高旭華，陳駿佳，黃瑤珠，楊 翀 ，李發(fā)勇，謝 東*

(1廣東省科學(xué)院生物工程研究所，廣東廣州510316；2廣東省生物材料工程技術(shù)研究中心，廣東廣州510316)

0 引言

果蔗是一種生長于熱帶、亞熱帶地區(qū)的特色經(jīng)濟(jì)作物，富含糖類、氨基酸、維生素和微量元素，具有消炎止咳、解酒等功能[1]，深受人們的喜愛，其經(jīng)濟(jì)附加值較高，市場需求量較大，種植面積不斷擴(kuò)大，廣東是果蔗種植主要地區(qū)之一[2]，2012年全省果蔗種植面積約為1.99萬hm2，果蔗產(chǎn)量達(dá)到189.91萬t，主要分布于珠三角和粵北地區(qū)，是農(nóng)民就業(yè)致富的重要經(jīng)濟(jì)來源之一[3]。其中，廣州南沙區(qū)果蔗種植面積達(dá)到0.4萬～0.5萬hm2，是當(dāng)?shù)胤N植面積最大的農(nóng)作物。

廣州地區(qū)果蔗生產(chǎn)成本較高，據(jù)不完全統(tǒng)計，平均每公頃的生產(chǎn)成本為7.82萬元[4]。為了實(shí)現(xiàn)果蔗的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)，生長期內(nèi)必須施用大量的復(fù)合肥，多次噴施農(nóng)藥，然而復(fù)合肥的過量使用很容易造成土壤板結(jié)、營養(yǎng)不平衡等問題，除草劑的大量使用也使得田間雜草的抗藥性增加，雜草防治效果逐年下降。而除草地膜的使用不僅可以有效解決田間雜草的防治問題，減少噴施除草劑的人工成本和除草劑的使用量，而且覆蓋地膜后可以減少雨水對肥料的沖刷，提高肥料的利用率。因此，地膜覆蓋栽培技術(shù)已在果蔗種植上廣泛應(yīng)用[5]。由于種植管理的要求，一般在覆膜后一個月時進(jìn)行人工揭膜，方便果蔗后期的追肥培土，揭掉的地膜一般丟置于田頭，并未進(jìn)行有效地回收處理，既浪費(fèi)人工又易造成農(nóng)田白色污染。

生物降解地膜是以生物降解材料為主要原料制備的，用于農(nóng)作物種植時土壤表面覆蓋的、具有生物降解性能的薄膜，其不僅具備普通塑料膜的功能，而且在自然狀態(tài)下可以被微生物完全降解[6-7]，廣大科研工作者已在馬鈴薯[8]、花生[9-10]、玉米[11]等多種大田作物上開展了相關(guān)的應(yīng)用研究，并取得了良好效果，但是，生物降解地膜在果蔗上的應(yīng)用效果研究鮮有報道，為此，筆者從2019年開展了相關(guān)的田間試驗(yàn)，旨在為生物降解地膜今后在廣州地區(qū)的推廣提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地設(shè)于廣州市南沙區(qū)東涌鎮(zhèn)萬洲村，前茬作物為果蔗，種植條件較好。供試果蔗品種為黑皮果蔗，普通PE地膜(寬40 cm，厚0.012 mm)，生物降解地膜Ⅰ(寬40 cm，厚0.012 mm)，生物降解地膜Ⅱ(寬40 cm，厚0.016 mm)，使用肥料為挪威復(fù)合肥。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)普通PE地膜(CK)、生物降解地膜Ⅰ(處理 A)和生物降解地膜Ⅱ(處理 B)共 3個處理，每個處理重復(fù)3次，小區(qū)面積135 m2，播種時間為2019年4月2日，覆膜時間為2019年4月3日，收獲期為2020年2月13日。播種前機(jī)械開寬畦，每畦寬4.5 m，畦與畦之間設(shè)排水溝，溝寬60 cm，每畦植蔗3行，行距150 cm，下種量平均每米2.5段蔗種，每條蔗種 5～8個芽，排好蔗種后用輪式壓膜機(jī)蓋膜。果蔗定苗后每20～25天追肥1次，在果蔗整個生長期控制施肥量12750 kg/hm2，普通PE地膜處理待果蔗出苗后人工揭膜，生物降解地膜處理不揭膜，直接進(jìn)行培土追肥等田間管理。

2 結(jié)果和分析

2.1 生物降解地膜力學(xué)性能

生物降解地膜的初始力學(xué)性能如表1所示，同樣厚度下，生物降解地膜的拉伸負(fù)荷和拉伸強(qiáng)度均優(yōu)于普通PE地膜，而普通PE地膜的橫向直角撕裂負(fù)荷和縱向斷裂伸長率優(yōu)于生物降解地膜。隨著生物降解地膜厚度的增加，地膜的拉伸負(fù)荷和直角撕裂負(fù)荷均相應(yīng)提高。不同厚度的生物降解地膜均滿足《GB/T 35795-2017全生物降解農(nóng)用地面覆蓋薄膜》中的力學(xué)性能要求。

