中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2 0 2 3 2 8 7 7 9 9 2 J o u r n a l o f C h i n a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y h t t p z g n y d x x b i j o u r n a l s c n 楊雅 李濤 朱建強(qiáng) 范先鵬 張志毅 夏穎 唐芷馨 生物降解地膜降解特性及其應(yīng)用對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2 0 2 3 2 8 0 7 7 9 9 2 Y A N G Y a L I T a o Z H U J i a n q i a n g F A N X i a n p e n g Z H A N G Z h i y i X I A Y i n g T A N G Z h i x i n D e g r a d a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f b i o d e g r a d a b l e m u l c h a n d i t s e f f e c t s o n t h e g r o w t h a n d d e v e l o p m e n t o f p e p p e r J JournalofChinaAgriculturalUniversity 2 0 2 3 2 8 0 7 7 9 9 2 D O I 1 0 1 1 8 4 1 j i s s n 1 0 0 7 4 3 3 3 2 0 2 3 0 7 0 7 生物降解地膜降解特性及其應(yīng)用對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 楊雅1 3 李濤2 朱建強(qiáng)3 范先鵬1 張志毅1 夏穎1 唐芷馨4 1 湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保土肥研究所 國(guó)家農(nóng)業(yè)環(huán)境潛江觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)站 湖北省農(nóng)業(yè)面源污染防治工程技術(shù)研究中心 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部潛江農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保育科學(xué)觀(guān)測(cè)實(shí)驗(yàn)站 武漢4 3 0 0 6 4 2 十堰市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)站 湖北十堰4 4 2 0 0 0 3 長(zhǎng)江大學(xué)農(nóng)學(xué)院 湖北荊州4 3 4 0 0 0 4 U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a D a v i s C o l l e g e o f L e t t e r a n d S c i e n c e D a v i s 9 5 6 1 6 U S A 摘 要 為明確不同材質(zhì)生物可降解地膜在濕潤(rùn)氣候下的降解特性和對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 通過(guò)大田試驗(yàn)研究 了聚乙烯地膜 P E 淀粉基降解膜 B M 1 聚合類(lèi)降解膜 聚己二酸 對(duì)苯二甲酸丁二酯 P B A T 聚羥基脂肪酸酯 P H A 等 B M 2 B M 3 B M 4 對(duì)土壤溫度 田面覆蓋降解性能和辣椒農(nóng)藝性狀的影響 通過(guò)埋土試驗(yàn)評(píng)估各地膜不 同埋土深度的降解過(guò)程 結(jié)果表明 1 辣椒生育前期 覆膜后0 5 8 d 是地膜發(fā)揮保溫效果關(guān)鍵期 覆膜種植主要 提高該時(shí)期0 5和5 1 0 c m土層1 4 0 0和1 7 0 0的土壤溫度 其中 B M 3和B M 4的增溫效果與P E相近 0 5 和5 1 0 c m土層平均溫度比C K提高了約4 2 地膜降解過(guò)程受降解材質(zhì)影響 淀粉基降解膜地面覆蓋7 9 d 達(dá)到無(wú)膜期 埋土6 0 d內(nèi)完全降解 聚合類(lèi)降解膜誘導(dǎo)期在覆膜后5 1 9 3 d 辣椒收獲后處于碎裂期或無(wú)膜期 通過(guò)擬合方程可知 埋土深度影響B(tài) M 4的降解 降解率達(dá)9 5 時(shí)B M 4翻埋2 0 c m比翻埋1 0 c m少7 7 d 3 B M 4 主要提高成熟期莖粗 莖高和干物質(zhì)量 對(duì)辣椒生長(zhǎng)的促進(jìn)效果接近或者優(yōu)于P E B M 4和P E辣椒產(chǎn)量分別比 C K提高1 1 3 0 5 3和1 1 0 9 6 8 k g h m 2 因此 適宜辣椒覆膜栽培的降解膜誘導(dǎo)期約7 