生物降解地膜降解特性及其应用对辣椒生长发育的影响.pdf

中国农业大学学报 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 杨雅 李涛 朱建强 范先鹏 张志毅 夏颖 唐芷馨 生物降解地膜降解特性及其应用对辣椒生长发育的影响 J 中国农业大学学报 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应用对辣椒生长发育的影响 杨雅1 3 李涛2 朱建强3 范先鹏1 张志毅1 夏颖1 唐芷馨4 1 湖北省农业科学院植保土肥研究所 国家农业环境潜江观测实验站 湖北省农业面源污染防治工程技术研究中心 农业农村部潜江农业环境与耕地保育科学观测实验站 武汉4 3 0 0 6 4 2 十堰市农业生态环境保护站 湖北十堰4 4 2 0 0 0 3 长江大学农学院 湖北荆州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 为明确不同材质生物可降解地膜在湿润气候下的降解特性和对辣椒生长发育的影响 通过大田试验研究 了聚乙烯地膜 P E 淀粉基降解膜 B M 1 聚合类降解膜 聚己二酸 对苯二甲酸丁二酯 P B A T 聚羟基脂肪酸酯 P H A 等 B M 2 B M 3 B M 4 对土壤温度 田面覆盖降解性能和辣椒农艺性状的影响 通过埋土试验评估各地膜不 同埋土深度的降解过程 结果表明 1 辣椒生育前期 覆膜后0 5 8 d 是地膜发挥保温效果关键期 覆膜种植主要 提高该时期0 5和5 1 0 c m土层1 4 0 0和1 7 0 0的土壤温度 其中 B M 3和B M 4的增温效果与P E相近 0 5 和5 1 0 c m土层平均温度比C K提高了约4 2 地膜降解过程受降解材质影响 淀粉基降解膜地面覆盖7 9 d 达到无膜期 埋土6 0 d内完全降解 聚合类降解膜诱导期在覆膜后5 1 9 3 d 辣椒收获后处于碎裂期或无膜期 通过拟合方程可知 埋土深度影响B M 4的降解 降解率达9 5 时B M 4翻埋2 0 c m比翻埋1 0 c m少7 7 d 3 B M 4 主要提高成熟期茎粗 茎高和干物质量 对辣椒生长的促进效果接近或者优于P E B M 4和P E辣椒产量分别比 C K提高1 1 3 0 5 3和1 1 0 9 6 8 k g h m 2 因此 适宜辣椒覆膜栽培的降解膜诱导期约7 9 d并且在辣椒全部收获后 达到碎裂期或无膜期 埋土深度为1 0 2 0 c m能够满足降解地膜的降解需求 关键词 生物降解地膜 降解特性 降解材质 辣椒 中图分类号 S 1 9 文章编号 1 0 0 7 4 3 3 3 2 0 2 3 0 7 0 0 7 9 1 4 文献标志码 A 收稿日期 2 0 2 2 1 0 1 2 基金项目 湖北省农业生态环境保护站项目资助 H B X X 2 0 2 2 0 4 F 0 1 7 第一作者 杨雅 O R C I D 0 0 0 9 0 0 0 8 4 9 8 2 3 1 6 X 硕士研究生 E m a i l 9 1 3 8 3 5 9 7 6 q q c o m 通讯作者 张志毅 O R C I D 0 0 0 0 0 0 0 2 6 6 0 8 8 0 6 3 副研究员 主要从事耕地质量提升研究 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 中国农业大学学报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世纪7 0年代 农用地膜覆盖技术被引入中 国并迅速得到推广应用 1 地膜覆盖具有保温 保 墒 抗虫 防病和抑草等作用 有利于作物生长发育 提高作物产量和效益 2 大量研究证实 地膜覆盖 能够有效提高玉米 3 马铃薯 4 以及水稻 5 等作物 的产量 农用地膜的主要成分为聚乙烯或聚氯乙 烯 在自然环境中具有稳定性高和降解缓慢等特 点 6 部分地区地膜回收不及时 大量残膜存留于 耕地中 7 出现破坏土壤结构 增加残膜回收劳动 强度和阻碍秸秆再次资源化利用等负面影响 8 9 生物降解地膜与普通聚乙烯地膜的保墒和保温等 效果相近 1 0 1 2 同时具有翻入土壤后能够快速自 然降解的特点 1 3 因此 应用全生物降解地膜成 为解决农田残膜污染和保障作物产量的重要途径 之一 1 4 鉴于农用地膜材料力学性能 加工性能 热性 能 降解周期和生产成本等综合因素 可降解地膜所 采用的原料主要为聚己二酸 对苯二甲酸丁二酯 P B A T 聚乳酸 P L A 和淀粉基生物降解地膜 等 