錢娣，王立華，葛夢(mèng)婕，王錫明，韓麗

（1.淮安市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江蘇，223001；2.淮安市蔬菜科學(xué)研究所）

地膜覆蓋栽培技術(shù)具有良好的增溫保墑作用，可提高作物產(chǎn)量，改善土壤肥力，控制草害，在生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用。但同時(shí)地膜殘留也帶來(lái)了環(huán)境污染問(wèn)題，由于普通地膜成本低，沒(méi)有回收利用價(jià)值，生產(chǎn)上多是直接翻耕于土壤中或者收集后集中填埋、焚燒，造成土壤和空氣污染[1]。 傳統(tǒng)地膜材料為聚乙烯（PE），自然條件下難以降解，能夠在土壤中殘存200 a 以上，間接破壞土壤結(jié)構(gòu)，影響植株根系吸收水分和養(yǎng)分，阻礙作物正常生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致作物減產(chǎn)。 為減少塑料地膜污染，應(yīng)推廣應(yīng)用地膜減量替代技術(shù)，使用全生物降解地膜或者更易回收的強(qiáng)化耐候地膜，不僅能起到與普通地膜相近或更好的增產(chǎn)作用，而且能減少地膜殘留，減輕環(huán)境“白色污染”[2]。

淮安是江蘇省辣椒主產(chǎn)區(qū)，覆膜增產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用率較高， 尤其在秋延后辣椒生產(chǎn)中地膜使用量較大，切實(shí)起到了增溫保濕、降低人工除草成本的積極作用，但辣椒生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，后期普通地膜有不同程度破裂，辣椒收獲后地膜回收難度較大，影響后茬作物生長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境也造成一定污染。為此，本研究以全生物降解地膜和強(qiáng)化耐候地膜為試材，研究不同類型地膜對(duì)辣椒產(chǎn)量、生長(zhǎng)發(fā)育的影響以及地膜降解程度，為地膜減量和替代技術(shù)研究提供理論和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試?yán)苯菲贩N為當(dāng)?shù)刂髟云贩N好農(nóng)118。設(shè)置6個(gè)地膜處理，分別為普通PE 膜（山東昌樂(lè)魯光塑料農(nóng)膜有限公司生產(chǎn)），厚度0.01 mm；聚對(duì)苯二甲酸己二酸丁二醇酯（PBAT）全生物降解地膜（南通華盛新材料股份有限公司生產(chǎn)），厚度分別為0.01、0.008 mm；聚乳酸（PLA）全生物降解地膜（上海弘睿生物科技有限公司生產(chǎn)），厚度分別為0.01、0.008 mm；強(qiáng)化耐候地膜（南通華盛新材料股份有限公司生產(chǎn)）， 厚度為0.01 mm。 所有地膜均為黑色，寬幅1.2 m。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2020-2021年在淮安市蔬菜科技園區(qū)單體棚內(nèi)進(jìn)行，大棚長(zhǎng)55 m，寬6 m，覆蓋大棚膜。試驗(yàn)地土壤屬砂壤土， 土壤pH 值7.4， 含有機(jī)質(zhì)27.4 g/kg、全氮2.2 g/kg、速效磷84.6 mg/kg、速效鉀97.8 mg/kg，試驗(yàn)地采用地膜下滴灌，前茬作物為西瓜。 設(shè)置覆蓋普通PE 膜（D1），厚度為0.01 mm 和0.008 mm 的PBAT 降解膜（D2和D3），厚度為0.01 mm和0.008 mm 的PLA 降解膜（D4和D5），強(qiáng)化耐候地膜（D6），不覆蓋地膜（CK）共7 個(gè)處理。 采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，小區(qū)面積19 m2。

試驗(yàn)于2020年9月25日播種育苗，11月7日鋪設(shè)地膜，11月8日定植，密度4447 株/667 m2，各小區(qū)統(tǒng)一按高產(chǎn)農(nóng)藝管理技術(shù)實(shí)施。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目

①株型測(cè)定 結(jié)果初期（2021年3月中旬），每小區(qū)選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的10 株植株，測(cè)定株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬。

②地膜裂解程度 對(duì)各處理地膜的誘導(dǎo)期、開(kāi)裂期、大裂期、碎裂期、無(wú)膜期的時(shí)間進(jìn)行調(diào)查記錄。誘導(dǎo)期， 即從覆膜到壟面地膜出現(xiàn)多處（3 處/m 以上）＜2 cm 自然裂縫或孔洞的時(shí)間；開(kāi)裂期，即≤2 cm壟（畦）面地膜自然裂縫或孔洞（直徑）＜20 cm 出現(xiàn)時(shí)間；大裂期，即壟（畦）面地膜出現(xiàn)≥20 cm 自然裂縫或孔洞（直徑）的時(shí)間；碎裂期，即壟（畦）面地膜出現(xiàn)碎裂，最大地膜殘片面積≤16 cm2的時(shí)間。