9 d并且在辣椒全部收獲后 達(dá)到碎裂期或無(wú)膜期 埋土深度為1 0 2 0 c m能夠滿(mǎn)足降解地膜的降解需求 關(guān)鍵詞 生物降解地膜 降解特性 降解材質(zhì) 辣椒 中圖分類(lèi)號(hào) S 1 9 文章編號(hào) 1 0 0 7 4 3 3 3 2 0 2 3 0 7 0 0 7 9 1 4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 收稿日期 2 0 2 2 1 0 1 2 基金項(xiàng)目 湖北省農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護(hù)站項(xiàng)目資助 H B X X 2 0 2 2 0 4 F 0 1 7 第一作者 楊雅 O R C I D 0 0 0 9 0 0 0 8 4 9 8 2 3 1 6 X 碩士研究生 E m a i l 9 1 3 8 3 5 9 7 6 q q c o m 通訊作者 張志毅 O R C I D 0 0 0 0 0 0 0 2 6 6 0 8 8 0 6 3 副研究員 主要從事耕地質(zhì)量提升研究 E m a i l z z y o u x i n 1 6 3 c o m D e g r a d a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f b i o d e g r a d a b l e m u l c h a n d i t s e f f e c t s o n t h e g r o w t h a n d d e v e l o p m e n t o f p e p p e r Y A N G Y a 1 3 L I T a o 2 Z H U J i a n q i a n g 3 F A N X i a n p e n g 1 Z H A N G Z h i y i 1 X I A Y i n g 1 T A N G Z h i x i n 4 1 InstituteofPlantProtectionandSoilFertilize NationalAgriculturalEnvironmentObservationandExperimentalStationinQianjiang HubeiEngineeringandTechnologyResearchCenterofAgriculturalNon pointSourcePollutionControl QianjiangAgriculturalEnvironmentandArableLandConservationScientificObservationand ExperimentalStation HubeiAcademyofAgriculturalSciences Wuhan430064 China 2 AgriculturalEcologicalEnvironmentProtectionStationofShiyanCity Shiyan442000 China 3 CollegeofAgriculture YangtzeUniversity Jingzhou434000 China 4 CollegeofLetterandScience UniversityofCalifornia Davis95616 USA A b s t r a c t Toclarifythedegradationcharacteristicsofdifferentmaterialsofbiodegradablefilmanditseffectonpepper growthanddevelopmentinhumidclimate Throughfieldtrialwasconductedtoinvestigatetheeffectsofpolyethylene 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2 0 2 3年第2 8卷 film PE degradationfilmbasedonstarch BM1 polymericdegradationfilm butyleneadipate co terephthalate PBAT polyhydroxyalkanoates PHA BM2 BM3andBM4 onthesoiltemperature degradationpropertiesoffield cover andagronomictraitsofpepper effectedby Thedegradationprocessofmulchfilmatdifferentdepthwas evaluatedbysoilburialtest Theresultsshowthat 1 Theearlyperiodofpepper 0 58dafterfilmmulching was themainperiodofheatpreservationbyfilm andfilmmulchingplantingmainlyimprovedthesoiltemperatureat0 5 and5 10cmsoildepthsat14 00and17 00o clockduringthisperiod Amongthem