摘 要：以“五星大苠茄”茄子品種為試材，采用普通PE地膜與5種可降解地膜對栽培茄子生長及土壤水分影響進(jìn)行對比研究全生物降解膜對土壤水分、茄子生長的影響，分析茄子生育期全生物降解膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的變化。結(jié)果表明，全生物降解膜的降解速度顯著高于普通地膜，其中：白色全生物降解膜的降解速度快于黑色全生物降解膜。土壤含水量在茄子生長前期與普通地膜無差異，茄子產(chǎn)量與普通地膜差異不顯著，但全生物降解膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率在茄子生育期顯著低于普通地膜。全生物降解膜對茄子的株高、莖粗、含水量，以及產(chǎn)量的影響與普通地膜差異不顯著，但對環(huán)境的友好作用日益凸顯。因此，在試驗(yàn)區(qū)域以購于浙江家樂蜜園藝科技有限公司的全生物降解地膜黑膜替代普通塑料地膜是具有可行性的，但還需進(jìn)一步驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：茄子； 地膜； 全生物降解膜； 土壤含水量； 產(chǎn)量

中圖分類號：S641.1； S626" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " "文章編號：1002-204X（2023）09-0018-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2023.09.006

The Impact of Fully Biodegradable Mulch Film

on Eggplant Growth and Soil Moisture

Mu Yangxiu1，2， Tang Dong1*， Jiang Rui1， Wan Yaya1， Hou Jing1， Cai Jinjun1，2

（1.Institute of Agricultural Resources and Environment， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002; 2.Yinchuan Experimental Station of National Agricultural Environment， Yinchuan， Ningxia 750002）

Abstract This study used the eggplant variety \"Wuxing Daming\" as the experimental material to compare the effects of ordinary PE film and five types of biodegradable film on eggplant growth and soil moisture. The study analyzed the impact of fully biodegradable film on soil moisture and eggplant growth and examined the changes in tensile strength and elongation at break of the fully biodegradable film during the eggplant growth period. The results showed that the degradation rate of the fully biodegradable film was significantly higher than that of the ordinary film. Among them， the degradation rate of the white fully biodegradable film was faster than that of the black fully biodegradable film. The soil moisture content was not significantly different from the ordinary film in the early stage of eggplant growth. The yield of eggplant was not significantly different from the ordinary film， but the tensile strength and elongation at break of the fully biodegradable film were significantly lower during the eggplant growth period. The fully biodegradable film had no significant effect on the plant height， stem diameter， water content， and yield of eggplant compared to the ordinary film， but its environmental friendliness was increasingly prominent. Therefore， replacing ordinary plastic film with fully biodegradable mulch film， purchased from Zhejiang Jialemi Orchard Science and Technology Co.， Ltd.， in the experimental area is feasible， but further verification is needed.

Key words Eggplant; Mulch film; Fully biodegradable film; Soil moisture content; Yield

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的地膜對增溫、保墑、節(jié)水等都表現(xiàn)出突出的作用，對產(chǎn)量也有顯著提高作用[1-2]。但是，普通地膜的應(yīng)用使土壤中殘膜累積，不僅破壞土壤結(jié)構(gòu)，還使耕地質(zhì)量下降，造成作物減產(chǎn)的潛在危害[3-4]。可降解地膜能夠替代普通薄膜，為根治農(nóng)田殘膜累積提供了可能性[5]。在自然環(huán)境下，全生物降解膜能夠分解為二氧化碳（CO2）和水，不僅能夠保墑，經(jīng)濟(jì)效益不受損失，還能夠緩解農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的壓力[6-7]。

