灵台县玉米降解膜应用效果试验简报

孙 叶，姚小凤

（甘肃省灵台县农业技术推广中心，甘肃 灵台 744400）

灵台县地处甘肃省东部，属陇东黄土高原沟壑丘陵区，海拔890～1 520 m，年平均气温8.6 ℃，日照时数2 453 h，无霜期159 d，年降雨量650 mm。全县耕地面积51 120 hm2（有效灌溉面积4053.33 hm2，梯田面积42 246.67 hm2，条田面积16 713.33 hm2），其中：粮食作物播种面积41 653.33 hm2，粮食总产量19 万t。玉米是灵台县种植的主要粮食作物之一，常年播种面积1.62 万hm2左右，占粮食总播种面积的39.4%；总产量11 万t，占粮食总产量的57.9%；随着种植业结构优化调整，以全膜覆盖为主体的旱作农业掀起了全县“白色革命”，玉米覆膜种植平均可增产12%～25%，但玉米大面积覆膜种植增加了地膜投入，给农业环境造成了严重的污染，使得农村人居环境进一步恶化，阻碍了县域生态文明建设步伐。残留于土壤中的废旧农膜，多年累积，破坏了土壤结构，严重污染了土壤生态环境，阻碍了土壤有机质分解和养分流通，妨碍了灵台县“净土工程”建设步伐。为了有效防治农业面源污染，减少土壤“白色残留”，灵台县于2020 年开展了玉米降解膜应用效果试验，以探索全生物降解膜在玉米种植上的使用特性[1-2]。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地点设置在灵台县什字镇郭家老庄村赵家坡社，无灌溉条件，地形为旱塬地，土质为黑垆土、土层深厚、土质疏松、土壤肥沃、地面平整，前茬作物为玉米，海拔1 290 m，年均降水量为680 mm，7—9 月降水占全年降水量的60%～70%，四周开阔，适宜开展玉米降解膜应用效果试验[3]。

1.2 试验材料

参试材料由兰州鑫银环橡塑制品有限公司提供，共3 个种类：全生物降解白膜、全生物降解黑膜、普通聚乙烯地膜，规格均为1 200 mm×0.01 mm×10 kg。

1.3 试验设计与覆膜方法

采用单因素随机区组排列，试验共设3 个处理，处理1：普通聚乙烯地膜区；处理2：全生物降解白膜区；处理3：全生物降解黑膜区。小区面积：4.8 m×4 m=19.2 m2。设3 次重复，试验品种为西蒙6 号。覆膜方法：采用全膜双垄沟播技术，用机械覆膜。

1.4 种植方法

结合整地覆膜一次性每区条施64%磷酸二铵0.43 kg、46%尿素0.29 kg 作为基肥。试验地于2020 年4 月16 日采用宽窄行人工点播种植，小区用膜0.17 kg，株距为27 cm，行距55 cm，定苗67 350 株/hm2，除覆膜用地膜有差异外，其他措施均与当地大田玉米相一致。

2 试验测定项目、方法及结果

2.1 覆盖不同种类地膜土壤水分含量

在玉米出苗、拔节、抽雄、成熟四个时期，测定不同覆膜方式下0～20 cm 和20～40 cm 的土壤含水量，具体结果见表1。

2.1.1 出苗期 由表1 可知，在玉米出苗期使用土钻钻取0～20 cm 深度土壤，计算得知处理1 的土壤含水量为14.32%；处理2 的土壤含水量为14.99%；处理3 的土壤含水量为14.20%。钻取20～40 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1 的土壤含水量为16.04%；处理2 的土壤含水量为16.06%；处理3 的土壤含水量为16.69%。

2.1.2 拔节期 由表1 可知，在玉米拔节期使用土钻钻取0～20 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1的土壤含水量为15.66%；处理2 的土壤含水量为15.95%；处理3 的土壤含水量为14.37%。钻取20～40 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1 的土壤含水量为18.09%；处理2 的土壤含水量为16.97%；处理3 的土壤含水量为15.32%。

