張華國(guó)

（省部共建青稞和牦牛種質(zhì)資源與遺傳改良國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，西藏 拉薩850000）

聚乙烯農(nóng)用地膜在農(nóng)業(yè)發(fā)展當(dāng)中的普遍推廣與應(yīng)用提升了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)展水平、改變了農(nóng)業(yè)中種植方式并促進(jìn)了農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，截至2018年12月底西藏自治區(qū)聚乙烯地膜使用量達(dá)到了22.3萬(wàn)t，覆蓋面積達(dá)到40.5萬(wàn)hm2，涉及大田作物、溫室作物以及育苗等農(nóng)業(yè)工作，覆蓋作物由經(jīng)濟(jì)作物逐漸擴(kuò)大到糧食作物，對(duì)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)增收發(fā)揮了重要的作用，逐年增加的地膜使用量造成了不可降解的塑料污染越來(lái)越嚴(yán)重和突出，生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，殘留地膜含量增加、土壤質(zhì)地遭受污染、耕地質(zhì)量下降以及增加勞動(dòng)力等負(fù)面影響，嚴(yán)重制約著高原現(xiàn)代農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展［1-2］?；谏鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)和資源有效利用理念，學(xué)術(shù)界越來(lái)越關(guān)注生態(tài)環(huán)保材料的研制，可降解性新型地膜的研制開(kāi)發(fā)對(duì)于農(nóng)業(yè)發(fā)展具有舉足輕重的作用，它既具有一般聚乙烯地膜的效果，又有自然降解和分解提供作物養(yǎng)分、生態(tài)環(huán)保以及減少勞動(dòng)力的效果。近些年，國(guó)內(nèi)主要關(guān)注新型可降解地膜的研制與應(yīng)用，既有氧化分解性地膜，也有生物分解性地膜、生物質(zhì)分解性地膜等等，涉及不同的制作工藝、產(chǎn)品成本、分解原理以及原料材料等。本試驗(yàn)所設(shè)計(jì)的可降解性地膜是標(biāo)準(zhǔn)化的工業(yè)產(chǎn)品，基于自然狀態(tài)下的廣泛自然分解為基礎(chǔ)，主要開(kāi)展不同降解速度，地膜降解性能以及對(duì)“京糯10號(hào)”玉米生長(zhǎng)發(fā)育影響的實(shí)驗(yàn)研究，一方面對(duì)引進(jìn)的可降解性地膜產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)的數(shù)據(jù)分析和評(píng)價(jià)，為使用降解效果和性能提供參考依據(jù)，另一方面針對(duì)作物生育指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析找出制約因素［3-5］。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本概況

試驗(yàn)于2019年4月—2019年9月在西藏自治區(qū)農(nóng)牧科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所4號(hào)試驗(yàn)地進(jìn)行，試驗(yàn)地屬于高原干旱半干區(qū)域，土壤屬于典型沙壤土，平均距離地表50 cm厚度，土壤肥力中等，土壤持水量18.54%，土壤容質(zhì)量1.45 g/cm3，年平均氣溫8.2℃，最高溫與最低溫相差23.53℃，雨季主要集中在6～9月份，年平均降水量80%～90%，平均蒸發(fā)量2451.32 mm，是降水量的8～9倍。其中土壤PH=7.3，全氮2.23 g/kg，全磷0.52 g/kg，全鉀27.40g/kg，堿解氮46.26 mg/kg，有效磷35.51 mg/kg，速效鉀236.14 mg/kg，土壤有機(jī)質(zhì)含量7.21 g/kg。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)品種為“京糯10號(hào)”玉米，屬于早熟品種、甜糯玉米，具有穗大、顆粒飽滿，產(chǎn)量高，抗病害能力強(qiáng)，抗旱抗寒等特點(diǎn)，種子純度以及發(fā)芽率達(dá)到95%以上，地膜選擇玉米專用可降解性地膜，分別為快速、中速以及慢速降解產(chǎn)品，均為黑色地膜，產(chǎn)品規(guī)格為0.0008 mm×80 cm，另外適當(dāng)采取常規(guī)不可降解聚乙烯地膜為試驗(yàn)對(duì)照，黑色0.012 mm×1.2 m，均采取常規(guī)的試驗(yàn)種植、施肥、灌溉以及收集等方式。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地每個(gè)小區(qū)40 m2，小區(qū)長(zhǎng)和寬為8 m×5 m，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)以平均值為標(biāo)準(zhǔn)，作物采取東西種植，株行距30 cm×60 cm，四周設(shè)保護(hù)行，在田間管理上做到及時(shí)掏苗、灌水、追肥、病蟲(chóng)草害防控與適時(shí)收獲。

