不同生物降解地膜在玉米種植中的應用試驗

包烏日娜，羅 磊，石巖生，雒樹青，阿拉騰希胡日，楊雨龍，籍長嶺

（1.錫林郭勒盟農(nóng)牧技術推廣中心，內蒙古自治區(qū) 錫林浩特 026000；2.多倫縣農(nóng)業(yè)技術推廣中心，內蒙古自治區(qū) 多倫 027300）

錫林郭勒盟（以下簡稱錫盟）從20世紀80年代中期開始引進推廣地膜覆蓋種植技術，糧食、蔬菜、飼草料等作物產(chǎn)量得以提高，擴大了作物適種區(qū)域，延長了農(nóng)產(chǎn)品供應時間，豐富了農(nóng)產(chǎn)品市場[1]，為全盟種植業(yè)發(fā)展作出了積極的貢獻。目前，錫盟地膜覆蓋作物主要為玉米、蔬菜、向日葵、甜菜等，覆膜種植總面積控制在2.67×104hm2，約占全盟種植總面積的1/9。

以聚乙烯為主要原料的普通PE地膜在自然條件下很難分解或降解，隨著使用年限的累積及使用量的增加，土壤中殘膜積累越來越多，副作用越來越大，局部地區(qū)形成較嚴重的污染，導致了一系列生產(chǎn)和環(huán)境問題，而且逐年加重[2,3]。主要表現(xiàn)如下：殘膜在農(nóng)田中累積，破壞土壤結構，降低耕地質量，造成作物減產(chǎn)，也影響環(huán)境質量。生物降解地膜的出現(xiàn)，為根治農(nóng)田殘膜解決 “白（黑）色污染” 提供了一條新的途徑。但是，不同地區(qū)的溫度、濕度、光照、土壤環(huán)境、降水等自然條件對不同種類的降解膜效果有較大影響[4,5]。

為了研究不同種類降解膜產(chǎn)品在錫盟南部農(nóng)牧交錯帶地區(qū)的降解效果，2020年—2021年，錫盟在多倫縣優(yōu)選、引進10個生物降解膜及1個普通地膜產(chǎn)品，并進行了玉米種植對比試驗，以測試在玉米農(nóng)藝性狀、降解進度的差異，為本地區(qū)生物降解膜選擇性使用提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地情況

試驗地設在多倫縣農(nóng)技推廣中心農(nóng)業(yè)科技試驗示范基地。該基地位于諾爾鎮(zhèn)水泉村，試驗面積1.33 hm2，地勢較平，土壤以砂壤土為主，保墑中等。5～20 cm耕層土壤平均含水量為4.9%，1 cm3土壤的密度達0.72 g，1 kg土壤的有機質達17.5 g，含全氮0.24 g、有效磷6.30 mg、速效鉀12.4 mg，pH值為7.6。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為 “松科100” 。供試地膜材料：供試生物降解地膜由原內蒙古自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學技術推廣站推薦的上海弘睿、白山喜豐、山東天壯、青島康文、蘭州梓雨和環(huán)發(fā)所提供，共10種降解膜產(chǎn)品、1個普通白膜作對照，具體如下。

處理A：上海弘睿（1 200 mm×0.01 mm）；處理B：白山喜豐1號（1 200 mm×0.01 mm）；

處理C：白山喜豐2號（1 200 mm×0.01 mm）；

處理D：濟南天壯1號（1 200 mm×0.01 mm）；

處理E：濟南天壯2號（1 200 mm×0.01 mm）；

處理F：濟南天壯3號（1 200 mm×0.01 mm）；

處理G：青島康潔地A2（1 200 mm×0.01 mm）；

處理H：青島康潔地A1.5（1 200 mm×0.01 mm）；

處理I：蘭州梓雨（1 200 mm×0.01 mm）；

處理J：環(huán)發(fā)所（900 mm×0.01 mm）；

CK：普通白膜（1 200 mm×0.08 mm）。

1.3 試驗設計

本試驗設11個處理，研究不同地膜產(chǎn)品在本地區(qū)的降解效果及玉米農(nóng)藝性狀差異。試驗田長150 m，20行區(qū)，無重復。采用2BT-4型玉米覆膜精量播種機播種，大行距70 cm，小行距45 cm，每0.067 hm2播種量為1.5 kg，種肥為撒可富復合肥15 kg，基本為5月上旬播種，9月初收獲，正常田間管理。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 地膜降解進度觀測

按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部全國農(nóng)技推廣中心技術要求，降解階段按照誘導期、開裂期、大裂期、碎裂期、無膜期劃分，采用目測法觀察。具體為：在覆膜后前30 d，每10 d觀測1次；覆膜后31～50 d，每5 d觀測1次；覆膜后51～60 d，每3 d觀測1次；覆膜后61 d起，每天觀察記載1次，直至誘導期結束（一般為75 d）；以后恢復每10 d觀測1次。記錄各參試膜破損情況，并判定降解進程（秋季收獲后，直到次年春播前，不進行地面耕翻以觀察地膜降解情況）。

1.4.2 玉米農(nóng)藝性狀測定

每個處理選擇5株代表性較強的植株，掛牌標記。分別于苗期、拔節(jié)期、抽雄期、乳熟期和成熟期，測定1 m2株數(shù)和穗數(shù)、株高、莖粗、單穗質量、穗長、穗粗等指標。

