全生物降解地膜在高海拔地区玉米栽培中的应用研究_张海强.pdf

生物降解地膜是指在自然环境下可被土壤微生物降解生成无毒小分子（CO2和 H2O），对生态环境不造成危害的一类塑料地膜1。在一定区域范围内，生物降解地膜与普通 PE 地膜一样，具有增温、保墒、抑制杂草的作用，但在马铃薯等作物墒，改良土壤性状及促进作物生长的效果均优于普通 PE 地膜，可在田间降解而消失，对土壤无污染2-3，因此，新型生物降解地膜替代 PE 地膜是解决白色污染问题的重要途径之一4，推广应用环境友好型的全生物降解地膜新产品，将是我国未来实现农业清洁生产及保障粮食安全的重要技术途径5。我们通过在高海拔地区玉米上开展全生物降解地膜栽培试验、暴晒试验和填埋试验，分析其降解特性及对玉米生长发育和产量等因素的影响，以筛选出适于高海拔地区玉米生产的全生物可降解地膜，为全生物降解地膜在高海拔地区的应用提供参考。1材料与方法1.1试验地概况试验设在临夏州农业科学院现代农业试验站（临夏县北塬乡），试验区属大陆性温带半干旱气候，海拔 2 050 m。年均无霜期 160 d，年均日照全生物降解地膜在高海拔地区玉米栽培中的应用研究张海强，杨霞，王立霞，杨彧红，张芳，杨淑霞，白海鸿，杨慧珍，韩志强，王平生，祁维红（临夏州农业科学院，甘肃临夏731100）摘要：为筛选出适合在高海拔地区玉米生产上应用的全生物降解地膜，以全生物降解地膜金土地 1 号（GS1）、金土地 2 号（GS2）、鑫银环（GS3）、巴斯夫（GS4）、意大利（GS5），以普通 PE 地膜及不覆膜为对照，进行地膜覆盖玉米栽培、地膜暴晒和填埋试验。结果表明，全生物降解地膜金土地 2 号（GS2）降解性能好，作物产量高，可替代普通 PE 地膜应用于高海拔地区玉米覆盖栽培。关键词：全生物将解地膜；降解特性；高海拔；玉米；适应性中图分类号：S512文献标志码：A文章编号：2097-2172（2023）07-0649-05doi：10.3969/j.issn.2097-2172.2023.07.013Study on the Application of Biodegradable Mulch Films inMaize Cultivation in High Altitude AreaZHANG Haiqiang,YANG Xia,WANG Lixia,YANG Yuhong,ZHANG Fang,YANG Shuxia,BAI Haihong,YANG Huizhen,HAN Zhiqiang,WANG Pingsheng,QI Weihong（Linxia Academy of Agricultural Sciences,Linxia Gansu 731100,China）Abstract:In order to screen out biodegradable mulch films suitable for maize production in high altitude areas,biodegradable mulch films Jintudi 1(GS1),Jintudi 2(GS2),Xinyinhuan(GS3),Basf(GS4)and Italy(GS5)were used for maize filmmulching cultivation,film exposure and landfill experiments with conventional PE films and no film mulching as the controls.Theresults showed that biodegradable mulch films Jintudi 2(GS2)had good degradation performance and high crop yield,which couldbe used to replace conventional PE films in maize film-mulching cultivation in high altitude areas.Key words:Biodegradable mulch film;Degradation character;High altitude;Maize;Adaptability收稿日期：2022-11-11；修订日期：2023-05-09作者简介：张海强（1992），男，甘肃镇原人，助理研究员，硕士，主要从事土壤肥料及农业生态环保工作。Email:。通信作者：祁维红（1976），女，甘肃临夏人，农艺师，主要从事农业生态环保工作。Email：。寒旱农业科学2023，2（7）：649-653Journal of Cold-Arid Agricultural Sciences2 卷处理名称类型规格（宽厚）生产厂家CK1普通PE地膜PE地膜1 200 mm0.01 mm兰州金土地塑料制品有限公司GS1金土地1号全生物可降解地膜1 200 mm0.01 mm兰州金土地塑料制品有限公司GS2金土地2号全生物可降解地膜1 200 mm0.01 mm兰州金土地塑料制品有限公司GS3鑫银环全生物可降解地膜1 200 mm0.01 mm兰州GS3橡塑制品有限公司GS4巴斯夫全生物可降解地膜1 200 mm0.01 mm兰州金土地塑料制品有限公司GS5意大利全生物可降解地膜1 200 mm0.01 mm兰州金土地塑料制品有限公司2 573.7 h，年均降水量 450 mm，年均气温 6.5。试验田地势平坦，灌溉条件充分，土壤类型为塬地黄麻土，pH 为 8.49，含有机质 19.2 g/kg。1.2供试材料指示玉米品种为当地主推品种先玉 335，供试地膜类型、规格及生产商见表 1。