几种降解地膜应用于花生的效果

来源:用户上传      作者:

　　 摘要：引进并研究了5种降解膜应用于夏花生覆盖的降解效果，并以露地为对照，普通黑、白地膜作参考，研究了各膜型覆盖后对花生生育及产量的影响。研究表明，PPC等几种降解膜在花生生育期内均有不同程度的自然破裂和降解作用，其降解速度依次为PLA>PBS>PLA+PBS>PBAT+PBS，PPC黑、白膜自然破裂和自然降解均较晚;花生收获前，PLA膜、PBS膜处理自然降解达70%（4级）以上，PLA+PBS膜及PBAT+PBS膜均达50%（3级）以上，白色PPC膜达3级，而黑色PPC膜降解30%（超2级）;各降解膜处理对花生生育均有不同程度的促进作用，其效果随有效覆盖时间的延长而增加，白、黑普膜对花生生育促进和增产效果均更好，较对照分别增产23.73%和22.15%;PPC膜次之，较对照分别增产22.50%和21.21%。PPC膜白、黑地膜的降解及增产效果较好，建议大面积扩大示范，以更好地发挥其生态、经济和社会效益。
　　 关键词：降解地膜;花生;覆盖效果;生长发育;产量
　　 中图分类号： S565.204 文献标志码： A
　　 文章编号：1002-1302（2020）07-0086-05
　　 地膜覆盖能增温、调湿、改善田间小气候、改进土壤环境、促进土壤养分转化、提高肥料利用率，最终促进作物早发壮苗、早熟、高产、优质，从而大大提高作物产量和收益[1-3]。但传统的普通地膜的主要成分为聚乙烯（PE），在自然状态下难以降解，难以彻底回收，导致农田残膜逐年累积，极大地影响了农业生态环境，局部地区造成了严重的“白色污染”，严重制约了土地的持续利用和生产发展[4-7]。解决地膜残留问题有2个途经：一是采用国标厚度地膜，不易破碎，便于捡拾回收;二是使用全生物可降解地膜。与传统的PE地膜相比降解地膜，的主要优点是在地膜失去增温保墒等功能后，在各种自然因素作用下经过一段时间可自动降解为对环境无污染的小分子物质或CO2和H2O，从而可以防止残膜对农田环境的污染[8-9]。主要原材料包括：（1）聚乳酸（PLA）。PLA是以小麦、木薯、玉米等农作物为原料，经过微生物发酵变成乳酸，最后经过化学合成制得的热塑性降解塑料，是一种可生物降解的新型高分子材料，使用后能完全分解成二氧化碳和水，不会造成环境污染，是目前公认的环境友好型绿色材料[10-11]。
　　（2）聚丁二酸丁二醇酯（PBS）。PBS是20世纪90年代研究的通用型完全生物降解塑料，与PCL、PHB、PHA等降解塑料相比，PBS具有价格低廉、力学性能优异等特点;而与价格接近的PLA相比，PBS又具有加工方便、可适应目前常规的塑料加工工艺、耐热性能好的特点，其热变形温度可以超过100 ℃（PLA的耐热温度只有60 ℃左右）。而且PBS合成的原料来源既可以是石油资源，也可以通过生物质资源发酵得到，因此引起了科技和产业界的高度关注[12]。
　　（3）聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）。PBAT是热塑性生物降解塑料，兼具PBA和PBT的特性，既有较好的延展性和断裂伸长率，也有较好的耐热性和冲击性能;此外，还具有优良的生物降解性，是目前生物降解塑料研究中非常活跃和市场应用较好的降解材料之一[13]。
　　（4）聚甲基乙撑碳酸酯（PPC）。PPC是以二氧化碳和环氧丙烷为原料合成的一种完全可降解的环保型塑料[14]。
　　通过上述材料或其一定比例的复配材料加工成不同生物降解地膜而用于农作物生产，从而达到既促进作物生产，又能自然降解而避免残膜污染的目标。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验材料及设计
　　本试验降解膜均由中科金龙新材料有限公司提供，普通地膜则由当地市场采购。试验根据材料组成及性状设以下处理：PLA+PBS地膜（MP1）;PBAT+PBS地膜（MP2）;PBS地膜（MP3）;PLA地膜（MP4）;PPC黑色降解膜（MP5）;PPC白色降解膜（MP6）;普通黑地膜（MP7）;普通白地膜（MP8）：露地未覆膜（MP9，CK）。
　　采用隨机区组排列，重复3次，小区面积12.6 m2。每小区4垅，每垅宽0.75 m，长4.2 m，间隔0.5 m，四周设置保护行。
　　1.2 试验方法