1.4 試驗(yàn)觀察記載項(xiàng)目

試驗(yàn)主要收集3個(gè)方面的指標(biāo)：自然生態(tài)環(huán)境指標(biāo)方面主要記載生育期平均氣溫、澆灌量、降水量以及太陽(yáng)輻射指數(shù)等數(shù)據(jù)；作物生長(zhǎng)指標(biāo)方面主要收集“京糯10號(hào)”玉米播種期、出苗期、成苗期、抽穗期、吐司期、成熟期等進(jìn)行生育期記載；株形、葉形、葉色、整齊度和成穗度等長(zhǎng)勢(shì)狀況記載；株高、有效葉片、株圍、葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、根系分布、成熟度和折合產(chǎn)量；不同處理降解地膜鋪膜時(shí)間、降解日期、降解天數(shù)、殘留量以及與標(biāo)準(zhǔn)降解周期差值等。

2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

2.1 自然生態(tài)環(huán)境指標(biāo)統(tǒng)計(jì)狀況

根據(jù)表1可以看出，隨著春季播種開(kāi)始，日平均氣溫逐月遞增，最高在8月份28.6℃，最低4月份16.8℃，根據(jù)絕大部分農(nóng)作物生長(zhǎng)習(xí)性，隨著溫度的遞增逐漸生長(zhǎng)直至成熟；灌溉量多數(shù)集中在4～5月份，平均降水量多集中7～8月份，由于受到自然環(huán)境控制，初期種子萌發(fā)對(duì)水分吸收很大，后期處于多雨季節(jié)的自然生態(tài)現(xiàn)象；太陽(yáng)輻射等級(jí)方面拉薩屬于陽(yáng)光城，4，5月份處于少見(jiàn)多云階段，后期基本以晴天5級(jí)太陽(yáng)高輻射為主。

表1 2019年拉薩試驗(yàn)站點(diǎn)自然生態(tài)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)數(shù)值

2.2 “京糯10號(hào)”玉米指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

2.2.1 “京糯10號(hào)”玉米生育期指標(biāo)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)表2可以看出，不同降解地膜的覆蓋對(duì)于農(nóng)作物“京糯10號(hào)”玉米而言具有不同的效果，基于同一天種植農(nóng)作物，由于地膜厚薄度、透氣性以及降解分解效果的屬性出現(xiàn)了不同的明顯作物長(zhǎng)勢(shì)，針對(duì)作物生長(zhǎng)周期，聚乙烯不可降解地膜明顯延緩了作物生長(zhǎng)周期，造成各個(gè)生育期延緩；快速、中速以及慢速可降解性地膜面對(duì)作物長(zhǎng)勢(shì)出現(xiàn)了指標(biāo)逐漸遞減的規(guī)律性，具體規(guī)律為伴隨著降解效果的快慢程度，生育期呈現(xiàn)降解快速生育期長(zhǎng)、降解慢速生育期短，降解中速處于中間水平。

表2 2019年拉薩試驗(yàn)站點(diǎn)“京糯10號(hào)”玉米主要生育期統(tǒng)計(jì)記載

2.2.2 “京糯10號(hào)”玉米植物學(xué)性狀統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)表3可以看出，可降解性農(nóng)用地膜對(duì)于作物生長(zhǎng)具有良好的促進(jìn)效果，主要表現(xiàn)在農(nóng)作的長(zhǎng)勢(shì)指標(biāo)上，其中葉形、葉色的表現(xiàn)可以充分說(shuō)明土壤養(yǎng)分的充分吸收、根系水分的充分利用、內(nèi)外環(huán)境的交換以及地表溫度的增溫對(duì)于農(nóng)作物生長(zhǎng)具有舉足輕重的作用，降解材料的有效性可以交換自然當(dāng)中的有利環(huán)境和微生物活躍性，伴隨著不同降解速率作物表現(xiàn)出不同的屬性，均為良好表現(xiàn)。

