大棚早春瓜果覆盖全生物降解地膜试验

胡美华， 叶飞华， 李江涛， 陆群康， 周佳燕， 佘国兴

(1.浙江省农业技术推广中心，浙江 杭州 310020； 2.湖州市农业科技发展中心，浙江 湖州 313000；3.德清新田农业科技有限公司，浙江 德清 313200)

推广应用全生物降解地膜替代技术，是治理地膜污染便捷有效的方法，对改善土壤生态、保护农田环境、推动农业绿色发展具有重要的现实意义[1-3]。浙江省连续多年开展全生物降解地膜替代产品的研发筛选与配套技术推广应用，已取得初步成效，筛选国内知名厂家符合农艺要求的全生物降解地膜产品，总结露地甘蓝类、白菜类、萝卜、马铃薯等主要作物的配套应用技术，在萧山、余姚、磐安等地建立一批应用示范点，为大面积推广应用打下了坚实基础[4-8]。但以往报道大多为露地栽培覆盖，我们前期在大棚草莓、西甜瓜、番茄等设施栽培进行试验示范，发现大棚早春栽培应用全生物降解膜在技术上还存在一些问题，表现为前期降解过快、压不住草，或后期温度升高后不易降解等情况，效果不够理想。为开展设施栽培全生物降解地膜替代技术验证和产品遴选，本研究进行大棚早春瓜果栽培全生物降解膜覆盖对比试验，以期完善配套应用技术，为推广应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 基本情况

我们在2020年度开展西甜瓜、樱桃番茄设施网架、立架栽培的全生物降解地膜与普通地膜覆盖对比试验，并进行西甜瓜大田栽培示范；2021年度继续开展西甜瓜不同覆盖方式示范。

2020年西甜瓜网架、立架栽培试验示范以8 m宽做两畦，连沟畦宽4 m，其中畦宽3.6 m，沟宽40 cm。1月1日在畦中间铺2 m宽、16 μm厚的黑色降解膜1条，或14 μm厚的黑色或白色PE地膜1条，膜两边种2行西瓜或4行甜瓜，株距西瓜80 cm、甜瓜70 cm，行距西瓜1.5 m、甜瓜0.6 m，每667 m2种植西瓜410株、甜瓜950株。畦两边各铺80 cm宽、14 μm厚的普通白膜。小区长32 m，面积128 m2。并开展大棚早春瓜果栽培覆盖全生物降解地膜大田示范，3月25日在畦沟中铺全生物降解膜，西瓜、甜瓜各1 667.5 m2，合计面积3 335 m2。

2020年樱桃番茄吊蔓栽培试验以6 m宽做两畦，连沟畦宽3 m。12月22日在畦面铺2条2 m宽、16 μm厚的黑色降解膜(两条膜两边相连，连沟铺满)，或1条4 m宽14 μm厚的白色或黑色PE膜，种4行，宽窄行种植，株距40 cm，每667 m2种植2 200株。小区长26 m，面积78 m2。

2021年度甜瓜立架栽培示范以8 m宽做4畦，连沟畦宽2 m。12月20日畦面全部铺上2020年产2 m宽、16 μm厚的黑色降解膜，3月19日在沟中铺新的2 m宽、10 μm厚黑色降解膜，面积1 667.5 m2。

2021年西瓜网架栽培模式示范，共设置3个处理。8 m宽做2畦，连沟畦宽4 m。12月20日，全部铺上2020年产的2 m宽、16 μm厚的黑色降解膜，3月19日，在沟中铺新的2 m宽、10 μm厚的黑色降解膜，面积1 667.5 m2；仅在沟中铺新的10 μm厚的黑色降解膜，畦面铺普通4 m宽、14 μm厚白色PE地膜1条，面积20 010 m2；畦面铺普通14 μm厚白色PE地膜、沟中不铺地膜、西甜瓜栽培方式与处理相同的常规栽培法作对照，其中西瓜33 350 m2，甜瓜6 670 m2。