thewarmingeffectofBM3and BM4wassimilartothatofPE andtheaveragetemperatureof0 5and5 10cmsoildepthswasincreasedbyabout 4 comparedwithCK Thedegradationprocessoffilmwasaffectedbythedegradationmaterials Thedegradation filmbasedonstarchreachedthemembrane freestageat79d andwascompletelydegradedwithin60dunderburied conditions Theinductionperiodofpolymericdegradationfilmwas51to93daftercoveringthefilm thatreached fragmentationstageormembrane freestageafterpepperharvest Accordingtothefittingequation theburiedsoil depthaffectedthedegradationofBM4 andthedegradationrateofBM4buriedat20cmwas77dayslessthanthatat 10cmwhenthedegradationratereached95 BM4mainlyimprovedthestemthick stemheightanddrymassinthe matureperiod anditspromotioneffectonpeppergrowthwasclosetoorbetterthanthatofPE Thepepper productionsInconclusion orpepperfilmmulchingcultivation theinductionperiodofdegradationfilmshouldbe 51 93dtoreachthefragmentationstageormembrane freestageafterharvestingofallthepepper Theburiedsoil depthof10 20cmcanmeetthedegradationrequirementsofdegradablefilm K e y w o r d s biodegradablefilm degradationcharacteristics degradationmaterial pepperyield 2 0世紀(jì)7 0年代 農(nóng)用地膜覆蓋技術(shù)被引入中 國(guó)并迅速得到推廣應(yīng)用 1 地膜覆蓋具有保溫 保 墑 抗蟲(chóng) 防病和抑草等作用 有利于作物生長(zhǎng)發(fā)育 提高作物產(chǎn)量和效益 2 大量研究證實(shí) 地膜覆蓋 能夠有效提高玉米 3 馬鈴薯 4 以及水稻 5 等作物 的產(chǎn)量 農(nóng)用地膜的主要成分為聚乙烯或聚氯乙 烯 在自然環(huán)境中具有穩(wěn)定性高和降解緩慢等特 點(diǎn) 6 部分地區(qū)地膜回收不及時(shí) 大量殘膜存留于 耕地中 7 出現(xiàn)破壞土壤結(jié)構(gòu) 增加殘膜回收勞動(dòng) 強(qiáng)度和阻礙秸稈再次資源化利用等負(fù)面影響 8 9 生物降解地膜與普通聚乙烯地膜的保墑和保溫等 效果相近 1 0 1 2 同時(shí)具有翻入土壤后能夠快速自 然降解的特點(diǎn) 1 3 因此 應(yīng)用全生物降解地膜成 為解決農(nóng)田殘膜污染和保障作物產(chǎn)量的重要途徑 之一 1 4 鑒于農(nóng)用地膜材料力學(xué)性能 加工性能 熱性 能 降解周期和生產(chǎn)成本等綜合因素 可降解地膜所 采用的原料主要為聚己二酸 對(duì)苯二甲酸丁二酯 P B A T 聚乳酸 P L A 和淀粉基生物降解地膜 等 1 5 全生物降解地膜增溫 保墑效果和降解過(guò)程 受降解材質(zhì) 作物類(lèi)型以及區(qū)域氣候等條件影 響 1 0 趙愛(ài)琴等 1 6 研究表明 淀粉基可降解地膜 5 0 淀粉 3 0 聚乙烯醇及其他助劑組成 在覆膜 后2 0 d開(kāi)始出現(xiàn)2 3 c m裂紋 3 0 4 0 d裂解成塊 狀 于玉米成熟期無(wú)明顯地膜存在 曲萍等 1 7 在亞 熱帶濕潤(rùn)氣候玉米田實(shí)驗(yàn)表明 在覆膜2 8 d后 P B A T全生物降解地膜抗張強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率降低 5 0 以上 而遼西半干旱農(nóng)田降解試驗(yàn)表明 P B A T全生物降解地膜從玉米苗期 4 0 d左右 開(kāi) 始出現(xiàn)降解 拔節(jié)時(shí)地膜降解已進(jìn)入破裂期 抽穗之 后進(jìn)入崩解期 1 8 干旱地區(qū) P B A T P B S 聚丁二 酸丁二醇酯 山東天壯環(huán)?？萍加邢薰?