華利民，劉慧穎，薛穎昊，蘭希平，王藝陶，蔡廣興

（1遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，沈陽 110161；2農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)總站，北京 100125；3遼寧省農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，沈陽 110034）

0 引言

地膜覆蓋能夠保溫、保水、保肥、抑制雜草、延長(zhǎng)作物生長(zhǎng)期、確保作物增產(chǎn)，已成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要物質(zhì)資料[1-5]。截至2019年，全國(guó)地膜用量達(dá)到137.9萬t，地膜覆蓋種植面積達(dá)到1762.8萬hm2，約占耕地總面積的12.1%[6]。目前，普遍使用的地膜多為聚乙烯地膜，屬于高分子化合物，在自然界中極難降解，隨著地膜使用年限、使用量和使用面積的增加，地膜污染已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展面臨的突出問題[7-9]。

地西泮(diazepam)作為苯二氮卓類抗焦慮藥物[1],具有抗焦慮、鎮(zhèn)靜、催眠、抗驚厥、抗癲癇及中樞性肌肉松弛作用[2]。這可能與其選擇性地作用于大腦邊緣系統(tǒng)，與中樞苯二氯卓受體結(jié)合而促進(jìn)γ-氨基丁酸(GABA)的釋放或突觸傳遞功能有關(guān)[3～8]。通過刺激上行性網(wǎng)狀激活系統(tǒng)內(nèi)γ-氨基丁酸受體從而增強(qiáng)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制性,提高人體腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)受到刺激后皮質(zhì)與皮質(zhì)邊緣覺醒反應(yīng)的阻斷性[9]。雖然可以通過肝臟代謝生成奧沙西泮，但是依然具有生物活性，可以在人體內(nèi)累積，具有一定的危害[10，11]。

2017年，農(nóng)業(yè)部關(guān)于印發(fā)《農(nóng)膜回收行動(dòng)方案》的通知指出，要著力解決農(nóng)田殘膜污染問題，地膜應(yīng)用目的從“以增產(chǎn)為核心”向“可持續(xù)發(fā)展的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效和環(huán)境友好”轉(zhuǎn)變，地膜應(yīng)用效果評(píng)價(jià)也需要向多元的綜合評(píng)價(jià)方式轉(zhuǎn)變，注重其經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和生態(tài)環(huán)境效應(yīng)。隨著地膜產(chǎn)品的不斷革新，不同顏色[10-16]、材料[16-19]、厚度[16,20-21]地膜等應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)，通常以作物產(chǎn)量、降解性能、成本、抑制雜草效果、作用機(jī)理、機(jī)械性能、土壤地膜殘留量等單一或幾個(gè)指標(biāo)來評(píng)估考核，其中兼顧了產(chǎn)量、成本、土壤溫濕度變化機(jī)理等較常見[7-22]。王斌等[22]研究認(rèn)為PBAT型全生物降解地膜在南疆棉花和玉米產(chǎn)量上比PE地膜更具增產(chǎn)效果。而鄔強(qiáng)、龔照龍等[23-24]研究表明，生物降解膜的棉花產(chǎn)量比PE地膜的產(chǎn)量有所降低。韓文賀等[25]應(yīng)用氧化生物雙降解地膜有效減少了地膜殘留，但僅以地膜殘留特征為考核對(duì)象。可見不同的地膜產(chǎn)品在不同地區(qū)和作物、不同考核指標(biāo)上的表現(xiàn)是不同的，很難定義哪種產(chǎn)品更優(yōu)，難以全方位綜合確定某地區(qū)的適宜推廣地膜產(chǎn)品。本研究方法受綜合指數(shù)法定量評(píng)價(jià)玉米氮肥施用綜合效應(yīng)啟示[26]，采用戒上型隸屬函數(shù)確定考核指標(biāo)的隸屬度值，采用相關(guān)分析法確定考核指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，應(yīng)用綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)不同地膜應(yīng)用的綜合效應(yīng)。數(shù)據(jù)基于半干旱風(fēng)沙土區(qū)花生覆膜3年定位試驗(yàn)結(jié)果，選取花生產(chǎn)量、土壤肥力綜合養(yǎng)分指數(shù)、經(jīng)濟(jì)成本、地膜殘留量、地膜機(jī)械性能綜合指數(shù)作為考核指標(biāo)，考核指標(biāo)的選取代表了本研究主要目的，兼顧評(píng)價(jià)不同地膜覆膜對(duì)花生產(chǎn)量、土壤肥力、投入成本，土壤殘膜，上機(jī)性能的影響。地膜產(chǎn)品應(yīng)用效果的參照對(duì)比為普通PE地膜，對(duì)地膜的抑制雜草等功能視為相同，因此綜合效應(yīng)指標(biāo)的選取忽略了對(duì)抑制雜草等其他功能的考核，是對(duì)該方法的初步探討，還有待于進(jìn)一步完善。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)布置在遼寧省阜新市細(xì)河區(qū)桃李村，位于溫帶半干旱季風(fēng)大陸性氣候區(qū)，平均氣溫7.2℃，有效積溫為3298.3℃，無霜期為144天；平均年降雨量為423 mm，年平均蒸發(fā)量為1847.6 mm。試驗(yàn)區(qū)土壤類型為砂壤土。0～20 cm耕層土壤全氮0.72 g/kg，全磷0.37 g/kg，全鉀 23.71 g/kg，有機(jī)質(zhì) 14.80 g/kg，pH 6.7，速效氮66.17 mg/kg，速效磷13.64 mg/kg，速效鉀57.78 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，4個(gè)處理，3次重復(fù)，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)面積為30 m2。處理分別為不覆膜CK、普通地膜PE、全生物可降解地膜T1、光生物雙降解地膜T2，供試地膜機(jī)械性能及成分見表1。

