賀鵬程，劉宏金，魏 靜，張懷平，王玉龍，張 雷，郭曉宇，陸大連

（1.烏蘭察布市農業(yè)技術推廣站，內蒙古 集寧 012000；2.內蒙古農村生態(tài)能源環(huán)保站，內蒙古 呼和浩特 010000；3.察哈爾右翼前旗農業(yè)技術推廣中心，內蒙古 土貴烏拉 012200）

近年來，烏蘭察布市的馬鈴薯產業(yè)發(fā)展迅速，其種植面積在全國四大馬鈴薯主產區(qū)中位居地區(qū)級前列，也是內蒙古馬鈴薯主產區(qū)，素有“中國薯都”之稱。烏蘭察布市馬鈴薯生長季一般在5—9月，生育期間驟然降溫和降水分配不均，該地區(qū)經常遭受干旱、低溫、凍害等氣象災害，造成馬鈴薯產量年際間波動較大[1]。地膜覆蓋栽培技術在增溫保墑、保水保肥、改善土壤理化性質、增產增收等方面效果顯著，在農業(yè)生產和水土資源高效利用方面發(fā)揮了重要作用，是我國發(fā)展現代農業(yè)、實現增產增收的一項重要技術措施[2]。但是，隨著地膜使用量的急劇增加，地膜殘留污染問題也日趨嚴重，殘膜成了土壤污染源之一。隨著地膜投入量的不斷增加，越來越多的殘膜留在土壤中，給農業(yè)生產以及農田生態(tài)環(huán)境帶來了嚴重的負面影響，造成耕地質量下降、農事操作受阻以及作物減產等一系列問題[3-5]，而發(fā)展綠色環(huán)保的全生物降解地膜將是未來解決農田“白色污染”這一難題的理想途徑[6-8]。與普通地膜相比，全生物降解膜除了具有保溫、保肥、保墑、防霜凍等普通地膜所具備的優(yōu)點外，還可以通過微生物進行降解，以減少對土壤和自然環(huán)境的污染。本試驗對比了不同全生物降解膜的降解特性及其對馬鈴薯產量性狀的影響，旨在為烏蘭察布市全生物降解膜的推廣和示范提供理論依據。

1 材料和方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗于2018年5—9月在內蒙古烏蘭察布市察哈爾右翼前旗某生態(tài)基地進行?；匚挥趦让晒鸥咴幧侥下礈\山丘陵區(qū)，平均海拔1 300 m，屬大陸性季風氣候，區(qū)域內干旱少雨，晝夜溫差大，氣候冷涼，年平均氣溫2～5 ℃，全年≥10 ℃有效積溫為2 403 ℃，無霜期90～115 d，年平均降水量僅為360 mm，降水總的特點是雨量少、且季節(jié)分配不均勻，雨水多集中在7—9月，雨熱同季。

1.2 試驗材料

試驗所用馬鈴薯品種為大西洋，6 種地膜編號及來源見表1，普通地膜購自當地農資經銷店。

表1 供試全生物降解膜的來源

1.3 試驗設計

試驗共設8 個處理，分別為6 種不同廠家的全生物降解膜（T1、T2、T3、T4、T5、T6）以及普通地膜（CK1）和裸地無膜（CK2）。地膜規(guī)格均為寬80 cm、厚0.01 mm 的黑色地膜。試驗采用隨機區(qū)組排列，每個處理重復3 次，共24 個小區(qū)（圖1）。每個小區(qū)長20 m、寬4 m。種植作物為馬鈴薯，起壟覆膜種植，大行距70 cm，小行距30 cm，株距為30 cm。整個作物栽培區(qū)四周設置保護行。播種時間為5月11日，出苗時間為6月6日，測產（收獲）時間為9月17日，基肥用氮磷鉀復合肥（12-20-16）900 kg/hm2，種肥用氮磷鉀復合肥（12-20-16）600 kg/hm2，追肥用硝酸鈣鎂300 kg/hm2和硫酸鉀600 kg/hm2。播種的同時覆膜。

1.4 樣品采集與測定方法

全生物降解膜田間降解情況采用目測法，將地膜降解過程分為5 個階段，第1 階段：從覆膜到壟（畦）面地膜出現多處≤2 cm 自然裂縫或孔洞（直徑）的時間為誘導期；第2 階段：2 cm＜壟（畦）面地膜出現≤20 cm 自然裂縫或孔洞（直徑）的時間為開裂期；第3 階段：壟（畦）面地膜出現>20 cm 自然裂縫或孔洞（直徑）的時間為大裂期；第4 階段：地膜柔韌性盡失，壟（畦）面地膜出現碎裂，最大地膜殘片面積≤16 cm2的時間為碎裂期；第5 階段：壟（畦）面基本見不到地膜殘片的時間為無膜期。通過定期觀測，記錄地膜形態(tài)以及表面的變化情況。

