高旭華，陳駿佳，黃瑤珠，楊 翀 ，李發(fā)勇，謝 東*

(1廣東省科學(xué)院生物工程研究所，廣東廣州510316；2廣東省生物材料工程技術(shù)研究中心，廣東廣州510316)

0 引言

果蔗是一種生長于熱帶、亞熱帶地區(qū)的特色經(jīng)濟(jì)作物，富含糖類、氨基酸、維生素和微量元素，具有消炎止咳、解酒等功能[1]，深受人們的喜愛，其經(jīng)濟(jì)附加值較高，市場(chǎng)需求量較大，種植面積不斷擴(kuò)大，廣東是果蔗種植主要地區(qū)之一[2]，2012年全省果蔗種植面積約為1.99萬hm2，果蔗產(chǎn)量達(dá)到189.91萬t，主要分布于珠三角和粵北地區(qū)，是農(nóng)民就業(yè)致富的重要經(jīng)濟(jì)來源之一[3]。其中，廣州南沙區(qū)果蔗種植面積達(dá)到0.4萬～0.5萬hm2，是當(dāng)?shù)胤N植面積最大的農(nóng)作物。

廣州地區(qū)果蔗生產(chǎn)成本較高，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，平均每公頃的生產(chǎn)成本為7.82萬元[4]。為了實(shí)現(xiàn)果蔗的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，生長期內(nèi)必須施用大量的復(fù)合肥，多次噴施農(nóng)藥，然而復(fù)合肥的過量使用很容易造成土壤板結(jié)、營養(yǎng)不平衡等問題，除草劑的大量使用也使得田間雜草的抗藥性增加，雜草防治效果逐年下降。而除草地膜的使用不僅可以有效解決田間雜草的防治問題，減少噴施除草劑的人工成本和除草劑的使用量，而且覆蓋地膜后可以減少雨水對(duì)肥料的沖刷，提高肥料的利用率。因此，地膜覆蓋栽培技術(shù)已在果蔗種植上廣泛應(yīng)用[5]。由于種植管理的要求，一般在覆膜后一個(gè)月時(shí)進(jìn)行人工揭膜，方便果蔗后期的追肥培土，揭掉的地膜一般丟置于田頭，并未進(jìn)行有效地回收處理，既浪費(fèi)人工又易造成農(nóng)田白色污染。

生物降解地膜是以生物降解材料為主要原料制備的，用于農(nóng)作物種植時(shí)土壤表面覆蓋的、具有生物降解性能的薄膜，其不僅具備普通塑料膜的功能，而且在自然狀態(tài)下可以被微生物完全降解[6-7]，廣大科研工作者已在馬鈴薯[8]、花生[9-10]、玉米[11]等多種大田作物上開展了相關(guān)的應(yīng)用研究，并取得了良好效果，但是，生物降解地膜在果蔗上的應(yīng)用效果研究鮮有報(bào)道，為此，筆者從2019年開展了相關(guān)的田間試驗(yàn)，旨在為生物降解地膜今后在廣州地區(qū)的推廣提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地設(shè)于廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)萬洲村，前茬作物為果蔗，種植條件較好。供試果蔗品種為黑皮果蔗，普通PE地膜(寬40 cm，厚0.012 mm)，生物降解地膜Ⅰ(寬40 cm，厚0.012 mm)，生物降解地膜Ⅱ(寬40 cm，厚0.016 mm)，使用肥料為挪威復(fù)合肥。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)普通PE地膜(CK)、生物降解地膜Ⅰ(處理 A)和生物降解地膜Ⅱ(處理 B)共 3個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次，小區(qū)面積135 m2，播種時(shí)間為2019年4月2日，覆膜時(shí)間為2019年4月3日，收獲期為2020年2月13日。播種前機(jī)械開寬畦，每畦寬4.5 m，畦與畦之間設(shè)排水溝，溝寬60 cm，每畦植蔗3行，行距150 cm，下種量平均每米2.5段蔗種，每條蔗種 5～8個(gè)芽，排好蔗種后用輪式壓膜機(jī)蓋膜。果蔗定苗后每20～25天追肥1次，在果蔗整個(gè)生長期控制施肥量12750 kg/hm2，普通PE地膜處理待果蔗出苗后人工揭膜，生物降解地膜處理不揭膜，直接進(jìn)行培土追肥等田間管理。

2 結(jié)果和分析

2.1 生物降解地膜力學(xué)性能

生物降解地膜的初始力學(xué)性能如表1所示，同樣厚度下，生物降解地膜的拉伸負(fù)荷和拉伸強(qiáng)度均優(yōu)于普通PE地膜，而普通PE地膜的橫向直角撕裂負(fù)荷和縱向斷裂伸長率優(yōu)于生物降解地膜。隨著生物降解地膜厚度的增加，地膜的拉伸負(fù)荷和直角撕裂負(fù)荷均相應(yīng)提高。不同厚度的生物降解地膜均滿足《GB/T 35795-2017全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜》中的力學(xué)性能要求。