全生物降解膜在玉米、棉花、甘薯等種植方面已經(jīng)取得一定的研究進(jìn)展[6-8]，但在茄子栽培領(lǐng)域鮮見報道，尤其是寧夏地區(qū)可降解薄膜的應(yīng)用研究還未報道。研究可降解薄膜的降解特性及其對茄子生長發(fā)育、土壤水分與產(chǎn)量的影響，以及其自身降解情況，以期對降解地膜在本地農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)區(qū)位于銀川市永寧縣農(nóng)作物試驗(yàn)基地（106°16' E，38°24' N），海拔為1 130 m。試驗(yàn)區(qū)處于銀川平原引黃灌區(qū)中部，為大陸性季風(fēng)氣候。日照充足，平均日照時間為2 322 h。年平均降水量為200 mm，無霜期為164 d。試驗(yàn)地土壤為灌淤土，試驗(yàn)前測定0～20 cm耕層，土壤pH值為7.9，平均容重為1.40 g/cm3，田間持水量為25.12%，有機(jī)質(zhì)含量為20.2 g/kg，堿解氮含量為246.5 mg/kg，速效磷含量為122.3 mg/kg，速效鉀含量為175.6 mg/kg，肥力水平較高。試驗(yàn)期為2022年5月18日—2022年8月28日。

1.2 試驗(yàn)材料

供試茄子品種為五星大苠茄，茄子幼苗購于育苗大棚，生育期為60 d。

供試膜：普通PE地膜（CK）購于唐山躍興塑業(yè)有限公司，全生物降解地膜白膜（T1）和黑膜（T2）購于上海昶法新材料有限公司，全生物降解地膜白膜（T3）和黑膜（T4）購于浙江家樂蜜園藝科技有限公司，全生物降解地膜白膜（T5）購于山西微通滲水膜生物科技有限公司。膜寬均為1.8 m，厚度均為0.008 mm，誘導(dǎo)期均為60 d。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)于5月18日進(jìn)行移栽，試驗(yàn)地總面積為667 m2。試驗(yàn)設(shè)置6個處理：從4個廠家購買6種不同地膜，分別設(shè)置PE地膜（對照，CK）；全生物降解地膜白膜（處理1，T1）；全生物降解地膜黑膜（處理2，T2）；全生物降解地膜白膜（處理3，T3）；全生物降解地膜黑膜（處理4，T4）；全生物降解地膜白膜（處理5，T5）。采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計，每個處理3次重復(fù)，共18個小區(qū)，每個小區(qū)長為15 m，寬為2.0 m，面積為30 m2。雙行定植，每小區(qū)38株，株行距為80 cm×70 cm，采用滴灌供水。

1.4 測定指標(biāo)與方法

自覆膜之日起，每個小區(qū)隨機(jī)劃定3個100 cm×100 cm的區(qū)域，每個區(qū)域4株茄子長勢相近，從第20天開始，每隔10 d對茄子的株高、莖粗進(jìn)行測量，茄子成熟時，統(tǒng)計每次采收的單果重量平均值，最后計算小區(qū)單株平均產(chǎn)量，計算每公頃產(chǎn)量。對地膜的降解情況進(jìn)行觀測：覆膜后每隔10 d觀測記錄地膜降解情況，直至誘導(dǎo)期（60 d）結(jié)束，從第60天開始，隔20 d再觀測1次。同時，取樣用深圳市科興精密儀器有限公司生產(chǎn)的電子式拉力試驗(yàn)機(jī)（型號：HAK-3511J）測定薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率。拉伸強(qiáng)度：單位截面薄膜在拉伸斷裂時的拉力，表示物質(zhì)抵抗拉伸的能力。斷裂伸長率：當(dāng)進(jìn)行斷裂拉伸試驗(yàn)時，薄膜樣品斷裂時薄膜長度增加的百分率，該值用來衡量薄膜在未斷裂時的延伸能力。土壤水分選擇在每個小區(qū)安裝便攜式土壤速測儀探測管，每隔10 d在同一時間調(diào)取水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel進(jìn)數(shù)據(jù)收集匯總，采用SPSS25進(jìn)行統(tǒng)計分析，不同處理之間采用單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同降解膜處理對茄子生長的影響

從表1可以看出，降解地膜處理下茄子株高顯著高于普通地膜。播種后第20天（6月8日）降解地膜處理下茄子株高顯著高于普通地膜處理，第30天和第40天，T2處理和T4處理的生長趨勢顯著高于其他處理，說明降解黑膜對茄子生長的作用明顯優(yōu)于白膜。但隨著時間的推移，第50天和第60天，各處理之間的差異越來越小，但T3的株高優(yōu)勢顯現(xiàn)；第70天，T2、T3、T4的株高顯著高于CK，分別高出6.85%、6.27%、6.47%。T1、T5與CK之間差異不顯著?？傮w看來，3種降解地膜處理均有效促進(jìn)了茄子地上部分植株的生長，且處理間差異不顯著，與CK 處理間差異顯著。2種降解地膜處理間差異不顯著，與CK處理之間差異也不顯著。

