王毅　劉志剛　劉永新　管恩森　劉春菊　商魯玥　王炳新　王光波　婁棟　崔志軍

摘要：為減輕煙田地膜覆蓋產(chǎn)生的白色污染，通過(guò)田間對(duì)比試驗(yàn)探討氧化-生物雙降解地膜替代常規(guī)地膜的可行性。試驗(yàn)設(shè)置常規(guī)地膜不揭膜（CK0）、適時(shí)揭膜（CK1）、降解速度不同的氧化-生物降解膜 A （T1）、 B （T2）、 C （T3）共5個(gè)處理，研究了降解膜的降解狀況、膜下土壤水熱變化、烤煙生長(zhǎng)發(fā)育狀況以及經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)果表明，所有降解膜在煙株生育期內(nèi)均全部降解， T3處理降解膜在煙株移栽后22 d 和39 d 進(jìn)入開(kāi)裂期和大裂解期，較 T1、T2處理開(kāi)裂時(shí)間晚，開(kāi)裂程度低，移栽后0～35 d，膜下土壤溫度、含水量高于 T1、T2處理，增溫保墑效果接近于 CK0；在移栽35 d 以后，與 CK1相比，仍具有一定的保溫效果；煙株長(zhǎng)勢(shì)以及經(jīng)濟(jì)效益均優(yōu)于 T1、T2，與 CK0和 CK1等同。綜上，團(tuán)棵期前開(kāi)裂程度低、煙株生育期內(nèi)能夠全部降解的氧化-生物降解膜 C 替代常規(guī)地膜具有可行性。

關(guān)鍵詞：雙降解地膜；降解特性;土壤溫濕度；烤煙生長(zhǎng)發(fā)育

中圖分類號(hào)： S572.01?????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A?????????? 文章編號(hào)：1007-5119（2023）01-0024-08

Effect of Uncovering and Applying Degradable Film on Soil Hydrothermal Changes and Flue-cured Tobacco Growth

WANG Yi1， LIU Zhigang1， LIU Yongxin2， GUAN Ensen1， LIU Chunju1， SHANG Luyue1， WANG Bingxin1，WANG Guangbo1， LOU Dong1， CUI Zhijun1*

（1. Shandong Weifang Tobacco Co.， Ltd.， Weifang， Shandong 262200， China;2. China Tobacco Shandong Industrial Company，Limited， Jinan， 250014， China）

Abstract： In order to mitigate the white pollution caused by film cover in tobacco fields， a field plot experiment was conducted in 2018 to explore the feasibility of replacing conventional plastic film with oxo-biodegradation plastic film. Five treatments including conventional plastic film （CK0）， timely uncovering treatments （CK1）， oxo-biodegradable films A （T1）， oxo-biodegradable films B （T2）， oxo-biodegradable films C （T3） were set to investigate the effects of different mulching treatments （0-10 cm soil layer and 10-20 cm soil layer） on soil moisture， soil temperature， growth and development of flue-cured tobacco and its economic benefits. The results showed that all the degraded films were degraded during the tobacco growing period， and the degraded films of the T3 treatment entered the cracking and large cracking period 22 d and 39 d after transplanting， with later cracking time and lower cracking degree than those of the T1 and T2 treatments.0-35 d after transplanting， the soil temperature and water content under the degradation film of the T3 treatment were higher than those of the T1 and T2 treatments， and the effect of temperature and moisture conservation was close to that of the CK0.35 days after transplantation， the degraded film of the T3 treatment? still had? some insulation effect compared with CK1.Tobacco plant growth in different periods and economic benefits under the T3 treatment was better than that of the T1 and T2 treatments， and was similar to those under CK0 and CK1. Therefore， it is feasible to replace conventional mulch with degradable mulch that has a low degree of cracking before tobacco rosette stage leaves and can be fully degraded during the tobacco growing period.

