7種黑色全生物降解地膜性能測(cè)試及對(duì)旱地馬鈴薯的影響

1、7種黑色全生物降解地膜性能測(cè)試及對(duì)旱地馬鈴薯的影響7種黑色全生物降解地膜性能測(cè)試及對(duì)旱地馬鈴薯的影響1463202105-0047-06Abstract：Based on the requirement of green mulching cultivation technology of potato in dryland，seven kinds of black biodegradable plastic films were introduced to study their anti-evaporate effect， field degradation characteristics

2、 and the effect of Mulching Cultivation on potato yield. The results showed that the effect of anti-evaporate effect of biodegradable film was significantly lower than that of PE black film， within 140 days， the anti evaporation rate was 41.73% lower than that of PE black film， and DX1 had the best

3、effect on inhibiting evaporation， reached 61.32%. After 180 days of field burial， the degradation rate was 4.77%28.79%， with an average of 13.18%， and DX10 was the highest， reached 28.79%. And after 174 days of ridging and mulching in the field， the film surface appeared different degrees of rupture

4、， DX2 rupture degree was the most serious， the film surface integrity of DX4， DX7， and DX10 was better. The yield of biodegradable film mulching decreased by 3.18% and WUE by 6.69% on average compared with PE black film mulching. It is considered that the black biodegradable plastic film DX1 and DX7

5、 have excellent comprehensive performance， which can be popularized in production experiment of potato whole film black film mulching in large ridge and double row cultivation in dryland of Dingxi City.Key words：Potato;Dryhand;Black biodegradable plastic film;Steam inhibition rate;Degradable perform

6、ance;Yield; Water use efficiency地膜覆蓋技術(shù)在干旱區(qū)節(jié)水農(nóng)業(yè)的進(jìn)展中奉獻(xiàn)巨大1 ，旱地馬鈴薯全膜黑色覆蓋大壟雙行栽培技術(shù)作為旱作區(qū)馬鈴薯高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，為區(qū)域馬鈴薯生產(chǎn)發(fā)揮著重要作用。黑色地膜覆蓋能夠提高馬鈴薯生育前期地溫，降低生育后期溫度，保持墑情，穩(wěn)定土壤水分，且能抑制雜草，削減青頭薯，可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)30%以上2 - 3 ，得到了大面積推廣應(yīng)用。但是，目前使用的黑色地膜一般為聚乙烯地膜，分子量大、性能穩(wěn)定、難降解、難回收，長(zhǎng)期使用該類型地膜覆蓋會(huì)帶來(lái)嚴(yán)峻的殘膜污染問(wèn)題，影響地膜覆蓋栽培技術(shù)的健康持續(xù)進(jìn)展4 - 6 。而全生物降解地膜的開(kāi)發(fā)應(yīng)用為解決殘膜污染問(wèn)

7、題提供了新的途徑1， 7 ，它是以PBAT聚己二酸對(duì)苯二甲酸丁二醇酯、PLA聚乳酸、PBS聚丁二酸丁二醇酯等聚酯類物質(zhì)為原料制成的地膜，在一段時(shí)間內(nèi)可通過(guò)微生物作用完全降解為二氧化碳和水，能做到完全降解及無(wú)污染物殘留8 - 9 。我們引進(jìn)7種黑色全生物降解地膜，通過(guò)討論其抑蒸效果、田間降解特性及其覆蓋栽培對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量的影響，篩選綜合性狀表現(xiàn)優(yōu)良的產(chǎn)品，以期為旱地馬鈴薯綠色覆蓋栽培技術(shù)的進(jìn)展提供技術(shù)支撐。 1 材料與方法1.1 試驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)于2021年在位于定西市安定區(qū)團(tuán)結(jié)鎮(zhèn)唐家堡村的甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院定西旱作農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站農(nóng)業(yè)部西北黃土高原地區(qū)作物栽培科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站進(jìn)行。定西市是甘肅省最大的馬鈴薯