　　试验于2018年设在泰州市高港区光普家庭农场，沙土，地势平坦，排灌良好，肥力中等均匀。前茬小麦，2018年6月11日收获，6月13日施用商品有机肥22 500 kg/hm2，15-15-15硫基复合肥600 kg/hm2，6月14日耕翻并按设计要求起垄后人工整理划区，6月16日用96%异丙甲草胺乳油1.5 L/hm2 兑水化除后按设计要求覆膜。6月18日采用先正达迈舒平种衣剂拌种后播种，每穴2、3粒相间播种，穴距20 cm，密度13.33万穴/hm2。6月26日出苗，6月27日齐苗，6月28日定苗，每穴2苗。7月12日开花，8月6日用花生超生宝0.9 kg/hm2 兑水化控，同时用苏云金杆菌1.5 kg/hm2 兑水兼治斜纹夜蛾，8月22日用甲维·茚虫威（3%+11%）0.3 L/hm2兑水防治斜纹夜蛾，其他各项栽培管理均按高产要求进行。10月5—13日成熟并收获。
　　1.3 考察项目与标准
　　围绕地膜降解效果及地膜覆盖效果开展各项调查。其中降解效果采用地膜开裂程度和降解消失程度来描述。
　　开裂程度包括以下几个阶段：开裂始期：地膜面上开始出现自然零星裂缝的时期;开裂1期：地膜面上自然裂缝面积占小区覆盖面积10%的时期;开裂2期：地膜面上自然裂缝面积占小区覆盖面积30%的时期;开裂3期：地膜面上自然裂缝面积占小区覆盖面积50%的时期;开裂4期：地膜面上自然裂缝面积占小区覆盖面积70%及以上的时期。
　　降解程度包括以下几个级别：降解1级：地膜膜面自然降解消失面积占覆盖面积的10%;降解2级：地膜膜面自然降解消失面积占覆盖面积的30%;降解3级：地膜膜面自然降解消失面积占覆盖面积的50%;降解4级：地膜膜面自然降解消失面积占覆盖面积的70%;降解5级：地膜膜面自然降解消失面积占覆盖面积的90%及以上;覆膜效果体现于生育期、苗情苗势、产量结果等指标，其考察标准按《花生种质资源数据描述规范》要求。 　　2 结果与分析
　　2.1 膜型对降解效果的影响
　　各处理统一于6月16日覆膜，普通黑、白膜处理一直未出现自然开裂现象;而几种降解膜于7月15日至8月28日先后发生自然开裂，其中MP4（PLA）较早为7月15日，其次是MP3（PBS）为7月18日，再次是MP1（PLA+PBS）为7月25日，接着是MP2（PBAT+PBS）为7月28日。PPC黑、白膜处理自然开裂较晚，为8月20—28日，其中白膜稍早为8月20日，黑膜较晚为8月28日。具体开裂各期见表1。从降解情况看，各膜型于覆盖期内均出现降解现象，其中MP3、MP4较早，均为8月12日，其次为MP1、MP2处理，分别为8月23日、8月25日，MP6（白色PPC）较晚为8月28日，MP5（黑色PPC）最晚为9月5日;花生收获前，PLA、PBS处理自然降解达70%（4级）以上，MP1（PLA+PBS）及MP2（PBAT+PBS）先后达50%（3级）以上，白色PPC达3级，而黑色PPC降解30%（超2级），未达3级（表1）。
　　2.2 膜型对花生生育及产量的影响
　　2.2.1 对出苗的影响
　　从生育期考察情况看，6月18日播种，各覆膜处理均于6月27日出苗，对照（露地）处理6月29日出苗，出苗率在90.5%～93.0% 之间，其中对照为90.5%，其他各处理均高于对照，但差别较小，MP1、MP4最高，均为93.0%，因而，各膜型处理对花生出苗未出现不良影响（表2）。
　　2.2.2 对开花期的影响
　　从开花期看，对照为7月18日，而各覆膜处理均为7月16日，较对照提早2 d，各膜型处理间无差别。从封行期看，处理间差别较大。普膜及PPC的黑、白膜处理封行均较早，同为8月4日;其次是MP1、MP2，同为8月6日;MP3、MP4再次，同为8月8日;对照最迟，为8月12日。从成熟期看，MP8（普白膜）最早，为10月5日，普黑和PPC白处理均晚1 d，为10月6日，PPC黑再晚1 d，为10月7日，MP1、MP2同为10月8日，MP3、MP4更晚同为10月10日，对照MP9最晚，为10月13日。全生育期为110～118 d（表2）。
　　2.2.3 对花针期的影响
　　从花针期苗情考察结果看，各覆膜处理较对照的营养生长量优势明显;在膜型处理中，黑白普膜略优于黑白PPC膜，优于MP1、MP2复合膜，优于MP3、MP4膜。株高、叶龄、分枝数、侧枝长及鲜质量、单株叶面积和叶面积指数等各项指标表现总体趋势较为一致（表3）。
　　2.2.4 结荚期的影响
　　结荚期为营养生长与生殖生长并进期，考察结果显示，无论是营养生长还是生殖生长，覆膜处理均强于对照，且普膜优势最强，PPC略次，MP1、MP2复合膜再次，MP3、MP4相对较弱（表4）。
　　2.2.5 对成熟期的影响
　　从成熟期考察结果看，黑白普膜的营养体构架优势略好于PPC膜，好于MP1、MP2复合膜，好于MP3、MP4膜，同材质的普膜及PPC膜，白膜优于黑膜。从荚果及发育情况看，单株有效果数以白色普膜最多，其次为白色PPC膜、黑色普膜、黑色PPC膜、MP2复合膜，分别为17.1、16.9、16.8、16.6、16.4个，其他覆膜处理较少，均低于16个，最低为14.6个，而对照最少，仅12.9个。单株饱果数趋势与之基本一致（表5）。