Keywords： double degradable plastic film; degradable characteristics; soil temperature and humidity; growth and development of flue cured tobacco

地膜覆蓋具有保溫、保墑以及減少水土流失等多重功效[1]，非常有利于糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物的增產(chǎn)增收[2-4]。在烤煙上的研究表明，地膜覆蓋能夠促苗早發(fā)，改善煙田供水，有效減輕煙田的病、蟲(chóng)、草害[5-7]。作為烤煙生產(chǎn)過(guò)程的必備生產(chǎn)資料，常規(guī)煙田地膜用量高達(dá)80 kg/hm2[7]。普通聚乙烯地膜難以降解，因其殘留部分在土壤中逐年堆積引發(fā)的“白色污染”備受關(guān)注[8]。普通聚乙烯地膜對(duì)煙田生態(tài)的影響具體表現(xiàn)在：一是土壤耕層積累的殘留地膜影響土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，造成土壤板結(jié)，通透性變差[9]；二是土壤環(huán)境惡化，阻礙煙株根系的下扎、土壤水分及養(yǎng)分的吸收，影響烤煙正常的生長(zhǎng)發(fā)育，甚至造成煙葉減產(chǎn)[7]。揭膜培土費(fèi)工費(fèi)時(shí)，時(shí)機(jī)不當(dāng)，還會(huì)降低煙草經(jīng)濟(jì)效益[10]。

針對(duì)以上科學(xué)問(wèn)題，應(yīng)用并推廣可降解地膜替代普通地膜十分必要[11]?？山到饽な窃谝欢〞r(shí)間范圍內(nèi)能夠完全降解的地膜，適宜的降解膜能夠在保證作物產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，減輕殘膜引起的“白色污染”[12-13]。谷曉博等[14]的研究結(jié)果表明，在油菜播種后150 d 內(nèi)，降解膜對(duì)油菜土壤的增溫保墑效應(yīng)等同于普通地膜，且能明顯降低油菜的芥酸和硫苷含量。白有帥等[15]在旱作區(qū)春小麥田研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋降解膜具有明顯的增溫保墑效果，對(duì)0～25 cm 土層土壤溫度、土壤含水量的影響等同于常規(guī)地膜。

氧化-生物雙降解地膜是一種添加劑型降解地膜，能夠借助光、生物、氧化降解等多方面協(xié)同效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)降解的目標(biāo)，以降低“白色污染”。此外，相比其他降解膜，氧化-生物雙降解膜還具有工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、降解速度可控等優(yōu)勢(shì)[16-17]，在糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊[18]。孫仕軍等[19]在東北雨養(yǎng)春玉米田的研究發(fā)現(xiàn)，覆蓋氧化生物雙降解膜能改善玉米穗長(zhǎng)、穗粗、行粒數(shù)和百粒重等指標(biāo)，提高玉米產(chǎn)量。研究表明，適宜的降解膜處理對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育及煙葉品質(zhì)的影響等同于常規(guī)地膜[20]。土壤水熱條件與土壤理化特性[21]、微生物群落結(jié)構(gòu)組成[22]等密切相關(guān)，也是影響煙株生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素[23]，目前，關(guān)于氧化-生物雙降解膜對(duì)煙田土壤水熱變化的研究報(bào)道較少。

本研究針對(duì)不同降解速度的氧化-生物雙降解地膜開(kāi)展田間地膜覆蓋試驗(yàn)，明確降解膜對(duì)煙田土壤水分、溫度、烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的影響，以期為降解地膜的推廣應(yīng)用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年在山東濰坊煙草有限公司諸城試驗(yàn)站試驗(yàn)田進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)地處魯東丘陵區(qū)，溫帶季風(fēng)氣候，年均日照時(shí)數(shù)2578.4h，年均氣溫12.3 C，年降雨量773 mm ，無(wú)霜期232 d，土壤類型為壤質(zhì)潮褐土。耕層土壤（0～20 cm ） pH 6.89，有機(jī)質(zhì)12.3 g/kg，堿解氮53.8 mg/kg，有效磷23.6 mg/kg，速效鉀116.8 mg/kg，土壤容重1.19 g/cm3，田間持水量9.67%。

1.2供試材料及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)用氧化-生物降解地膜（主要成分是聚乙烯和生態(tài)降解母料 EBP-1703）、聚乙烯地膜（polyethylene，常規(guī)地膜）均由山東天壯環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)，地膜的規(guī)格為900 mm×0.006 mm。氧化-生物降解地膜依生態(tài)降解母料 EBP 含量高低分為 A 、B 、C 三種，設(shè)計(jì)降解速度由 A 到 C 依次降低。

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)處理設(shè)置3次重復(fù)，試驗(yàn)處理設(shè)置如下：