1.3试验方法1.3.1玉米覆盖栽培试验试验设覆全生物降解地膜 GS1、GS2、GS3、GS4、GS5 5 个处理，以覆普通 PE 地膜（CK1）和不覆膜（CK2）为对照，3 次重复，随机区组排列，小区面积 40.26 m2（12.20m3.30 m），小区筑地埂，四周设保护行，4 月中旬起垄覆膜，选用全膜双垄沟播种植技术，保苗66 000 株/hm2。起垄前施玉米复混专用肥（N-P2O5-K2O为 9-6-3）900 kg/hm2作基肥，拔节期追施尿素（氮 46%）375 kg/hm2。1.3.2暴晒试验试验设 CK1（PE 地膜）、GS1、GS2、GS3、GS4、GS5 共 6 个处理，3 次重复，随机区组排列，小区面积 19.80 m2（6.00 m3.30 m）。4 月中旬按全膜双垄沟播方式起垄覆膜，不施化肥、农药，不种植作物，确保地膜完全暴露在阳光下。1.3.3填埋试验试验设 CK1（PE地膜）、GS1、GS2、GS3、GS4、GS5 共 6 个处理，随机区组排列，埋设在同一填埋坑内。填埋深度 20 cm，分90 d 和 180 d 2 个观察期，每个观察期 3 次重复。将 6 种地膜分别裁剪成横向 30 cm、纵向 40 cm 的膜片，做好标记，装入 20 目防虫网袋中，按排列顺序均匀平展放入坑中，然后回填，地面不种植作物，不施用化肥农药等。1.4观测指标1.4.1地膜降解情况观测玉米覆盖栽培试验与暴晒试验覆膜时间相同，按照试验设计，将各供试地膜覆盖于试验小区垄面上，每个试验小区重复设置 3 个横向 1 m纵向 1 m固定观测点，采用目测法对观测点及延长 3 m 范围内的地膜降解性能进行评价，记录各参试地膜破损情况及降解阶段。填埋试验在地膜样品埋土后的 90 d 和 180 d，各取出一个区组的所有膜样，洗净、晾干，观测埋设膜降解后外观变化。并通过以下公式计算地膜降解率6。地膜降解率=（m0-m1）/m0100%式中，m0为覆膜前地膜重量，m1为试验结束时残膜重量。地膜降解性能评价指标为降解阶段 A 为诱导期，即从覆膜到垄（畦）面地膜出现多处（每延长 3m 处以上）2 cm 自然裂缝或孔洞（直径）的时间；降解阶段 B 为开裂期，即垄（畦）面地膜出现2cm、20 cm自然裂缝或孔洞（直径）的时间；降解阶段 C为大裂期，即垄（畦）面地膜出现大于 20 cm自然裂缝的时间；降解阶段 D 为碎裂期，即地膜柔韧性尽失，垄（畦）面地膜出现碎裂，最大残片面积16 cm2的时间；降解阶段 E 为无膜期，即垄（畦）面地膜基本见不到地膜残片的时间7。1.4.2玉米生育情况调查玉米出苗后每小区选择有代表性的 2 m 双行作为定点、按时统计相关数据的样方区。在样方内进行物候期及生育期调查，物候期的确定以小区 50%以上植株进入该生育期为标志。1.4.3玉米农艺性状测定成熟后每小区连续取10 株，测定株高、穗位高、茎粗、穗粒数、千粒重等指标。1.4.4玉米产量测定每小区单收单打计实产。在收获过程中，将小区内杂株和非试验因素引起的异常植株剔除，剔除株的产量以小区平均产量补回，按每小区面积折合产量8。表 1供试地膜类型及规格650 7 期1.5数据处理采用 Excel 2019 软件进行数据统计分析及制表，SPSS20.0 软件进行方差分析。2结果与分析2.1全生物降解地膜降解进程通过对玉米覆盖栽培及暴晒试验各小区观测点及延长 3 m区域的观察发现（表 2），参试全生物降解地膜的降解性能均优于 CK1。其中 GS1 的降解最快，覆膜后 39 d 就进入开裂期，73 d 达到破碎期，89 d 时已完全降解；GS2 的降解最慢，覆膜后 81 d 进入开裂期，188 d 达到破碎期；GS3、GS4、GS5 的整个降解进程差异不大。在玉米整个生育期，只有 GS1 完全降解，其余各降解地膜均处于破碎期。2.2全生物降解地膜不同时期地表残膜覆盖率通过对试验各小区观测点及延长 3 m 区域的观察发现（表 3），随着玉米生育进程的推进，各参试全生物降解地膜的地表覆盖率逐渐降低且均低于 CK1。苗期以 GS3、GS2 处理的覆盖率最高，均为 100%；其次是 GS5 处理，为 96%；GS4 居第3，为 95%；GS1 处理的覆盖率最低，为 40%。在拔节期，GS2 处理的覆盖率最高，为 100%，其次是 GS5 处理，为 90%；再次是 GS3 处理，为85%；GS1、GS4 处理的覆盖率最低，均为 25%。在成熟期，GS2 处理的覆盖率最高，为 35%；其次是 GS4 处理，为 25%；GS5、GS4 处理居第 3，均为 15%；GS1 处理最低，为 0。2.3全生物降解地膜对玉米生育期的影响通过田间观察发现（表 4），全生物降解地膜各处理对玉米各生育期的影响不大，但均短于不覆膜处理，CK1、GS3 处理的生育期最短，为 167 d，较 CK2 长 15 d；其次是 GS2 处理，为 170 d，较CK2 长 12 d；CK2 的生育期最长，为 182 d。2.4全生物降解地膜对玉米农艺性状的影响由表 5 可以看出，不同类型全生物降解地膜对作物农艺性状的影响不同。不同全生物降解地膜处理的玉米株高差异显著，以 GS4 处理最高，处理诱导期（A）开裂期（B）大裂期（C）破碎期（D）无膜期（E）CK189GS12939477389GS27381100188GS3576166108GS4434757108GS5434757119处理物候期/（日/月）生育期/d覆膜期播种期出苗期拔节期抽雄期吐丝期灌浆期成熟期收获期CK112/418/43/512/613/717/710/82/1014/10167CK212/418/43/524/630/72/827/817/1014/10182GS112/418/43/517/622/725/719/88/1014/10173GS212/418/43/514/616/720/715/85/1014/10170GS312/418/43/514/618/720/710/82/1014/10167GS412/418/43/514/619/723/717/88/1014/10173GS512/418/43/514/61