表1 供試地膜機(jī)械性能及成分

花生為珍珠豆型，采取大壟雙行機(jī)械覆膜種植，壟距90 cm左右，壟高10～12 cm，壟面寬50～60 cm，種植密度27萬～30萬株/hm2；花生施復(fù)合肥（N:P2O5:K2O=15:15:15）375～450 kg/hm2，一次性施入。

1.3 采樣及測(cè)定方法

土壤全氮用凱氏法，全磷用氫氧化鈉熔融-鉬銻抗比色法，全鉀用氫氧化鈉熔融-火焰光度法，有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀法，土壤pH用電位法，速效氮用堿解擴(kuò)散法，速效磷用碳酸氫鈉浸提鉬銻抗比色法，速效鉀用醋酸銨浸提火焰光度法，拉伸性能測(cè)定按GB/T 1040—2006規(guī)定進(jìn)行測(cè)試，直角撕裂負(fù)荷按QB/T 1130—1991規(guī)定進(jìn)行測(cè)試。

1.4 計(jì)算方法

1.4.1 土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)SNI土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)SNI（soil nutrient index）計(jì)算如式（1）。

（4）成本計(jì)算忽略一切同等條件下影響因素，只考慮地膜購買成本和回收成本，建立在遼寧省地膜市場(chǎng)調(diào)研的90個(gè)地膜產(chǎn)品價(jià)格基礎(chǔ)上。

1.4.2 地膜成本 地膜成本計(jì)算如式（2）。

其中，F(xiàn)代表分值，W代表權(quán)重系數(shù)，i代表養(yǎng)分指標(biāo)。養(yǎng)分評(píng)價(jià)指標(biāo)包括有機(jī)質(zhì)、有效磷、有效鉀、堿解氮。

1.4.3 機(jī)械性能綜合指數(shù)MPI機(jī)械性能綜合指數(shù)MPI（mechanical properties index）計(jì)算如式（3）。

其中，F(xiàn)代表分值，W代表權(quán)重系數(shù)，i代表性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。評(píng)價(jià)指標(biāo)選取材質(zhì)、厚度、縱向拉伸負(fù)荷表征上機(jī)性能，橫向、縱向直角撕裂負(fù)荷表征穿刺性能（一般表征為抗秸稈、草的穿刺性）5個(gè)指標(biāo)。

首先建立各評(píng)價(jià)指標(biāo)的隸屬函數(shù)，對(duì)其進(jìn)行歸一化處理，并計(jì)算其隸屬度值?（x），以此表示各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的狀態(tài)值。本研究采用戒上型隸屬函數(shù)確定指標(biāo)的隸屬度值，即在一定范圍內(nèi)，評(píng)價(jià)指標(biāo)有效，而低于或超過此范圍，指標(biāo)變化影響很小，其隸屬函數(shù)的解析式如式（5）。

權(quán)重系數(shù)的確定方法有很多種，但為保證評(píng)價(jià)精度和評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本試驗(yàn)采用相關(guān)分析法確定權(quán)重系數(shù)Wi，即利用各指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)來確定權(quán)重系數(shù)。首先計(jì)算單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)，然后求評(píng)價(jià)指標(biāo)之間相關(guān)系數(shù)的平均值，并以該平均值占所有評(píng)價(jià)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)平均值總和的比作為該單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重（表5）。

