煙草專(zhuān)用氧化—生物雙降解地膜研究

劉洪杰 肖鵬 董世峰 李金華 明照岳 翟風(fēng)勇 崔丙慧 曹長(zhǎng)代

摘要 針對(duì)煙草生產(chǎn)中使用普通農(nóng)用塑料地膜導(dǎo)致煙田土壤污染的現(xiàn)狀，進(jìn)行了不同配方氧化-生物雙降解地膜和普通地膜烤煙栽培對(duì)比試驗(yàn)，探討可降解地膜的降解性能及其對(duì)烤煙生長(zhǎng)及農(nóng)藝性質(zhì)、經(jīng)濟(jì)性狀的影響。初步研究結(jié)果表明，氧化-生物雙降解地膜比對(duì)照降解效果顯著，降解4號(hào)綜合效果較好，不同降解地膜的降解速率及強(qiáng)度不同，具有一定可控性。 降解后殘存地膜碎片化、變薄、變脆并緊貼地表，繼續(xù)起到一定的增溫、保墑作用。合理設(shè)定降解誘導(dǎo)期的降解地膜對(duì)烤煙生長(zhǎng)的影響與普通地膜相當(dāng)，未對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量水平產(chǎn)生顯著影響。

關(guān)鍵詞 煙草；氧化-生物雙降解地膜；降解效果

中圖分類(lèi)號(hào) S316文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611（2018）31-0184-05

Abstract In order to study the current situation of tobacco pollution caused by the use of common agricultural plastic film in tobacco production，field comparison tests were carried by comparing the different formulations of oxidizedbiodegradable plastic film and common plastic mulching film on fluecured tobacco. The degradation performance of degradable plastic film and its effect on the growth， agronomic and economic traits of fluecured tobacco were discussed. The results showed that： the degradation effect of the oxidizedbiodegradable plastic film was better than that of the control. The integrated degradation effect of the degraded NO.4 was better. The degradation rate and degree of the double degradable film were different. After the degradation the residual film becomes more fragmented， thinner， more brittle and closer to the surface， it can also continue to play a certain warming and moisture effect. The effect of degradable film which set the degradation induction period reasonably on the growth of fluecured tobacco was similar to that of common plastic film， which did not significantly affect the growth and yield of fluecured tobacco.

Key words Tobacco；Oxidizedbiodegradable plastic film；Degradation effects

地膜是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)資料之一，地膜覆蓋技術(shù)應(yīng)用帶動(dòng)了我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的顯著提高和生產(chǎn)方式的改變。2014年全國(guó)地膜用量達(dá)到144.1萬(wàn)t，覆蓋面積超過(guò)2 000萬(wàn)hm 應(yīng)用區(qū)域已從北方干旱、半干旱區(qū)域擴(kuò)展到南方的高山、冷涼地區(qū)，覆蓋作物種類(lèi)也從經(jīng)濟(jì)作物擴(kuò)大到大宗糧食作物。地膜覆蓋增溫保墑、防病抗蟲(chóng)和抑制雜草等功能使作物增產(chǎn)20%～50%，對(duì)保障中國(guó)食物安全供給做出了重大貢獻(xiàn)。隨著地膜使用量的不斷增加，越來(lái)越多的殘膜留在土壤中，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及農(nóng)田生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響，造成耕地地力下降、 土壤受到污染、農(nóng)事操作受阻等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題[1-3]，曾為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)巨大成效的普通塑料地膜，由于其環(huán)保的負(fù)面效應(yīng)，越來(lái)越成為人們的憂(yōu)慮[4-5]。地膜對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境構(gòu)成了“白色污染”，影響和制約著農(nóng)業(yè)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[6]。

降解地膜具有與普通膜相似的增溫、保墑效果，既可減少揭膜用工，還可自然降解，從根本上解決農(nóng)田殘膜污染問(wèn)題。可降解農(nóng)用地膜的研究在國(guó)內(nèi)外引起極大的關(guān)注，目前的研究主要集中在生物降解地膜和添加劑型降解地膜2種類(lèi)型[7]。氧化-生物雙降解地膜屬于添加劑型降解地膜，它綜合利用氧化降解和生物降解技術(shù)的雙降解塑料，不僅克服了光催化在無(wú)光或光照不足時(shí)不易降解的缺陷，還克服了一般完全生物降解塑料的加工復(fù)雜、成本高和強(qiáng)度差等問(wèn)題[8]。該地膜使用性能優(yōu)良，在自然環(huán)境中首先發(fā)生化學(xué)降解，然后在微生物的作用下實(shí)現(xiàn)生態(tài)降解。筆者利用天壯環(huán)?？萍加邢薰荆ㄉ綎|濟(jì)南）提供的 4種不同配方的氧化-生物雙降解地膜，開(kāi)展了對(duì)氧化-生物雙降解地膜降解性能及對(duì)煙草生長(zhǎng)發(fā)育影響的試驗(yàn)研究。通過(guò)田間降解情況的觀察、增溫保墑效果的測(cè)定以及對(duì)作物產(chǎn)量影響，對(duì)不同配方的降解地膜產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)，為進(jìn)一步研究氧化-生物雙降解地膜的降解效果及使用性能提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)設(shè)在莒縣實(shí)驗(yàn)站，土壤類(lèi)型為棕壤-褐土，前茬作物為大豆，排灌方便，土地平整，周?chē)鸁o(wú)果園、蔬菜大棚等病蟲(chóng)害傳染源。土壤理化性狀如下：