表1 地膜初始力學(xué)性能

2.2 生物降解地膜降解情況

田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)(見表2)，在果蔗栽培條件下，覆膜后66天，處理A的降解失重率為26.75%，處理B的降解失重率低于處理A，為14.71%；而覆膜后248天，處理A已完全降解，降解失重率達(dá)到100%，而處理B的降解失重率僅為57.41%。

表2 地膜田間降解情況

2.3 生物降解地膜對(duì)果蔗農(nóng)藝形狀的影響

覆膜后不同時(shí)期果蔗株高的調(diào)查情況見表3，3個(gè)處理的株高整體變化趨勢(shì)一致，均隨著時(shí)間的推移株高均逐漸增加。

覆膜后60～80天，3個(gè)處理株高從高到低依次為 A＞B＞CK，此階段果蔗生長速度較慢；覆膜后80～100天，此階段果蔗生長旺盛，處理A的日伸長速度達(dá)到 2.01 cm，各處理果蔗的株高接近 100 cm；覆膜后 100～190天，此階段果蔗進(jìn)入快速生長期，蔗莖保持快速的伸長速度，仍然以處理A的速度最快，各處理間差異不大；覆膜后190～250天，此階段果蔗生長速度變緩，CK處理的株高介于二者之間。

分別于覆膜后160、190、250天調(diào)查3個(gè)處理的莖徑，具體調(diào)查情況見表4。3個(gè)處理各時(shí)期莖徑差異不大，且在160～250天期間莖徑無明顯變化，莖徑均維持在37～41 mm之間。

表3 不同時(shí)期果蔗株高調(diào)查結(jié)果

表4 不同時(shí)期果蔗莖徑調(diào)查結(jié)果

2.4 生物降解地膜對(duì)果蔗產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

不同處理對(duì)果蔗產(chǎn)量的影響如表5所示，3個(gè)處理中以處理A的產(chǎn)量最高，處理B次之，CK處理最低，處理 A和 B較 CK分別增產(chǎn) 13.47%和13.05%；由于試驗(yàn)地果蔗精細(xì)化管理，實(shí)施總體苗數(shù)控制，所以試驗(yàn)地有效莖數(shù)差異不大；株高以處理A最高，處理B最低，CK介于二者之間；收獲期3個(gè)處理莖徑從高到低依次為B＞A＞CK；單莖重處理B最高達(dá)到3.65 kg，處理A為3.57 kg，CK最少為3.23 kg。

表5 生物降解地膜對(duì)果蔗產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

生物降解地膜應(yīng)用于果蔗種植，不僅在覆膜后一個(gè)月果蔗可以自動(dòng)穿膜免去人工揭膜的工序，而且在果蔗的生長中后期可以在膜上直接進(jìn)行追肥培土，保證果蔗生長對(duì)養(yǎng)分的需求，同時(shí)由于降解材料的特殊性在覆膜后一定時(shí)間生物降解地膜已完全降解，不會(huì)對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境造成影響。

生物降解地膜在苗期可以較好地發(fā)揮增溫、保墑、保肥和除草功能，促進(jìn)果蔗早發(fā)芽，延長其有效生長期，為果蔗的高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本研究試驗(yàn)結(jié)果表明，2種生物降解地膜處理的產(chǎn)量分別為139470、138948 kg/hm2，較普通PE地膜處理分別增產(chǎn)13.47和13.05個(gè)百分點(diǎn)，增產(chǎn)效果明顯，這可能與生物降解地膜在果蔗齊苗后繼續(xù)保留在田間有一定的關(guān)系。雖然果蔗齊苗后膜面出現(xiàn)了一定數(shù)量的降解裂口，但是仍然可以發(fā)揮部分的增溫保水功能，而普通PE膜已完全揭掉，二者相比生物降解地膜的增產(chǎn)優(yōu)勢(shì)更加明顯。

廣州市南沙區(qū)種植果蔗歷史悠久，地膜覆蓋栽培技術(shù)已作為一種常規(guī)手段被廣泛應(yīng)用。一般在覆膜時(shí)采用輪壓的方式進(jìn)行覆膜，這種方式對(duì)地膜的機(jī)械性能要求較高，如果地膜力學(xué)性能較差，膜面很容易在覆膜的過程中出現(xiàn)破損，嚴(yán)重影響地膜的使用效果，本試驗(yàn)中所使用的生物降解地膜能夠較好地滿足機(jī)械覆膜的要求。種植果蔗地膜的使用量較少，一般為3 kg左右，生物降解地膜單位面積的使用量要大于普通PE膜，但是使用生物降解地膜在果蔗的出苗期不用人工揭膜節(jié)省了一定勞動(dòng)力成本，且產(chǎn)量有所增加，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染日益突出的情況下，推廣生物降解地膜較好地解決了使用普通 PE膜引起的環(huán)境污染問題，是一種符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的綠色新產(chǎn)品。鑒于生物降解地膜在果蔗上的使用效果，建議擴(kuò)大應(yīng)用面積，進(jìn)而從源頭上徹底解決塑料地膜造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題。