm，株距30 cm。

处理1（代号为mbf）：播种后立即喷施腐植酸全降解液态营养地膜10千克/亩。

处理2（代号为bf）：播种后立即喷施腐植酸全降解液态营养地膜5千克/亩。

处理3（代号为CK）：播种后只喷施等量清水。

1.1.4 测定项目及方法

（1）土壤水分测定：采用土钻取样烘干法，每20 cm分层取样，测定玉米主要生育阶段（苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期）0～200 cm平均土壤质量含水量动态变化。

（2）土壤温度测定：以金属曲管地温计5支为一组，垂直插埋于玉米行间，在玉米关键生育时期，分别测定5、10、15、20、25 cm土层地温日动态变化，计算温度变化平均值。

（3）株高测定：每小区选5株有代表性长势一致的植株进行挂牌标记，在拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期测定，计算株高变化平均值。

1.2 试验结果与分析

1.2.1 腐植酸全降解液态营养地膜对土壤含水量的影响

土壤含水量可以反映腐植酸全降解液态营养地膜对土壤的保水程度。不同处理的玉米各生育期0～200 cm平均土壤质量含水量变化见表2。由表可知，在玉米苗期、拔节期、大喇叭口期、抽雄期，腐植酸全降解液态营养地膜mbf与bf处理的土壤含水量均高于对照CK，尤其在苗期mbf处理比CK高出了4.5%。说明腐植酸全降解液态营养地膜能够提高土壤的保水能力，减少了土壤水分蒸发损失，对土壤具有保墒作用。这提高了玉米出苗率，使玉米苗期与前期生长快，并且为后期的增产奠定了基础。

表2 不同处理对玉米各生育期0～200 cm平均土壤质量含水量的影响Tab.2 Effects of different treatments on 0～ 200 cm average soil quality water content in different growth stages of maize %

1.2.2 腐植酸全降解液态营养地膜对土壤温度的影响

土壤温度是影响玉米出苗与苗期生长的重要因素。玉米苗期（测定时间为4月28日～5月22日）不同处理浅层土壤（5～25 cm）平均温度的情况见表3。随着气温日变化，不同处理日平均土壤温度大小顺序表现为mbf＞bf＞CK。玉米苗期喷施腐植酸全降解液态营养地膜处理的平均土壤温度均高于对照，由于该膜的保温作用再加上黑色膜的吸热作用，一般高出对照1～3 ℃，这有利于玉米苗期的快速生长，尤其是根系的生长，也为后期玉米的生长和增产打下了良好基础。

表3 不同处理对玉米苗期浅层土壤温度的影响Tab.3 Effects of different treatments on shallow soil temperature in seedling stage of maize ℃

1.2.3 腐植酸全降解液态营养地膜对玉米株高的影响

在玉米生长的不同时期，用挂牌标记跟踪的方法测定了玉米的株高变化，见表4。由表可知，在拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期，喷施腐植酸全降解液态营养地膜（mbf、bf处理）的玉米株高较CK有显著提高。在灌浆期，mbf、bf处理和CK间玉米平均株高差异最显著。综上，喷施腐植酸全降解液态营养地膜能显著提高玉米的株高，喷施10千克/亩腐植酸全降解液态营养地膜对促进玉米生长的影响最显著。

表4 不同处理对不同时期玉米株高的影响Tab.4 Effects of different treatments on plant height of maize at different stages cm

2 腐植酸全降解液态营养地膜在玉米与马铃薯上的示范试验

2.1 示范试验时间及地点

示范试验时间：2014年。示范试验地点：山西省太原市古交市邢家社乡邢家社村。位于古交市南部，为土石山区河滩地，海拔为1100 m，无霜期为130～140天，降雨量为450 mm。土地为河滩侧沙质耕地，无灌溉条件，全为旱地。

2.2 材料与方法

2.2.1 试验材料

腐植酸全降解液态营养地膜由山西农业大学农业化学调控中心提供，其质量指标同前文一致；试验用复合肥与除草剂（玉思农牌）从市场购置，复合肥有两种，一种N-P2O5-K2O含量为25-15-5，一种N-P2O5-K2O含量为15-15-15。

腐植酸全降解液态营养地膜使用方法：播种前将复合肥均匀撒施，翻入土中。按时播种，播种后耙平地面，尽量消除大坷垃，然后喷腐植酸全降解液态营养地膜。每亩按设计喷施腐植酸全降解液态营养地膜原粉若干公斤，方法是将腐植酸全降解液态营养地膜原粉兑水2倍稀释，搅匀，再兑水2倍稀释，搅匀，用高压喷雾器均匀地喷洒在地面。喷后40天内避免践踏。

