幾種降解地膜應(yīng)用于花生的效果

謝吉先　焦慶清　常慶濤　丁彬　王書勤　孫玉　馮夢詩

摘要：引進并研究了5種降解膜應(yīng)用于夏花生覆蓋的降解效果，并以露地為對照，普通黑、白地膜作參考，研究了各膜型覆蓋后對花生生育及產(chǎn)量的影響。研究表明，PPC等幾種降解膜在花生生育期內(nèi)均有不同程度的自然破裂和降解作用，其降解速度依次為PLA>PBS>PLA+PBS>PBAT+PBS，PPC黑、白膜自然破裂和自然降解均較晚;花生收獲前，PLA膜、PBS膜處理自然降解達70%（4級）以上，PLA+PBS膜及PBAT+PBS膜均達50%（3級）以上，白色PPC膜達3級，而黑色PPC膜降解30%（超2級）;各降解膜處理對花生生育均有不同程度的促進作用，其效果隨有效覆蓋時間的延長而增加，白、黑普膜對花生生育促進和增產(chǎn)效果均更好，較對照分別增產(chǎn)23.73%和22.15%;PPC膜次之，較對照分別增產(chǎn)22.50%和21.21%。PPC膜白、黑地膜的降解及增產(chǎn)效果較好，建議大面積擴大示范，以更好地發(fā)揮其生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。

關(guān)鍵詞：降解地膜;花生;覆蓋效果;生長發(fā)育;產(chǎn)量

中圖分類號： S565.204文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）07-0086-05

地膜覆蓋能增溫、調(diào)濕、改善田間小氣候、改進土壤環(huán)境、促進土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化、提高肥料利用率，最終促進作物早發(fā)壯苗、早熟、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)，從而大大提高作物產(chǎn)量和收益[1-3]。但傳統(tǒng)的普通地膜的主要成分為聚乙烯（PE），在自然狀態(tài)下難以降解，難以徹底回收，導(dǎo)致農(nóng)田殘膜逐年累積，極大地影響了農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境，局部地區(qū)造成了嚴重的“白色污染”，嚴重制約了土地的持續(xù)利用和生產(chǎn)發(fā)展[4-7]。解決地膜殘留問題有2個途經(jīng)：一是采用國標厚度地膜，不易破碎，便于撿拾回收;二是使用全生物可降解地膜。與傳統(tǒng)的PE地膜相比降解地膜，的主要優(yōu)點是在地膜失去增溫保墑等功能后，在各種自然因素作用下經(jīng)過一段時間可自動降解為對環(huán)境無污染的小分子物質(zhì)或CO2和H2O，從而可以防止殘膜對農(nóng)田環(huán)境的污染[8-9]。主要原材料包括：（1）聚乳酸（PLA）。PLA是以小麥、木薯、玉米等農(nóng)作物為原料，經(jīng)過微生物發(fā)酵變成乳酸，最后經(jīng)過化學(xué)合成制得的熱塑性降解塑料，是一種可生物降解的新型高分子材料，使用后能完全分解成二氧化碳和水，不會造成環(huán)境污染，是目前公認的環(huán)境友好型綠色材料[10-11]。

（2）聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。PBS是20世紀90年代研究的通用型完全生物降解塑料，與PCL、PHB、PHA等降解塑料相比，PBS具有價格低廉、力學(xué)性能優(yōu)異等特點;而與價格接近的PLA相比，PBS又具有加工方便、可適應(yīng)目前常規(guī)的塑料加工工藝、耐熱性能好的特點，其熱變形溫度可以超過100 ℃（PLA的耐熱溫度只有60 ℃左右）。而且PBS合成的原料來源既可以是石油資源，也可以通過生物質(zhì)資源發(fā)酵得到，因此引起了科技和產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注[12]。

（3）聚己二酸/對苯二甲酸丁二酯（PBAT）。PBAT是熱塑性生物降解塑料，兼具PBA和PBT的特性，既有較好的延展性和斷裂伸長率，也有較好的耐熱性和沖擊性能;此外，還具有優(yōu)良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活躍和市場應(yīng)用較好的降解材料之一[13]。

（4）聚甲基乙撐碳酸酯（PPC）。PPC是以二氧化碳和環(huán)氧丙烷為原料合成的一種完全可降解的環(huán)保型塑料[14]。

通過上述材料或其一定比例的復(fù)配材料加工成不同生物降解地膜而用于農(nóng)作物生產(chǎn)，從而達到既促進作物生產(chǎn)，又能自然降解而避免殘膜污染的目標。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及設(shè)計