從表2可以看出，降解地膜處理下的茄子莖粗在整個生育期與普通地膜差異均不顯著。說明不同降解地膜對茄子莖粗的作用不明顯。

2.2 不同降解膜處理對土壤含水量的影響

在茄子生育期內(nèi)，6種處理下土壤含水量變化見表3。不同處理下0～20 cm土層的含水量在生育期內(nèi)隨著時間的推移而降低。從整個生育期土壤含水量的變化可以看出，第30天，T1、T2、T3處理下的土壤含水量與CK處理無顯著差異，T4處理土壤含水量顯著低于CK處理，T5處理的土壤含水量顯著高于CK處理。但從第40天開始，T1和T5處理的降解膜幾乎無完整片狀存在，無法滿足整個茄子生育期的應(yīng)用，所以數(shù)據(jù)不再作分析。從第40天的數(shù)據(jù)可以看出，T3處理的土壤含水量與CK相當(dāng)，T2和T4處理顯著低于CK；第50天，T2、T3、T4處理的土壤含水量顯著高于CK；第60天，T2處理降解膜出現(xiàn)裂解，受天然降水的影響，水分測量的數(shù)據(jù)無法在同一水平作對比，T4處理降解膜的完整度較高，且含水量顯著高于CK；從第70天和第80天的數(shù)據(jù)可以看出，T4處理與CK處理土壤含水量無顯著差異。T4處理降解膜滿足茄子整個生育期保水的作用。

2.3 不同降解膜處理對茄子產(chǎn)量的影響

不同降解膜對茄子產(chǎn)量的影響見表4。CK處理的茄子單株產(chǎn)量最高，為680.5 g，但是T1、T2和T4處理的茄子單株產(chǎn)量與CK無顯著差異，T5處理的茄子單株產(chǎn)量最低，為572.9 g。T1～T4處理的茄子產(chǎn)量之間均無顯著差異。除T5之外，降解膜處理與CK處理的茄子產(chǎn)量差異不明顯。說明不同處理對茄子的產(chǎn)量影響不明顯。

2.4 茄子生育期內(nèi)不同降解膜拉伸強(qiáng)度的變化

茄子生育期內(nèi)不同降解膜的拉伸強(qiáng)度見表5。第0～80天，地膜的拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢。從第0天可以看出，全生物降解膜T4的拉伸強(qiáng)度顯著高于CK，高出21.8%；T1、T2、T3、T5處理的拉伸強(qiáng)度顯著低于CK，分別較CK低19.9%，10.9%，23.0%，33.7%；但隨著時間的推移，從第30天開始，CK的拉伸強(qiáng)度顯著高于T1～T5全生物降解膜。說明此批選用的全生物降解膜的拉伸強(qiáng)度與普通地膜相比還有一定的優(yōu)化空間。

2.5 茄子生育期內(nèi)不同降解膜斷裂伸長率的變化

不同降解膜在茄子生育期內(nèi)的斷裂伸長率見表6。第0～80天，地膜的斷裂伸長率呈下降趨勢，從第0天可以看出，全生物降解膜T4的斷裂伸長率顯著高于CK，高出34.5%；T1、T2、T3、T5處理的斷裂伸長率顯著低于CK，分別較CK低10.4%、5.8%、24.4%、36.1%；但隨著時間的推移，從第20天開始，CK的斷裂伸長率顯著高于T1～T5全生物降解膜，分別高出89.9%、79.9%、80.3%、73.8%、79.1%。說明此批選用的全生物降解膜的斷裂伸長率與普通地膜相比還需進(jìn)一步優(yōu)化。