和 P B A T P L A 山東天野生物降解科技有限公司 生 物地膜誘導(dǎo)期僅有3 0 d 覆膜5 0 d后達(dá)到破裂期 7 0 d后達(dá)到崩裂狀態(tài) 而P B A T 上海弘睿生物科技 有限公司 直至覆膜后1 2 6 d才進(jìn)入破碎期 1 9 武漢是湖北省重要蔬菜產(chǎn)地 也是主要地膜使 用區(qū)域 隨著種植年限增加 地膜污染殘留和回收 成為當(dāng)?shù)刎叫杞鉀Q的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題 推廣使用全生物可 降解地膜是從源頭解決地膜殘留污染的重要途 徑 2 0 但已有研究主要集中于北方干旱和半干旱 區(qū)域 而關(guān)于南方濕潤(rùn)區(qū)辣椒作物上全生物降解地 膜的應(yīng)用效果與降解特性尚不清楚 本研究選用不 同降解材質(zhì)的全生物可降解地膜產(chǎn)品 以湖北省武 漢市辣椒種植農(nóng)田為試驗(yàn)對(duì)象 通過(guò)大田試驗(yàn)研究 全生物可降解地膜的增溫 降解特性和產(chǎn)量效應(yīng) 以 期為地膜污染防控和全生物可降解地膜在濕潤(rùn)區(qū)域 的推廣提供數(shù)據(jù)支撐 1 材料與方法 1 1 試驗(yàn)地點(diǎn) 辣椒覆膜種植大田試驗(yàn)地位于湖北省武漢市洪 08 第7期楊雅等 生物降解地膜降解特性及其應(yīng)用對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 山區(qū) 1 1 4 1 8 3 6 5 E 3 0 2 8 5 6 2 N 屬于北亞熱 帶季風(fēng)性 濕潤(rùn) 氣候區(qū) 年平均溫度1 5 8 1 7 5 年均降雨量1 1 5 0 1 4 5 0 m m 試驗(yàn)點(diǎn)土壤類(lèi) 型為黃棕壤 質(zhì)地較粘 按國(guó)際制土壤質(zhì)地土壤分類(lèi) 法 2 1 試驗(yàn)點(diǎn)土壤粘粒 粉粒和砂粒含量依次為 2 7 4 5 1 2 和2 1 4 屬于粉砂質(zhì)粘土 基礎(chǔ) 土壤 0 2 0 c m p H 8 1 8 有機(jī)質(zhì) 全氮和全磷在土 壤中含量分別為1 5 6 0 1 2 和0 0 8 1 2 試驗(yàn)處理 1 2 1 田間試驗(yàn)設(shè)置 辣椒覆膜種植試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì) 共設(shè)6 個(gè)處理 3次重復(fù) 每個(gè)小區(qū)面積為3 0 m 2 處理分 別為不覆膜 C K 覆聚乙烯地膜 P E 全生物降解 地膜I B M 1 全生物降解地膜 B M 2 全生物降 解地膜 B M 3 和全生物降解地膜 B M 4 本試 驗(yàn)所采用的全生物可降解地膜標(biāo)注的功能期或誘導(dǎo) 期符合G B T 3 5 7 9 5 2 0 1 7 2 2 中規(guī)定的 類(lèi) 供試 地膜主要成分和規(guī)格見(jiàn)表1 供試作物為辣椒 品種為 國(guó)賓 河南鼎優(yōu)農(nóng)業(yè) 科技有限公司 采用壟作種植 壟間距3 0 c m 壟面 寬1 2 0 c m 定植株距4 0 c m 定植密度4 8 0 0 0株 h m 2 各處理施肥量保持一致 N P 2 O 5和K 2 O含量分別 為2 7 0 1 3 5和3 6 0 k g h m 2 全部作基肥一次性施 入 試驗(yàn)所用氮 磷和鉀肥分別為尿素 N 4 6 過(guò)磷酸鈣 P 2 O 5 1 2 1 和氯化鉀 K 2 O 6 0 2 0 2 1 0 3 2 4進(jìn)行人工覆膜和移栽 表1 供試地膜概況 T a b l e 1 S u r v e y o f t e s t f i l m 處理 T r e a t m e n t 說(shuō)明 I l l u s t r a t i o n 生產(chǎn)地 P l a c e o f p r o d u c t i o n 主要材質(zhì) M a i n m a t e r i a l 厚度 m m T h i c k n e s s C K不覆膜 P E聚乙烯地膜武漢市聚乙烯0 0 1 B M 1全生物降解地膜 武漢市淀粉 天然油脂 P B A T a 0 0 2 B M 2全生物降解地膜 青島市P B A T P L A b P H A c 0 0 1 B M 3全生物降解地膜 淄博市P B A T P H A 0 0 1 B M 4全生物降解地膜 渾江市P B A T P H A 0 0 1 注 a 聚己二酸 對(duì)苯二甲酸丁二酯 b 聚乳酸 c 聚羥基脂肪酸酯 N o t e a i s p o l y a d i p i c a c i d b u t y l e n e t e r e p h t h a l a t e b i s p o l y l a c t i c a c i d c i s p o l y h y d r o x y f a t t y a c i d e s t e r 1 2 2 埋土降解試驗(yàn)設(shè)置 埋土降解試驗(yàn)地位于湖北省潛江市浩口鎮(zhèn)柳州 村 1 1 2 3 7 5 0 6 6 E 3 0 2 2 3 1 9 N 屬亞熱帶季 風(fēng)氣候 年均溫1 6 1 