“長(zhǎng)/太息/以掩涕兮，哀/民生/之多艱。余/雖/好修姱/以羈兮，謇/朝誶/而夕替。既/替余/以蕙兮，又/申之/以攬茝。亦/余心/之所善兮，雖/九死/其猶未悔。怨/靈修/之浩蕩兮，終/不察/夫民心。眾女/嫉余/之蛾眉兮，謠諑/謂余/以善淫。固/時(shí)俗/之工巧兮，偭/規(guī)矩/而改錯(cuò)。背/繩墨/以追曲兮，競(jìng)/周容/以為度。忳/郁邑/余侘傺兮，吾/獨(dú)/窮困乎/此時(shí)也。寧/溘死/以流亡兮，余/不忍/為此態(tài)也！鷙/鳥/之不群兮，自/前世/而固然。何/方圜/之能周兮？夫/孰/異道/而相安？屈心/而抑志兮，忍尤/而攘詬。伏/清白/以死直兮，固/前圣/之所厚。

（1）由于本試驗(yàn)為小區(qū)試驗(yàn)，質(zhì)地、坡度等指標(biāo)沒有差異，同時(shí)本試驗(yàn)中的各處理pH隸屬度值相同，因此pH也不作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。選取指標(biāo)與北京市土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)指標(biāo)相一致，因此采用北京市土壤養(yǎng)分指標(biāo)評(píng)分權(quán)重系數(shù)對(duì)不同施氮方式的培肥效果進(jìn)行評(píng)價(jià)[27]。根據(jù)3年覆膜與不覆膜對(duì)比定位試驗(yàn)的土壤養(yǎng)分變化及2008年阜蒙地區(qū)耕地質(zhì)量調(diào)查評(píng)價(jià)等級(jí)，確定土壤養(yǎng)分指標(biāo)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)。

（2）產(chǎn)量數(shù)據(jù)計(jì)算建立在3年定位試驗(yàn)和該地區(qū)覆膜栽培條件下花生產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)的210個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上。

（3）地膜殘留量的計(jì)算建立在農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)項(xiàng)目“遼寧省全生物可降解地膜對(duì)比試驗(yàn)”（2016—2019）和“遼寧省地膜殘留國(guó)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)”（2014—2018）的210個(gè)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上；鑒于試驗(yàn)地氣候、土壤特征，參試降解地膜完全降解周期要超過365天，而殘留量測(cè)定是在秋收之后，所以降解地膜有一定殘留，花生采收過程根系也攜帶部分殘膜，因此地膜殘留量較實(shí)際殘留值低。

穩(wěn)定流模擬的河道邊界條件為1981年最大流量和平均流量，初始條件為河道比降。非穩(wěn)定流模擬的河道邊界條件為1981年至1982年逐月流量，初始條件為河道基流。根據(jù)穩(wěn)定流模擬所得水深和流速情況調(diào)整模型幾何數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存。建立非穩(wěn)定流模型時(shí)，運(yùn)用穩(wěn)定流模擬中調(diào)整過的幾何數(shù)據(jù)再現(xiàn)河道情況。模型所用邊界條件和初始條件見表1。

由Simulink仿真得到的圖形可以看出原系統(tǒng)的階躍響應(yīng)并不理想，其響應(yīng)的速度慢，而且超調(diào)量明顯過大，因此要將此系統(tǒng)串聯(lián)滯后—超前校正來改善其性能指標(biāo)。

我國(guó)的青海、西藏等偏遠(yuǎn)農(nóng)村地區(qū)適合發(fā)展建設(shè)微電網(wǎng)。這些地區(qū)地廣人稀，負(fù)荷分散，與主網(wǎng)架聯(lián)系薄弱，同時(shí)又有著豐富的風(fēng)光等可再生能源資源，且用能形式相對(duì)單一。因此，發(fā)展微電網(wǎng)不但能夠解決這些地區(qū)的用電難題，還能夠節(jié)約電網(wǎng)建設(shè)成本，改善人民生活水平[32]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地膜對(duì)各項(xiàng)考核指標(biāo)的影響

3年定位試驗(yàn)的年均經(jīng)濟(jì)成本、地膜機(jī)械性能指數(shù)、年均產(chǎn)量、地膜殘留量、土壤肥力綜合養(yǎng)分指數(shù)的試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2 不同處理對(duì)各項(xiàng)考核指標(biāo)的影響