3 結(jié)論與討論

已在不同區(qū)域、不同作物上驗(yàn)證降解地膜對作物株高和產(chǎn)量的作用與普通地膜基本無差異。鄧路等[2]的研究結(jié)果表明，昌吉市生物降解膜與普通地膜覆蓋下玉米的株高、莖粗、葉面積和地上干物質(zhì)累積量表現(xiàn)略有差異，但差異不明顯。朱友娟等[9]在南疆棉田的研究表明，覆蓋可降解地膜籽棉產(chǎn)量顯著增加，與普通地膜覆蓋差異不顯著。王敏等[10]在渭北旱塬區(qū)的研究結(jié)果表明，生物降解膜與普通地膜覆蓋均顯著增加玉米穗長、穗粗、行粒數(shù)、地上部干重及產(chǎn)量，但兩者之間差異不顯著。申麗霞等[6、11]在山西省陽曲縣河村的研究結(jié)果表明，降解地膜處理下的玉米株高顯著高于普通地膜。李仙岳等[12]在內(nèi)蒙古河套灌區(qū)的研究結(jié)果表明，生物地膜覆蓋下葵花株高、葉面積指數(shù)及產(chǎn)量與普通塑料地膜覆蓋處理間均無顯著差異。但也有研究結(jié)果與此結(jié)論相反。董立國等[13]的研究結(jié)果表明，降解膜覆蓋的玉米株高和產(chǎn)量等顯著低于普通地膜，減產(chǎn)高達(dá)27.2%。本研究中得到的結(jié)論為降解地膜處理下茄子株高顯著高于普通地膜，也許茄子的株高受降解膜的降解性能、顏色等的影響較大。生物降解膜對茄子莖粗的影響與普通地膜之間差異不明顯，降解膜處理下的茄子產(chǎn)量雖與普通地膜之間存在一定的差異，但沒有達(dá)到顯著水平。

降解膜對土壤含水量的影響在棉花、玉米等作物上已有研究[2，9]，趙彩霞等[14]的研究結(jié)果表明，在作物生育前期，由于供試的降解膜膜面尚保持完整，增溫保墑效果與普通膜并沒有顯著的差異。但隨著時間的推移，普通地膜的保墑優(yōu)勢突出，主要是由于降解膜從第40天后開始出現(xiàn)降解，7月上旬正值雨季，對后續(xù)土壤含水量的測定沒有參考意義。

薄膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率是衡量薄膜降解及耐用性能的主要指標(biāo)，與普通地膜相比，降解膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率的下降速度太快，形成顯著差異。一般情況下紫外線越強(qiáng)，溫度越高，水分越大，降解越快[15]，可能是由于寧夏紫外線強(qiáng)，造成降解膜的降解啟動提前，降解速度加快，自身受損的同時使雜草生長加快[16]。根據(jù)數(shù)據(jù)推斷，拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率與降解膜的降解速度呈正相關(guān)。雖然生物降解膜可以實(shí)現(xiàn)降解，但在降解的速度和穩(wěn)定性方面還有很大的優(yōu)化空間，保墑效果也較差。如何進(jìn)一步改進(jìn)降解膜的工藝，增加其穩(wěn)定性和可控性，提高其使用性能，仍是今后努力的方向。

全生物降解地膜在茄子生長前期因保持膜面的完整性，其保水性與普通地膜之間差異不顯著。就產(chǎn)量而言，全生物降解地膜的茄子產(chǎn)量與普通地膜無顯著差異，結(jié)合茄子生長進(jìn)程，與普通地膜相比，供試全生物降解地膜的降解速度過快，不能完全滿足茄子生育期的保墑需求。綜合來看，供試的降解地膜除T4（全生物降解地膜黑膜，購于浙江家樂蜜園藝科技有限公司）外，其余不適合寧夏茄子生長的覆蓋要求，T4降解膜的替代是否可行，還需進(jìn)一步驗(yàn)證。同時需進(jìn)一步改良配方，結(jié)合寧夏的地域特色，研發(fā)專屬生物降解地膜。

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責(zé)任編輯：周慧

基金項(xiàng)目：中國科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計劃“西部青年學(xué)者”項(xiàng)目、農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)性長期性科技工作觀測監(jiān)測（NAES091AE18）。

作者簡介：母養(yǎng)秀（1985—），女，寧夏固原人，碩士，助理研究員，主要從事農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究。

*通信作者：湯冬（1988—），男，博士，副研究員，主要從事農(nóng)業(yè)有機(jī)合成及可降解薄膜研究。

收稿日期：2023-02-26" 修回日期：2023-03-10