1 5 全生物降解地膜增温 保墒效果和降解过程 受降解材质 作物类型以及区域气候等条件影 响 1 0 赵爱琴等 1 6 研究表明 淀粉基可降解地膜 5 0 淀粉 3 0 聚乙烯醇及其他助剂组成 在覆膜 后2 0 d开始出现2 3 c m裂纹 3 0 4 0 d裂解成块 状 于玉米成熟期无明显地膜存在 曲萍等 1 7 在亚 热带湿润气候玉米田实验表明 在覆膜2 8 d后 P B A T全生物降解地膜抗张强度和断裂伸长率降低 5 0 以上 而辽西半干旱农田降解试验表明 P B A T全生物降解地膜从玉米苗期 4 0 d左右 开 始出现降解 拔节时地膜降解已进入破裂期 抽穗之 后进入崩解期 1 8 干旱地区 P B A T P B S 聚丁二 酸丁二醇酯 山东天壮环保科技有限公司 和 P B A T P L A 山东天野生物降解科技有限公司 生 物地膜诱导期仅有3 0 d 覆膜5 0 d后达到破裂期 7 0 d后达到崩裂状态 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才进入破碎期 1 9 武汉是湖北省重要蔬菜产地 也是主要地膜使 用区域 随着种植年限增加 地膜污染残留和回收 成为当地亟需解决的现实问题 推广使用全生物可 降解地膜是从源头解决地膜残留污染的重要途 径 2 0 但已有研究主要集中于北方干旱和半干旱 区域 而关于南方湿润区辣椒作物上全生物降解地 膜的应用效果与降解特性尚不清楚 本研究选用不 同降解材质的全生物可降解地膜产品 以湖北省武 汉市辣椒种植农田为试验对象 通过大田试验研究 全生物可降解地膜的增温 降解特性和产量效应 以 期为地膜污染防控和全生物可降解地膜在湿润区域 的推广提供数据支撑 1 材料与方法 1 1 试验地点 辣椒覆膜种植大田试验地位于湖北省武汉市洪 08 第7期杨雅等 生物降解地膜降解特性及其应用对辣椒生长发育的影响 山区 1 1 4 1 8 3 6 5 E 3 0 2 8 5 6 2 N 属于北亚热 带季风性 湿润 气候区 年平均温度1 5 8 1 7 5 年均降雨量1 1 5 0 1 4 5 0 m m 试验点土壤类 型为黄棕壤 质地较粘 按国际制土壤质地土壤分类 法 2 1 试验点土壤粘粒 粉粒和砂粒含量依次为 2 7 4 5 1 2 和2 1 4 属于粉砂质粘土 基础 土壤 0 2 0 c m p H 8 1 8 有机质 全氮和全磷在土 壤中含量分别为1 5 6 0 1 2 和0 0 8 1 2 试验处理 1 2 1 田间试验设置 辣椒覆膜种植试验采用随机区组设计 共设6 个处理 3次重复 每个小区面积为3 0 m 2 处理分 别为不覆膜 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 本试 验所采用的全生物可降解地膜标注的功能期或诱导 期符合G B T 3 5 7 9 5 2 0 1 7 2 2 中规定的 类 供试 地膜主要成分和规格见表1 供试作物为辣椒 品种为 国宾 河南鼎优农业 科技有限公司 采用垄作种植 垄间距3 0 c m 垄面 宽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 各处理施肥量保持一致 N P 2 O 5和K 2 O含量分别 为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 试验所用氮 磷和钾肥分别为尿素 N 4 6 过磷酸钙 P 2 O 5 1 2 1 和氯化钾 K 2 O 6 0 2 0 2 1 0 3 2 4进行人工覆膜和移栽 表1 供试地膜概况 T a b l e 1 S u r v e y o f t e s t f i l m 处理 T r e a t m e n t 说明 I l l u s t r a t i o n 生产地 P l a c e o f p r o d u c t i o n 主要材质 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聚乙烯地膜武汉市聚乙烯0 0 1 B M 1全生物降解地膜 武汉市淀粉 天然油脂 P B A T a 0 0 2 B M 2全生物降解地膜 青岛市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 浑江市P B A T P H A 0 0 1 注 a 聚己二酸 对苯二甲酸丁二酯 b 聚乳酸 c 聚羟基脂肪酸酯 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 