CK0：聚乙烯地膜，不揭膜；

CK1：聚乙烯地膜，適時(shí)揭膜（揭膜時(shí)間為6月22日，移栽后35 d）；

T1：氧化-生物降解地膜 A；

T2：氧化-生物降解地膜 B；

T3：氧化-生物降解地膜 C；

試驗(yàn)小區(qū)面積72 m2（長(zhǎng)15 m ，行距1.2 m ，4行區(qū)）。各處理施肥量完全一致。煙株起壟前，將發(fā)酵大豆（N 3%，P2O51%，K2O 1%）、煙草專用復(fù)合肥（N 15%，P2O515%，K2O 15%）、硫酸鉀（K2O，50%）、磷酸二銨（N 18%，P2O546%）4種肥料，按照540、225、255和52.5 kg/hm2用量混合均勻后，起壟時(shí)施入煙田，45.0 kg/hm2硝酸鉀（N 13.5%， K2O 44.5%）在烤煙移栽后作追肥施入煙田。試驗(yàn)種植的烤煙品種為中煙100。其他栽培和管理措施參照當(dāng)?shù)胤N植習(xí)慣。起壟后10 d 鋪設(shè)地膜（4月20日），5月17日移栽。

1.3調(diào)查指標(biāo)及方法

1.3.1降解膜降解狀況調(diào)查煙株移栽后，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)固定3個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每隔3 d 采用目測(cè)法觀察生物-氧化降解地膜的降解狀況。參考嚴(yán)昌榮等[24]的調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)及方法，記錄地膜誘導(dǎo)期（地膜表面裂縫直徑≤2 cm）、開(kāi)裂期（地膜表面裂縫直徑為2～20 cm ）、大裂期（地膜表面裂縫直徑>20 cm ）、碎裂期（畦面地膜碎裂，可收集的最大地膜殘片面積≤16 cm2）和無(wú)膜期（地膜全部降解，無(wú)肉眼可見(jiàn)地膜）時(shí)間。

1.3.2烤煙農(nóng)藝性狀及經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查分別于移栽后45 d 和75 d 調(diào)查各處理煙株農(nóng)藝性狀[25]；于烤煙病害高發(fā)期，調(diào)查各處理煙株發(fā)病情況，計(jì)算發(fā)病率及病情指數(shù)[26]。待煙葉烘烤結(jié)束后，統(tǒng)計(jì)煙葉產(chǎn)量、產(chǎn)值、上等煙和上中等煙比例和均價(jià)。

1.3.3土壤溫度、體積含水量調(diào)查從移栽當(dāng)日起，每隔7 d，用曲管地溫計(jì)于上午9時(shí)和下午15時(shí)分別測(cè)量10 cm 和20 cm 土層的地溫，同日采用水分速測(cè)儀（TRIME-PICO，北京澳作生態(tài)儀器有限公司）測(cè)定膜下土壤體積含水量，直至采烤結(jié)束。土壤體積含水量的測(cè)定如遇降雨，則提前1 d 或者延后3 d 調(diào)查。

1.4數(shù)據(jù)處理

基于 Excel 2013進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)并繪圖；使用 IBM Statistics SPSS 23.0軟件進(jìn)行單因素方差分析（One-way ANOVA ，LSD 法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)）。

2結(jié)果

2.1不同氧化-生物降解膜降解速度

如表1可知，3種降解地膜降解速度存在較大差異，表現(xiàn)為降解膜 A>降解膜 B>降解膜 C。降解膜A、降解膜B、降解膜C 分別于移栽后14和25 d ，17和27 d ，22和39 d 進(jìn)入開(kāi)裂期和大裂解期，分別于移栽后49、71和74 d 進(jìn)入無(wú)膜期。

2.2不同降解膜處理膜下土壤溫度變化情況

圖1（a， b， c， d）揭示了大田期不同時(shí)間段不同土層土壤溫度變化規(guī)律。整體來(lái)看，隨生育期推移，各處理不同土層膜下溫度呈規(guī)律的波浪形變化，且變化趨勢(shì)較為一致。移栽后21 d，各處理膜下溫度達(dá)到最高，隨后下降，移栽后42 d，膜下溫度最低，隨后升高。

圖1a、c 分別揭示了上午9時(shí)10 cm 和20 cm 土層土壤溫度的變化規(guī)律。在10 cm 土層，移栽后0～35 d，各降解膜處理膜下溫度以 T3處理最高， T1處理最低。與 CK0相比， T1處理膜下溫度顯著下降，平均降幅為5.9%，T3處理膜下溫度差異不顯著。移栽后42～56 d ，T3處理膜下溫度高于 T1和 T2處理。與 CK1（適時(shí)揭膜）相比，T3處理膜下溫度顯著提升，平均增幅5.1%，而 T1、T2處理增幅不顯著。移栽后63～84 d，各降解膜處理膜下溫度與 CK1相比差異均不顯著。在20 cm 土層（圖1c），各處理膜下溫度變化趨勢(shì)與10 cm 土層相似。

