可降解地膜的降解性能及对土壤温度、水分和玉米生长的影响

针对生产中使用普通农用塑料地膜导致农田土壤污染的现状,进行了不同厚度可降解(光、生物降解)地膜、普通地膜和露地栽培玉米对比试验,探讨可降解地膜的降解性能及对土壤水分、温度和玉米生长的影响。结果表明,0.005mm厚可降解地膜的降解速度及强度均优于0.008mm厚膜,二者在覆膜后90d分别达降解5级、4级水平,地膜质量损失率达55.48%、39.99%。两种可降解地膜对土壤水分、温度和玉米生长的影响与普通地膜相当,均使0～20、>20～40cm土壤水分含量、地表及地下10cm土壤温度明显高于露地对照,使玉米出苗率提高,生育进程加快,株高、叶面积和地上部干物质积累量增加;其中0.008mm厚膜覆盖玉米效果优于0.005mm厚膜。研究认为,以可降解地膜替代普通地膜应用于农业生产具有可行性。     

PBAT生物降解膜覆盖对绿洲滴灌棉花土壤水热及产量的影响

为应对农田残膜污染,探明基于聚己二酸丁二醇酯-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)材料的完全生物降解地膜代替普通塑料地膜与滴灌结合在棉花滴灌上应用效果,于2015-2016年在新疆石河子大学节水灌溉试验站,分别设置4种不同厚度和降解诱导期生物降解地膜和普通塑料地膜共5种不同处理,研究不同覆盖对滴灌棉花土壤温度、水分及产量的影响,并对可降解膜降解性能和经济效益对比分析.2a试验结果表明,覆膜60～80 d开始出现降解,至覆盖180 d后出现均匀细纹并未完全降解,0.012mm可降解地膜覆膜180 d仅仅出现裂纹,降解速度较慢.0.010mm和0.012mm厚完全生物可降解地膜处理棉花苗期土壤0～25 cm平均温度较对照分别低0.94℃和1.34℃(P＜0.05),但随着作物生长两者差异逐渐减小.4种类型可降解膜覆盖在棉花生长前期均能提高土壤土壤水分,但随地膜降解和棉花生长后期则显著降低,与普通塑料地膜相比土壤水分显著降低1％～3％.总体而言,覆盖完全生物可降解地膜处理2a平均产量较CK减少2％～3％,水分利用效率减少4％左右(P＜0.05),净收入少1 858.5元/hm2 (10.2％),4种类型可降解地膜产投比相比,厚度较薄0.010mm处理应用经济效果较好.可见,目前全生物降解地膜若要代替普通地膜,解决残膜污染,仍需进行较大的改善.     

氧化生物双降解地膜降解性能及其对东北雨养春玉米田间水热和生长的影响

为解决当前农田大量残膜污染问题,设置3种不同降解速率的氧化生物双降解地膜（降解a、降解b、降解c）和普通塑料地膜覆盖及露地对照5个玉米种植试验,研究氧化生物双降解地膜田间降解性能（降解率、拉伸强度和断裂伸长率）及其对土壤水热、玉米生长状况及产量的影响。结果表明：1）不同降解速率氧化生物双降解地膜降解梯度与预期基本相符,3种降解速率的地膜全生育期降解率分别为14.2%、10.0%和6.5%,差异达显著水平。降解a、降解b和降解c地膜在田间覆盖120 d后,垄上地膜拉伸强度损失率分别为30.4%、20.3%和19.1%,断裂伸长率损失率为10.4%、13.5%和5.0%,垄侧地膜拉伸强度损失率为59.0%、50.7%和45.6%,断裂伸长率损失率为71.7%、55.6%和51.0%,其中降解a拉伸强度和断裂伸长率与降解b和降解c相比均达显著差异水平,且垄侧各降解地膜机械性能损失率显著大于垄上地膜。2）氧化生物双降解地膜显著提高了玉米生育前期5~25 cm层土壤温度和0~40 cm层土壤含水率,与露地相比,降解a、降解b和降解c处理下5~25 cm土层平均温度分别提高了4.5℃、4.4℃和4.4℃,0~40 cm土层含水率分别提高了3.2%、2.9%和2.2%。3）氧化生物双降解地膜加快了玉米生育进程,使玉米植株提前3 d出苗,缩短生育期5~7 d,且玉米株高和叶面积指数均显著高于露地处理,略优于普通地膜。4）在产量构成和最终产量方面,氧化生物双降解地膜与普通塑料地膜覆盖均较露地处理增加了玉米穗长、穗粗及百粒重,降解a、降解b、降解c和普通地膜处理较露地对照增产率分别达14.3%、14.3%、10.4%和13.2%。研究认为,氧化生物双降解地膜覆盖具有明显的增温保墒效应,与普通地膜相同,能够显著提高玉米产量,并且可以通过改变配方调节其降解速率。本研究成果可为氧化生物可降解地膜替代普通地膜及其在东北地区推广应用提供科学依据。     