埋土降解试验设置 埋土降解试验地位于湖北省潜江市浩口镇柳州 村 1 1 2 3 7 5 0 6 6 E 3 0 2 2 3 1 9 N 属亚热带季 风气候 年均温1 6 1 年平均降水量1 0 9 6 7 m m 试验开始前将供试地膜裁剪成6 0 c m 6 0 c m大小 称重后备用 记作m0 人工挖出长 宽 深 6 0 c m 6 0 c m 2 0 c m的土方 2 0 2 1 0 4 2 9分别将 裁剪后地膜平铺放置在2 0和1 0 c m深度 土壤分层 回填 分别于埋土后第3 0 6 0 7 5和9 0天将地膜挖 出 去除附着在地膜样品上的泥土 展开后放入水中 浸泡1 h左右后进行清洗 初步清洗后 再使用超声 波清洗器进行进一步的清洗 用滤纸吸干残留地膜 样品上的水分 在阴凉干燥处自然晾干 称重 记作 m3 0 m6 0 m7 5和m9 0 降解率计算公式如下 降解率 m0 mxm 0 1 0 0 1 式中 m0为埋入地膜起始重量 g mx为埋土x天后 地膜的重量 g 1 3 田间监测和样品采集分析 1 3 1 当地气象资料收集 辣椒生育期内武汉市日降雨 最高气温和最低 气温数据来自天气网 2 3 为清晰表征武汉市降雨 情况 将天气分为5级 0 1 2 3和4分别对应晴 天 阴天或多云 小雨 中雨和暴雨 1 3 2 土壤温度监测 辣椒生育期0 9 3 d内 采用精度为 0 1 的直角玻璃地温计 武强县星瀚仪器仪表厂 监测 5 1 0和1 5 c m土层温度 土壤温度从覆膜当天起 每隔7 d在8 0 0 1 4 0 0和1 7 0 0记录 1 3 3 辣椒农艺性状及产量测定 1 辣椒农艺性状的测定 开花结果期和成熟期 在每小区随机选取5株辣椒植株并测量其茎粗 茎 18 中国农业大学学报2 0 2 3年第2 8卷 高 根冠比 地上部质量 地下部质量 叶面纵横比和 S P A D值 2 产量的测定 从辣椒开始有成熟的辣椒果实 时开始采摘 一直采到辣椒生育期结束 分别记录不 同处理小区的辣椒产量 辣椒采摘日期分别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评测 每个小区选定一厢进行观测 每7 d观测一次 记录供试地膜破损情况和不同降解阶段出现日期 地膜降解分级指标参照杨惠娣等 2 4 的方法分为5 个阶段 A阶段 诱导期 开始出现1 2 c m裂纹 B阶段 开裂期 出现2 0 5 0 c m裂缝 C阶段 大 裂期 地膜出现2 0 5 0 c m裂缝 数量增多 D阶段 碎裂期 地膜出现均匀网状裂纹 无大块地膜存 在 E阶段 无膜期 基本无地膜存在 1 4 数据处理 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统计分 析软件进行数据处理和显著性水平分析 用O r i g i n 2 0 1 8进行作图 采用一级动力学模型 E l o v i c h模型 双常数模 型和抛物线扩散方程对埋土后地膜的降解率进行拟 合 并通过决定系数 R2 比较各模型的适用性程 度 R2愈大则拟合愈好 以下为各模型表达式 一级动力学方程 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 双常数方程 y a x b 4 抛物线扩散方程 y a b x 1 2 5 式中 x为时间 d y地膜降解率 a和b为动力 学模型的参数 2 结果与分析 2 1 辣椒生育过程气温变化 覆膜期间 武汉市均以阴天或多云天气为主 雨 天较少 图1 最高气温和最低气温整体波动上升 覆膜后0 3 0 d气温较低 期间日最高气温介于1 2 2 5 日最低气温介于3 1 8 2 0 2 1 0 4 2 8后 覆 膜约3 0 3 5 d 气温波动升高 因此 辣椒生育前期 气温较低 是地膜发挥保温效果的关键期 根据降雨量将天气分为5级 0 1 2 3和4分别对应晴天 阴天或多云 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 图1 武汉市天气情况 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 不同地膜覆盖对土壤温度的影响 根据整个覆膜过程收集的土壤温度数据可得到 不同地膜覆盖对土壤温度的影响 从图2 a i 可以看出 覆膜后不同土层温度整体波动上升 这与 气温的变化趋势基本一致 各土层温度均表现为 1 4 0 0和1 7 0 0时段温度高于8 0 0时段 在覆膜 后0 5 8 d 各处理土壤温度差异明显 覆膜处理土 壤温度高于C