1.2 处理设计

2020年所有试验和2021年畦面覆盖试验用的全生物降解膜，均来自杭州新光塑料有限公司2020年初生产；2021年沟中覆盖的全生物降解膜，来自浙江家乐蜜园艺科技有限公司2021年初生产；14 μm厚的黑色PE膜、白色PE膜为市售。

在西瓜上安排3个处理，分别为16 μm厚的黑色降解膜、14 μm厚的黑色PE膜(CK1)、14 μm厚的白色PE膜(CK2)。甜瓜上安排2个处理，分别为16 μm厚的黑色降解膜和14 μm厚的黑色PE膜(CK1)。樱桃番茄安排3个处理，分别为16 μm厚的黑色降解膜、14 μm厚的黑色PE膜(CK1)和14 μm厚的白色PE膜(CK2)。各处理均重复3次，试验示范处理情况见表1。

表1 大棚设施栽培降解膜试验设计

1.3 田间管理与收获情况

2020年西瓜品种选用彩虹西瓜，11月16日播种，11月23日用甬砧5号砧木嫁接，1月6日定植。底肥每667 m2施地升牌有机肥1 t，司尔特牌45%复合肥(含N 15%、P2O515%、K2O 15%)25 kg，全生育期每667 m2追肥30 kg 42%高钾复合肥(含N 13%、P2O54%、K2O 25%)，采用水肥一体化滴灌施肥，每667 m2一次用水量600 kg。前期双膜覆盖，后期撤内膜改为一棚一膜，5月10日—7月10日收获。2021年西瓜品种选用拿比特，11月12日播种，12月19日用甬砧5号砧木嫁接，1月12日定植，5月16日—7月20日收获。其他管理措施同2020年。

2020年甜瓜品种选用玉姑，11月26日播种育苗，1月6日定植，每畦种2行甜瓜，株距60 cm，每667 m2种植550株。套种甜瓜品种选用甬甜5号，于3月20日播种，4月10日在每畦两边套种2行，株距80 cm，每667 m2种植400株，合计每667 m2种植甜瓜总株数为950株。底肥及覆膜方法同西瓜，5月25日—7月10日收获。2021年甜瓜品种选用玉姑，12月25日播种，1月12日定植，5月16日—6月16日收获。其他管理措施同2020年。

樱桃番茄品种选用浙樱粉1号，11月8日播种，12月23日定植。每畦种4行，株距40 cm，每667 m2种植2 200株。小区长26 m，面积78 m2。底肥及覆膜方法同西瓜，全生育期追肥35 kg 42%高钾复合肥(13∶4∶25)。4月12日—6月22日收获，6月25日清棚。

1.4 调查项目与方法

重点调查不同处理地膜降解情况，以及地膜处理对土壤温度及产量效益的影响。记录地膜降解进程，4月27日调查畦面覆盖地膜孔洞数，7月18日作物收获后调查降解情况。土壤温度监测在西瓜试验中进行，在16 μm黑色降解膜、14 μm黑色PE膜、14 μm白色PE膜3种类型地膜覆盖土壤中各扦插1个地温测温仪，深度8 cm。同时在大棚内1.9 m高度放置大棚气温测定仪，在棚外天沟沟底上方25 cm高处放置棚外气温测定仪，于2020年1月6日西瓜定植当日开始进行自动温度监测，到4月26日为止。