环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响

为了提高旱作农区降雨利用效率,并解决地膜覆盖造成的环境污染问题,在渭北旱塬进行了普通地膜、生物降解膜和液态膜玉米集雨种植栽培试验。结果表明：普通地膜和生物降解膜覆盖处理在玉米不同生育阶段较对照0～60 cm土层土壤贮水量均有所提高,与液态膜及不覆盖处理（CK）相比呈显著性差异（p＜0.05）;不同材料覆盖处理的土壤水分空间变化规律相同,普通地膜和生物降解膜覆盖处理可有效提高土壤含水率,并能增强0～200 cm土层土壤含水率的稳定性;普通地膜和生物降解膜处理的玉米籽粒产量比对照（CK）分别提高了19.96%和19.67%,水分利用效率分别比对照提高32.08%和31.81%,均与对照（CK）呈显著性差异,液态膜处理的籽粒产量及水分利用效率与对照无显著性差异。可见,生物降解膜与普通地膜在土壤保水及对玉米产量的影响方面均具有显著效果,且相互间没有明显差异,生物降解膜可以替代普通地膜应用于农业生产。     

不同类型地膜添加对辽西褐土硝化潜势的影响

土壤硝化作用是肥料氮素进入到土壤中后参与氮素循环的关键过程,为了明确不同种类地膜对辽西褐土硝化活性的影响,本试验采用室内培养分析的方法,研究3种不同类型地膜(普通PE膜,PBAT全生物降解地膜和氧化-生物降解地膜)及不同地膜添加量(0、300、900 kg/hm~2)对辽西褐土硝化潜势的影响,探讨可降解地膜的混入是否会对土壤微生物硝化作用产生抑制和毒害作用。结果表明,与对照土壤相比,添加普通PE膜(T1)、PBAT生物降解膜(T2)和氧化-生物降解膜(T3)并没有显著影响土壤的硝化潜势,3种地膜添加后土壤硝化潜势表现为T1[NO_2-N 5.61 ng/(g·h)]T2[(NO_2-N 4.30 ng/(g·h)]T3[NO_2-N 3.42 ng/(g·h)],且对于普通PE膜和PBAT生物降解膜处理土壤,存在随着地膜添加量增加硝化潜势降低的趋势。通过进一步计算和评估,基于3种供试地膜的污染土壤未对土壤微生物硝化作用产生抑制和毒害作用。研究结果丰富了可降解地膜对土壤环境影响的相关理论,为实现可降解地膜在辽西地区推广应用提供数据参考。     