2.1.3 抽雄期 由表1 可知，在玉米抽雄期使用土钻钻取0～20 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1的土壤含水量为16.71%；处理2 的土壤含水量为15.11%；处理3 的土壤含水量为15.49%。钻取20～40 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1 的土壤含水量为18.76%；处理2 的土壤含水量为17.10%；处理3 的土壤含水量为17.56%。

表1 覆盖不同种类地膜土壤水分含量

2.1.4 成熟期 由表1 可知，在玉米成熟期使用土钻钻取0～20 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1的土壤含水量为17.92%；处理2 的土壤含水量为14.46%；处理3 的土壤含水量为10.41%。钻取20～40 cm 深度土壤，经测量计算得知处理1 的土壤含水量为19.56%；处理2 的土壤含水量为18.83%；处理3 的土壤含水量为10.58%。

2.2 覆盖不同种类地膜对玉米产量的影响

玉米成熟后，按小区单收单打、取得玉米实产，结果见表2。

表2 覆盖不同种类地膜对玉米产量的影响

由表2 可知，铺设普通聚乙烯地膜的小区，平均产量为27.48 kg/19.2 m2，折合产量为14 310 kg/hm2；铺设全生物降解白膜的小区，平均产量为26.06 kg/19.2 m2，折合产量为13 575 kg/hm2；铺设全生物降解黑膜的小区，平均产量为27.74 kg/19.2 m2，折合产量为14 445 kg/hm2。

2.3 覆盖不同种类地膜降解情况

在覆膜后的玉米苗期、六叶期、八叶期、灌浆期、成熟初期分别观察测定各处理地膜降解情况，结果见表3。

由表3 可知，2020 年4 月15 日，播种后对各小区进行观测，地膜表面均完整。2020 年6 月4 日，在玉米处于出苗期时进行观测，观测可见：3 种覆膜方式地膜均表面完整，拉力正常。2020 年6 月24 日，在玉米处于六叶期时进行观测，观测可见：普通聚乙烯地膜表面完整，拉力正常；全生物降解白膜已出现2～12 mm 不等小裂缝，拉力下降；全生物降解黑膜表面完整，拉力正常。2020 年7 月7 日，在玉米处于八叶期时进行观测，观测可见：普通聚乙烯地膜表面完整，拉力正常；全生物降解白膜开始出现0.1～0.5 m2片状降解，手抓成碎屑；全生物降解黑膜有零星小缺口，拉力开始降低。2020 年8 月24 日，在玉米处于灌浆期时进行观测，观测可见：普通聚乙烯地膜表面完整，拉力正常；全生物降解白膜已经大面积片状降解，无拉力；全生物降解黑膜也出现大缺口，拉力减弱。2020 年9 月8 日，在玉米成熟期时进行观测，观测可见：普通聚乙烯地膜有零星小洞，系人畜撕拉、踩踏所致；全生物降解白膜已降解60%，大部分地表裸露；全生物降解黑膜已降解40%，少部分地表裸露。

表3 覆盖不同种类地膜降解情况

3 结果与分析

3.1 覆盖不同种类地膜土壤含水量的结果分析

由土壤水分测定结果可知，在玉米出苗期，普通聚乙烯地膜和2 种降解膜覆盖下的土壤含水量差异较小；从拔节期至抽雄期到成熟期，随着降解膜的分解，普通聚乙烯地膜的土壤湿度逐渐高于其它2 种降解膜，土壤含水量相差高达9 个百分点以上，但此时正值灵台县雨季，降水充沛，气温偏高，地膜覆盖效果边缘化，故不会影响玉米正常成熟。

3.2 覆盖不同种类地膜对玉米产量的影响结果分析

由玉米产量测定结果可以看出，铺盖全生物降解黑膜的玉米产量最高，为14 445 kg/hm2，增产率为0.94%。其次是普通聚乙烯地膜，为14 310 kg/hm2，全生物降解白膜产量最低，为13 575 kg/hm2。由此得出，全生物降解膜在使用过程中能够满足玉米的生长要求，与普通聚乙烯地膜相比，对玉米产量无大的影响，甚至对玉米产量有一定增产作用。