K处理 覆膜后5 8 9 3 d各处理间 温度差异缩小 部分降解膜处理土壤温度接近C K 处理 保温效果减弱 根据温度变化曲线和每日气温变化分别计算 0 5 8 d和5 8 9 3 d的平均温度 0 5 c m土层不 同时间土壤温度均值见图3 0 5 8 d期间 8 0 0时 段仅B M 1和B M 4土壤均温显著高于C K P 0 0 5 1 4 0 0和1 7 0 0时段 各覆膜处理土壤温度 均显著高于C K P 0 0 5 相比C K B M 2 B M 3 28 第7期杨雅等 生物降解地膜降解特性及其应用对辣椒生长发育的影响 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为覆膜天数 M为不同处理 T M为覆膜天数和不同处理间的交互作用 表示差异显著 P 0 0 5 表 示差异极显著 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 图2 不同深度不同时刻土层温度变化 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土壤均温提高了3 2 5 3 其 增温效果与P E相当 5 8 9 3 d 8 0 0和1 4 0 0时 段B M 3和B M 4显著高于C K处理 P 0 0 5 增温 幅度为1 5 3 3 5 1 0 c m土层的0 5 8和5 8 9 3 d土壤均温 见图4 0 5 8 d 8 0 0时段 覆膜处理的温度均高 于C K但不显著 1 4 0 0和1 7 0 0时段 各覆膜处理 土壤温度均显著高于C K P 0 0 5 并且B M 2 38 中国农业大学学报2 0 2 3年第2 8卷 同一时段不同小写字母表示处理间差异显著 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 图3 0 5cm土层土壤均温变化 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 图4 5 10cm土层均温变化 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处理与P E的土壤均温无明显差异 说 明B M 2 B M 3和B M 4能够增加辣椒生育前期土壤 5 1 0 c m温度 均温提高了3 6 4 7 5 8 9 3 d 8 0 0时段覆膜处理土壤温度与C K处理无显著差 异 1 4 0 0时段 仅B M 2 B M 3 B M 4和P E显著高于 C K处理 其中降解膜处理均温提高了1 9 3 0 1 7 0 0时段 仅B M 3和P E均温显著高于C K处理 P 0 0 5 1 0 1 5 c m土层的0 5 8 d和5 8 9 3 d土壤温 度均值见图5 0 5 8 d 各时段仅B M 4和P E土壤 均温显著高于C K P 0 0 5 1 4 0 0和1 7 0 0时 段 B M 2 B M 3 B M 4和P E土壤温度均显著高于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 处理代表含义详见表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 导期相近 出现在覆膜后7 9 9 3 d 开裂期和大裂期 在9 3 1 2 1 d 辣椒收获完成时未达到无膜期 B M 3 降解速度低于B M 2和B M 4 其诱导期 开裂期 大 裂期 碎裂期和无膜期分别在腹膜后第5 1 7 9 9 3 1 0 7和1 4 9天 除B M 1外 各降解膜诱导期到碎裂 期的周期约5 0 d 说明诱导期可以作为评估全生物 降解地膜重要参数 埋土后地膜降解率如图6 a 和 b 所示 4种降 解地膜的降解率随埋土时间增加而增加 P E膜相对 稳定 其中 埋土3 0 d时 1 0和2 0 c m土层处B M 1 降解率分别为2 7 9 和1 6 3 埋土6 0 d时 各 土层B M 1均达到完全降解 B M 2 B M 3和B M 4降解 率均表现为前期缓慢而后期迅速升高 埋土9 0 d 时 1 0 c m处地膜降解率排序为B M 2 B M 3 B M 4 降解率依次为9 6 9 7 7 9 和3 9 7 埋土2 0 c m 处地膜降解率则表现为B M 2 B M 3 B M 4 降解率 依次为9 0 4 8 3 2 和5 7 1 P E膜埋土1 0和 2 0 c m后 其重量均表现为缓慢降低 在9 0 d时 2个土层深度P E膜降解膜均低于6 