2.2 隸屬函數(shù)的確定

1.4.4 地膜應(yīng)用綜合效應(yīng)指數(shù)IEI地膜應(yīng)用綜合效應(yīng)指數(shù)IEI（integrated evaluation index）計(jì)算如式（4）。

式中，x1和x2分別為隸屬函數(shù)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，表征指標(biāo)的低和高2種極端水平狀況，取值為各指標(biāo)背景數(shù)據(jù)庫的上、下限第10%位置的數(shù)據(jù)指標(biāo)。函數(shù)中的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相應(yīng)取值見表3，土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)、機(jī)械性能綜合指數(shù)已按此方法計(jì)算直接取隸屬度值[13]。各項(xiàng)指標(biāo)隸屬度值見表4。

（5）機(jī)械性能綜合指數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)建立在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)全國(guó)22個(gè)可降解膜機(jī)械性能測(cè)試176個(gè)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，主要因子選取地膜厚度、橫向直角撕裂負(fù)荷、成分、縱向直角撕裂負(fù)荷、縱向拉伸負(fù)荷5個(gè)主要指標(biāo)。

表3 隸屬函數(shù)曲線中轉(zhuǎn)折點(diǎn)的取值

表4 不同地膜的各項(xiàng)指標(biāo)隸屬度值?（x）

2.3 權(quán)重系數(shù)的確定

其中，F(xiàn)代表分值，W代表權(quán)重系數(shù)，i代表經(jīng)濟(jì)成本、地膜機(jī)械性能指數(shù)、產(chǎn)量、地膜殘留量、土壤肥力綜合養(yǎng)分指數(shù)5個(gè)指標(biāo)。

表5 各指標(biāo)間相關(guān)系數(shù)及其權(quán)重系數(shù)

2.4 不同地膜應(yīng)用的綜合效應(yīng)指數(shù)法定量評(píng)價(jià)

由表6可見，地膜機(jī)械性能指標(biāo)、年均產(chǎn)量指標(biāo)和地膜成本指標(biāo)表現(xiàn)出相同的規(guī)律，即T1>T2>PE，而地膜的殘留量和土壤養(yǎng)分綜合指數(shù)卻表現(xiàn)出相反的規(guī)律。全生物可降解地膜的產(chǎn)量最高，機(jī)械性能最好，地膜殘留量最低，但其成本也最高，對(duì)土壤肥力的消耗最大；盡管普通PE地膜成本低，但在花生上的增產(chǎn)效果比其他2種降解膜差，而且土壤殘留量最大；光生物雙降解地膜T2的各種指標(biāo)都介于全生物可降解地膜和普通PE地膜之間。各項(xiàng)單一指標(biāo)很難反映地膜產(chǎn)品應(yīng)用效果的綜合性、復(fù)雜性，難以推斷某個(gè)產(chǎn)品綜合效果的優(yōu)劣，無法選擇區(qū)域推廣的地膜產(chǎn)品。而綜合了地膜成本、地膜機(jī)械性能、產(chǎn)量、地膜殘留量、土壤肥力綜合養(yǎng)分等諸多因素，應(yīng)用綜合指標(biāo)法評(píng)價(jià)不同地膜產(chǎn)品的綜合效果顯示，全生物可降解地膜應(yīng)用的綜合效應(yīng)指數(shù)為0.991，比普通PE地膜的綜合效應(yīng)指數(shù)0.520高出了90.58%，比光生物雙降解地膜的0.646高出53.41%。

村里的貓啊狗啊，都有點(diǎn)憨，見了陌生人來也不認(rèn)生。貓自顧臥著，瞇眼打盹。狗三三兩兩，在街上追逐，其中一只略警覺些，朝來人叫兩聲，很快又貼上來，一會(huì)左，一會(huì)右，故意讓尾巴蹭著你的腿。

表6 不同地膜應(yīng)用綜合效應(yīng)指標(biāo)值

3 結(jié)論

本試驗(yàn)初次嘗試應(yīng)用戒上型隸屬函數(shù)確定考核指標(biāo)的隸屬度值，采用相關(guān)分析法確定考核指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)不同地膜應(yīng)用評(píng)價(jià)的綜合效果，是一種評(píng)價(jià)方式的初步探討。利用此方法評(píng)價(jià)的不同地膜在花生上的應(yīng)用，對(duì)花生產(chǎn)量、土壤培肥、經(jīng)濟(jì)成本、地膜機(jī)械性能、土壤殘留環(huán)境等應(yīng)用綜合效應(yīng)的結(jié)果顯示，全生物可降解地膜和光生物雙降解地膜應(yīng)用綜合效應(yīng)指標(biāo)分別比普通PE地膜高出90.58%和24.23%，全生物可降解地膜比光生物雙降解地膜綜合效應(yīng)指標(biāo)高出了53.41%。如果從這3種地膜產(chǎn)品中選擇，建議在花生生產(chǎn)中推廣應(yīng)用全生物可降解地膜。

