PBAT生物降解地膜与加厚型塑料地膜降解性能及对番茄生长的影响

侯 爽，王 帅，祁俊锋，徐 进*

（1.北京市农业技术推广站，北京 100029；2.北京市绿富隆农业股份有限公司，北京 102109）

在农业生产中，地膜覆盖栽培技术在保温、保墒、保肥、除草防虫及调整生产节令等方面发挥了重要作用[1]。自20世纪60年代我国生产并使用农用薄膜以来，地膜与种子、农药、化肥一样，已成为不可或缺的生产资料。地膜覆盖技术在带来巨大经济效益的同时也带来了严重的生态问题。地膜主要成分——聚烯烃类化合物在土壤中很难降解，残留地膜对农业生产和农业环境造成严重危害，如降低土壤透气性、蓄水性，阻碍作物根系发育、吸收养分；缠绕农用机械犁头、轮盘，造成机械损伤；添加剂渗透和迁移到土壤、水体和大气中[2]。残膜造成的“白色污染”日趋严重，对农业可持续发展构成威胁。近年来，以聚丁二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯（PBAT）为主要基础原料的全降解地膜在全国各地已进行了规模不断扩大的试用与推广。PBAT属于热塑性生物降解塑料，是己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯的共聚物，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能；此外，还具有优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用最好的降解材料之一。本试验通过比较PBAT生物降解地膜与加厚型塑料地膜的差异性，以期筛选出易降解或易回收，对环境污染小，适宜在番茄生产中应用的地膜。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于北京市延庆区东羊坊镇有机农业示范园，当地海拔500 m左右，年平均气温8 ℃，年日照时数2 800 h，年降水量400～500 mm。

1.2 试验材料

PBAT生物降解地膜：厚度0.008 mm，为上海弘睿生物科技有限公司生产。

0.012 mm加厚型塑料地膜：为山东清田塑工有限公司生产，符合政府推广使用地膜厚度，且为市场主导产品类型。

0.010 mm塑料地膜：为山东清田塑工有限公司生产，符合政府推广使用地膜厚度。

供试作物为番茄，品种仙客8。

1.3 试验方法

1.3.1 地膜降解试验

2019年4月20日，把3种地膜分别裁成边长约10 cm的正方形，各裁3块，分别埋入10 cm深土壤中，做好标记，并在填埋后40、90、140、190 d对地膜降解情况进行观察记录。设置重复3次。

1.3.2 不同地膜对番茄生长的影响试验

试验于2019年3—9月进行，供试棚室为塑料大棚，棚长50 m，宽8 m，棚室面积400 m2。番茄于3月9日播种，4月19日定植，定植株距40 cm，行距80 cm。

试验设置3个处理，在番茄生产中分别覆盖PBAT生物降解地膜、0.012 mm加厚型塑料地膜和0.010 mm塑料地膜，每个处理设置3次重复，小区面积44.46 m2，以0.010 mm塑料地膜作为对照。

随机选取各试验区番茄3株，做标记，定期调查其株高、茎粗和叶片数，每10 d调查1次。株高为植株根基部至生长点的自然高度，茎粗为第1片真叶下1 cm处茎粗，叶片数为番茄植株所有真叶数量。分别计算日均株高增长量、日均茎粗增长量和日均叶片数增长量。

自采摘之日开始，记录各处理产量，累计小区产量，并折算667 m2产量。

1.4 数据统计与分析

相关数据采用Excel 2007进行统计、分析与做图，并进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同地膜的降解情况

3种地膜填埋后40 d、90 d的观察结果为3种地膜均表现表面完好，韧性强，手拉强力无变化；填埋后140 d的观察结果为3种地膜表面完整，未出现明显裂痕，但PBAT生物降解地膜的手拉强力出现明显下降，而0.010 mm塑料地膜手拉强力稍有下降，0.012 mm加厚塑料地膜手拉强力无明显变化；填埋190 d后的观察结果为PBAT生物降解地膜表面出现≤2 cm的裂缝或孔洞（直径），0.012 mm塑料地膜无明显变化，0.010 mm塑料地膜手拉强力明显下降（表1）。