年平均降水量1 0 9 6 7 m m 試驗(yàn)開(kāi)始前將供試地膜裁剪成6 0 c m 6 0 c m大小 稱(chēng)重后備用 記作m0 人工挖出長(zhǎng) 寬 深 6 0 c m 6 0 c m 2 0 c m的土方 2 0 2 1 0 4 2 9分別將 裁剪后地膜平鋪放置在2 0和1 0 c m深度 土壤分層 回填 分別于埋土后第3 0 6 0 7 5和9 0天將地膜挖 出 去除附著在地膜樣品上的泥土 展開(kāi)后放入水中 浸泡1 h左右后進(jìn)行清洗 初步清洗后 再使用超聲 波清洗器進(jìn)行進(jìn)一步的清洗 用濾紙吸干殘留地膜 樣品上的水分 在陰涼干燥處自然晾干 稱(chēng)重 記作 m3 0 m6 0 m7 5和m9 0 降解率計(jì)算公式如下 降解率 m0 mxm 0 1 0 0 1 式中 m0為埋入地膜起始重量 g mx為埋土x天后 地膜的重量 g 1 3 田間監(jiān)測(cè)和樣品采集分析 1 3 1 當(dāng)?shù)貧庀筚Y料收集 辣椒生育期內(nèi)武漢市日降雨 最高氣溫和最低 氣溫?cái)?shù)據(jù)來(lái)自天氣網(wǎng) 2 3 為清晰表征武漢市降雨 情況 將天氣分為5級(jí) 0 1 2 3和4分別對(duì)應(yīng)晴 天 陰天或多云 小雨 中雨和暴雨 1 3 2 土壤溫度監(jiān)測(cè) 辣椒生育期0 9 3 d內(nèi) 采用精度為 0 1 的直角玻璃地溫計(jì) 武強(qiáng)縣星瀚儀器儀表廠(chǎng) 監(jiān)測(cè) 5 1 0和1 5 c m土層溫度 土壤溫度從覆膜當(dāng)天起 每隔7 d在8 0 0 1 4 0 0和1 7 0 0記錄 1 3 3 辣椒農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量測(cè)定 1 辣椒農(nóng)藝性狀的測(cè)定 開(kāi)花結(jié)果期和成熟期 在每小區(qū)隨機(jī)選取5株辣椒植株并測(cè)量其莖粗 莖 18 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2 0 2 3年第2 8卷 高 根冠比 地上部質(zhì)量 地下部質(zhì)量 葉面縱橫比和 S P A D值 2 產(chǎn)量的測(cè)定 從辣椒開(kāi)始有成熟的辣椒果實(shí) 時(shí)開(kāi)始采摘 一直采到辣椒生育期結(jié)束 分別記錄不 同處理小區(qū)的辣椒產(chǎn)量 辣椒采摘日期分別2 0 2 1 0 5 2 1 2 0 2 1 0 6 0 8和2 0 2 1 0 6 2 9 1 3 4 生物降解膜降解性能的評(píng)測(cè) 每個(gè)小區(qū)選定一廂進(jìn)行觀(guān)測(cè) 每7 d觀(guān)測(cè)一次 記錄供試地膜破損情況和不同降解階段出現(xiàn)日期 地膜降解分級(jí)指標(biāo)參照楊惠娣等 2 4 的方法分為5 個(gè)階段 A階段 誘導(dǎo)期 開(kāi)始出現(xiàn)1 2 c m裂紋 B階段 開(kāi)裂期 出現(xiàn)2 0 5 0 c m裂縫 C階段 大 裂期 地膜出現(xiàn)2 0 5 0 c m裂縫 數(shù)量增多 D階段 碎裂期 地膜出現(xiàn)均勻網(wǎng)狀裂紋 無(wú)大塊地膜存 在 E階段 無(wú)膜期 基本無(wú)地膜存在 1 4 數(shù)據(jù)處理 用M i c r o s o f t E x c e l 2 0 1 0和D P S 7 0 5統(tǒng)計(jì)分 析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和顯著性水平分析 用O r i g i n 2 0 1 8進(jìn)行作圖 采用一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型 E l o v i c h模型 雙常數(shù)模 型和拋物線(xiàn)擴(kuò)散方程對(duì)埋土后地膜的降解率進(jìn)行擬 合 并通過(guò)決定系數(shù) R2 比較各模型的適用性程 度 R2愈大則擬合愈好 以下為各模型表達(dá)式 一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程 y a 1 e x p b x 2 E l o v i c h模型 y a b l n x 3 雙常數(shù)方程 y a x b 4 拋物線(xiàn)擴(kuò)散方程 y a b x 1 2 5 式中 x為時(shí)間 d y地膜降解率 a和b為動(dòng)力 學(xué)模型的參數(shù) 2 結(jié)果與分析 2 1 辣椒生育過(guò)程氣溫變化 覆膜期間 武漢市均以陰天或多云天氣為主 雨 天較少 圖1 最高氣溫和最低氣溫整體波動(dòng)上升 覆膜后0 3 0 d氣溫較低 期間日最高氣溫介于1 2 2 5 日最低氣溫介于3 1 8 2 0 2 1 0 4 2 8后 覆 膜約3 0 3 5 d 氣溫波動(dòng)升高 因此 辣椒生育前期 氣溫較低 是地膜發(fā)揮保溫效果的關(guān)鍵期 根據(jù)降雨量將天氣分為5級(jí) 