陶 凱,曹 明,楊小鋒*,米慶華,徐 靜,張雪彬

1.三亞市南繁科學(xué)技術(shù)研究院,海南 三亞 572000

2.山東農(nóng)業(yè)大學(xué),山東 泰安 271018

地膜覆蓋栽培技術(shù)[1-3]可促進(jìn)早熟增產(chǎn)、增溫保墑、增光防蟲以及提高作物水分利用率。海南省于1998年開始引進(jìn)地膜栽培覆蓋技術(shù)，到2014年海南省地膜使用量達(dá)到1.68萬t，覆蓋面積370萬畝，地膜覆蓋栽培面積達(dá)80%以上。地膜成為繼化肥、農(nóng)藥后的第三大農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料，同時，地膜覆蓋技術(shù)也被譽(yù)為繼良種、化肥后的第三次農(nóng)業(yè)技術(shù)革命，與此同時，土壤地膜白色污染已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)污染[4]中的第三大問題，為了解決這一問題，可降解地膜的研究應(yīng)運(yùn)而生。

可降解地膜[5]是一種新型的環(huán)保地膜，也是我國發(fā)展綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)的急需產(chǎn)品，其主要原料為一種或兩種以上生物降解材料混配吹塑加工而成。同時，國內(nèi)外還利用光氧化雙降解母料與聚乙烯料混合吹制成降解地膜。近幾年，國內(nèi)相繼出現(xiàn)了生物降解地膜、植物纖維地膜、光／生物雙降解地膜、液態(tài)噴灑薄膜等。我國可降解塑料出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代中期，80年代才開始進(jìn)行對生物可降解塑料的研究，全生物降解地膜、光降解地膜、熱氧化-生物降解膜、是我國開發(fā)研究的主要方向。有研究指出[6-7]，生物降解地膜具有和PE地膜相似的薄膜特性，可以在田間最終降解成二氧化碳和水而消失，能夠消除使用PE地膜帶來的殘留對農(nóng)作物生長帶來的不利影響。不同類型降解地膜的降解特性在區(qū)域性上也存在差異。何文清等[8,9]研究表明，在河北試驗(yàn)點(diǎn)降解地膜的降解速率要明顯快于新疆試驗(yàn)點(diǎn)。本文通過對比幾種不同的降解地膜在自然條件下暴曬和翻入土壤后的降解情況展開試驗(yàn)研究可降解地膜在熱帶地區(qū)田間的適用性，為海南地區(qū)開展環(huán)保型生物降解地膜的示范與推廣奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試地膜12種，分別為TW、ND-SJ3、ND-SJ4、ND-YS、ND-HS、ND-FS、HN-WS、TZ1號（快）、TZ2號（慢）、HD1號（全黑）、HD2號（銀黑雙色）、以普通膜（CK）為對照。其中，前六種膜為1 m寬幅，其余均為1.5 m。

表1 供試膜類別Table 1 Categories of test mulching films

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 暴曬試驗(yàn) 試驗(yàn)于2016年11月在三亞國家科技園區(qū)進(jìn)行，試驗(yàn)按照上述順序設(shè)置12個處理，以普通膜為對照（CK），在室內(nèi)剪成15 cm*25 cm相同面積后覆蓋進(jìn)行暴曬試驗(yàn)，研究其降解規(guī)律。

1.2.2 埋土試驗(yàn) 試驗(yàn)于2017年3月在三亞國家科技園區(qū)進(jìn)行，將上述12種剛出廠的地膜剪取15 cm*25 cm同樣面積的樣品3塊，在萬分之一的天平上稱重后展平埋入土壤20 cm深處，研究其降解性能，并于兩個月后挖取樣品并稱重。為防止挖取過程破壞試驗(yàn)地膜，蓋土前在膜的上下方先覆蓋一層防蟲網(wǎng)作為保護(hù)。失重率按以下公式計(jì)算：

2 結(jié)果與分析

2.1 可降解地膜產(chǎn)品特性及化學(xué)性質(zhì)

表2 供試地膜產(chǎn)品性狀Table 2 Characters of test mulching films

試驗(yàn)通過儀器測量供試可降解地膜產(chǎn)品的厚度，采用燃燒嗅聞釋放氣味的方法判斷供試可降解地膜產(chǎn)品的化學(xué)性質(zhì)及材質(zhì)。由表2可知，除HN-WS外，其它可降解地膜的厚度均比普通地膜薄，由于各地膜的材質(zhì)和厚度不同，其誘導(dǎo)期和化學(xué)性質(zhì)也有一定的差異，通過可降解地膜的誘導(dǎo)期來作為作物栽培所需地膜的選擇依據(jù)。

2.2 不同降解地膜在土表暴曬降解規(guī)律

表3 不同降解地膜在土表暴曬降解規(guī)律Table 3 The rule of different degradation mulching films exposed to the sun on the soil surface

從表3可以看出，在暴曬20天之后，HD 2號、TZ 1號以及ND-SJ4已經(jīng)進(jìn)入誘導(dǎo)期，TW大面積劈裂，其余幾種并不影響作物的正常生長；60 d后，除了TZ 1號和HN-WS，其余膜均進(jìn)入誘導(dǎo)期開始進(jìn)行降解，其中以TW降解率最高達(dá)70%，TZ 1號次之為50%；試驗(yàn)進(jìn)行90 d后，TZ 1號和TW基本完成降解，同時ND-SJ4也開始大面積破裂，降解率達(dá)20%；剩余其他幾種開始進(jìn)入誘導(dǎo)期進(jìn)行降解；140 d后，ND-SJ3、ND-SJ4的降解速度逐漸加快，等到180 d之后，除了HN-WS和TZ 2號未降解完全外，其它種類地膜降解效果達(dá)到預(yù)期的效果。

2.3 不同降解地膜在土壤里的降解規(guī)律

表4 不同降解地膜埋土試驗(yàn)60 d失重率Table 4 Weight loss ratio of different degradation mulching films buried for 60 d

供試地膜于2017年5月9日取樣稱重，表4結(jié)果表明，各種地膜的失重率發(fā)生了明顯的變化，其中以HN-WS厚度明顯變薄，失重最高，達(dá)到67%，其次為ND-SJ4＞ND-HS＞HD 2號＞TZ 1號（快）＞ND-YS，其他幾種降解膜在試驗(yàn)中還未出現(xiàn)失重。由此表明，ND-SJ4、ND-HS、HD 2號、TZ 1號、ND-YS在翻入土壤可自行降解，其它幾種待后續(xù)觀察。

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)對比了12種降解地膜的降解特性以及在土壤中降解的效果。結(jié)果表明，降解地膜在土表均能自然降解，且降解速率隨著時間的推移越來越快。綜合表2和表3表明，降解地膜翻入土壤也能自行降解，但降解速率有差異?？紤]到不同作物的生育期不同，TZ1號和HD2號在暴曬試驗(yàn)中降解較快，TZ 2號和ND-SJ3降解速度較慢。篩選出TZ1號、TZ2號、ND-SJ3、HD2號可降解地膜，可適用于海南熱帶地區(qū)進(jìn)行大田試驗(yàn)示范。降解地膜是否能夠在土壤中完全降解，降解時間的不確定性以及降解產(chǎn)物是否對土壤有影響，相關(guān)試驗(yàn)還需進(jìn)一步深入研究。

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[3]楊富軍,高華援,趙葉明,等.地膜覆蓋栽培對花生生殖生長及產(chǎn)量的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(26):10643-10645

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[5]黎先發(fā).可降解地膜材料研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].塑料,2004,33(1):76-81

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