高華鋒，王全會，楊麗平，秦汝平，敖金成，趙 翠，肖毅恒

（1.云南省曲靖市煙草公司，云南 曲靖 655000；2.云南農業(yè)大學資源與環(huán)境學院，昆明 650201）

地膜覆蓋因其具有明顯的增溫、保墑、減蒸、抑制雜草等諸多優(yōu)勢，在干旱半干旱［1-3］、高寒等區(qū)域雨養(yǎng)農業(yè)上被廣泛應用，是提高作物產量和高效用水的最佳栽培方式，在中國糧食作物增產方面貢獻巨大［4］。在受資源缺乏和積溫不足的區(qū)域，地膜覆蓋面積廣，使用強度大［5，6］。然而聚乙烯分子較高的結晶度與相對分子質量、較強的疏水性與分子作用力導致其難以被降解［7］，使用后大量地膜碎片長期殘留于農田土壤中，對土壤及農事作業(yè)、作物生長及農產品品質產生不利影響［8，9］，形成嚴重的白色污染。劉中敏等［10］研究指出，解決該問題的最好途徑就是降解材料的研制和開發(fā)應用。因此，開發(fā)可降解地膜，并在不同作物上推廣應用成為研究熱點［11-14］，并且眾多研究認為替代常規(guī)地膜技術是可行的［11］。

曲靖市地處云貴高原中部滇東高原向黔西高原過渡地帶，屬低緯高原亞熱帶季風氣候區(qū)，宜煙耕地面積超過 56 萬 hm2，年均烤煙產量達 1.75×105t，是云南最大的烤煙產區(qū)，地膜用量大。研究認為，生物降解膜適用于烤煙的覆蓋應用［15］，應用于煙草生產是可行的［16］。然而，地膜的降解性能受環(huán)境的影響較大［17，18］。有研究認為，湖南永州植煙區(qū)烤煙地膜覆蓋栽培宜選用60 d 開始降解的生物降解地膜［19］。另外，使用成本、用量遠高于普通PE 膜［20］，使得生物降解地膜推廣應用受阻，而且不同生物全降解地膜在特定煙區(qū)條件下降解特性及其綜合效應研究鮮見報道。為此，本研究在曲靖核心煙區(qū)開展新型可降解地膜的篩選，為曲靖煙區(qū)篩選出適于烤煙生產應用的可降解地膜提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)域概況

試驗于2019 年4—9 月在曲靖市馬龍縣舊縣鄉(xiāng)進行，地處東經(jīng) 103°23′10″，北緯 25°20′20″，區(qū)域平均海拔2 000 m，年降雨量1 032 mm，年日照時間大于1 900 h，無霜期大于240 d。供試土壤為紅壤，移栽前基礎養(yǎng)分有機質、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別為 24.5 g∕kg、137.09 mg∕kg、35.22 mg∕kg、191.17 mg∕kg，pH 為 5.47。

1.2 試驗設計

試驗設3 個處理，即常規(guī)黑色PE（CK）膜、黑色全生物降解地膜（T1）、白色全生物降解地膜（T2）。常規(guī)PE 膜厚度為0.010 mm，全生物降解地膜厚度為0.012 mm，寬均為100 cm。供試品種為當?shù)刂髟钥緹熎贩N云煙97。采用漂浮育苗方式育苗?？緹熡?019 年4 月15 日移栽，肥料用量、烤煙栽培及田間管理與常規(guī)種植一致。采用隨機區(qū)組試驗，每個處理 667 m2，設 3 次重復。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤溫濕度 分別于覆膜后間隔10 d，培土之后間隔20 d，在15：00 使用土壤溫濕度測量儀記錄各處理土壤10～15 cm 深度的溫濕度，常規(guī)溫度測量膜外溫度。

1.3.2 降解率 于中耕培土前，每個處理隨機調查10 株，即壟面 600 cm 長，間隔 10 d 調查 1 次，記錄地膜降解開裂日期及開裂長度。培土覆蓋后，間隔20 d 調查1 次，直至烤煙采烤結束觀察地膜降解速度，以地膜碎片大小確定降解程度（按5 級降解程度劃分）。

1.3.3 降解膜抗張強度和抗張力 抗張強度和抗張力依據(jù)GB∕T 12914—2008 紙和紙板抗張強度的測定進行。

1.3.4 土壤關鍵養(yǎng)分 土壤主要養(yǎng)分速效氮、速效磷、速效鉀、有機質含量及pH 測定均參照文獻［21］進行。

1.3.5 煙葉化學成分 煙葉化學成分水溶性總糖、鉀、總植物堿、氯、總氮、淀粉含量的測定分別參考標準 YC∕T 159—2002、YC∕T 217—2007、YC∕T 160—2002、YC∕T162—2011、YC∕T161—2002、YC∕T 216—2007 進行。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用SPSS 16.0 和Excel 2007 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 不同覆膜處理對土壤保溫保濕效果的影響

從移栽后10、20、30 d、40 d 的土溫調查數(shù)據(jù)（表1）可以看出，不同覆膜處理的土壤溫度差異不明顯，但總體以白色全降解地膜保溫效果較其他處理好，常規(guī)PE 膜次之，其中覆膜后30 d 常規(guī)PE 膜處理土壤溫度顯著高于黑色全降解地膜（P＜0.05），與白色全降解地膜無顯著差異（P＞0.05）。全降解地膜土壤保墑效果整體上低于常規(guī)PE，2 種顏色生物全降解地膜保墑效果不同調查期規(guī)律性不同，差異不顯著（P＞0.05）。

