玉米全生物降解地膜的筛选及适应性研究*

李生太，蔡俊玲，张爱华，吕 军，杨京京

（石河子农业科学研究院，新疆 石河子 832000）

玉米不仅是重要的粮食作物和饲料作物，也是重要的工业原料。地膜具有增温、保墒、抑草等重要作用，对于我国北方地区，低温、少雨、干旱贫瘠等限制农业发展的因素，具有很强的适用性。但是地膜数十年的投入伴随产量的增加随之带来严重的白色污染，西北地区的玉米和棉花产区是使用地膜较多的区域。普通地膜回收技术缺乏系统研究，残膜回收主要是依靠人工和简单机械进行，回收率低，农田残膜污染呈日趋严重态势[1-2]。由于玉米根系发达，气生根众多，收获后残茬重的特征进一步加大了残膜回收的难度。全生物降解膜在促进玉米生长发育、氮素吸收利用、提升玉米干物质积累和产量形成方面与普通地膜功效相当[3]。因此全生物降解地膜成了解决玉米产区面源污染的最佳选择。筛选出合适的降解膜，对玉米生产具有重要的意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验区位于新疆石河子市，地处天山北麓中段，古尔班通古特大沙漠南缘，地理坐标位于东经84°58′～86°24′，北纬43°26′～45°20′，属于典型的温带大陆性气候，石河子地区日照充沛，全年日照时数2 074.2～2 668.6 h，年平均气温7 ℃，无霜期160 d左右，年均降水量100.7～224.6 mm。试验地选择在石河子农业科学研究院中6#地进行，试验地基本理化性质：土壤容重为1.33 g/cm2，有机质含量为40.87 g/kg，碱解氮为110.25 mg/kg，速效磷为44.9 mg/kg，速效钾为452.44 mg/kg，pH7.9。试验地属微碱性土壤，播前喷洒除草剂。选用施田补150～180 g/667 m2进行土表喷雾，喷后立即进行对角耙地混土。

1.2 供试材料

供试地膜：BD1为全生物降解地膜，原料为PBAT加辅料A组合，膜宽1.45 m，膜厚0.01 mm；BD2为全生物降解地膜，原料为PBAT加辅料B组合，膜宽1.45 m，膜厚0.01 mm；PE为普通农用地膜，原料为PE，膜宽1.45 m，膜厚0.01mm。

供试玉米品种：鑫研218。

1.3 试验设计

本试验设4个处理，2种全生物降解地膜分别标记为BD1、BD2，一种普通农用地膜标记为PE，裸地处理标记为LD。3次重复，各小区土壤条件基本一致。播种铺膜时间为2022年4月12日，滴水时间为4月15日。采用机械播种，行距配置30 cm+60 cm，株距20 cm，理论种植株数7 407株/667 m2。

1.4 考察指标

1.4.1 降解膜田间降解过程观察与测定

以照片方式记录：（1）膜面出现裂纹即以照片为证（整体的）。（2）降解时期：以覆膜当天起时间间隔7 d定点拍照观察的方式，找到其降解时期（当出现破损时加照几次）。（3）秋收前打秆并尽量完整收取地膜（1.00 m × 1.45 m），取回地膜以（1.00 m ×1.45 m）的红色棉布为背景进行拍照，用photoshop软件计算当季降解率。

1.4.2 地膜性能调查

1.4.2.1 降解膜保水性能

将完整无破损地膜覆盖于盛有500 mL水分的相同容器内，保证其密闭性，在天台自然环境下放置，每日进行观测，以滴水周期11 d为准。测定所有容器内剩余水的体积，以此计算地膜保水性能。

1.4.2.2 地膜保温性

耕层土壤温度的测定采用RC-4温度数据记录仪进行测定，探头采用同一朝向埋设于膜下10 cm深处，从播种日期开始至收获结束取出。

1.4.3 产量

玉米产量采用小区实收法测定。

1.5 数据处理

采用Microsoft Office Excel 2007、SPSS 18.0进行数据处理与统计分析。采用单因素方差分析法（One-way ANOVA）和最小显著差异法（Least significant differences LSD）进行方差分析和多重比较，检验不同地膜对玉米株高、千粒重和产量的影响。

2 结果与分析

2.1 保水性能

根据试验计算BD1保水率为59.6%，BD2保水率为57.2%，PE保水率为97.04%，可以看出两种全生物降解地膜的保水率相差不大，均低于PE地膜，全生物降解地膜在保水性方面表现不佳。

2.2 保苗率

根据田间调查得出BD1保苗率为92.14%，BD2保苗率为90.25%，PE保苗率为91.35%，LD保苗率为84.57%，可以看出参试两种全生物降解地膜在出苗上与PE相当，且都明显高于裸地。

2.3 降解性能

每试验小区进行定点观察和总体观察，定点观测重复3个观测点，在定点观察中，随机选择1张照片，结合试验小区降解膜“表膜”总体降解情况进行分析，基本情况如表1。BD1在62 d出现细小裂纹，随着时间的推移逐渐增多，膜面保持一定完整度。BD2在48 d率先出现细小裂纹，97 d开始加速降解，出现大裂，降解为小碎片，难以保证完整膜面。经过试验计算得出BD1 当季降解率为40.42%，BD2当季降解率为78.73%，可以看出BD1生长周期内当季降解率较低，BD2当季降解率较高。PE基本为机械损伤和作物正常生长造成的损坏，未出现降解情况。

表1 试验地地膜（小区）降解情况

2.4 降解地膜对土壤温度的影响

从图1可以看出：PE的温度整体是最高的，LD始终最低。两种降解膜温度处于PE和LD之间，大体保持一致，给作物提供了足够的保温功能。前期因为降解速率的不同导致BD1温度高于BD2，后期经过降解膜面破裂，地膜保温功能丧失，两种降解膜处理和裸地的温度趋于一致。

图1 全生物降解地膜对土壤温度的影响

2.5 全生物降解膜对玉米生长发育的影响

从表2可以看出，玉米覆膜栽培可以明显缩短生育期，三个覆膜处理出苗期都比裸地提前5 d，且其他时期基本一致。PE地膜处理玉米成熟期较全生物降解地膜处理提早1 d。裸地玉米整个生育期都明显的晚于覆膜处理，最终导致成熟期最长,为148 d，晚于其他覆膜处理。

表2 不同处理玉米生育进程 d

2.6 降解膜对玉米产量影响分析

由表3 可看出，BD1和裸地处理株高差异不显著，但显著高于BD2和PE。BD1和PE百粒重处理差异不显著，但显著高于BD2和裸地。可见BD1农艺性状综合表现最好。BD1处理产量最高且显著高于BD2、PE和裸地，BD2和PE差异不显著，裸地产量最低。地膜覆盖对玉米产量影响明显。

表3 不同处理玉米株高、百粒重及产量

3 小结

通过在玉米田间采用两种降解膜、普通地膜以及裸地的对比试验得出，两种生物降解地膜的材料性质决定其保水保墒性较差，在供水不足的情况下，更容易发生干旱缺水的可能性。BD2因为降解早，当季降解率表现也不错，造成土壤温度较低，保苗率相对较低，因此最后产量较低。BD1降解较晚，当季降解率较低，不过这也保证了前期的出苗温度，后期抑草效果也更好。生育期内保温效果得到体现，对前期保苗率和整个产量有较大影响，最终产量略高于普通地膜覆盖。而且降解膜在3年内完全降解已经足够满足生产需要，如果为了当季降解而以降低产量为代价得不偿失。因此综合考虑，BD1更适合玉米大田推广使用。