③土壤溫度測(cè)定 采用精創(chuàng)RC-4 型自動(dòng)溫度記錄儀，于辣椒定植1 周后鋪設(shè)于地膜下，每個(gè)小區(qū)放置2 個(gè)測(cè)溫儀， 分別測(cè)量土表層和10 cm 土壤溫度。 儀器鋪設(shè)后，自動(dòng)每間隔1 h 記錄土壤溫度，直至收獲結(jié)束（7月15日）將儀器收回。

④產(chǎn)量測(cè)定 測(cè)定辣椒的實(shí)際產(chǎn)量。 每小區(qū)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)產(chǎn)量，每處理取3 次重復(fù)的平均值進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算，最終折算成667 m2產(chǎn)量。

⑤效益分析 統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理的投入品、 地膜、人工等投入費(fèi)用，并結(jié)合產(chǎn)量、地膜批發(fā)價(jià)格等計(jì)算最終凈收益。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)采用Excel 軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同類型地膜處理對(duì)辣椒植物學(xué)特性的影響

由表1 可知，強(qiáng)化耐候膜（D6）處理的株高最高，達(dá)35.69 cm，較CK 高5 cm；而普通膜（D1）較CK高3.69 cm；降解膜的株高較CK高1.51～4.04 cm。 不同處理的莖粗差異不明顯， 0.01 mm 厚的PBAT 降解膜（D2）處理的莖稈最粗，較CK 粗1.07 mm。 葉片上，強(qiáng)化膜（D6）處理的葉長(zhǎng)和葉寬在所有處理中均最大， 分別為11.34、5.38 cm， 較CK 分別高1.43、0.21 cm。 以上結(jié)果表明，強(qiáng)化膜處理的辣椒植物學(xué)特性略優(yōu)于其他覆膜處理，而普通膜與降解膜處理對(duì)辣椒植物學(xué)特性影響相當(dāng)，但均優(yōu)于不覆膜處理。

2.2 不同類型地膜處理對(duì)辣椒產(chǎn)量的影響

2021年4月22日采摘第1 批青椒， 由于2021年辣椒生長(zhǎng)期內(nèi)遭遇低溫凍害和蟲(chóng)害影響，辣椒總體產(chǎn)量較往年同期偏低。 如表1 所示，覆膜處理辣椒產(chǎn)量均高于不覆膜處理。 其中每667 m2產(chǎn)量以D6最高，為2376.87 kg，較CK 增產(chǎn)16.82%，較D1增產(chǎn)5.45%。4 個(gè)降解膜處理每667 m2產(chǎn)量2198.62～2288.57 kg，較CK 增產(chǎn)8.05%～12.48%。0.01 mm 厚的2種降解膜（D2和D4）產(chǎn)量較普通膜略高，分別增產(chǎn)0.31%和1.53%； 而0.008 mm 厚度的降解膜（D3和D5）產(chǎn)量較普通膜少1.96%和2.46%。 從產(chǎn)量結(jié)果看，強(qiáng)化耐候膜較普通PE 膜增產(chǎn)明顯，而降解膜產(chǎn)量和普通PE 膜相當(dāng)。

表1 不同類型地膜處理對(duì)辣椒植物學(xué)特性及產(chǎn)量的影響

2.3 不同類型地膜處理對(duì)土壤溫度的影響

根據(jù)溫度測(cè)定儀記錄的8 個(gè)月的溫度數(shù)據(jù)分析，表層土壤的最低溫度出現(xiàn)在6：00～7：00，最高溫度出現(xiàn)在13：00～14：00，所以選取了整個(gè)觀測(cè)期每天6：00 和13：00 的溫度數(shù)據(jù)的平均值作為土壤的最低和最高溫度。 而10 cm 土層的溫度最低值和最高值分別出現(xiàn)在8：00～9：00、16：00～17：00，所以選取了8：00 和16：00 作為10 cm 土層的最低和最高溫度。 平均值為儀器在整個(gè)觀測(cè)期記錄的所有溫度數(shù)據(jù)的平均。

從表2 可看出，覆膜處理的各項(xiàng)溫度值都高于不覆膜處理，表明覆蓋地膜有良好的保溫效果。 而不同類型的地膜中，表層土壤各項(xiàng)溫度數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)為強(qiáng)化耐候膜＞普通膜＞降解膜；而各處理10 cm土層的溫度差距較小。表明覆蓋地膜對(duì)表層土壤溫度影響大，且不同類型的地膜中，強(qiáng)化耐候膜保溫效果更好。

表2 不同類型地膜處理土表層、10 cm 土壤溫度比較

2.4 不同類型地膜田間裂解程度

如表3 所示， 普通膜和強(qiáng)化膜始終保持完整，降解膜則發(fā)生了不同程度的裂解。 D3最先裂解，分別于鋪后50、64、108 d 進(jìn)入誘導(dǎo)期、開(kāi)裂期、大裂期。至7月30日地膜回收時(shí)，各降解膜都處于大裂期，地膜表面韌性下降，一撕即碎，但都未進(jìn)入碎裂期。從田間裂解程度來(lái)看，PBAT 降解膜的裂解程度大于PLA 降解膜，0.008 mm 的降解膜裂解程度大于0.01 mm 的降解膜。