pH 7. 全氮 1.99 g/kg，堿解氮49.40 mg/kg，全磷0.47 g/kg，有效磷33.60 mg/kg，全鉀34.30 g/kg，速效鉀221.00 mg/kg，有機(jī)質(zhì)7.46 g/kg，氯離子5.41 mg/kg，陽(yáng)離子交換量25.90 cmol（+）/kg，交換性鈣19.60 cmol/kg，交換性鎂1.78 cmol/kg。

1.2 供試材料

試驗(yàn)材料：天壯1號(hào)（0.006 mm）、天壯2號(hào)（0.006 mm）、天壯3號(hào)（0.008 mm）、天壯4號(hào)（0.008 mm）及常規(guī)地膜（0.006 mm）。試驗(yàn)烤煙品種：NC55。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。小區(qū)設(shè)計(jì)為4行區(qū)，長(zhǎng)10.0 m，寬4.8 m，小區(qū)面積48 m 行、株距120 cm×45 cm，四周設(shè)置保護(hù)區(qū)，田間試驗(yàn)排列圖見(jiàn)圖1。

大田管理：移栽時(shí)煙苗統(tǒng)一大小為6葉1心，中心花開(kāi)放50%時(shí)打頂，其他田間管理按照日照優(yōu)質(zhì)煙生產(chǎn)管理規(guī)范進(jìn)行。

1.4 調(diào)查記載指標(biāo) 調(diào)查主要生育期。調(diào)查農(nóng)藝學(xué)性狀，分別記載團(tuán)棵期、平頂期株高、有效葉數(shù)、莖圍、節(jié)距、腰葉的長(zhǎng)和寬。大田病害發(fā)生情況，調(diào)查病毒病、氣候斑點(diǎn)病、赤星病、野火角斑病、黑脛病等病害。

1.5 田間管理

1.5.1 苗期管理。育苗方式為大棚托盤(pán)育苗，2月29日育苗，3月12日出苗，5月5日開(kāi)始鍛苗，移栽前煙苗噴施氨基寡糖素和吡蟲(chóng)啉1遍。

1.5.2 大田管理。4月24日起壟，雙側(cè)條肥，先蓋膜后移栽；5月13日移栽，5月20日進(jìn)行查苗補(bǔ)苗；5月25日，用吡蟲(chóng)啉、氨基寡糖素葉面噴淋防治蚜蟲(chóng)、病毒??；6月2日，用高效氯氰菊酯、波爾多液葉面噴淋防治煙青蟲(chóng)、葉斑病害；6月15日，用代森錳鋅、72%農(nóng)用鏈霉素、甲維鹽葉面噴淋防治煙青蟲(chóng)、葉斑病害；5月29、6月22日，中耕除草；6月14日，進(jìn)行追肥。6月22日、7月10日，采用滴灌方式進(jìn)行灌溉2次；7月5日打頂，7月23日采收，9月17采收結(jié)束。

2 主要?dú)夂蚯闆r分析

主要?dú)夂蚯闆r分析（表1）：①煙苗5月13日移栽后，截至6月12日，持續(xù)30 d無(wú)有效降雨，干旱導(dǎo)致各處理煙株生長(zhǎng)緩慢，一定程度上的影響煙株的正常生長(zhǎng)。②7月份降雨較集中，累計(jì)降雨211.0 mm，煙株葉斑病害較往年有所加重，對(duì)煙葉產(chǎn)質(zhì)量有一定影響。③特別進(jìn)入8月份以來(lái)，月降雨量58.2 mm，較常年偏少117.1 mm，影響煙株上部開(kāi)秸開(kāi)片?？傊?，在今年自然氣候和栽培管理?xiàng)l件下，對(duì)各處理的產(chǎn)量和質(zhì)量造成一定程度上影響，進(jìn)而影響到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3 生產(chǎn)試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 主要生育期比較 由表2可以看出，各處理與對(duì)照相比，大田生育期無(wú)顯著差異。

