生物降解地膜在湘南烟区烤烟上的应用效果及降解特性研究

肖艳松，罗井清，钟 权，李丽娟，曹红梅，何志红，余金龙，何 斌

（1湖南省烟草公司郴州市公司，郴州423000；2中国烟叶公司，北京100055；3郴州市烟草公司永兴县分公司，湖南永兴423300）

地膜覆盖是烤烟的常规栽培技术措施，地膜覆盖技术在促进烟叶增产提质的同时，也给生态环境带来了白色污染，一是部分残留于土壤中的地膜长期不能分解，破坏了土壤的理化结构，阻碍了土壤水肥输送，影响了烤烟生长发育［1～3］；二是部分地膜没有有效回收利用，丢弃在田埂边，或冲到水渠中，或被燃烧后释放有毒气体，影响了农田生态环境［4，5］。因此，降解地膜作为解决地膜残留“白色污染”的有效途径之一，已成为了当前绿色农业发展的重要方向和研究的热点。

近年来，随着降解地膜的生产配方和工艺不断完善和改进，光降解地膜、淀粉基生物降解地膜等不同产品呈现，并在棉花、玉米、烤烟等作物上进行了试验与应用，取得了良好的农田应用效果［3，4，6～9］。不同的作物对降解地膜的降解特性需求不同，不同的生产区域对降解地膜产品的性能和特性要求也不同。目前，生物降解地膜在湘南烟区烤烟作物上的应用研究甚少，没有深入研究不同烟区对降解地膜的降解特性需求。为了促进生物降解地膜在湘南烟区的应用，深入了解生物降解地膜在湘南烟区烤烟作物上的农田生物效应，笔者试验研究了生物降解地膜在湘南烟区的田间降解特性、保温性能、对烤烟生长发育及产量、质量的影响，以为湘南烟区专用型生物降解地膜产品性能的改进以及生物降解地膜在湘南烟区烤烟生产中的推广应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地点与供试材料

试验地点安排在郴州市桂阳县正和镇梧桐村；供试品种为‘K326’；试验土地地势平坦、形状规则、土壤肥力中等。

1.2 试验处理

试验设3个处理：T1.普通地膜，T2.生物降解地膜，T3.裸栽。3次重复，共9个小区，随机区组排列，每个小区面积150 m2。生物降解地膜为90 d开始降解的膜，宽100 cm，厚0.01 mm。所有处理的地膜不做回收处理，其他栽培管理和农事操作按郴州烤烟生产技术方案执行。

1.3 测定项目与方法

（1）地膜降解情况观察。地膜降解外观变化按照文献［9］的评价方法，按5个阶段进行分级：A阶段始裂期：地膜开始出现1～2 cm的自然微小裂口；B阶段开裂期：膜表面出现2～20 cm裂缝；C阶段大裂期：出现20～50 cm裂缝，数量增多；D阶段碎裂期：均匀碎裂，无大块地膜存在；E阶段无膜期：垄面上基本无地膜存在。

降解速率主要测定田间地膜质量损失情况，失重降解率＝（降解前重量－降解后重量）／降解前重量 ×100%［10］。

（2）土壤温度测定。采用路格L99－TWS－2型土壤温度测定仪，每隔2 h测定土壤15 cm处温度。

（3）生育期及农艺性状记载。团棵、成熟期参照《YC／T 142－2010烟草农艺性状调查测量方法》测定各处理烟株株高、茎围、最大叶长宽等农艺性状。

（4）经济性状调查。烟叶成熟时挂牌采收和烘烤，根据GB2635－92对烤后烟叶进行分级，计算各小区产量、产值，上、中等烟比例和均价。

1.4 数据处理

采用Excel 2010进行数据处理，用DPS进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 生物降解膜的降解性能

降解地膜在覆膜37 d开始裂解，出现2～20 cm裂缝的时间在覆膜后48 d，出现20～50 cm裂缝的时间在覆膜后65 d，覆膜后145 d地膜均匀碎裂，无大块地膜存在；覆膜后218 d垄面上基本无地膜存在。湘南烟区烤烟在覆膜后40 d左右揭膜培土，因此，降解地膜能满足烤烟移栽后的覆盖栽培要求。

降解速率是判断材料降解程度的重要指标。从覆膜90 d后的失重降解率来看，降解地膜的失重降解率达到67.55%，而普通地膜的失重降解率只有3.47%，降解地膜的降解性能明显优于普通地膜。

2.2 不同处理对烟株生育期的影响

从大田生育情况可以看出，生物降解地膜与普通地膜覆盖处理的烤烟大田生育期是一致的，与裸栽处理相比，均可缩短烤烟大田生育期6 d，从而能促进烟株早生快发（表1）。

表1 不同处理烤烟的生育期Table 1 Tobacco grow th period at different treatments

2.3 不同处理对土壤温度的影响

从图1可知，在烤烟移栽后的45 d内（3月16日至4月27日），生物降解膜与普通膜处理的15 cm土温及变化趋势基本一致，均高于裸栽处理；覆膜烟田的土温比裸栽烟田高出0.1～3.8℃，特别是3月下旬倒春寒时期，覆膜保温效果比较明显，4月份地膜破口施肥而且日平均温度在18℃以上后，覆膜与裸栽处理的土层温度差异较小。整个覆膜期，普通地膜覆盖处理的平均土温（45 d）为18.1℃，生物降解地膜处理的平均土温为18.2℃，裸栽处理的平均土温为17.6℃，生物降解地膜和普通地膜的保温效果无显著差异。