如圖1b、d 所示，下午15時(shí)10 cm 和20 cm 土層土壤溫度高于上午9時(shí)，但變化趨勢(shì)與上午9時(shí)類似。移栽后0～35 d，在10 cm 土層，自移栽后14 d 起， T1處理膜下溫度始終顯著低于 CK0，平均降幅7.4%，T2、T3處理僅在移栽后35d，膜下溫度顯著低于 CK0，其余時(shí)間差異均不顯著。移栽后42～84 d，各降解膜處理膜下溫度總體表現(xiàn)為 T3最高， T1最低，其膜下溫度與 CK1接近。在20 cm 土層，各處理溫度變化趨勢(shì)與10 cm 土層類似。

2.3不同降解膜處理下不同土層土壤含水量變化

由圖2a 可以看出，移栽后0～35d，各處理10 cm 膜下土壤含水量 CK0最高，T1最低，與 CK0相比， T1、T2處理膜下土壤含水量分別降低了22.2%和11.2%，T3處理膜下土壤含水量高于 T1、T2，且與CK0較為接近。移栽后38～90 d，各處理膜下土壤含水量變化無(wú)規(guī)律。圖2b 可以看出，20 cm 土層的含水量高于10 cm 土層，但各處理不同時(shí)間段含水量變化趨勢(shì)一致。

2.4不同氧化-生物降解膜對(duì)烤煙農(nóng)藝性狀的影響

如表2所示，移栽后45 d （旺長(zhǎng)前期），各降解膜處理煙株長(zhǎng)勢(shì)以 T3最好，T1、T2煙株長(zhǎng)勢(shì)較差；與 CK0相比， T1處理株高、最大葉長(zhǎng)、葉寬分別降低11.42%、10.4%、8.2%；T2處理株高、最大葉長(zhǎng)、葉寬分別降低14.3%、8.7%、8.6%；T3處理煙株農(nóng)藝性狀指標(biāo)與 CK0相比均無(wú)顯著差異。

移栽后75 d （平頂期），各降解膜處理仍以 T3處理煙株長(zhǎng)勢(shì)最好， T1處理最差。 CK0和 CK1處理煙株各項(xiàng)農(nóng)藝性狀指標(biāo)差異不顯著。與 CK0相比， T1處理煙株株高、葉片數(shù)、最大葉長(zhǎng)分別顯著降低10.34%、4.2%、8.4%；T2處理株高、葉片數(shù)和最大葉長(zhǎng)分別顯著降低5.7%、9.3%和9.2%；T3處理煙株各農(nóng)藝性狀指標(biāo)與 CK0相比無(wú)顯著差異。

2.5不同氧化-生物降解膜對(duì)烤煙病毒病、根黑腐病發(fā)病率和病情指數(shù)的影響

如圖3所示，各處理煙株病毒病、根黑腐病的發(fā)病率和病情指數(shù)均無(wú)顯著差異。

2.6經(jīng)濟(jì)效益分析

如表3所示，各降解膜處理經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)以 T3最高，其次是 T2，T1最低。 CK0和 CK1各經(jīng)濟(jì)性狀指標(biāo)差異不顯著。與 CK0相比， T1、T2處理產(chǎn)量、均價(jià)、產(chǎn)值、上等煙和上中等煙比例均顯著降低，降幅分別為12.2%和10.4%，4.6%和2.19%，16.2%和12.4%，27.5%和20.0%以及12.3%和14.9%。 T3處理上述指標(biāo)較 CK0均差異不顯著。

3討論

3.1煙株根系生長(zhǎng)發(fā)育的水熱需求及降解膜的選擇依據(jù)

移栽期-團(tuán)棵期烤煙根系發(fā)育的最適溫度為25～30 C左右，最適含水量為田間相對(duì)持水量的60%～80%，當(dāng)溫度低于25 C時(shí)或土壤含水量不足時(shí)，就會(huì)降低煙株根系生長(zhǎng)速率[27]。山東煙區(qū)移栽時(shí)間多集中在4月下旬至5月中旬[28]，氣溫偏低，而降雨量較少，難以滿足煙株根系正常生長(zhǎng)發(fā)育需求。要克服煙株移栽期-團(tuán)棵期低溫少雨等不利因素的影響，就必須采取覆膜措施。