　　2.2.6 对成熟期的影响
　　分析荚果产量情况得出，各处理单产变幅为4 526.55～5 600.55 kg/hm2，其中对照处理MP9单产最低，为4 526.55 kg/hm2。普通白膜處理MP8单产最高，为5 600.55 kg/hm2，MP6（PPC白降）其次，为5 545.05 kg/hm2，MP7（普黑）、MP5再次，分别为5 529.15、5 486.85 kg/hm2，4个处理较对照分别增产1 074.00、1 018.50、1 002.60、960.30 kg，增幅分别23.73%、22.50%、22.15%、21.21%（表6）。
　　 经新复极差测验，白、黑普膜及PPC4个处理间荚果产量差异不显著，但与其他处理间的差异均达显著水平，且与除MP2外的各处理差异均达极显著水平。
　　3 结语
　　本试验结果表明，PPC等几种降解膜在花生生育期内均有不同程度的自然破裂和降解作用，其中PLA最快，PBS次之，PLA+PBS和PBAT+PBS再次，PPC黑、白膜自然破裂和自然降解均较晚;花生收获前，PLA、PBS处理自然降解达70%（4级）以上，PLA+PBS及PBAT+PBS均达50%（3级）以上，白色PPC达3级，而黑色PPC降解超30%（2级），未达3级;各降解膜处理对花生生育均有不同程度的促进作用，其效果随有效覆盖时间的延长而增加，白、黑普膜对花生生育促进和增产效果均更好，较对照增产分别为23.73%和22.15%;PPC稍次，较对照增产分别为22.50%和21.21%。PPC白、黑地膜的降解及增产效果较好，建议大面积扩大示范，以更好地发挥其生态、经济和社会效益。
　　参考文献：
　　[1]Zhang S L，Li P R，Yang X E，et al. Effects of tillage and plastic mulch on soil water，growth and yield of spring-sown maize[J]. Soil & Tillage Research，2011，112（1）：92-97.
　　[2]焦庆清，常亚芸，王全友，等. 地膜覆盖对泰兴香荷芋生长发育及产量和效益的影响[J]. 江苏农业科学，2014，42（2）：115-118. 　　[3]姚 健，王 丁，张显松，等. 不同地表覆盖方式对土壤水分、温度及幼苗生长的影响[J]. 南京林业大学学报（自然科学版），2009，33（5）：7-11.
　　[4]刘晓伟，何文清，吕 军，等. 不同材料的可降解地膜对土壤温度、水分、盐分及棉花产量的影响[J]. 陕西农业科学，2016，62（3）：52-56.
　　[5]解备涛，汪宝卿，王庆美，等. 甘薯地膜覆盖研究进展[J]. 中国农学通报，2013，29（36）：28-32.
　　[6]张雨蒙，申丽霞. 农田土壤残膜的污染现状及应对措施[J]. 天津農业科学，2018，24（2）：86-90.
　　[7]张占琴，魏建军，战 勇，等. 不同可降解地膜对棉花生理及产量的影响[J]. 新疆农业科学，2010，47（10）：1947-1951.
　　[8]陈 庆，刘 宏. 生物降解塑料的市场竞争研究分析[J]. 塑料工业，2011，39（1）：5-8.
　　[9]谢吉先，黄 俊，焦庆清，等. 三种PPC降解地膜与普通地膜在花生上的应用效果对比[J]. 花生学报，2018，47（3）：66-70.
　　[10]王 妮，王春红，张红霞，等. 聚乳酸生物降解地膜研究进展[J]. 塑料科技，2017，45（11）：115-119.
　　[11]潘文静，白桢慧，苏婷婷，等. 生物降解塑料聚乳酸（PLA）的改性研究进展[J]. 应用化工，2017，46（5）：977-981.
　　[12]君 晖. 我国研发PBS取得突破性进展[J]. 工程塑料应用，2006（2）：6-6.
　　[13]徐 松，王敬敬，周婷婷，等. 聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯塑料地膜高效降解菌群筛选及其群落结构演替特征[J]. 微生物学通报，2018，45（11）：2341-2352.
　　[14]Du L B，Meng Y Z，Wang S J，et al. Synthesis and degradation behavior of poly（propylene carbonate） derived from carbon dioxide and propylene oxide[J]. J Appl Polym Sci，2004，92（3）：1840-1846.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15234745.htm