生物降解膜對(duì)花生生長(zhǎng)的影響

高旭華，黃瑤珠，楊友軍，謝 東，王 蕾

(廣東省生物工程研究所/廣州甘蔗糖業(yè)研究所，廣東省甘蔗改良與生物煉制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省生物材料工程技術(shù)研究中心，廣東廣州 510316)

花生是重要的油料作物和經(jīng)濟(jì)作物，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高、適應(yīng)性強(qiáng)，在我國(guó)很多地方都有種植。清遠(yuǎn)市屬亞熱帶季風(fēng)氣候，是廣東省比較重要的花生主產(chǎn)區(qū)，然而由于早春時(shí)期氣溫偏低，露地種植很難保證花生的產(chǎn)量和品質(zhì)，地膜覆蓋不僅可以使土壤的溫度提高[1-2]，增加有效積溫，加快花生的生育進(jìn)程[3-7]，而且可以有效提高水分利用效率[8-9]，改善土壤的理化性狀，因此增產(chǎn)效果明顯[10-13]，是提高花生生產(chǎn)潛力和產(chǎn)量品質(zhì)的重要技術(shù)手段。生產(chǎn)上常用的地膜主要是以聚乙烯為原料的塑料地膜，由于難以降解，連年使用會(huì)對(duì)土壤的耕地質(zhì)量造成嚴(yán)重的負(fù)面影響，不利于作物的生長(zhǎng)。

生物降解地膜不僅可以在作物的生長(zhǎng)期內(nèi)發(fā)揮地膜的增溫保墑功能，而且由于材料的可降解性，在花生收獲時(shí)可以直接進(jìn)行摘收，避免地膜的纏繞，提高收獲效率?；ㄉ斋@后可直接進(jìn)行翻耕，一定時(shí)間后殘膜可自然降解，不會(huì)對(duì)土壤的生態(tài)環(huán)境造成影響[14]。關(guān)于生物降解膜應(yīng)用于花生方面的報(bào)道主要圍繞不同覆蓋材料對(duì)花生產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，如黃少輝等[15]研究了4種地膜對(duì)花生產(chǎn)量的影響，增產(chǎn)效果依次是普通地膜>可降解地膜>黑色地膜>露地栽培，而關(guān)于比較不同配方生物降解膜對(duì)花生產(chǎn)量的影響鮮有報(bào)道。鑒于此，筆者通過(guò)田間小區(qū)試驗(yàn)探討了不同配方生物降解膜對(duì)花生生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響，旨在為生物降解地膜在廣東清遠(yuǎn)地區(qū)花生種植上的推廣應(yīng)用提供重要的理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況試驗(yàn)于2018年3—7月在廣東省清遠(yuǎn)市清新區(qū)試驗(yàn)基地進(jìn)行。試驗(yàn)地土質(zhì)為砂壤土，pH 7.29，有機(jī)質(zhì)13.5 g/kg，堿解氮68.7 mg/kg，速效磷198 mg/kg，速效鉀290 mg/kg。該地地勢(shì)平坦，排灌方便，前茬作物為玉米，生長(zhǎng)良好。

1.2試驗(yàn)材料試驗(yàn)材料為花生品種粵油41號(hào)。3種生物降解膜均由廣東省生物工程研究所(廣州甘蔗糖業(yè)研究所)生產(chǎn)，地膜規(guī)格為寬度160 cm，厚度0.012 mm，具體配方見(jiàn)表1。

表1 不同處理配方生物降解膜的比較

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)3月15日播種、覆膜，7月16日收獲測(cè)產(chǎn)。試驗(yàn)設(shè)3種生物降解膜處理(A、B、C)和不蓋膜處理(D)，每個(gè)處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列，共12個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積68 m2(長(zhǎng)40.0 m，寬1.7 m),小區(qū)周圍設(shè)1 m保護(hù)行。播種前起壟，行距1.7 m，壟溝寬30 cm，壟面寬1.3 m(播4行，每穴播2粒)，全田撒施雞糞有機(jī)肥6 000 kg/hm2，大力復(fù)合肥375 kg/hm2，起壟后壟面噴灑一定量的水，使壟面濕潤(rùn)，從而保證花生的發(fā)芽率?；ㄉL(zhǎng)期內(nèi)在壟溝間不定期噴施異丙甲草胺，以減少壟溝間雜草對(duì)花生的影響，其他田間管理同大田。