3.2 植物學(xué)性狀比較

從表3可以看出，團(tuán)棵期各處理植物學(xué)性狀無(wú)明顯差異。

3.3 農(nóng)藝學(xué)性狀比較

從表4可以看出，在平頂期各農(nóng)藝性狀中，各處理間在株高、有效葉數(shù)、節(jié)距及腰葉寬等無(wú)顯著差異；天壯3號(hào)和天壯4號(hào)莖圍沒(méi)有顯著差異，顯著大于其他4個(gè)處理；天壯3號(hào)和天壯1號(hào)腰葉長(zhǎng)沒(méi)有顯著差異，但顯著大于其他4個(gè)處理。

3.4 抗病性比較

表5可以看出，氣候性斑點(diǎn)病方面，天壯3號(hào)、普通膜CK1發(fā)病稍重，其他處理發(fā)病稍輕；煙草赤星病方面，適時(shí)揭膜CK2、天壯1號(hào)發(fā)病稍重；煙草普通花葉病毒?。═MV）方面，各處理未發(fā)??；煙草黃瓜花葉病毒病（CMV）方面，對(duì)照未發(fā)病，其他4個(gè)處理發(fā)病率較低；煙草馬鈴薯Y病毒?。≒VY）方面，天壯4號(hào)、適時(shí)揭膜CK2未發(fā)病，其他處理發(fā)病輕微。總體比較，天壯4號(hào)、適時(shí)揭膜CK2發(fā)病較輕，其他各處理稍重，但各處理間主要病害發(fā)病率無(wú)顯著差異。

3.5 經(jīng)濟(jì)性狀比較

由表6可以看出，適時(shí)揭膜CK2產(chǎn)量最高，且顯著高于其他處理，天壯3號(hào)產(chǎn)量最低，其他4個(gè)處理產(chǎn)量無(wú)顯著差異；各處理間均價(jià)無(wú)顯著差異；天壯4號(hào)產(chǎn)值最高，其次是適時(shí)揭膜CK2和天壯1號(hào)，三者之間無(wú)顯著差異，普通膜CK1產(chǎn)值最低，顯著低于天壯4號(hào)和適時(shí)揭膜CK2；天壯4號(hào)上等煙比例最高，其次是天壯3號(hào)，且兩者之間有顯著差異，天壯3號(hào)與其他4個(gè)處理上等煙比例稍有不同，但差異不顯著。綜合比較，天壯4號(hào)的經(jīng)濟(jì)性狀表現(xiàn)較好，其次為適時(shí)揭膜CK2、天壯1號(hào)、天壯3號(hào)、普通膜CK 天壯2號(hào)較差。

3.6 根系發(fā)育情況比較

通過(guò)表7可知，天壯4號(hào)、天壯3號(hào)及適時(shí)揭膜CK2處理煙株根系發(fā)達(dá)，根系重量較大，在地表3 cm左右有明顯的不定根，根系發(fā)育良好。

3.7 地膜降解性能比較

由表8可知，在2016年自然氣候和試驗(yàn)條件下，各型號(hào)地膜降解性能有明顯差異，其中天壯1號(hào)、3號(hào)在22 d左右開(kāi)始自然裂縫，40 d左右開(kāi)始碎裂而其他各處理沒(méi)有明顯變化。天壯2號(hào)在47 d左右表面開(kāi)始自然裂縫；天壯4號(hào)在29 d左右表面開(kāi)始出現(xiàn)自然裂縫，在第55天開(kāi)始碎裂，對(duì)照地膜一直未出現(xiàn)自然裂縫。

3.8 原煙外觀質(zhì)量比較

由表9可以看出，天壯4號(hào)、天壯3號(hào)處理的原煙外觀質(zhì)量較好，其他處理原煙外觀質(zhì)量無(wú)明顯差異。

3.9 原煙內(nèi)在質(zhì)量比較

由表10可以看出，天壯1號(hào)和天壯2號(hào)上部葉評(píng)吸質(zhì)量稍差，其余4個(gè)處理差異不大；中部葉評(píng)吸總體差異不大。綜合來(lái)看，使用降解膜未對(duì)煙葉內(nèi)在化學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生明顯影響。