2 结果与分析

2.1 不同处理地膜降解情况比较

2020年试验结果见表2，降解膜的降解速度因作物不同、覆盖时间不同，其降解情况不一样，其中甜瓜栽培应用的降解膜降解时间最迟，西瓜处理居中，樱桃番茄处理最早。甜瓜、西瓜、樱桃番茄等3个处理降解膜分别于7月初、6月下旬、5月中旬进入诱导期，7月中旬、7月上旬、6月上旬进入开裂期，甜瓜处理没有进入大裂期，西瓜处理、樱桃番茄处理分别于7月中旬、6月中旬进行大裂期。西瓜处理没有进入碎裂期，樱桃番茄处理于7月中旬进行碎裂期。试验结束后各处理畦面覆盖的膜均没有进入无膜期。但沟中覆盖的降解膜，分10 μm、12 μm、14 μm、16 μm 4种厚度类型黑色降解地膜，与水密接部分的地膜，后来均进入了无膜期，其中西瓜、甜瓜处理于7月中旬进入无膜期，樱桃番茄处理于7月上旬进入无膜期，说明土壤水分对降解膜的降解速度影响较大。其次，作物采收结束后，部分秸秆覆盖处下方的降解膜，其降解速度也明显加快，其中樱桃番茄秸秆覆盖处7月中旬已基本进入无膜状态，说明秸秆腐烂分解可促进降解膜的降解。杂草长得比较多的地方，其降解速度也明显加快，说明杂草顶破降解膜对其降解有促进作用，降解膜因进入诱导期后，其强度低，破裂漏气后容易造成杂草丛生。各处理的降解进度从快到慢依次为沟中覆盖>采收结束后畦面秸秆覆盖>采收结束后杂草生长>樱桃番茄处理>西瓜处理>甜瓜处理。

表2 2020年不同处理地膜降解情况

2021年试验结果见表3，在大棚甜瓜、西瓜生产上，在畦面土壤干燥、杂草较少的情况下，在畦面铺2020年产的16 μm全生物降解地膜，仍然具有较好的封草效果，对甜瓜、西瓜生产无明显不良影响。在沟中铺2021年产的降解膜，在沟中泥土较干燥情况下，10 μm全生物降解地膜的降解速度仍然较慢，封草效果较好，到5月21日，未见降解膜破裂(未进入诱导期)和杂草。到7月22日降解地膜仍具有较好完整性，虽手拉易破裂，但此时机械翻耕仍会缠绕。

表3 2021年不同处理降解地膜降解情况

2.2 不同类型地膜覆盖对土壤温度的差异影响

不同类型地膜覆盖下土壤温度的情况见表4。结果表明，3种地膜处理的土壤温度差异很小，1月6日—4月26日共112 d、记录153 178个数据，黑色降解膜、普黑膜、普白膜覆盖的土壤平均温度分别为19.3 ℃、19.4 ℃、19.5 ℃，黑色降膜温度略低，同期外界温度为10.9 ℃，棚内温度为16.5 ℃。3个处理土温接近，加上整个生育期内，各类型地膜都比较完整，没有因地膜破裂造成杂草明显较多而影响西瓜生长等问题，不同种类地膜覆盖下西瓜、甜瓜、樱桃番茄的生长势没有明显差异。表明在本试验条件下，16 μm黑色降解膜在早春网架栽培可行。但值得注意的是，虽然黑色降解地膜与普通地膜总体增温虽差别不大，但前期白膜增温效果明显，可较黑膜提高地温0.4 ℃，较大棚内温度提高3.6 ℃，而3月23日后，瓜菜地面爬藤或植株长高封行遮荫，地膜增温变慢，黑白膜差别不大。因此大棚特早熟栽培仍以白膜增温为宜。

表4 不同地膜覆盖对土壤温度影响

2.3 不同地膜覆盖处理对大棚瓜果产量与效益的影响

降解膜与普通PE地膜覆盖的产量与效益比较见表5。因降解膜覆盖后土壤温度略降，导致西瓜、甜瓜、樱桃番茄的产量效益均略低，但差异不明显。降解膜处理后每667 m2净收入减少160～320元。且由于降解膜价格较高，每667 m2成本增加170元、膜回收成本减少50元，合计增加成本120元。但考虑到普通地膜因回收不干净带来的生态影响，并通过进一步加强应用技术集成配套，降解膜综合成本相当，仍有一定的推广应用价值。