参照DB37T 3381—2018《氧化-生物双降解地膜应用技术规程 棉花》，若地膜表面出现多处≤2 cm自然裂缝或孔洞（直径）即处于地膜降解的诱导期。说明填埋190 d后，PBAT生物降解地膜处于降解诱导期，已出现降解趋势，0.012 mm加厚型塑料地膜未出现破损且韧性好，有利于回收利用，而0.010 mm塑料地膜韧性明显变差，不利于后期回收。

2.2 不同地膜处理对番茄生长的影响

2.2.1 不同地膜处理对番茄植株长势的影响

3种地膜处理对番茄株高、茎粗、叶片数的影响见表2，3种处理的株高、茎粗、叶片数均表现为0.012 mm地膜＞PBAT生物降解地膜＞0.010 mm地膜（CK），经方差分析可知，3种地膜处理之间差异均不显著。同样，日均株高增长量、日均茎粗增长量和日均叶片数增长量也均无明显差异。

2.2.2 不同地膜处理对番茄产量和效益的影响

从表3可以看出，3种地膜对番茄产量影响差异显著，表现为0.012 mm地膜＞PBAT生物降解地膜＞0.010 mm地膜。其中，0.012 mm地膜处理产量最高，显著高于其他处理，667 m2产量达6 542.5 kg；其次是PBAT生物降解地膜处理，667 m2产量为6 234.2 kg，作为对照处理的0.010 mm地膜产量最低，为5 865.3 kg。从产量上来看，0.012 mm地膜、生物降解地膜与对照处理相比，均可提高番茄产量。

从表4可以看出，按照当季番茄价格4元/kg计算，不同处理单位面积效益不同，其中0.012 mm地膜处理的效益最高，667 m2达到12 777.0元，其次是PBAT生物降解地膜，667 m2效益为11 311.8元，0.010 mm地膜处理效益最低，为10 140.2元。从效益上来看，0.012 mm地膜、PBAT生物降解地膜与对照相比，均可提高番茄生产的效益。

表1 不同地膜降解情况观察结果

表2 不同处理对番茄植株长势的影响

表3 不同处理的番茄产量 kg

表4 不同处理667 m2效益分析

3 结论与讨论

通过本试验，可以得出以下结论：从影响番茄植株长势方面来看，3种地膜对番茄植株株高、茎粗、叶片数的影响差异不显著；从影响作物产量方面来看，覆盖0.012 mm加厚型塑料地膜对应的番茄产量和效益最高，其次是生物降解地膜，覆盖0.010 mm塑料地膜对应的番茄产量和效益最低；从地膜降解性能方面来看，填埋190 d后，生物降解地膜出现降解现象，0.012 mm加厚型塑料地膜未出现破损且韧性好，有利于回收利用，而0.010 mm塑料地膜韧性明显变差，不利于后期回收。

王斌等[3]的研究表明，在南疆棉花种植中，PBAT全降解地膜降解过程表现为覆膜82 d左右开始出现裂纹，进入诱导期；98 d左右出现孔洞，进入开裂期；138 d左右开始降解为大的碎片，膜面变薄，韧性下降，进入大裂期；到148 d左右，进入碎裂期，膜面上大部分地膜破碎成小块，地膜变薄、变脆，无韧性；而膜边埋土部分仍然具有一定韧性，破孔较小，但地膜已经变薄、变脆，降解速度滞后于地表面部分。

目前来看，本试验的3种地膜还未完全降解，具体降解时长有待进一步研究，从而全面分析3种地膜的降解性能。生物降解地膜的降解过程较为复杂，其降解速度与周期受到气候条件、土壤环境、作物类型等因素的显著影响[4-7]；因此，仍需要进行大量的试验与应用分析，以了解和掌握不同生物降解地膜在不同地区、不同作物上的应用特性。