0 1 2 3和4分別對(duì)應(yīng)晴天 陰天或多云 小雨 中雨和暴雨 W e a t h e r c o n d i t i o n s a r e d i v i d e d i n t o 5 l e v e l s b a s e d o n r a i n f a l l a n d 0 1 2 3 a n d 4 c o r r e s p o n d t o s u n n y o v e r c a s t s k y o r c l o u d y l i g h t r a i n m o d e r a t e r a i n a n d r a i n s t o r m r e s p e c t i v e l y 圖1 武漢市天氣情況 F i g 1 W e a t h e r c o n d i t i o n s i n W u h a n 2 2 不同地膜覆蓋對(duì)土壤溫度的影響 根據(jù)整個(gè)覆膜過(guò)程收集的土壤溫度數(shù)據(jù)可得到 不同地膜覆蓋對(duì)土壤溫度的影響 從圖2 a i 可以看出 覆膜后不同土層溫度整體波動(dòng)上升 這與 氣溫的變化趨勢(shì)基本一致 各土層溫度均表現(xiàn)為 1 4 0 0和1 7 0 0時(shí)段溫度高于8 0 0時(shí)段 在覆膜 后0 5 8 d 各處理土壤溫度差異明顯 覆膜處理土 壤溫度高于C K處理 覆膜后5 8 9 3 d各處理間 溫度差異縮小 部分降解膜處理土壤溫度接近C K 處理 保溫效果減弱 根據(jù)溫度變化曲線(xiàn)和每日氣溫變化分別計(jì)算 0 5 8 d和5 8 9 3 d的平均溫度 0 5 c m土層不 同時(shí)間土壤溫度均值見(jiàn)圖3 0 5 8 d期間 8 0 0時(shí) 段僅B M 1和B M 4土壤均溫顯著高于C K P 0 0 5 1 4 0 0和1 7 0 0時(shí)段 各覆膜處理土壤溫度 均顯著高于C K P 0 0 5 相比C K B M 2 B M 3 28 第7期楊雅等 生物降解地膜降解特性及其應(yīng)用對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 B M 1 全生物降解地膜 B M 2 全生物降解地膜 B M 3 全生物降解地膜 B M 4 全生物降解地膜 P E 聚乙烯地膜 C K 不覆膜 T為覆膜天數(shù) M為不同處理 T M為覆膜天數(shù)和不同處理間的交互作用 表示差異顯著 P 0 0 5 表 示差異極顯著 P 0 0 1 B M 1 t o t a l b i o d e g r a d a b l e m u l c h B M 2 t o t a l b i o d e g r a d a b l e m u l c h B M 3 t o t a l b i o d e g r a d a b l e m u l c h B M 4 t o t a l b i o d e g r a d a b l e m u l c h P E p o l y v i n y l m u l c h C K w i t h o u t m u l c h i n g f i l m Ti s d a y s o f f i l m m u l c h i n g Mi s d i f f e r e n t t r e a t m e n t s T Mi s t h e i n t e r a c t i o n s b e t w e e n d a y s o f m u l c h i n g a n d d i f f e r e n t t r e a t m e n t s i n d i c a t e s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e a t P 0 0 5 l e v e l i n d i c a t e s s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e a tP 0 0 1 l e v e l 圖2 不同深度不同時(shí)刻土層溫度變化 F i g 2 S o i l t e m p e r a t u r e c h a n g e s a t d i f f e r e n t d e p t h s a n d t i m e p o i n t s 和B M 4 0 5 c m土壤均溫提高了3 2 5 3 其 增溫效果與P E相當(dāng) 5 8 9 3 d 8 0 0和1 4 0 0時(shí) 段B M 3和B M 4顯著高于C K處理 P 0 0 5 增溫 幅度為1 5 3 3 5 1 0 c m土層的0 5 8和5 8 9 3 d土壤均溫 見(jiàn)圖4 0 5 8 d 8 0 0時(shí)段 覆膜處理的溫度均高 于C K但不顯著 1 4 0 0和1 7 0 0時(shí)段 各覆膜處理 土壤溫度均顯著高于C K P 0 0 5 并且B M 2 38 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2 0 2 3年第2 8卷 同一時(shí)段不同小寫(xiě)字母表示處理間差異顯著 P 0 0 