2.2 不同覆膜處理中膜的物理特性及降解特征

從表2 可以看出，常規(guī)PE 新膜抗張力和抗張強度均大于全降解地膜，3 個處理間差異不顯著（P＞0.05）。覆膜150 d 后，常規(guī)PE 膜的抗張力和抗張強度極顯著大于2 種試驗全生物降解地膜（P＜0.01），黑色和白色全降解地膜的抗張力和抗張強度差異不顯著（P＞0.05），但黑色全降解膜降解率達63.73%，白色全降解地膜降解率達55.41%，常規(guī)PE 地膜降解率為0，說明黑色全降解地膜降解得更快，這可能與其力學性能差有關。

表1 不同覆膜對土壤保溫保濕效果的影響

表2 不同處理地膜的物理特性及降解特征

2.3 破裂特征分析

從表3 可以看出，黑色全降解地膜降解較快，移栽后35 d 開始開裂，且平均開裂長度達6.5 cm，較白色全降解地膜提前15 d，而常規(guī)PE 地膜未見開裂，說明黑色全降解地膜降解較快。

表3 不同地膜破裂特征分析

2.4 不同覆膜處理對土壤養(yǎng)分的影響

從表4 可以看出，與常規(guī)的PE 地膜相比，生物全降解地膜處理的植煙土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量略低于PE 地膜處理，但黑色生物全降解地膜處理土壤有機質含量高于PE 地膜和白色生物全降解地膜處理，白色生物全降解地膜和PE 地膜處理土壤pH 一致。這可能與全降解地膜覆蓋致使養(yǎng)分發(fā)生一定流失或更有利于植株吸收養(yǎng)分，而常規(guī)PE 膜因為未揭膜對養(yǎng)分淋溶損失產生阻隔效應有關，因而對照土壤的養(yǎng)分水平優(yōu)于全降解地膜處理。

2.5 不同覆膜處理對中上部煙葉化學成分協(xié)調性的影響

從表5 可以看出，覆膜類型對中上部煙葉化學成分協(xié)調性有一定影響。試驗中，B2F 等級煙葉化學成分綜合指數(shù)大小關系表現(xiàn)為T2＞T1＞CK，C3F等級煙葉化學成分綜合指數(shù)大小關系表現(xiàn)為T2＞CK＞T1。說明白色全降解地膜對中上部煙葉常規(guī)化學成分協(xié)調性有正效應。

表4 不同覆膜對土壤關鍵養(yǎng)分含量的影響

表5 不同覆膜對中上部煙葉化學成分協(xié)調性的影響

3 討論與結論

韓冬梅等［22］研究表明，與對照相比，降解地膜對不同土層溫度均有較好的提升效果，5～10 cm 土層增溫幅度達4.8%～9.9%，較對照平均增濕0.6%～0.13%。唐文雪等［23］研究了地膜降解特征對土壤水熱效應和玉米產量的影響，指出不同降解膜降解速率有明顯差異，具有顯著的保墑性能，但隨著破損程度的增加，保墑性能降低。本試驗中，全降解地膜的保溫保濕效果整體低于常規(guī)PE 地膜，且白色全降解地膜保溫效果優(yōu)于黑色全降解地膜。這與崔磊等［24］研究氧化-生物雙降解地膜因過早降解顯著降低了土壤溫度、土壤水分結果一致。云南一般自4月10 日起對烤煙膜下小苗開始移栽，至5 月10 日常規(guī)移栽基本結束，5 月、6 月中上旬正值云南旱季，而本試驗降解地膜新膜及移栽后150 d 膜的抗張力和抗張強度值均低于常規(guī)PE 地膜，黑色全降解地膜在移栽后35 d 出現(xiàn)開裂，失去保墑效應。增溫保墑性能是降解膜能否應用于生產實踐的重要指標［25，26］。因此，生物全降解地膜過早降解，不利于前期植煙土壤的保墑作用，生物全降解地膜在曲靖煙區(qū)使用應進一步驗證。

生物降解地膜對煙葉化學成分的協(xié)調性有一定的正效應。樊俊等［16］研究認為，地膜覆蓋的烤煙農藝性狀、煙葉產量和化學成分協(xié)調性好于露地對照，以普通地膜最好，其次為生物降解地膜。本試驗中，生物降解地膜處理煙葉化學成分協(xié)調性整體優(yōu)于常規(guī)PE 地膜處理，其中以白色全降解地膜效果最佳，這與高維常等［27］研究結論一致，說明白色全降解地膜對改善煙葉品質具有正效應，這可能與生物降解地膜覆蓋有利于改善煙株光合作用有關［15］。

綜上所述，在曲靖核心煙區(qū)使用全生物降解地膜覆蓋栽培是可行性的，既可降低揭膜的人工成本，也能在一定程度提高煙葉品質，雖然目前生物降解地膜的成本較高，使用量較大，但隨著高效低成本的生物降解膜開發(fā)出來，烤煙全生物降解地膜覆蓋栽培的應用前景廣闊。