到6月中旬前后，烤煙進(jìn)入旺長(zhǎng)期，氣溫升高，降雨量增多，土壤溫濕度變化已不是制約煙株正常生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)鍵因素，被認(rèn)為是揭膜培土的適宜時(shí)機(jī)[29]。但揭膜培土因受制于管理成本、揭膜時(shí)機(jī)等因素，難以全面推廣應(yīng)用。因此，降解膜能否替代揭膜培土并大規(guī)模推廣應(yīng)用的關(guān)鍵就在于煙株移栽后至6月中旬，即煙株團(tuán)棵期以前的增溫保墑效果能否滿足煙株生長(zhǎng)發(fā)育的需求。

3.2氧化-生物降解膜對(duì)土壤溫度及含水量的影響

生態(tài)降解母料（EBP）是一種有機(jī)物質(zhì)，能夠被土壤微生物充分降解為二氧化碳及一些簡(jiǎn)單有機(jī)物，具有生態(tài)、安全的特點(diǎn)。研發(fā)過(guò)程中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)生態(tài)降解母料在 PE 地膜中的含量，調(diào)控地膜降解速度，滿足作物生長(zhǎng)需求[15]。袁海濤等[17]的棉田覆蓋試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，不同配方的氧化-生物雙降解地膜逐步降解，降解時(shí)間和降解速度可控，尚未完全降解的部分緊貼于地表，也可起到一定的保墑、增溫作用。本試驗(yàn)所使用的3種生物降解膜在煙株移栽后至團(tuán)棵期（移栽后0～35d），降解速度存在較大差異。 T1、T2處理降解膜在團(tuán)棵期前轉(zhuǎn)入快速降解階段（由裂解期轉(zhuǎn)入大裂期），而 T3處理地膜則在移栽后39 d （煙株旺長(zhǎng)期）才轉(zhuǎn)入快速降解階段。相比而言，在煙株團(tuán)棵期前， T3降解膜的降解程度更低，且膜下溫度和含水量高于 T1、T2處理，其保溫保墑效果與常規(guī)地膜等同，這表明，降解速度慢的地膜能更好地滿足此時(shí)期煙株對(duì)土壤水熱的需求。唐文雪等[30]在甘肅張掖玉米田開(kāi)展了降解膜覆蓋試驗(yàn)結(jié)果表明，降解速度較慢的降解膜增溫、保墑效果較好，與本研究結(jié)果基本一致。研究還發(fā)現(xiàn)，在移栽后35～90 d，隨煙株生育進(jìn)程推進(jìn)，各處理含水量差異不明顯。其原因可能是煙株進(jìn)入旺長(zhǎng)期后，膜下土壤含水量受到降雨、煙株遮蔽、采烤進(jìn)度、地膜破損程度及煙株發(fā)育水分需求增多等諸多因素的綜合影響[28]，此時(shí)覆膜與否或地膜性質(zhì)的差異已不是影響煙田土壤含水量的決定性因素。

3.3氧化-生物降解膜對(duì)煙株生長(zhǎng)發(fā)育及經(jīng)濟(jì)效益的影響

從烤煙生長(zhǎng)發(fā)育狀況和經(jīng)濟(jì)性狀調(diào)查情況看， T3處理地膜煙株移栽后45 d 和75 d 的農(nóng)藝性狀指標(biāo)及經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)與常規(guī)地膜處理相比差異不顯著，而 T1、T2處理移栽后不同時(shí)期煙株的最大葉片長(zhǎng)、寬及節(jié)距均弱于常規(guī)地膜，且經(jīng)濟(jì)效益較低，這說(shuō)明降解膜可以通過(guò)影響膜下土壤溫度和含水量間接影響作物生長(zhǎng)發(fā)育[15，31]。本研究中， T3處理降解膜膜面出現(xiàn)2～20 cm 的裂縫和>20 cm 的大裂縫時(shí)間相對(duì)較晚，慢速降解的特性使其具有較好的保溫保墑效果，并能與煙株團(tuán)棵期生長(zhǎng)發(fā)育對(duì)水熱條件的需求更好地契合，因而，煙株長(zhǎng)勢(shì)更好、經(jīng)濟(jì)效益更高。

4結(jié)論

結(jié)果表明，在烤煙團(tuán)棵期前降解程度低、煙株生育期內(nèi)能夠全部降解的氧化-生物雙降解膜，增溫保墑效果接近于普通地膜，且不會(huì)影響煙株長(zhǎng)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益，在山東煙區(qū)替代常規(guī)地膜具有可行性。

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