5 D i f f e r e n t l o w e r c a s e l e t t e r s a t s a m e p e r i o d i n d i c a t e s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g t r e a t m e n t s a tP 0 0 5 圖3 0 5cm土層土壤均溫變化 F i g 3 M e a n t e m p e r a t u r e c h a n g e s i n t h e 0 t o 5 c m s o i l l a y e r 圖4 5 10cm土層均溫變化 F i g 4 M e a n t e m p e r a t u r e c h a n g e s i n t h e 5 t o 1 0 c m s o i l l a y e r B M 3 B M 4處理與P E的土壤均溫?zé)o明顯差異 說(shuō) 明B M 2 B M 3和B M 4能夠增加辣椒生育前期土壤 5 1 0 c m溫度 均溫提高了3 6 4 7 5 8 9 3 d 8 0 0時(shí)段覆膜處理土壤溫度與C K處理無(wú)顯著差 異 1 4 0 0時(shí)段 僅B M 2 B M 3 B M 4和P E顯著高于 C K處理 其中降解膜處理均溫提高了1 9 3 0 1 7 0 0時(shí)段 僅B M 3和P E均溫顯著高于C K處理 P 0 0 5 1 0 1 5 c m土層的0 5 8 d和5 8 9 3 d土壤溫 度均值見(jiàn)圖5 0 5 8 d 各時(shí)段僅B M 4和P E土壤 均溫顯著高于C K P 0 0 5 1 4 0 0和1 7 0 0時(shí) 段 B M 2 B M 3 B M 4和P E土壤溫度均顯著高于C K P 1 4 9 B M 3 5 1 7 9 9 3 1 0 7 1 4 9 B M 4 7 9 9 3 1 0 7 1 3 5 1 4 9 注 處理代表含義詳見(jiàn)表1 下同 N o t e T h e m e a n i n g s o f p r o c e s s i n g r e p r e s e n t a t i v e s a r e s h o w n i n T a b l e 1 T h e s a m e b e l o w 導(dǎo)期相近 出現(xiàn)在覆膜后7 9 9 3 d 開(kāi)裂期和大裂期 在9 3 1 2 1 d 辣椒收獲完成時(shí)未達(dá)到無(wú)膜期 B M 3 降解速度低于B M 2和B M 4 其誘導(dǎo)期 開(kāi)裂期 大 裂期 碎裂期和無(wú)膜期分別在腹膜后第5 1 7 9 9 3 1 0 7和1 4 9天 除B M 1外 各降解膜誘導(dǎo)期到碎裂 期的周期約5 0 d 說(shuō)明誘導(dǎo)期可以作為評(píng)估全生物 降解地膜重要參數(shù) 埋土后地膜降解率如圖6 a 和 b 所示 4種降 解地膜的降解率隨埋土?xí)r間增加而增加 P E膜相對(duì) 穩(wěn)定 其中 埋土3 0 d時(shí) 1 0和2 0 c m土層處B M 1 降解率分別為2 7 9 和1 6 3 埋土6 0 d時(shí) 各 土層B M 1均達(dá)到完全降解 B M 2 B M 3和B M 4降解 率均表現(xiàn)為前期緩慢而后期迅速升高 埋土9 0 d 時(shí) 1 0 c m處地膜降解率排序?yàn)锽 M 2 B M 3 B M 4 降解率依次為9 6 9 7 7 9 和3 9 7 埋土2 0 c m 處地膜降解率則表現(xiàn)為B M 2 B M 3 B M 4 降解率 依次為9 0 4 8 3 2 和5 7 1 P E膜埋土1 0和 2 0 c m后 其重量均表現(xiàn)為緩慢降低 在9 0 d時(shí) 2個(gè)土層深度P E膜降解膜均低于6 0 擬合模型如表3所示 根據(jù)R2數(shù)值越大擬合 效果越好 可以選擇雙常數(shù)方程作為最佳擬合模型 通過(guò)雙常數(shù)模型分別計(jì)算出地膜降解率達(dá)到5 0 T5 0 和9 5 T9 5 所需的時(shí)間 由表4可知 使用壽命符合I I類(lèi)的全生物降解 地膜埋土后的降解速度存在明顯差異 B M 2和 B M 3埋土后能夠迅速降解 降解率達(dá)到5 0 和 9 5 所需的時(shí)間分別在5 8 7 6和9 2 1 0 7 d B M 4 埋土后降解速度低于其它降解膜 降解率達(dá)到5 0 和9 5 所需的時(shí)間分別在8 4 1 1 5和1 1 9 1 9 6 d 對(duì)于不同埋土深度而言 埋土2 0 c m增加了B M 4的 降解速率 降解率達(dá)到5 0 和9 5 所需時(shí)間分別縮 短了3 1和7 7 d B M 2和B M 3降解率受埋土深度 58 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)2 0 2 3年第2 8卷 圖6 地膜埋土后的降解率變化 F i g 6 C h a n g e o f d e g r a d a t i o n r a t e a f t e r m u l c h e m b e d d i n g 的影響較小 