可降解地膜对土壤、温度水分及玉米生长发育的影响

针对普通地膜覆盖导致的农田土壤污染现象,进行了可降解地膜、普通地膜覆盖及露地栽培玉米对比试验,探讨可降解地膜对土壤温度、土壤水分、玉米生长发育、产量及相关农艺性状的影响。结果表明,与露地栽培相比,可降解地膜覆盖能明显提高玉米播种后2个月的地表和地下10 cm的土壤温度,增加玉米播种至大喇叭口期0～20 cm、>20～40 cm的土壤水分含量,使玉米生育进程加快,出苗率和拔节期节根层数及条数增加,玉米不同生育时期株高、叶面积及地上部干物质积累量增加,玉米穗粒数增加9.6%,千粒质量增加20.9%,产量增加35.1%。可降解地膜和普通地膜间差异不显著。研究认为,以可降解地膜替代普通地膜应用于农业生产是可行的。     

不同可降解地膜对土壤水热变化和玉米产量的影响

为解决长期地膜覆盖造成的"白色污染"问题,进行了生物降解地膜、液体地膜和普通地膜膜下滴灌种植试验,探讨不同地膜覆盖降解情况及对土壤水热变化及玉米产量的影响。结果表明,不同降解地膜间以EBP(氧化-生物双降解生态塑料)为主要成分的生物降解地膜增温保墒效果较好,虽低于普通地膜处理,但明显高于裸地处理。不同地膜覆盖处理间以EBP为主要成分的生物降解地膜产量最高,其次是液体地膜,以聚已酸丁二酯(PBSA)为主要成分的生物降解地膜产量最低。膜下滴灌玉米田使用以EBP为主要成分的生物降解地膜,可有效减少"白色污染",而且产量显著高于普通地膜覆盖处理,可在辽西地区推广应用。     

生物降解地膜自然降解过程及其对玉米生长发育和产量的影响

可降解地膜是解决常规塑料地膜引起的白色污染的有效途径。通过试验研究了生物降解膜自然降解过程及其对玉米生长的影响。研究结果表明：（1）生物降解膜降解60和100d后的降解率分别为1.26%和1.91%,而且降解率随着时间的延长而增加;（2）生物地膜在降解前与普通地膜在提高土壤温度方面有着一致的效果,其增温效应与普通膜没有明显的差异;（3）较CK处理,覆盖生物膜时玉米穗上叶、穗位叶和穗下叶叶面积分别增加了10.83%,9.38%和7.94%,可以促进玉米的生长发育进程;（4）生物膜具有极显著的增产作用,比CK处理增产18.7%,但增产效果与普通膜之间差异不显著。     

不同覆膜处理对土壤水热效应及春玉米产量的影响

为探讨生物地膜在农业生产中的适用性,采用田间试验的方法,设置了普通地膜覆盖、生物地膜覆盖及不覆盖3个处理进行对比研究,对3种覆盖方式下土壤温度、土壤水分变化规律及玉米生产性状指标进行了对比研究。研究结果表明:玉米生育前期,生物地膜保温、保墒效果显著,且与普通地膜处理差异不显著(p0.05),但均显著高于不覆膜处理(p0.05);玉米进入生育中后期阶段,生物地膜降解破损,保温、保墒效果减弱,玉米生育中期3种覆盖方式下各土层土壤平均温度差异性显著(p0.05),生育末期,生物地膜保温保墒效果几乎丧失,土壤水热状况与不覆膜处理无显著性差异,且显著低于普通地膜覆盖(p0.05);生物地膜与普通地膜相比玉米产量及生产性状指标差异不显著(p0.05),但均显著优于不覆膜处理(p0.05),平均较不覆膜增产19.48%和20.41%,水分利用效率高22.18%和22.56%。研究结果可为河套灌区可降解生物地膜在农业生产中的应用提供理论基础。     