土壤溫度采用美國產HOBO water Temp Prov 2溫度記錄儀測定，溫度記錄儀埋設深度為10 cm，設置為每60 min 記錄1 次，每個處理放置1 個溫度記錄儀。

產量性狀測定：每個小區(qū)取6.67 m2，測定其大小薯重量，并記錄大小薯個數。大薯是指重量≥150 g的馬鈴薯，小薯是指重量＜150 g 的馬鈴薯。

1.5 數據與分析

采用OriginLab 8.5 軟件作圖，并用SPSS 19.0進行單因素方差分析（One-way ANOVA）。

2 結果與分析

2.1 不同全生物降解膜的田間降解情況

供試的6 種全生物降解膜田間降解情況觀測結果表明（表2），降解的誘導期最早出現在播種后36 d，最晚出現在播種后85 d，各處理均未進入無膜期。其中，T3 和T1 處理分別到85、125 d 時進入大裂期，CK1、T4 和T2 處理到95、105、126 d 時進入破碎期，T5 處理105 d 進入開裂期后直至測產也未進入大裂期，T6 處理85 d 時進入誘導期后直到測產也未進入開裂期，所有降解膜直到收獲期也沒有進入無膜期；除T3 處理外，其他處理進入誘導期的時間均晚于CK1；T1、T2、T3 和T4 處理進入開裂期和大裂期的時間均晚于CK1。總體來看，各個降解膜以T2 和T4 降解效果較好，T1 和T3 處理次之，T5 和T6 降解效果較差。

表2 全生物降解膜覆蓋部分降解階段記錄結果 單位：d

2.2 不同全生物降解膜對土壤溫度的影響

土壤溫度對于馬鈴薯前期生長十分重要。馬鈴薯性喜冷涼，不耐高溫，生育期間平均氣溫以17～21 ℃為適宜。塊莖形成的最適溫度為20 ℃，塊莖增長的最適溫度為15～18 ℃，20 ℃時塊莖增長速度減緩，晝夜溫差大，有利于塊莖膨大，特別是較低的夜溫，有利于莖葉同化產物向塊莖運轉。

由圖2 可知，在馬鈴薯生育前期（5—6月），各覆膜處理的土壤溫度均顯著高于裸地無膜（CK2）處理（P<0.05），由于降解地膜開裂程度微小，保溫效果與普通地膜（CK1）相比差異不大，且全生物降解膜處理的土壤溫度略低于普通地膜（CK1）覆蓋，但差異不顯著（P＞0.05）。進入7月，各降解膜處理的土壤溫度為19.67～20.99 ℃，均低于普通地膜（CK1）和裸地無膜（CK2）處理，T5 處理在7月土壤溫度最低，為19.67 ℃；進入8月，T4 處理土壤溫度達到最低，為20.06 ℃，且與T2 處理差異達顯著水平（P<0.05）。這時降解膜已經進入降解過程，表面出現孔隙裂隙，有利于膜面上下熱量交換和空氣流通，同時，降解膜在地表形成遮擋，可能降低了太陽輻射能向土壤傳遞。進入收獲期，各個降解膜處理土壤溫度為15.22～15.70 ℃，T4 處理土壤溫度最低，為15.22 ℃，T3 處理土壤溫度最高，為15.70 ℃，普通地膜（CK1）和裸地無膜（CK2）處理的土壤溫度分別為15.88、15.31 ℃。

2.3 不同全生物降解膜對馬鈴薯產量性狀的影響

由表3 可知，與裸地無膜（CK2）處理相比，覆膜有利于通過提高結薯個數達到增產的目的，且各覆膜處理馬鈴薯的大薯個數、大薯重、產量和商品薯率均顯著高于裸地無膜（CK2）處理（P<0.05）。其中，T1處理大薯個數最多，為138 個；T4 處理大薯重和單薯重最高，分別為286.61、180.75 g；T6 處理小薯個數和結薯個數最多，分別為133、245 個；CK1 處理小薯重最大，為88.54 g；T2 處理商品薯率最高，為82.26%。除T2 處理外，其他全生物降解膜覆蓋處理的大薯重和產量均顯著高于普通地膜（CK1）處理（P<0.05），其中，以T1、T4 和T5 處理增產幅度最大，較普通地膜（CK1）處理分別提高12.89%、15.51%、15.76%，較裸地無膜（CK2）處理分別增產39.12%、42.35%、42.65%。從結薯個數來看，全生物降解膜處理結薯個數普遍顯著高于普通地膜（CK1）和裸地無膜（CK2）處理，這可能與降解膜在馬鈴薯塊莖形成期對于土壤溫濕度的綜合調節(jié)影響有關。從單薯重來看，其與產量結果大致呈正相關性，說明降解膜對單薯重具有一定的正向影響。從商品薯率來看，降解膜處理均明顯高于裸地無膜（CK2）處理，但是與普通地膜（CK1）處理則差異不大，這主要與普通地膜結薯數量有直接關系。