表5 不同地膜覆盖对大棚早春瓜果产量与效益影响

3 小结与讨论

3.1 影响大棚内覆盖降解地膜降解速度的因素较多

本试验表明不同单位、不同批次、不同配方的降解膜降解周期不完全相同，更值得注意的是，因作物不同、覆盖时间不同、环境不同，降解情况也不完全一样，其中甜瓜栽培应用的降解膜降解时间最迟，西瓜处理居中，樱桃番茄处理最早，可能是由于番茄种植密度较高，灌水次数较多，土壤湿度比西甜瓜栽培相对较高；西瓜先爬地后网架，降解地膜受爬蔓覆盖影响降解较快，尤其是瓜着地部位的降解地膜均已完全降解；甜瓜立架栽培，但密度低于番茄，灌水次数较少，土壤湿度相对较低，降解地膜也没有受到爬蔓影响湿度，尽管通风透光条件好，反而降解最慢。在沟中铺降解地膜，2020年沟中泥土比较潮湿，在作物采收结束期，与水密切接触部分均已进入无膜期。后期采收结束后进行高温闷棚处理，再进行机械翻耕，降解膜已碎裂，可不用回收，直接翻耕入土降解，且不缠绕机械。2021年沟中泥土长期处于干燥情况下，浙江家乐蜜园艺科技有限公司2021年生产的降解膜在大棚内沟中使用，降解速度明显较慢，到7月下旬膜仍具较好的完整性，如此时进行机械翻耕，容易造成机械缠绕，未达到预期效果。以上结果表明，降解膜的降解速度与湿度明显呈正相关，且秸秆覆盖、瓜果着地、杂草生长均有促进降解膜降解的作用，湿度高有利于降解，而与光照的关系不太。

3.2 降解地膜覆盖对大棚瓜果生长、产量、效益等影响不大，应用的综合成本相当

大棚甜瓜、西瓜、樱桃番茄中应用16 μm全生物降解地膜，在作物采收结束时，畦面覆盖的膜分别处于开裂期、大裂期和碎裂期，与普通地膜相比，其降解破损后造成土壤温度略低，产量略降，但无明显差异，只是因降解膜成本相对较高，效益稍有下降。但综合考虑普通PE膜回收难度大、用工大、处理成本高，以及回收不干净对土壤生态环境的影响，因此通过加强应用技术研究，因地制宜、因作物茬口制宜，综合成本效益相当，尤其是对劳动力紧缺的大户来说，采收后不必马上进行翻耕的，则大棚设施栽培覆盖降解膜仍有一定的推广应用价值。

3.3 大棚内应用降解地膜需产品性能、栽培模式、配套技术相集成耦合

降解地膜受环境温湿度、覆盖周期等因素的影响较大，降解速度过快或过慢均会影响覆盖效果。而降解地膜的降解速度除了与配方有关外，同时受环境温湿度等因素的影响较大，推广应用必须明确主要栽培模式才能调控降解膜的降解周期，避免降解过快或后期仍不降解。因大棚内环境条件多变，对降解膜的降解影响因素比较复杂，棚内前期湿度高，有利于降解膜的降解，而后期温度升高、通风后湿度低，又无露地的降雨影响，对地膜降解不利，且沟内水分高、降解快，而畦面水分低则降解慢，加上草害对降解地膜破损也影响较大，因此往往是薄的降解地膜其前期降解过快，造成压不住草，影响覆盖性能，而厚的降解地膜不但成本增加，且后期往往作物采收后仍不能完全降解，甚至缠绕翻耕机械，如果需及时翻耕换茬，仍需人工拾捡残膜并与秸秆一道移除棚外进行堆制处理，在适宜的环境条件下才能降解，与普通地膜相比反而费工费力，增加成本。综合考虑，早春设施栽培覆盖降解地膜的技术要求比较高，其降解可控性相对较差，影响因素也较多，推广应用需要适宜降解周期等性能的地膜产品+作物栽培模式(适宜生长采收期及后续接茬翻耕期)+配套技术(覆膜、培土、翻耕)相耦合，三者缺一不可，如不匹配则会影响效果，因此不建议大棚设施栽培中盲目推广应用，短季节栽培、需培土的作物可加大试验示范力度，而长季节栽培则需继续进行试验遴选，但目前生产上仍以推广加厚高强度地膜进行回收处理较为稳妥。