表1 地膜初始力學(xué)性能

2.2 生物降解地膜降解情況

田間調(diào)查發(fā)現(xiàn)(見表2)，在果蔗栽培條件下，覆膜后66天，處理A的降解失重率為26.75%，處理B的降解失重率低于處理A，為14.71%；而覆膜后248天，處理A已完全降解，降解失重率達(dá)到100%，而處理B的降解失重率僅為57.41%。

表2 地膜田間降解情況

2.3 生物降解地膜對果蔗農(nóng)藝形狀的影響

覆膜后不同時期果蔗株高的調(diào)查情況見表3，3個處理的株高整體變化趨勢一致，均隨著時間的推移株高均逐漸增加。

覆膜后60～80天，3個處理株高從高到低依次為 A＞B＞CK，此階段果蔗生長速度較慢；覆膜后80～100天，此階段果蔗生長旺盛，處理A的日伸長速度達(dá)到 2.01 cm，各處理果蔗的株高接近 100 cm；覆膜后 100～190天，此階段果蔗進(jìn)入快速生長期，蔗莖保持快速的伸長速度，仍然以處理A的速度最快，各處理間差異不大；覆膜后190～250天，此階段果蔗生長速度變緩，CK處理的株高介于二者之間。

分別于覆膜后160、190、250天調(diào)查3個處理的莖徑，具體調(diào)查情況見表4。3個處理各時期莖徑差異不大，且在160～250天期間莖徑無明顯變化，莖徑均維持在37～41 mm之間。

表3 不同時期果蔗株高調(diào)查結(jié)果

表4 不同時期果蔗莖徑調(diào)查結(jié)果

2.4 生物降解地膜對果蔗產(chǎn)量及構(gòu)成因素的影響

不同處理對果蔗產(chǎn)量的影響如表5所示，3個處理中以處理A的產(chǎn)量最高，處理B次之，CK處理最低，處理 A和 B較 CK分別增產(chǎn) 13.47%和13.05%；由于試驗(yàn)地果蔗精細(xì)化管理，實(shí)施總體苗數(shù)控制，所以試驗(yàn)地有效莖數(shù)差異不大；株高以處理A最高，處理B最低，CK介于二者之間；收獲期3個處理莖徑從高到低依次為B＞A＞CK；單莖重處理B最高達(dá)到3.65 kg，處理A為3.57 kg，CK最少為3.23 kg。

表5 生物降解地膜對果蔗產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

生物降解地膜應(yīng)用于果蔗種植，不僅在覆膜后一個月果蔗可以自動穿膜免去人工揭膜的工序，而且在果蔗的生長中后期可以在膜上直接進(jìn)行追肥培土，保證果蔗生長對養(yǎng)分的需求，同時由于降解材料的特殊性在覆膜后一定時間生物降解地膜已完全降解，不會對土壤生態(tài)環(huán)境造成影響。

生物降解地膜在苗期可以較好地發(fā)揮增溫、保墑、保肥和除草功能，促進(jìn)果蔗早發(fā)芽，延長其有效生長期，為果蔗的高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。本研究試驗(yàn)結(jié)果表明，2種生物降解地膜處理的產(chǎn)量分別為139470、138948 kg/hm2，較普通PE地膜處理分別增產(chǎn)13.47和13.05個百分點(diǎn)，增產(chǎn)效果明顯，這可能與生物降解地膜在果蔗齊苗后繼續(xù)保留在田間有一定的關(guān)系。雖然果蔗齊苗后膜面出現(xiàn)了一定數(shù)量的降解裂口，但是仍然可以發(fā)揮部分的增溫保水功能，而普通PE膜已完全揭掉，二者相比生物降解地膜的增產(chǎn)優(yōu)勢更加明顯。

廣州市南沙區(qū)種植果蔗歷史悠久，地膜覆蓋栽培技術(shù)已作為一種常規(guī)手段被廣泛應(yīng)用。一般在覆膜時采用輪壓的方式進(jìn)行覆膜，這種方式對地膜的機(jī)械性能要求較高，如果地膜力學(xué)性能較差，膜面很容易在覆膜的過程中出現(xiàn)破損，嚴(yán)重影響地膜的使用效果，本試驗(yàn)中所使用的生物降解地膜能夠較好地滿足機(jī)械覆膜的要求。種植果蔗地膜的使用量較少，一般為3 kg左右，生物降解地膜單位面積的使用量要大于普通PE膜，但是使用生物降解地膜在果蔗的出苗期不用人工揭膜節(jié)省了一定勞動力成本，且產(chǎn)量有所增加，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯。在農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境污染日益突出的情況下，推廣生物降解地膜較好地解決了使用普通 PE膜引起的環(huán)境污染問題，是一種符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的綠色新產(chǎn)品。鑒于生物降解地膜在果蔗上的使用效果，建議擴(kuò)大應(yīng)用面積，進(jìn)而從源頭上徹底解決塑料地膜造成的農(nóng)業(yè)面源污染問題。