本試驗降解膜均由中科金龍新材料有限公司提供，普通地膜則由當?shù)厥袌霾少彙Ｔ囼灨鶕?jù)材料組成及性狀設(shè)以下處理：PLA+PBS地膜（MP1）;PBAT+PBS地膜（MP2）;PBS地膜（MP3）;PLA地膜（MP4）;PPC黑色降解膜（MP5）;PPC白色降解膜（MP6）;普通黑地膜（MP7）;普通白地膜（MP8）：露地未覆膜（MP9，CK）。

采用隨機區(qū)組排列，重復(fù)3次，小區(qū)面積12.6 m2。每小區(qū)4垅，每垅寬0.75 m，長4.2 m，間隔0.5 m，四周設(shè)置保護行。

1.2 試驗方法

試驗于2018年設(shè)在泰州市高港區(qū)光普家庭農(nóng)場，沙土，地勢平坦，排灌良好，肥力中等均勻。前茬小麥，2018年6月11日收獲，6月13日施用商品有機肥22 500 kg/hm2，15-15-15硫基復(fù)合肥600 kg/hm2，6月14日耕翻并按設(shè)計要求起壟后人工整理劃區(qū)，6月16日用96%異丙甲草胺乳油1.5 L/hm2 兌水化除后按設(shè)計要求覆膜。6月18日采用先正達邁舒平種衣劑拌種后播種，每穴2、3粒相間播種，穴距20 cm，密度13.33萬穴/hm2。6月26日出苗，6月27日齊苗，6月28日定苗，每穴2苗。7月12日開花，8月6日用花生超生寶0.9 kg/hm2 兌水化控，同時用蘇云金桿菌1.5 kg/hm2 兌水兼治斜紋夜蛾，8月22日用甲維·茚蟲威（3%+11%）0.3 L/hm2兌水防治斜紋夜蛾，其他各項栽培管理均按高產(chǎn)要求進行。10月5—13日成熟并收獲。

1.3 考察項目與標準

圍繞地膜降解效果及地膜覆蓋效果開展各項調(diào)查。其中降解效果采用地膜開裂程度和降解消失程度來描述。

開裂程度包括以下幾個階段：開裂始期：地膜面上開始出現(xiàn)自然零星裂縫的時期;開裂1期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積10%的時期;開裂2期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積30%的時期;開裂3期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積50%的時期;開裂4期：地膜面上自然裂縫面積占小區(qū)覆蓋面積70%及以上的時期。

降解程度包括以下幾個級別：降解1級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的10%;降解2級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的30%;降解3級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的50%;降解4級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的70%;降解5級：地膜膜面自然降解消失面積占覆蓋面積的90%及以上;覆膜效果體現(xiàn)于生育期、苗情苗勢、產(chǎn)量結(jié)果等指標，其考察標準按《花生種質(zhì)資源數(shù)據(jù)描述規(guī)范》要求。

2 結(jié)果與分析

2.1 膜型對降解效果的影響

各處理統(tǒng)一于6月16日覆膜，普通黑、白膜處理一直未出現(xiàn)自然開裂現(xiàn)象;而幾種降解膜于7月15日至8月28日先后發(fā)生自然開裂，其中MP4（PLA）較早為7月15日，其次是MP3（PBS）為7月18日，再次是MP1（PLA+PBS）為7月25日，接著是MP2（PBAT+PBS）為7月28日。PPC黑、白膜處理自然開裂較晚，為8月20—28日，其中白膜稍早為8月20日，黑膜較晚為8月28日。具體開裂各期見表1。從降解情況看，各膜型于覆蓋期內(nèi)均出現(xiàn)降解現(xiàn)象，其中MP3、MP4較早，均為8月12日，其次為MP1、MP2處理，分別為8月23日、8月25日，MP6（白色PPC）較晚為8月28日，MP5（黑色PPC）最晚為9月5日;花生收獲前，PLA、PBS處理自然降解達70%（4級）以上，MP1（PLA+PBS）及MP2（PBAT+PBS）先后達50%（3級）以上，白色PPC達3級，而黑色PPC降解30%（超2級），未達3級（表1）。

2.2 膜型對花生生育及產(chǎn)量的影響

2.2.1 對出苗的影響

從生育期考察情況看，6月18日播種，各覆膜處理均于6月27日出苗，對照（露地）處理6月29日出苗，出苗率在90.5%～93.0% 之間，其中對照為90.5%，其他各處理均高于對照，但差別較小，MP1、MP4最高，均為93.0%，因而，各膜型處理對花生出苗未出現(xiàn)不良影響（表2）。