0 拟合模型如表3所示 根据R2数值越大拟合 效果越好 可以选择双常数方程作为最佳拟合模型 通过双常数模型分别计算出地膜降解率达到5 0 T5 0 和9 5 T9 5 所需的时间 由表4可知 使用寿命符合I I类的全生物降解 地膜埋土后的降解速度存在明显差异 B M 2和 B M 3埋土后能够迅速降解 降解率达到5 0 和 9 5 所需的时间分别在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 降解率达到5 0 和9 5 所需的时间分别在8 4 1 1 5和1 1 9 1 9 6 d 对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 降解率达到5 0 和9 5 所需时间分别缩 短了3 1和7 7 d B M 2和B M 3降解率受埋土深度 58 中国农业大学学报2 0 2 3年第2 8卷 图6 地膜埋土后的降解率变化 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 的影响较小 2 4 不同地膜覆盖对辣椒生长发育的影响 不同地膜覆盖对辣椒的生长发育影响并不相 同 从表5可以看出 在辣椒开花结果期 除B M 2 的茎粗和B M 3的茎高外 各处理辣椒茎粗和茎高无 显著差异 除B M 3根冠比值和地下部质量显著高 于C K外 其他处理间无显著差异 各处理的地上 部质量 叶面纵横比和S P A D数值相近 在辣椒成熟期 覆膜处理的辣椒茎粗均显著高 于C K 由高到低依次为B M 4 B M 2 P E B M 1 B M 3 对于茎高来说 B M 1 B M 2 B M 4和P E处理 茎高显著高于C K 除B M 1外 各处理根冠比无显 著差异 辣椒干物质量主要受B M 4的影响 B M 4 地下部质量和地上部质量分别比C K增加2 6和 8 2 g 各处理叶面纵横比和S P A D值整体上比较 接近 分别在2 2和6 2 3左右 综上所述 地膜覆 盖主要影响成熟期辣椒生长指标 B M 4主要提高成 熟期茎粗 茎高 地下部质量和地上部质量 并且其 对辣椒生育的促进效果接近或者优于P E和其它降 解地膜 2 5 辣椒产量 不同地膜覆盖对辣椒产量的影响存在差异 由 表6可以看出 覆盖地膜对辣椒第一次采摘的产量影 响较小 除B M 2外 覆膜处理第二次采摘辣椒累计 产量均高于C K 其中 B M 2 B M 3和B M 4辣椒产量 与P E相近 比C K提高4 1 5 0 0 6 1 4 1 0 k g h m 2 第三次采摘时 B M 2 B M 3和B M 4与P E辣椒累计 产量均显著高于C K 其中 B M 4和P E比C K分别 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分别提高8 3 3 6 5和8 3 9 9 4 k g h m 2 B M 1辣 椒累计产量介于C K和覆膜处理之间 这可能与 B M 1过早降解有关 3 讨 论 3 1 全生物降解地膜增温效果受降解材质影响 全生物降解地膜有效使用寿命与作物生育期相 匹配是作物高产的保证 生物降解地膜有效使用寿 命是指从铺膜作业开始直到出现影响保温和保墒作 用时的总天数 有效使用寿命与生物降解地膜本身 材料 当地气候 土壤 海拔高度和作物等有关 2 2 本研究区域位于武汉市 属于长江流域 该地区露地 种植辣椒的育苗时间一般在2 3月 定植时间在清 明前后 2 5 武汉市2 4月月均气温较低 5月份后 气温会逐渐升高 因此武汉市在辣椒生育前期 移栽 后约2个月 是地膜发挥保温效果的关键期 本研 究中 不同降解地膜均提高了辣椒移栽后0 5 8 d 各土层温度 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 而随着覆膜天数增加 全生物降解地膜I 受材质的影响在覆膜后5 1 d达到碎裂期 本研究 所用全生物降解地膜的降解材质主要包括淀粉 P B A T P L A和P H A等 淀粉分子间存在较强的 氢键作用 具有热塑性 力学性质和强吸湿性 淀粉 基制备的可降解地膜降解周期较短 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稳定 性 2 6 B M 1为淀粉基生物降解地膜 B M 2 B M 3和 68 第7期杨雅等 生物降解地膜降解特性及其应用对辣椒生长发育的影响 书书书 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