2.4 不同处理对烤烟农艺性状的影响

从表2可以看出，覆膜处理的烟株有效叶片数、株高、茎粗、最大叶宽和叶长等农艺性状明显优于裸栽处理，而生物降解膜处理和普通地膜处理的烟株农艺性状无明显差异。

图1 不同处理15 cm土层温度变化Fig.1 The change of soil temperature under different treatments

表2 不同处理的烤烟农艺性状比较Table 2 Agronom ic traits of tobacco at different treatments

2.5 不同处理对烟叶经济性状的影响

从表3可知，生物降解地膜与普通地膜覆盖栽培均能明显提高烟叶产质量、提高上中等烟比例，每公顷烤烟产值比裸栽处理分别提高了6682.81元和6599.07元；生物降解地膜与普通地膜对烤烟产质量影响差异不明显。

表3 不同处理的烤烟经济性状Table 3 Economic characters of flue－cured tobacco at different treatments

3 结论与讨论

通过对生物降解地膜的田间降解情况、保温性能、对烤烟生长发育及产量、质量的影响试验，结果表明，生物降解地膜和普通地膜覆盖栽培均具有明显的保温作用，能促进烟株早生快发、缩短生育期、提高烟叶产质量，两者在保温效果、提高烟叶产值方面没有明显差异；在降解时间方面，生物降解地膜在田间完全降解时间稍长，仍需进一步调整生物降解地膜成分与配比，加快降解速率，调控降解时间，做到完全降解时间与烤烟大田生育期同步。

袁跃斌等研究表明，生物降解地膜在团棵期前能够较好地满足烟叶生长发育需要，田间降解速度过快且保水性略差于普通膜，对烟叶品质有一定的影响［11］。郭仕平等研究表明，在垄体保温、增温效果上，生物降解地膜与普通地膜无显著差异，均能缩短烤烟还苗期，覆盖生物降解膜比不覆盖地膜上中等烟提高5.82%，每公顷产量增加32.85 kg，产值增加813.75元，与普通膜覆盖相比，上中等烟比例、产量略低，但无显著差异［12］。本试验中，生物降解地膜和普通地膜在保温性以及对烤烟产质量的影响方面均没有明显差异，与郭仕平等的结论一致。生物降解地膜对烤烟生长发育及产质量的影响与烟区的气候条件、栽培技术措施、地膜的降解性能也有一定关系。在湘南烟区，地膜覆盖烟田在覆膜后40 d左右即烤烟团棵期左右就开始揭膜培土，而且雨水较多，因此，生物降解地膜在覆膜后40 d左右始裂就能满足湘南烟区烤烟生长发育需求，同时对降解地膜的保水性能要求也不是很严格。

生物降解地膜的降解受光、温、热、水、微生物等因素影响，是一个综合复杂的相互交叉影响过程［13］，环境对地膜的降解时间影响较大。在本试验中，暴露于烟垄面上的生物降解地膜受太阳紫外线照射地膜碎裂程度高、伸长度小、降解速率更快；而埋于烟垄周边土壤下的地膜伸长度大、地膜碎裂程度低，降解速率慢。生物降解地膜降解性能较好，但完全降解周期仍较长，与烤烟大田生育期不吻合。因此，在湘南烟区烤烟生产上，建议采用完全生物降解地膜，覆膜后一个月左右开始降解，完全降解的时间最好不超过100 d。在生物降解地膜的颜色方面，试验中的几种降解地膜均为白色，对杂草的抑制作用不明显，特别是覆膜45 d后烟株进入旺长期，膜下杂草较多、长势旺盛，与烤烟争水争肥。因此，在湘南烟区也可试探性的采用深色或黑色生物降解地膜，以抑制膜下杂草的生长。

本试验对田间降解地膜形态特征指标即田间覆盖试验的外观降解变化方面，采用了阶段分级法，只能从表观上对膜的破损程度做出描述，并不能从本质上说明膜的降解程度，仍有待进一步完善。对降解地膜的形态特征进行分析时，可结合用显微镜和电镜从表面和断面观察地膜在降解前后表面及其内部结构的变化情况。在降解性能研究试验过程中，还可以结合采用物理化学试验——高聚物粘均分子量的测定方法，利用乌氏粘度计测定高聚物的粘均分子量，以明确降解后的产物性质和降解产物的分子量。通过降解产物的分子量来判断其降解程度会更加简单、快速、准确［14］。

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［2］ 刘敏，黄占斌，杨玉姣.可生物降解地膜的研究进展与发展趋势［J］.中国农学通报，2008，24（9）：439－443.

［3］ 尚志强.可降解地膜对烤烟生长发育及产量质量的影响［J］.内蒙古农业科技，2012（6）：29－31.

［4］ 黄瑶珠，杨友军，潘东英，等.光降解地膜覆盖栽培在南雄烟区应用效果研究［J］.广东农业科学，2010，37（6）：39－41.

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［11］袁跃斌，杨静，刘圣高，等.淀粉基可生物降解地膜在烤烟生产中的应用［J］.安徽农业科学，2010，38（15）：7824－7825.

［12］郭仕平，向金友，曾淑华，等.生物降解膜在烤烟地膜覆盖栽培中的应用［J］.中国农学通报，2015，31（28）：50－54.

［13］虞利俊，徐磊，唐玉邦，等.3种可降解地膜的合成及应用展望［J］.江苏农业科学，2013，41（10）：10－11.

［14］于成广，韩晓日，付时丰，等.淀粉／聚乙烯醇共聚物包膜材料降解过程中粘均分子量的测定［J］.沈阳农业大学学报，2006，37（1）：53－56.