8、生產(chǎn)基地，也是全國(guó)重要的馬鈴薯良種繁育基地和馬鈴薯生產(chǎn)加工基地。區(qū)內(nèi)海拔1 970 m，年均氣溫6.2 ，10 積溫2 075.1 ，無(wú)霜期140 d，屬中溫帶半干旱氣候。年均降水量為415 mm，6 9月降水量占年降水的65%，年際變率35%。試驗(yàn)區(qū)土壤為黃綿土，030 cm土層平均容重1.25 g/cm3，永久凋萎系數(shù)為7.2%。馬鈴薯生育期多年平均降水量320 mm，2021年馬鈴薯生育期降水量408 mm，屬豐水年。1.2 供試材料供試的7種黑色全生物降解地膜分別來(lái)自山東農(nóng)業(yè)大學(xué)、南京立漢化學(xué)有限公司、杭州鑫富科技有限公司，以蘭州金土地塑料制品有限公司生產(chǎn)的PE黑膜為對(duì)比見(jiàn)表1。馬鈴薯

9、指示品種為隴薯10號(hào)。1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與操做設(shè)室內(nèi)抑蒸試驗(yàn)、田間埋設(shè)試驗(yàn)及覆蓋栽培試驗(yàn)3部分，具體設(shè)計(jì)如下。1.3.1 抑蒸試驗(yàn) 選用2 000 mL玻璃燒杯，杯內(nèi)注水1 000 mL，將預(yù)先裁剪好、規(guī)格為20 cm×20 cm的供試地膜置于杯口，用橡皮筋扎緊封口。各處理均3次重復(fù)，共計(jì)24杯。試驗(yàn)自2021年6月10日開(kāi)始，10月28日結(jié)束。1.3.2 田間埋設(shè)試驗(yàn) 將供試黑色全生物降解地膜和PE黑膜CK裁剪為50 cm×50 cm的膜片，每種地膜各裁剪6片。在田間挖取長(zhǎng)×寬×深為80 cm×80 cm×20 cm的埋設(shè)坑，將裁剪好

10、的地膜片平鋪于坑內(nèi)，膜上鋪孔徑0.5cm的塑料網(wǎng)，然后用土將埋設(shè)坑填平，每個(gè)坑內(nèi)埋設(shè)1片，共計(jì)48片。于2021年4月25日埋設(shè)。1.3.3 覆蓋栽培試驗(yàn) 接受完全隨機(jī)設(shè)計(jì)，共設(shè)8個(gè)處理，3次重復(fù)，小區(qū)面積51 m23 m×17 m。接受全膜覆蓋大壟雙行種植方式，壟寬100 cm、高15 cm，行距50 cm，株距38 cm，密度52 500株/hm2。播前一次性基施N 150 kg/hm2、P2O5 90 kg/hm2、K2O 90 kg/hm2。2021年4月21日覆膜播種，10月11日收獲。1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法1.4.1 抑蒸率 從6月10日開(kāi)始，每隔20 d測(cè)定1次供試黑色

11、全生物降解地膜和PE黑膜CK處理的燒杯與水重量，計(jì)算杯內(nèi)水分蒸發(fā)損失量和抑蒸率。抑蒸率=當(dāng)前杯水重-杯重/原始杯水重-杯重×100%1.4.2 埋設(shè)降解率 從4月25日試驗(yàn)開(kāi)始后，每隔30 d挖取1次埋設(shè)的供試黑色全生物降解地膜和PE黑膜CK，共挖取6次，用超聲波清洗機(jī)清洗潔凈，烘干后稱重。降解率=地膜原始重量-地膜當(dāng)前重量/地膜原始重量×100%1.4.3 覆蓋表膜降解狀況 田間起壟覆膜后，每天目測(cè)地膜顏色、形態(tài)及外表完好性，推斷表膜降解狀況。1誘導(dǎo)階段。鋪膜后到地膜出現(xiàn)小裂縫的時(shí)間。2裂開(kāi)階段。目測(cè)清晰看到大裂縫的時(shí)間。3崩解階段。地膜已經(jīng)裂解成大碎塊，無(wú)完好的膜面，出