3.3 覆盖不同种类地膜降解情况结果分析

从地膜降解情况可以看出，覆膜2 个多月全生物降解白膜出现零星小裂缝，拉力有所下降，3 个月后出现大面积开裂，手撕易裂。收获时，地膜裸露部分降解率达60%以上，地膜表观呈0.1～12 m2不等的小碎片状，未降解部分已无拉力。全生物降解黑膜在播种后3 个月才开始降解，到收获期只有40%降解，少部分地表裸露。

4 结论

4.1 对土壤含水量的影响

全生物降解膜在玉米生长前期田间0～40 cm持水保墒效果与普通膜无较大差异，对玉米正常生长发育无影响，后期受灵台县气候因素影响，丰沛的雨水为玉米成熟提供了有利条件，虽然全生物降解黑、白地膜在降解过程中保墒性减弱，使得20～40 cm土壤湿度下降，但浅表层吸收的雨水足以供给玉米成长所需水分，故不会影响作物正常成熟。

4.2 全生物降解膜田间降解情况

玉米使用全生物降白地膜，从玉米八叶期开始降解，到成熟期时降解幅度已达60%，且降解部分已腐解成0.1～12 m2的小碎屑；玉米使用全生物降黑地膜，在播种后3 个月才开始降解，到收获期只有降解40%，少部分地表裸露。试验结果表明：玉米使用全生物降白地膜田间降解速率明显高于全生物降黑地膜，土壤残留期短、污染轻，并省去了废旧农膜捡拾环节，降低了劳动强度，保护了农业生态环境，且有利于机械收获。

4.3 玉米性状

经考种，本次试验的玉米平均穗长为21 cm，穗行数为16，穗周长为16，百粒重为42.5 g，穗重为257 g。铺设全生物降解黑、白地膜的玉米成熟后，穗、粒参数表现都与普通聚乙烯地膜相差不大。

4.4 对玉米产量的影响

铺设全生物降解膜种植的玉米，产量表现与普通地膜无较大差异，黑色生物降解膜可提高玉米产量。

4.5 推广前景分析

使用全生物降解膜，保护了生态环境，提高了农作物产量，对灵台县农业可持续发展具有明显的生态效益，可以在县域内大面积推广应用。

5 讨论及建议

2020 年灵台县农膜覆盖面积为14 000 hm2，其中：玉米10 000 hm2，马铃薯2 000 hm2，蔬菜666.67 hm2，其他1 333.33 hm2；农膜使用量为2 500 t，年回收废旧农膜2 000 t，回收率为80%。随着农业机械的推广普及，农业机械化程度不断提高，极大地减轻农民群众的劳动强度，提高了农业生产效率。但是覆膜作物机械收获后将秸秆粉碎喷洒于地面且留茬过高，造成了田间地膜捡拾困难等问题，加剧了地膜回收难度。且由于农村青壮年外出务工，农村劳力大幅度减少，导致废旧农膜人工捡拾缺少主体。而灵台县目前使用的大多数地膜捡拾机械功能单一，仅能完成起膜、收集废膜等工作，无法处理膜和杂物分离、地膜缠绕性和脱膜、裹土等问题，使得全县2020 年废旧地膜机械化捡拾不足1 333.33 hm2，机械化回收率仅仅10%左右。废旧农膜残留在土壤中造成农作物出苗困难，根系生长困难，影响肥效，导致减产。近几年，灵台县连续开展了废旧农膜残留量监测工作，监测所见，土壤中平均残留废旧农膜约为4.68 g/m3，可生物降解地膜的推广迫在眉睫。

生物降解膜其添充的材料中大多是淀粉、纤维素可以代替石油。一方面由于其可以完全降解，具有环保意义；另一方面在当今石油短缺的情况下其可完全代替石油，因此生物降解地膜在农业生产中应为首选。