2.2.2 玉米示范试验

玉米品种：“腾糯1号”（鲜食品种），示范地面积6亩。

试验设计：腐植酸全降解液态营养地膜喷施面积为3亩，播种前每亩施用复合肥（25-15-5）40 kg，播种后立即喷施腐植酸全降解液态营养地膜10 kg，同时在该地膜中兑入除草剂（玉思农牌）200克/亩一起喷施；对照（CK）3亩，播种前每亩施用复合肥（25-15-5）40 kg，播种后只在土壤表面喷施除草剂（玉思农牌）200克/亩。

示范田于4月28日播种，种植密度3000株/亩。生长期间所有处理田间管理均一致。

2.2.3 马铃薯示范试验

马铃薯品种：“紫花白”。示范地面积4亩。

试验设计：喷施腐植酸全降解液态营养地膜面积为2亩，播种前每亩施用复合肥（15-15-15）40 kg，播种后立即喷施腐植酸全降解液态营养地膜10 kg；对照（CK）2亩，播种前每亩施用复合肥（15-15-15）40 kg，播种后在土壤表面喷施等量清水。

示范田于5月20日播种，种植密度2200株/亩。生长期间所有处理田间管理均一致。

2.3 试验结果与分析

生长期进行了田间调查，收获时单收单打，并进行实测产。

2.3.1 玉米

8月10日对玉米生长性状进行了调查。喷施腐植酸全降解液态营养地膜的处理玉米苗期生长健壮，比对照普遍高1～3 cm；玉米抽雄期叶色深绿，茎杆粗壮，平均株高较对照普遍高5 cm，比对照提前进入抽穗期。

9月5日收获玉米，进行拷种与实测产（表5）。喷施腐植酸全降解液态营养地膜的玉米穗长、穗粗、亩穗数均高于对照，双穗率比对照增加10%；喷施腐植酸全降解液态营养地膜的玉米平均每亩产糯玉米达3300穗，且穗大穗粗，与对照相比，增产率8.9%；亩收入3300元，与对照相比亩增收370元，增收率12.6%。

表5 不同处理玉米产量效益对比Tab.5 Comparison of maize yield and benefit between different treatments

2.3.2 马铃薯

8月10日对马铃薯生长性状进行了调查，发现喷施腐植酸全降解液态营养地膜的马铃薯苗期生长健壮，叶色浓绿，地面杂草很少。10月10日收获马铃薯，并进行了实测产，见表6。收获时喷施腐植酸全降解液态营养地膜的马铃薯单株结薯率提高7.5%，单株薯块重提高5.4%，马铃薯平均每亩产量为1266.0 kg，比对照增产14.4%。

表6 不同处理马铃薯产量对比Tab.6 Comparison of potato yield between different treatments

3 结论

本文通过田间试验反映了腐植酸全降解液态营养地膜对玉米苗期土壤保温、保墒、促进生长方面的效果，以及提高玉米与马铃薯产量的效果。玉米田间试验表明：与对照相比，喷施腐植酸全降解液态营养地膜，使玉米在苗期、拔节期、大喇叭口期0～200 cm土壤平均质量含水量均有不同程度提高；使玉米苗期浅层土壤（5～25 cm）温度提高1～3 ℃；使玉米在拔节期、大喇叭口期、灌浆期、成熟期的株高显著提高。玉米与马铃薯的田间示范试验表明：与对照比，喷施腐植酸全降解液态营养地膜的玉米穗长、穗粗、亩穗数均有不同程度提高，双穗率增加10%，增产率与增收率分别为8.9%和12.6%；喷施腐植酸全降解液态营养地膜的马铃薯平均每亩增产159.4 kg，增产率为14.4%。

综上所述，腐植酸全降解液态营养地膜在旱作农业中的增温、保墒、促生长和提高产量方面均有效果。这可能因它既是一种全降解液态地膜，具有增温、保墒、保苗作用；又因它含微量元素，全部降解后渗入土壤中的产物为腐植酸和锌锰等微量元素，具有刺激作物根系生长和补充微量元素营养的作用，同时可增加土壤有机质，起到改良土壤的作用。可见，腐植酸全降解液态营养地膜在防治土壤污染方面有广阔的发展前景。