12、現(xiàn)膜崩裂的時(shí)間。4碎片階段。地面無(wú)大塊殘膜存在，基本為小碎片地膜的時(shí)間階段。5完全降解階段。碎片在地面基本消逝，僅有不到10%的小碎片。1.4.4 塊莖產(chǎn)量 各小區(qū)實(shí)收計(jì)產(chǎn)，然后換算成單位面積產(chǎn)量。1.4.5 耗水量ET及水分利用效率WUE馬鈴薯播前和收獲時(shí)分別用土鉆法測(cè)定每個(gè)小區(qū)2 m土層每20 cm為1個(gè)層次的土壤含水率，轉(zhuǎn)化為以mm為單位的播前和收獲時(shí)的土壤貯水量。馬鈴薯生育期降水量通過(guò)自動(dòng)氣象站獲得。利用土壤水分平衡方程計(jì)算每個(gè)小區(qū)的作物耗水量ET。ET= 播前2 m土壤貯水量mm-收獲時(shí)2 m土壤貯水量mm +生育期降水量mmWUE=塊莖產(chǎn)量kg/hm2/耗水量mm。1.5 數(shù)據(jù)處理

13、接受Microsoft Excel 2021和DPSv7.05統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并用Tukey法進(jìn)行多重比較。2 結(jié)果與分析2.1 不同降解地膜抑蒸效果室內(nèi)抑蒸試驗(yàn)結(jié)果表2說(shuō)明，各測(cè)定時(shí)期7種黑色全生物降解地膜與對(duì)比PE黑膜的抑蒸率差異顯著，且對(duì)比PE黑膜抑蒸率顯著高于降解地膜。隨著時(shí)間推移，水分蒸發(fā)損失量越來(lái)越大，供試7種黑色全生物降解地膜和PE黑膜CK的抑蒸效果均有所下降，至10月28日封口蒸發(fā)140 d，7種黑色全生物降解地膜的抑蒸率平均為57.73%，PE黑膜CK的抑蒸率為99.07%。從6月30日至10月28日，7種黑色全生物降解地膜抑蒸率平均下降了37.01%，而

14、PE黑膜CK的抑蒸率僅下降了0.91%。7種黑色全生物降解地膜間抑蒸率同樣差異顯著，封口蒸發(fā)140 d后以黑色全生物降解地膜DX1抑蒸率最高，為61.32%;黑色全生物降解地膜DX5抑蒸率最低，為49.60%。 2.2 不同降解地膜田間埋設(shè)降解率從田間埋設(shè)試驗(yàn)結(jié)果表3來(lái)看，7種供試黑色全生物降解地膜從4月25日埋設(shè)至10月21日，均出現(xiàn)了不同程度的降解現(xiàn)象。埋設(shè)180 d后，7種黑色全生物降解地膜平均降解率為13.18%，其中黑色全生物降解地膜DX10的平均降解率最高，為28.79%;黑色全生物降解地膜DX1平均降解率最低，為4.77%。對(duì)比PE黑膜在該期間未發(fā)覺(jué)降解。另外，雖然供試的7種黑色

15、全生物降解地膜產(chǎn)品均未出現(xiàn)完全降解，但在埋設(shè)180 d后各黑色全生物降解地膜的膜面出現(xiàn)明顯的鼠噬狀及纖維化現(xiàn)象，機(jī)械韌性明顯降低，已不會(huì)影響下茬作物播種和出苗。供試的7種黑色全生物降解地膜的降解率相對(duì)較低與討論區(qū)域試驗(yàn)?zāi)攴萁邓亢屯寥罍囟扔嘘P(guān)：試驗(yàn)期間當(dāng)?shù)亟邓繛?22.6 mm，屬豐水年份，平均氣溫15.18 ，可能影響到其降解速率，其中溫度可能是關(guān)鍵因素。2.3 不同降解地膜田間表膜降解狀況觀看結(jié)果表4說(shuō)明，從起壟覆膜到馬鈴薯收獲覆膜后174 d，一般PE黑膜CK膜面完好，沒(méi)有發(fā)生降解現(xiàn)象，7種供試的黑色全生物降解地膜均發(fā)生了不同程度的降解，機(jī)械韌性明顯降低，手撕即破，但在馬鈴薯收獲時(shí)均未