表3 全生物降解膜對馬鈴薯產量及其產量性狀的影響

3 討論與結論

3.1 全生物降解膜的田間降解情況

不同全生物降解膜的降解程度不同。本試驗結果表明，T2 和T4 處理的降解效果較好，覆膜后大約50 d 可以觀測到降解效果，T1 和T3 處理降解效果次之，T5 和T6 處理的降解效果不明顯，可能與降解膜成分配比有關[9]。

3.2 全生物降解膜對土壤溫度的影響

試驗區(qū)降水量少，蒸發(fā)量大，早春土壤溫度較低，降解膜覆蓋達到了良好的增溫保墑效果。本試驗結果表明，隨著馬鈴薯生育期的推進，各個處理土壤溫度呈先增后減趨勢，在馬鈴薯膨大期土壤溫度達到最高，進入成熟期后土壤溫度急劇下降，這也與當地氣候特點相吻合。與裸地無膜（CK2）處理相比，全生物降解膜和普通地膜（CK1）處理在馬鈴薯生育前期顯著提高了土壤溫度，這是由于覆膜使得大氣與地表形成隔離層，透過太陽輻射進行了熱量交換，從而提高表層土壤溫度[10-12]。此外，與普通地膜（CK1）處理相比，全生物降解膜覆蓋的土壤溫度略低，這可能與降解膜的成分和通透性有關，也更有利于馬鈴薯這種喜涼作物的生長[13]。降解膜覆蓋馬鈴薯在整個生育期表現出前期的保溫性以及在7、8月高溫季節(jié)的低溫特點，進入成熟期與裸地無膜（CK2）處理地溫相當，這樣的土壤溫度調節(jié)作用，與馬鈴薯前期營養(yǎng)生長、后期營養(yǎng)器官膨大及營養(yǎng)物質積累對于溫度的生理要求也更為吻合，有利于馬鈴薯地上部分快速生長、產量形成和固形物的積累。

3.3 全生物降解膜對馬鈴薯產量性狀的影響

覆膜能夠不同程度地提高馬鈴薯產量。本試驗結果表明，與裸地無膜（CK2）處理相比，各覆膜處理均顯著提高了馬鈴薯產量，以T5 處理提高幅度最大，單產可達58 950 kg/hm2，增產率為42.65%；與普通地膜（CK1）處理相比，除T2 處理外，T1、T3、T4、T5和T6 處理均顯著提高了馬鈴薯產量，增產率分別為12.89%、5.55%、15.51%、15.76%和7.81%。同時，全生物降解膜處理在大薯個數、結薯個數、單薯重等產量性狀上均表現出明顯的優(yōu)勢，在商品薯率方面整體高于普通地膜（CK1）且明顯高于裸地無膜（CK2）處理。這可能是由于生物降解膜材料的特殊性，在馬鈴薯的塊莖膨大期，膜面會出現降解裂口，增加膜下土壤的透氣性，在后期降水量偏多的情況下有效降低土壤的含水量，從而降低爛薯的發(fā)生，且疏松的土壤更加有利于馬鈴薯塊莖的膨大，為馬鈴薯的高產提供了必要的環(huán)境條件；也可能是由于全生物降解膜處理提高了平均單薯重，從而提高了馬鈴薯的經濟產量和經濟效益[14]。

總體來看，本試驗中的6 種全生物降解膜有與普通地膜相似的增溫保墑和促進馬鈴薯增產的生態(tài)學效應，其中降解效果以T2 和T4 處理最好，產量提高幅度以T1、T4 和T5 處理效果較好。綜合全生物降解膜的降解情況以及馬鈴薯產量、商品薯率的表現認為，全生物降解膜具有代替普通地膜的生產潛力，且就目前試驗結果來說，建議在烏蘭察布市使用T4 降解膜。同時，在實際農事操作過程中也發(fā)現，降解膜在收獲過程中，相對于普通地膜來說對挖掘阻力較小，且不會發(fā)生較為嚴重的機械纏繞現象。未來研究還需要明確不同降解膜完全降解的時間、降解產物對土壤理化性質和微生物等的影響，以及土壤微生物對降解膜降解效果的作用。再者，由于馬鈴薯整個生育期間需不斷增溫，中耕后降解膜作用較小，因此，今后可選擇白色或者藍色降解膜與黑色降解膜對比；同時，應結合烏蘭察布地區(qū)的氣候特點、土壤類型和相應的栽培管理方式進行改進。