2 結果與分析

2.1 不同種類降解膜降解進度觀測

觀察發(fā)現(xiàn)，處理A和處理I在覆膜后16 d開始出現(xiàn)降解并進入誘導期，其次是處理D、處理G和處理J在覆膜后17 d后開始進入誘導期，處理B和處理C在覆膜后19 d開始進入誘導期，處理E、處理F和處理H在覆膜后23 d開始進入誘導期；處理A前期的降解速度較快，30 d后出現(xiàn)裂紋，51 d進入大裂期；處理D、處理G和處理I在33 d出現(xiàn)裂紋，處理E、處理F和處理J在35 d出現(xiàn)裂紋，處理B、處理C和處理H在37 d出現(xiàn)裂紋；處理I和處理J在55 d進入大裂期，處理D和處理G在76 d進入大裂期，處理B、處理E、處理F和處理H在78 d進入大裂期，處理C在80 d進入大裂期，見表1。所有種類降解膜，直到翌年春播前都沒有發(fā)現(xiàn)碎裂。

表1 不同種類地膜降解進度觀測Tab.1 The observation on degradation progress of different types of plastic films

2.2 不同覆膜條件對玉米植株性狀及產(chǎn)量的影響

由表2可以看出，1 m2下對照A的平均株數(shù)小于其他處理，處理B的平均株數(shù)最多，可能與不同地膜誘導破裂期有關，1 m2下處理B的平均穗最多，其他處理為15～17個。玉米抽雄后，處理B株高最高達285 cm，處理E、處理F和處理G可達283 cm，處理H和處理I可達279 cm，處理C和處理D可達277 cm，對照A株高最低為276 cm，處理比對照高1～9 cm。處理B莖粗最大，對照最小，其他處理按E、G、D、F、C、I、H順序遞減，處理較對照高出6.5%～20.2%。處理B單穗質量最大，其次為處理E、處理F，其他處理與對照差異不大。9個處理對玉米穗粗影響差異不大。10個生物降解膜下玉米生物產(chǎn)量均高于CK，其中處理A和處理I分別比CK高7%和4%。

表2 不同種類地膜下植株性狀及產(chǎn)量Tab.2 The plant characters and yield under different types of plastic film

2.3 不同覆膜條件對玉米生育進程的影響

可降解地膜明顯加快了玉米的生育進程，雖然10種降解膜出苗期均比對照晚2 d，但降解膜處理拔節(jié)期均比CK提前1～2 d。抽雄期處理A、處理D、處理G和處理I均分別比CK處理提前了9 d，處理B、處理C、處理E、處理F、處理H和處理J比CK處理提前了8 d。乳熟期處理A、處理D、處理E、處理F、處理I和處理J均比處理B、處理C、處理G和處理H提前了3 d，比CK提前了7 d，試驗處理全株玉米統(tǒng)一收割，未達到完熟，見表3。

表3 不同降解膜下玉米生育期Tab.3 The growth period of corn under different degradation films

3 討論與結論

2016年以來，在多倫縣設置了2個地膜殘留長期定位監(jiān)測點。經(jīng)過多年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，監(jiān)測點地膜殘留量已達9.21～20.36 kg/0.067 hm2，嚴重影響耕作質量和作物生長發(fā)育。隨著錫盟農(nóng)牧業(yè)產(chǎn)業(yè)結構調整，玉米、葵花、甜菜、蔬菜等覆膜作物種植面積逐年擴大，地膜使用量逐年增加。本試驗得到錫盟科技局項目支持，旨在研究優(yōu)選不同降解膜產(chǎn)品在本地區(qū)自然條件下的降解情況，包括降解開始時間、速度、最終降解程度，逐步篩選出適宜錫盟南部農(nóng)區(qū)自然條件的降解地膜產(chǎn)品種類。

（1）生物降解膜從地膜邊緣開始降解由小孔逐漸大塊裂開，理論上可以碎裂。但研究發(fā)現(xiàn)，當?shù)貧夂驐l件下，至作物收獲時，所有種類降解膜均沒有碎裂，直到第2年春播時也沒能完全降解，試驗地里仍有大塊肉眼可見的地膜，且壟邊被土埋的降解膜有較強的韌性。是由于產(chǎn)品本身的原因還是地區(qū)自然條件限制，仍需要做進一步研究，大量推廣降解膜產(chǎn)品需慎重。

（2）全生物降解膜覆蓋條件下，玉米株高、莖粗、單穗質量比普通白膜明顯增加，與普通地膜相比，降解地膜覆蓋下的玉米總體呈現(xiàn)出不同程度的增產(chǎn)效果，特別是處理A（弘睿降解膜）增產(chǎn)效果更明顯。

（3）全生物降解地膜處理下的玉米生育期明顯較其他降解膜和普通白膜處理的縮短。玉米生長中后期當?shù)亟邓科?，普通地膜在通氣、排濕中不如可降解地膜?？赡茉蚴瞧胀ǖ啬ぴ谕寥乐械臍埩舨糠謽O難分解，破壞土壤結構，阻礙土壤中水分和養(yǎng)分的運輸，導致土壤環(huán)境惡化、影響農(nóng)作物生長發(fā)育，造成玉米拔節(jié)期、抽雄期、乳熟期推后，生根量偏少，生物量變小。

綜所上述，各處理降解地膜使用效果為處理A＞處理I＞處理J＞處理D＞處理E＞處理C＞處理F＞處理H＞處理G＞處理B。其中，處理A、處理I和處理J在降解速率、降解時間及促進玉米生長，最適宜在錫林郭勒盟農(nóng)區(qū)自然環(huán)境條件下使用，其他品類需調整配方配比以適應本地氣候條件。在生物降解膜適用探索應用過程中，還需進一步提高農(nóng)作物覆膜種植科技水平、機械化水平。