16、到達(dá)碎片階段，即沒(méi)有完全降解。其中黑色全生物降解地膜DX4、DX7、DX10僅到達(dá)裂開(kāi)階段，其余處于崩解階段。7種供試黑色全生物降解地膜的誘導(dǎo)階段和裂開(kāi)階段出現(xiàn)時(shí)間分別平均為埋設(shè)后89 d和107 d，其中，黑色全生物降解地膜DX7誘導(dǎo)階段出現(xiàn)時(shí)間最早，為84 d，但其裂開(kāi)階段持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，至馬鈴薯成熟期未出現(xiàn)明顯的崩解現(xiàn)象;黑色全生物降解地膜DX2到達(dá)誘導(dǎo)階段、裂開(kāi)階段和崩解階段的整體時(shí)間均較早，分別為埋設(shè)后85、98、125 d。2.4 不同降解地膜覆蓋栽培對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量和水分利用效率的影響2.4.1 馬鈴薯產(chǎn)量 從試驗(yàn)結(jié)果表5可以看出，供試7種黑色全生物降解地膜產(chǎn)品應(yīng)用在旱地馬鈴薯覆膜栽培

17、中，與常規(guī)PE黑膜相比較，表現(xiàn)出不同的產(chǎn)量增減效應(yīng)，平均較對(duì)比PE黑膜減產(chǎn)3.18%。黑色全生物降解地膜DX1和DX7分別較對(duì)比增產(chǎn)0.67%、1.14%;其余供試黑色全生物降解地膜均較對(duì)比減產(chǎn)，減幅為0.52%12.73%;以黑色全生物降解地膜DX2減產(chǎn)幅度最大，較對(duì)比PE黑膜減產(chǎn)12.73%。對(duì)馬鈴薯產(chǎn)量進(jìn)行方差分析說(shuō)明，不同覆蓋材料下塊莖產(chǎn)量差異顯著P 0.05，黑色全生物降解地膜DX1、DX4、DX5、DX6、DX7與PE黑膜CK差異不顯著，但顯著高于黑色全生物降解地膜DX2和DX10。2.4.2 水分利用效率 從表5還可以看出，供試的7種黑色全生物降解地膜覆蓋平均耗水量481 mm，

18、平均較對(duì)比PE黑膜覆蓋多耗水18 mm，耗水量均高于對(duì)比PE黑膜覆蓋。這主要是由于7種黑色全生物降解地膜抑蒸效果相對(duì)較差，增加了田間蒸散耗水量，故導(dǎo)致總耗水量大于對(duì)比PE黑膜覆蓋，該結(jié)果與抑蒸試驗(yàn)結(jié)果基本吻合。其中，以黑色全生物降解地膜DX2耗水量最大，為488 mm，較對(duì)比PE黑膜多耗水25 mm。水分利用效率反映旱作區(qū)作物產(chǎn)量與生育期間水分消耗之間的關(guān)系。本討論中，馬鈴薯水分利用效率改變趨勢(shì)與產(chǎn)量的改變基本一致，對(duì)比PE黑膜較7種黑色全生物降解地膜平均高7.17%，較最低的黑色全生物降解地膜DX2高20.77%，但僅較黑色全生物降解地膜DX1和DX7高1.26%和1.43%。3 小結(jié)與商量

19、目前，可降解地膜主要有光降解地膜、全生物降解地膜和光生物雙降解地膜。有討論說(shuō)明，全生物降解地膜應(yīng)用于旱地玉米覆蓋栽培可削減田間殘膜污染，在提高地溫、促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育、提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率方面與一般聚乙烯地膜無(wú)顯著差異10 - 11 。本討論引進(jìn)的7種黑色全生物降解地膜在抑蒸效果與產(chǎn)量效應(yīng)等方面整體不及PE黑膜，其中140 d內(nèi)的抑蒸率較對(duì)比PE黑膜低41.73%，馬鈴薯產(chǎn)量平均較對(duì)比PE黑膜覆蓋減產(chǎn)3.18%，WUE較對(duì)比PE黑膜降低了6.69%。7種黑色全生物降解地膜在抑蒸效果、田間降解性能、產(chǎn)量效應(yīng)等方面差異顯著。140 d內(nèi)抑蒸率平均為57.73%。黑色全生物降解地膜DX1表現(xiàn)最優(yōu)，到達(dá)61.32%;黑色全生物降解地膜DX5最低，為49.60%。降解地膜土壤填埋180 d后總體降解率較低，平均降解率僅為13.18%，其