分別記錄花生進(jìn)入各生長(zhǎng)期的時(shí)間，覆膜后50 d調(diào)查各處理的雜草鮮重防效，收獲時(shí)選取代表性的植株，統(tǒng)計(jì)單株結(jié)果數(shù)、飽果數(shù)、秕果數(shù)、百果重、百仁重等產(chǎn)量指標(biāo)。

1.4數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)均采用SPSS 13.0和Microsoft Excel 2007進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1生物降解膜對(duì)花生生育進(jìn)程的影響從表2可以看出，壟面覆蓋地膜使得膜下土壤增溫效果明顯，在覆膜后40 d生物降解膜處理已進(jìn)入齊苗期，比不蓋膜處理提前7～9 d。由于處理B的穩(wěn)定劑含量較高，地膜出現(xiàn)降解裂口的時(shí)間較晚，故進(jìn)入開(kāi)花下針期的時(shí)間早于處理A和C，不蓋膜處理到達(dá)開(kāi)花下針期的時(shí)間較覆膜處理晚10～12 d；播種后60 d左右生物降解膜處理陸續(xù)進(jìn)入結(jié)莢期，較不蓋膜處理提前17～20 d；各處理達(dá)到飽果成熟期的時(shí)間幾乎相同，主要是生物降解膜在使用后60 d左右開(kāi)始出現(xiàn)比較明顯的降解裂口，增溫效果下降明顯，而且在生長(zhǎng)后期地膜降解加快，同時(shí)進(jìn)入6月份，清遠(yuǎn)地區(qū)的氣溫顯著上升，使得生物降解膜的增溫效果逐步弱化。

表2 不同處理對(duì)花生生育進(jìn)程的影響

2.2生物降解膜對(duì)花生田間雜草的防效針對(duì)試驗(yàn)地的雜草譜，添加不同配比的除草劑，研究各處理對(duì)雜草的防效。從表3可以看出，處理B對(duì)田間雜草的防效最優(yōu)；處理A和B的除草劑添加量相同，但處理A對(duì)雜草的防效略差于處理B，這可能由于處理A中穩(wěn)定劑的添加量少于處理B，隨著時(shí)間的推移生物降解膜的力學(xué)性能逐漸下降，穩(wěn)定劑含量較少的處理A更容易出現(xiàn)降解裂口，所以膜下的雜草也更容易穿透地膜，從而降低雜草防治效果；處理C中未添加任何種類的除草劑，但是由于生物降解膜為白色透明膜，增溫效果顯著，膜下的高溫很容易將雜草幼苗殺死，進(jìn)行有效的物理防治；試驗(yàn)地的其他雜草主要為空心蓮子草、狗牙根等，由于很難對(duì)其進(jìn)行有效的化學(xué)防治，所以各處理對(duì)其的防效較差，處理間差異不顯著。

2.3收獲期生物降解膜對(duì)花生農(nóng)藝性狀的影響從表4可以看出，覆蓋生物降解膜對(duì)花生的地上部分影響最顯著，其中處理B的莖葉鮮重最高，是不蓋膜處理的2倍，處理A和C的地上部鮮重低于處理B，不蓋膜處理的地上部鮮重最低；各處理間的地上部干重與地上部鮮重變化趨勢(shì)相同，從高到低依次為處理B、A、C、D；主莖高和第一側(cè)枝長(zhǎng)各處理間差異不顯著，覆膜處理略高于不蓋膜處理，以處理B最優(yōu)。