3 結(jié)論與討論

從各處理主要生育期、植物學(xué)性狀、農(nóng)藝學(xué)性狀、主要病害發(fā)生率、主要經(jīng)濟(jì)性狀、原煙外觀質(zhì)量及內(nèi)在質(zhì)量的比較來(lái)看，使用降解膜未對(duì)煙草生長(zhǎng)及煙葉質(zhì)量產(chǎn)生不利影響，在農(nóng)藝學(xué)性狀及經(jīng)濟(jì)性狀方面天壯4號(hào)還略有優(yōu)勢(shì)。降解膜與普通地膜在前期大田的作用及后期的降解速度有所不同，具體表現(xiàn)為天壯1號(hào)、3號(hào)處理降解時(shí)間稍早，降解時(shí)煙草還未進(jìn)入團(tuán)棵期，且不利于土壤水分保持，易出現(xiàn)干旱問(wèn)題；天壯2號(hào)處理進(jìn)入旺長(zhǎng)期后，煙株生長(zhǎng)迅速，地膜被煙葉遮蓋，地膜降解較慢，雨水不能滲透到地膜下，影響煙株生長(zhǎng)；天壯4號(hào)處理碎裂期時(shí)間較適合煙草生育期，且降解速度較快，在52 d時(shí)地表地膜降解后可收集殘片較小，且天壯4號(hào)處理的農(nóng)藝學(xué)性狀、抗逆性及經(jīng)濟(jì)性狀綜合表現(xiàn)出一定優(yōu)勢(shì)。建議進(jìn)一步對(duì)天壯4號(hào)進(jìn)行配套技術(shù)試驗(yàn)及擴(kuò)大面積示范種植，對(duì)其他處理繼續(xù)進(jìn)行試驗(yàn)，以驗(yàn)證煙草專(zhuān)用氧化-生物雙降解地膜的穩(wěn)定性和生態(tài)適應(yīng)性。

施用煙草專(zhuān)用氧化-生物雙降解地膜的煙田，由于地膜降解后，其主要優(yōu)勢(shì)區(qū)別于普通地膜有以下幾方面：

一是加大了土壤接收降雨的面積。同時(shí)增加煙株根部上層新生須根，促進(jìn)煙株根系對(duì)肥料的利用率。二是擴(kuò)大了墑體面積。增加熟土層，突破了墑腳根系受地膜阻隔的情況，改善了土壤的通透性，促進(jìn)根系發(fā)達(dá)，增加煙株抗旱、防澇、抗倒伏能力。三是減工降本效果明顯。當(dāng)煙溝蓋普通地膜40 d左右，或煙株生長(zhǎng)至團(tuán)棵期，需要及時(shí)揭膜培土，而施用煙草專(zhuān)用氧化-生物雙降解地膜的煙田省掉揭膜這一繁重工序。經(jīng)測(cè)算，1 hm2煙田揭膜培土22.5工時(shí)，按70元/工時(shí)計(jì)算，施用煙草專(zhuān)用氧化-生物雙降解地膜的煙田可以省掉人工費(fèi)用1 575元/hm 真正達(dá)到減工降本的功效。四是具有生態(tài)環(huán)?！傲阄廴尽钡奶攸c(diǎn)。煙草專(zhuān)用氧化-生物雙降解地膜具有完全降解性，不僅能保證光照部分發(fā)生光降解，而且埋土部分也可以通過(guò)生物降解和熱降解的綜合作用降解到不影響下季耕作的程度，并在相繼的下個(gè)年度降解為“零污染”物質(zhì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊文峰，張建平，齊文亮. 降解膜在棉花上的應(yīng)用效果[J].農(nóng)村科技，2012（1）：17.

[2] 張明榮，向承勇，曾文才，等. 棉花覆蓋降解膜栽培效應(yīng)研究[J].中國(guó)棉花，2000，27（6）：13-14.

[3] 嚴(yán)昌榮，王序儉，何文清，等.新疆石河子地區(qū)棉田土壤中地膜殘留研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2008，28（7）：3470-3474.

[4] 嚴(yán)昌榮，劉恩科，舒帆，等.我國(guó)地膜覆蓋和殘留污染特點(diǎn)與防控技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)，2014，31（2）：95-102.

[5] 趙安民.論農(nóng)田的“白色污染”與防治途徑[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，200 22（2）：178-183.

[6] 趙彩霞，何文清，劉爽，等. 新疆地區(qū)全生物降解膜降解特征及其對(duì)棉花產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，201 30（8）：1616-1621.

[7] 張雪梅，隋寶勛，吳建寧，等. 不同地域氣候條件下降解地膜的光降解可控性試驗(yàn)研究[J].石河子大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013， 31（1）： 90-94.

[8] 嚴(yán)昌榮，何文清，劉爽，等. 中國(guó)地膜覆蓋及殘留污染防控[M].北京： 科學(xué)出版社，2015：112-117.