表3 不同類型地膜田間裂解程度比較

2.5 不同類型地膜應(yīng)用效益比較

由表4 可知，不覆蓋地膜處理（CK）的用工數(shù)最高（用工數(shù)按照8 h/工計(jì)算），主要用于除草。 在覆膜處理中， 用工數(shù)最少的是D1和D6， 較CK 省工75%，其他處理較CK 省工60%～65%。 進(jìn)一步分析用工情況，降解膜回收人工少于D1和D6，但D1和D6的控草效果好于降解膜， 最終用工數(shù)仍以D1和D6最低。 地膜費(fèi)用中，由于降解膜還未大規(guī)模推廣應(yīng)用，因而費(fèi)用較高。 辣椒按照4.5 元/kg 的市場(chǎng)批發(fā)價(jià)計(jì)算，D6處理的效益最高，每667 m2的效益分別為7469.9 元，較CK 和D1分別高38.43%和7.90%。D2～D5處理的效益較CK 高19.18%～27.36%， 較D1少0.72%～7.10%。 表明覆蓋強(qiáng)化膜的效益增加更為明顯。

表4 不同類型地膜處理辣椒種植成本與收益情況比較

3 小結(jié)與討論

通過(guò)地膜覆蓋對(duì)不同類型作物生長(zhǎng)情況影響研究表明，地膜覆蓋可增加作物產(chǎn)量，降低生產(chǎn)用工成本，增加種植收益[3，4]。 本研究中通過(guò)不同覆膜處理辣椒植物學(xué)特性比較，強(qiáng)化膜較其他覆膜處理均有優(yōu)勢(shì)，尤其是株高和葉長(zhǎng)，明顯高于其他處理。本次試驗(yàn)中，由于年初遭遇極端低溫，辣椒在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期受低溫影響，導(dǎo)致辣椒總體產(chǎn)量偏低。 不同覆膜處理辣椒產(chǎn)量趨勢(shì)表現(xiàn)為強(qiáng)化耐候膜最高，普通膜和降解膜相當(dāng)。說(shuō)明普通膜和降解膜對(duì)促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)狀況相似，但強(qiáng)化膜優(yōu)勢(shì)更為明顯。

地膜覆蓋可調(diào)控土壤溫度和降低水分蒸發(fā)，從而改善土壤的水熱條件，促進(jìn)作物的生長(zhǎng)[5]。本研究對(duì)不同覆膜處理的土壤表層和10 cm 土壤溫度進(jìn)行研究，結(jié)果表明，由于強(qiáng)化耐候膜韌性強(qiáng)，不易破裂，使得表層土壤溫度高于其他地膜，保溫性能較好，促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育，有助于產(chǎn)量提高。而降解膜由于后期破損嚴(yán)重，保溫性能下降，增產(chǎn)效果不及強(qiáng)化膜。 比較不同處理的地膜降解程度，生物降解膜從鋪設(shè)地膜50 d 后進(jìn)入誘導(dǎo)期，隨時(shí)間推移，孔洞和撕裂程度加大，部分裸露地面以及覆蓋不嚴(yán)實(shí)的地表開(kāi)始長(zhǎng)草，長(zhǎng)出的草將地膜頂破，加劇了降解膜的撕裂程度，導(dǎo)致辣椒生長(zhǎng)后期地膜對(duì)地表保溫保墑作用下降。 至辣椒收獲結(jié)束，即覆膜約9 個(gè)月的時(shí)間，降解膜未出現(xiàn)大規(guī)模降解，對(duì)后茬作物種植影響不大， 但其碎片深埋地下是否能完全降解，以及降解的時(shí)間還需后期進(jìn)一步試驗(yàn)研究。

覆蓋黑地膜能有效地控制雜草生長(zhǎng)，覆膜處理每667 m2用工較不覆膜處理節(jié)省6.0～7.5 個(gè)，覆膜成本較不覆膜處理增加60.5～185.6 元， 而產(chǎn)量較不覆膜處理增加163.89～342.14 kg，最終收益高1034.8～2073.6 元，覆膜經(jīng)濟(jì)效益較為明顯。 強(qiáng)化膜耐候膜與普通膜的用工相當(dāng)，但強(qiáng)化膜經(jīng)濟(jì)效益明顯高于普通膜；2種生物降解膜的經(jīng)濟(jì)效益都低于普通膜，主要是由于生物降解膜未推廣應(yīng)用，市場(chǎng)價(jià)格偏高。 但從農(nóng)膜回收處理全程來(lái)看，強(qiáng)化膜回收的后期處理成本仍較高， 對(duì)生態(tài)環(huán)境仍有一定污染。因此，從增產(chǎn)增收角度分析，設(shè)施蔬菜使用強(qiáng)化膜在經(jīng)濟(jì)上是可行的； 從保護(hù)生態(tài)環(huán)境角度分析，使用生物降解膜可以有效地減少“白色污染”。