表3 不同處理對(duì)雜草的鮮重防效的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

表4 不同處理對(duì)花生農(nóng)藝性狀的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

2.4生物降解膜對(duì)花生產(chǎn)量的影響從表5可以看出，早春時(shí)期氣溫偏低，覆蓋地膜增溫效果顯著，使花生提早進(jìn)入飽果期，所以覆蓋生物降解膜的各處理產(chǎn)量均高于不蓋膜處理，其中處理B和A較不蓋膜處理分別增產(chǎn)38.50%和29.57%，達(dá)到顯著水平，處理C由于未添加除草劑，一定程度上造成了花生的減產(chǎn)，故處理C的產(chǎn)量低于處理A和B。產(chǎn)量構(gòu)成因素上，覆膜處理的百果重、百仁重、單株結(jié)果數(shù)、單株飽果數(shù)較不蓋膜處理均有不同程度的增加，以處理B最高，這可能是由于除草劑和穩(wěn)定劑的添加增加了生物降解膜的除草效果和耐候性，處理A花生產(chǎn)量次之，處理C由于未添加任何除草劑，所以雜草對(duì)花生的影響較大，故處理C的花生產(chǎn)量性狀指標(biāo)低于處理A和B。

表5 不同處理對(duì)花生產(chǎn)量性狀的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

2.5生物降解膜對(duì)花生品質(zhì)的影響蛋白質(zhì)、脂肪、油酸和亞油酸含量是花生品質(zhì)的重要參考指標(biāo)。從表6可以看出，處理B的粗蛋白含量最高，達(dá)到272 g/kg，不蓋膜處理的粗蛋白含量低于其他3種覆膜處理；3種生物降解膜處理的粗脂肪含量均顯著高于不蓋膜處理，3種覆膜處理間差異不顯著；油酸含量從高到低依次為B>A>C>D；亞油酸含量以處理A最高，為16.2%，不蓋膜處理最低為14.2%，各處理間差異不顯著。

表6 不同處理對(duì)花生品質(zhì)的影響

注：同列不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著

Note:Different lowercases in the same column indicated significant differences at 0.05 level

3 結(jié)論與討論

在花生品種以及田間栽培條件相同的情況下，溫度是影響花生生育進(jìn)程的主要因素[3]。覆蓋生物降解膜可以有效提高膜下土壤溫度，從而使花生的各生育期提前。該研究中，3種生物降解膜處理的各生育期均提前于不蓋膜處理，且在花生生長(zhǎng)前期由于地膜保持相對(duì)完整，增溫效果明顯，所以覆膜處理提前15 d進(jìn)入結(jié)莢期，使得花生的飽果成熟期延長(zhǎng)，為花生的高產(chǎn)提供必要的條件。

針對(duì)花生田雜草種類，添加適宜的除草劑母粒，將生物降解地膜技術(shù)與除草地膜技術(shù)進(jìn)行集成，制備生物降解除草地膜，這不僅節(jié)省了噴施除草劑的人工成本而且藥效期長(zhǎng)，減少雜草對(duì)作物的影響。該試驗(yàn)中，添加除草劑的生物降解膜對(duì)田間雜草可以起到很好的防控效果，對(duì)一年生單雙子葉雜草的防效均在85%以上，而未添加任何除草劑的生物降解膜具有良好的增溫效果，也可以對(duì)雜草起到一定的物理防控。地膜覆蓋可以改善作物的生長(zhǎng)發(fā)育狀況，使作物顯著增產(chǎn)[16]。使用生物降解膜可以有效提高花生產(chǎn)量，田間試驗(yàn)表明添加除草劑的生物降解膜較不蓋膜處理分別增產(chǎn)38.50%和29.57%，達(dá)到顯著水平，這與其他報(bào)道研究結(jié)果基本一致。

生物降解膜在作物生長(zhǎng)前期可以很好地發(fā)揮地膜的增溫、保墑功能，但是由于其材料的可降解性，覆膜后一段時(shí)間會(huì)出現(xiàn)降解裂口，對(duì)作物的后期生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的影響。因此，在生育期相對(duì)較長(zhǎng)的一些大田作物上使用生物降解膜時(shí)，應(yīng)充分考慮其耐候性，在作物的生育期內(nèi)盡可能保持地膜的完整性，最大限度發(fā)揮地膜的功能，提高作物的增產(chǎn)潛力。地膜覆蓋栽培技術(shù)已在農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用，但是由于普通塑料地膜的不可降解性，殘膜對(duì)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響，生物降解膜在作物收獲后可以直接還田，是實(shí)現(xiàn)綠色農(nóng)業(yè)的重要途徑。