表3 2019年拉薩試驗(yàn)站點(diǎn)“京糯10號(hào)”玉米植物學(xué)性狀統(tǒng)計(jì)記載

2.2.3 “京糯10號(hào)”玉米農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)表4可以看出，農(nóng)作物“京糯10號(hào)”玉米各個(gè)處理均可以達(dá)到作物成熟，根系狀況良好，聚乙烯地膜根系稍小之外其他根系長(zhǎng)勢(shì)較好，伴隨著降解速度的不同，呈現(xiàn)出作物長(zhǎng)勢(shì)農(nóng)藝性狀有不同的效果，基于自然環(huán)境條件為不變條件之下，說(shuō)明不同降解速度對(duì)于保持作物生長(zhǎng)、營(yíng)養(yǎng)供給以及綜合因素具有很好的促進(jìn)性作用，降解周期越長(zhǎng)長(zhǎng)勢(shì)越好，但聚乙烯不可降解地膜不具有上述屬性。

表4 2019年拉薩試驗(yàn)站點(diǎn)“京糯10號(hào)”玉米農(nóng)藝性狀統(tǒng)計(jì)記載

2.3 地膜性狀統(tǒng)計(jì)與分析

根據(jù)表5可以看出，關(guān)于農(nóng)作物統(tǒng)一鋪膜時(shí)間和種植時(shí)間，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察可降解地膜降級(jí)程度基本符合降解地膜的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，符合降解日期、降解周期天數(shù)浮動(dòng)，降解上下相差30 d左右，這主要是由于受到不同自然環(huán)境的變化和影響制約，其中可降解地膜降解殘留量符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，快速、中速以及慢速可降解地膜總體降解周期均提前了10 d上下浮動(dòng)，本實(shí)驗(yàn)可降解性農(nóng)用地膜快速提前6 d，中速提前8 d，慢速提前了10 d，可能是受到西藏拉薩特殊強(qiáng)烈紫外線輻射導(dǎo)致結(jié)果，均符合地膜產(chǎn)品廠家提供的技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和使用標(biāo)準(zhǔn)。

表5 2019年拉薩試驗(yàn)站點(diǎn)“京糯10號(hào)”“玉米地膜性狀統(tǒng)計(jì)記載

3 結(jié)果與討論

從自然生態(tài)環(huán)境、作物生長(zhǎng)指標(biāo)以及降解地膜性狀等方面進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析，從數(shù)據(jù)和性狀的統(tǒng)計(jì)分析來(lái)看，使用可降解性農(nóng)用地膜對(duì)“京糯10號(hào)”玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)出都具有良好的促進(jìn)性效果，影響效果比較明顯和突出，隨著地膜降解速度的快中慢呈現(xiàn)出較為明顯的良好表現(xiàn)，由于地膜前期保持著地表溫度、水分涵養(yǎng)以及養(yǎng)分聚集，有利于前期種子的萌發(fā)以及幼苗的生長(zhǎng)；中期隨著地膜的誘導(dǎo)期、破裂期、崩解期、破碎期以及降解期和消失氣的出現(xiàn)，造就了地表內(nèi)外環(huán)境的微循環(huán)和微生物活躍程度有效增加，降解產(chǎn)物二氧化碳、水分以及有機(jī)物又可以在一定程度上提供“京糯10號(hào)”玉米生長(zhǎng)所需，促進(jìn)了環(huán)境條件的優(yōu)化，有利于“京糯10號(hào)”玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的增加；后期通過(guò)對(duì)地面殘留物的收集和降級(jí)周期和天數(shù)的計(jì)算，符合產(chǎn)品規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)參數(shù)，降解產(chǎn)物的無(wú)毒性、可利用性、自然分解性以及環(huán)保性有利于農(nóng)業(yè)資源環(huán)境利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)，初步提出了可降解性農(nóng)用地膜適應(yīng)拉薩周邊農(nóng)區(qū)的穩(wěn)定性和生態(tài)適應(yīng)性?；诳山到庑赞r(nóng)用地膜具有保持土壤水分、涵養(yǎng)養(yǎng)分、提高地溫、提升作物對(duì)于水分養(yǎng)分最大利用率、促進(jìn)微生物環(huán)境改善、降低勞務(wù)成本、增加作物產(chǎn)量、農(nóng)業(yè)資源合理有效利用以及生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面具有眾多的影響，是值得推薦引用的產(chǎn)品材料。就目前西藏早熟“京糯10號(hào)”玉米生長(zhǎng)而言，快速、中速、慢速可降解地膜從作物生理和自身降解效果來(lái)看效果明顯突出，考慮新型可降解地膜的成本問(wèn)題和產(chǎn)出問(wèn)題，建議在玉米等作物生產(chǎn)中大力推廣可降解性農(nóng)用地膜種植技術(shù)，最大限度地降低地膜對(duì)環(huán)境的污染，促進(jìn)玉米生產(chǎn)的發(fā)展。