2.2.2 對開花期的影響

從開花期看，對照為7月18日，而各覆膜處理均為7月16日，較對照提早2 d，各膜型處理間無差別。從封行期看，處理間差別較大。普膜及PPC的黑、白膜處理封行均較早，同為8月4日;其次是MP1、MP2，同為8月6日;MP3、MP4再次，同為8月8日;對照最遲，為8月12日。從成熟期看，MP8（普白膜）最早，為10月5日，普黑和PPC白處理均晚1 d，為10月6日，PPC黑再晚1 d，為10月7日，MP1、MP2同為10月8日，MP3、MP4更晚同為10月10日，對照MP9最晚，為10月13日。全生育期為110～118 d（表2）。

2.2.3 對花針期的影響

從花針期苗情考察結(jié)果看，各覆膜處理較對照的營養(yǎng)生長量優(yōu)勢明顯;在膜型處理中，黑白普膜略優(yōu)于黑白PPC膜，優(yōu)于MP1、MP2復(fù)合膜，優(yōu)于MP3、MP4膜。株高、葉齡、分枝數(shù)、側(cè)枝長及鮮質(zhì)量、單株葉面積和葉面積指數(shù)等各項指標表現(xiàn)總體趨勢較為一致（表3）。

2.2.4 結(jié)莢期的影響

結(jié)莢期為營養(yǎng)生長與生殖生長并進期，考察結(jié)果顯示，無論是營養(yǎng)生長還是生殖生長，覆膜處理均強于對照，且普膜優(yōu)勢最強，PPC略次，MP1、MP2復(fù)合膜再次，MP3、MP4相對較弱（表4）。

2.2.5 對成熟期的影響

從成熟期考察結(jié)果看，黑白普膜的營養(yǎng)體構(gòu)架優(yōu)勢略好于PPC膜，好于MP1、MP2復(fù)合膜，好于MP3、MP4膜，同材質(zhì)的普膜及PPC膜，白膜優(yōu)于黑膜。從莢果及發(fā)育情況看，單株有效果數(shù)以白色普膜最多，其次為白色PPC膜、黑色普膜、黑色PPC膜、MP2復(fù)合膜，分別為17.1、16.9、16.8、16.6、16.4個，其他覆膜處理較少，均低于16個，最低為14.6個，而對照最少，僅12.9個。單株飽果數(shù)趨勢與之基本一致（表5）。

2.2.6 對成熟期的影響

分析莢果產(chǎn)量情況得出，各處理單產(chǎn)變幅為4 526.55～5 600.55 kg/hm2，其中對照處理MP9單產(chǎn)最低，為4 526.55 kg/hm2。普通白膜處理MP8單產(chǎn)最高，為5 600.55 kg/hm2，MP6（PPC白降）其次，為5 545.05 kg/hm2，MP7（普黑）、MP5再次，分別為5 529.15、5 486.85 kg/hm2，4個處理較對照分別增產(chǎn)1 074.00、1 018.50、1 002.60、960.30 kg，增幅分別23.73%、22.50%、22.15%、21.21%（表6）。

經(jīng)新復(fù)極差測驗，白、黑普膜及PPC4個處理間莢果產(chǎn)量差異不顯著，但與其他處理間的差異均達顯著水平，且與除MP2外的各處理差異均達極顯著水平。

3 結(jié)語

本試驗結(jié)果表明，PPC等幾種降解膜在花生生育期內(nèi)均有不同程度的自然破裂和降解作用，其中PLA最快，PBS次之，PLA+PBS和PBAT+PBS再次，PPC黑、白膜自然破裂和自然降解均較晚;花生收獲前，PLA、PBS處理自然降解達70%（4級）以上，PLA+PBS及PBAT+PBS均達50%（3級）以上，白色PPC達3級，而黑色PPC降解超30%（2級），未達3級;各降解膜處理對花生生育均有不同程度的促進作用，其效果隨有效覆蓋時間的延長而增加，白、黑普膜對花生生育促進和增產(chǎn)效果均更好，較對照增產(chǎn)分別為23.73%和22.15%;PPC稍次，較對照增產(chǎn)分別為22.50%和21.21%。PPC白、黑地膜的降解及增產(chǎn)效果較好，建議大面積擴大示范，以更好地發(fā)揮其生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。

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