4 討論

地膜應(yīng)用效果的評(píng)價(jià)，更多的研究?jī)H是對(duì)一兩種考核指標(biāo)的定量評(píng)價(jià)，而對(duì)該地膜綜合效果的評(píng)價(jià)多采取了模糊定性的方式。趙剛等[28]在旱塬區(qū)通過5年定位試驗(yàn)研究全生物降解地膜對(duì)冬小麥生長(zhǎng)發(fā)育的影響，降解地膜較普通地膜的冬小麥產(chǎn)量和水分利用效率分別降低3.43%和5.55%，但全生物可降解地膜可以完全降解，因此得到旱塬區(qū)降解地膜可以替代普通聚乙烯地膜，并可用于冬小麥覆土栽培。數(shù)學(xué)方法的引入可根據(jù)量化的考核指標(biāo)計(jì)算出綜合效應(yīng)的綜合得分值，使地膜應(yīng)用效果定量與定性評(píng)價(jià)結(jié)合起來，評(píng)價(jià)結(jié)果更全面、客觀、準(zhǔn)確[27-29]。

本研究采用戒上型隸屬函數(shù)確定考核指標(biāo)的隸屬度值，采用相關(guān)分析法確定考核指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，應(yīng)用綜合指數(shù)法評(píng)價(jià)不同施氮處理方式的綜合效應(yīng)，主要參考了玉米氮肥施用綜合效應(yīng)評(píng)價(jià)的研究方法[26]。該綜合指標(biāo)值是一個(gè)全面反映地膜應(yīng)用后對(duì)作物產(chǎn)量、土壤培肥、覆膜及撿拾地膜產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本、地膜上機(jī)的機(jī)械性能、土壤環(huán)境等影響效果狀況的指標(biāo)值，因子的選擇和因子權(quán)重的確定是評(píng)價(jià)的關(guān)鍵內(nèi)容，應(yīng)選擇適宜的考核評(píng)價(jià)指標(biāo)，合理開發(fā)利用綜合指數(shù)法，全面考慮每一個(gè)因子對(duì)評(píng)價(jià)單元的影響，使評(píng)價(jià)結(jié)果更加客觀。因?yàn)楸狙芯恐皇窃摲椒▽?duì)地膜應(yīng)用綜合效果的初步探討，因此有許多不完備之處，如忽略了地膜抑制雜草而減少了農(nóng)藥施用成本的計(jì)算、對(duì)花生品質(zhì)指標(biāo)的評(píng)價(jià)、對(duì)回收再利用潛力的分析、土壤中鄰苯二甲酸酯類（PAEs）增塑劑對(duì)土壤的污染差異[30]等考核指標(biāo)，其方法和指標(biāo)有待于進(jìn)一步完善推敲。本例證試驗(yàn)處理較少，結(jié)果差異明顯。如果此方法應(yīng)用于較多的試驗(yàn)處理，或者多重管理措施的綜合因子的分析，會(huì)對(duì)試驗(yàn)技術(shù)或產(chǎn)品效果的評(píng)估更加具有科學(xué)性和現(xiàn)實(shí)意義。

直播時(shí)，待播種7～8天，幼苗相繼出土，要及時(shí)查苗、補(bǔ)苗，確保全苗。待幼苗8～10片葉時(shí)，拔除生長(zhǎng)勢(shì)弱，畸形苗，選留健壯的幼苗，每穴保留2棵苗。

建議進(jìn)一步研究綜合指數(shù)法定量評(píng)價(jià)地膜的應(yīng)用效果，其定量評(píng)價(jià)的結(jié)果清晰，區(qū)域代表性強(qiáng)，簡(jiǎn)單易行，便于基層農(nóng)業(yè)推廣部門快速篩選推廣優(yōu)良的地膜品種；同時(shí)該方法可以根據(jù)地域特色要求，人為政策調(diào)控某個(gè)因子的權(quán)重系數(shù)，滿足社會(huì)、政治、經(jīng)濟(jì)、管理的需要。