2 4 不同地膜覆蓋對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 不同地膜覆蓋對(duì)辣椒的生長(zhǎng)發(fā)育影響并不相 同 從表5可以看出 在辣椒開(kāi)花結(jié)果期 除B M 2 的莖粗和B M 3的莖高外 各處理辣椒莖粗和莖高無(wú) 顯著差異 除B M 3根冠比值和地下部質(zhì)量顯著高 于C K外 其他處理間無(wú)顯著差異 各處理的地上 部質(zhì)量 葉面縱橫比和S P A D數(shù)值相近 在辣椒成熟期 覆膜處理的辣椒莖粗均顯著高 于C K 由高到低依次為B M 4 B M 2 P E B M 1 B M 3 對(duì)于莖高來(lái)說(shuō) B M 1 B M 2 B M 4和P E處理 莖高顯著高于C K 除B M 1外 各處理根冠比無(wú)顯 著差異 辣椒干物質(zhì)量主要受B M 4的影響 B M 4 地下部質(zhì)量和地上部質(zhì)量分別比C K增加2 6和 8 2 g 各處理葉面縱橫比和S P A D值整體上比較 接近 分別在2 2和6 2 3左右 綜上所述 地膜覆 蓋主要影響成熟期辣椒生長(zhǎng)指標(biāo) B M 4主要提高成 熟期莖粗 莖高 地下部質(zhì)量和地上部質(zhì)量 并且其 對(duì)辣椒生育的促進(jìn)效果接近或者優(yōu)于P E和其它降 解地膜 2 5 辣椒產(chǎn)量 不同地膜覆蓋對(duì)辣椒產(chǎn)量的影響存在差異 由 表6可以看出 覆蓋地膜對(duì)辣椒第一次采摘的產(chǎn)量影 響較小 除B M 2外 覆膜處理第二次采摘辣椒累計(jì) 產(chǎn)量均高于C K 其中 B M 2 B M 3和B M 4辣椒產(chǎn)量 與P E相近 比C K提高4 1 5 0 0 6 1 4 1 0 k g h m 2 第三次采摘時(shí) B M 2 B M 3和B M 4與P E辣椒累計(jì) 產(chǎn)量均顯著高于C K 其中 B M 4和P E比C K分別 提高1 1 3 0 5 3和1 1 0 9 6 8 k g h m 2 B M 2和B M 3比 C K分別提高8 3 3 6 5和8 3 9 9 4 k g h m 2 B M 1辣 椒累計(jì)產(chǎn)量介于C K和覆膜處理之間 這可能與 B M 1過(guò)早降解有關(guān) 3 討 論 3 1 全生物降解地膜增溫效果受降解材質(zhì)影響 全生物降解地膜有效使用壽命與作物生育期相 匹配是作物高產(chǎn)的保證 生物降解地膜有效使用壽 命是指從鋪膜作業(yè)開(kāi)始直到出現(xiàn)影響保溫和保墑作 用時(shí)的總天數(shù) 有效使用壽命與生物降解地膜本身 材料 當(dāng)?shù)貧夂?土壤 海拔高度和作物等有關(guān) 2 2 本研究區(qū)域位于武漢市 屬于長(zhǎng)江流域 該地區(qū)露地 種植辣椒的育苗時(shí)間一般在2 3月 定植時(shí)間在清 明前后 2 5 武漢市2 4月月均氣溫較低 5月份后 氣溫會(huì)逐漸升高 因此武漢市在辣椒生育前期 移栽 后約2個(gè)月 是地膜發(fā)揮保溫效果的關(guān)鍵期 本研 究中 不同降解地膜均提高了辣椒移栽后0 5 8 d 各土層溫度 其中0 5 c m提高3 2 5 3 5 1 0 c m提高3 6 4 7 1 0 1 5 c m提高2 1 4 2 而隨著覆膜天數(shù)增加 全生物降解地膜I 受材質(zhì)的影響在覆膜后5 1 d達(dá)到碎裂期 本研究 所用全生物降解地膜的降解材質(zhì)主要包括淀粉 P B A T P L A和P H A等 淀粉分子間存在較強(qiáng)的 氫鍵作用 具有熱塑性 力學(xué)性質(zhì)和強(qiáng)吸濕性 淀粉 基制備的可降解地膜降解周期較短 1 5 P B A T P L A和P H A等合成聚合物降解膜具有更高的穩(wěn)定 性 2 6 B M 1為淀粉基生物降解地膜 B M 2 B M 3和 68 第7期楊雅等 生物降解地膜降解特性及其應(yīng)用對(duì)辣椒生長(zhǎng)發(fā)育的影響 書(shū)書(shū)書(shū) G21 G21 G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G29 G2A G2B G2C G2D G21 G22 G23 G24 G25 G26 G21 G27 G28 G29 G2A G2B G2C G25 G24 G2D G2B G2E G2C G28 G2D G2D G25 G2E G25 G2F G29 G2C G25 G30 G2E G22 G2C G22 G29 G28 G2B G2F G2E G22 G29 G25 G31 G2B G2D G2A G32 G24 G33 G34 G21 G22 G21 G2E G25 G22 G29 G2A G25 G2F G29 G23 G24 G25 G26 G21 G33 G2A G35 G32 G2E G28 G25 G2C G2C G25 G36 G29 G34 G27 G28 G29 G2A G2B G2C G2D G27 G28 G2E G31 G29 G2B G2E G2C G25 G2E G37