六种生物降解地膜对马铃薯生育期及产量的影响初探

为了在马铃薯生产中推广使用安全环保的地膜,选择6种生物可降解地膜进行试验,研究其对马铃薯生育期及产量的影响,结果表明:1)K9-8和V1-8两个类型的降解膜降解时间短,适合中、低海拔地区早市早熟马铃薯品种地膜覆盖栽培需要。2)K9-10和V1-10两个类型的降解膜降解时间长一些,能够满足中晚熟马铃薯品种的地膜覆盖栽培需要。3)K9-12和V1-12两个类型的降解膜降解时间较长,不太适合本地区的马铃薯地膜覆盖栽培需要。     

降解地膜在旱塬地玉米上的应用效果初报

在旱塬地进行的不同地膜覆盖效果试验结果表明,覆盖降解性地膜与覆盖普通地膜玉米生育期和产量差异不大,但均比不覆盖地膜增产。覆盖降解性地膜可明显改善土壤结构。降解性地膜在玉米成熟时开裂,生育期内地膜基本完好,建议在灵台县地膜覆盖种植玉米时应用。     

不同类型地膜覆盖对土壤水热及春玉米产量的影响

由于传统普通农用地膜覆盖造成的农田残留污染问题日益加重,因此发展使用可降解新型地膜势在必行。为进一步验证和筛选出适宜河套灌区玉米种植的地膜覆盖类型,试验设置普通地膜、生物地膜、液态地膜和不覆膜4个处理,对比研究了不同地膜覆盖类型对土壤水热状况以及春玉米产量和水分利用效率的影响。结果表明:春玉米生育前期,生物地膜与普通地膜覆盖处理的土壤温度无显著性差异,但5~15 cm深度土壤温度显著高于液态地膜和不覆膜处理,起到了良好的增温、保温效果。生育中后期,生物地膜出现破损,保温效果减弱,但一定的降温效应避免了春玉米遭受高温的危害。整个生育期内,生物地膜与普通地膜覆盖处理的土壤水分含量无显著性差异,但0~40cm土层土壤水分含量显著高于液态地膜和不覆膜处理,为春玉米的生长提供了良好的水分条件。生物地膜和普通地膜覆盖处理显著提高了春玉米的产量和水分利用效率,且两者差异性不显著,但均显著高于液态地膜和不覆膜处理。综合分析,在河套灌区玉米种植过程中较适宜采用生物地膜来逐步替代普通地膜覆盖。     

中国可降解膜覆盖对玉米产量效应的Meta分析

可降解膜是解决农业生产中地膜残留污染的有效措施,但覆盖可降解膜的作物产量效应仍存在较大分歧.该研究以玉米为研究对象,分别以不覆盖和覆盖普通地膜作为覆盖可降解膜的对照,通过检索已发表的相关田间试验数据,利用Meta分析方法定量研究覆盖可降解膜对玉米的产量效应和影响因素.结果表明,在可降解膜和不覆盖组合中,覆盖可降解膜的玉米产量较不覆盖平均提高17.8%(95%置信区间14.8%~20.9%);该组合不存在发表偏倚和极端值.可降解膜和普通地膜组合存在发表偏倚,校正前覆盖可降解膜的玉米产量显著低于覆盖普通地膜(平均相差1.8%),校正后二者差异不显著(置信区间-0.9%~2.7%);该组合也不存在极端值.与不覆盖和覆盖普通地膜相比,覆盖可降解膜的累计平均产量效应均随时间趋于稳定.近5 a来,覆盖可降解膜与覆盖普通地膜的玉米产量差异和变幅均较2000—2010年有所减小.在高海拔、低气温区域,平作和使用0.008 mm厚度降解膜时,更有利于提高可降解膜的增产效应.该研究可为降解膜的大规模推广应用和开发研制提供依据.     

可降解地膜覆盖棉花增产效应的研究

田间试验结果表明 ,覆膜植棉可明显提高土壤温度 ,促进棉株生长 ,其 5cm土层土壤温度比露地栽培提高0 .1～ 2 .98℃ ,棉花产量提高 11.5 9%～ 18.31%。双解膜和光解膜在地膜降解前的增温效果略优于普通地膜 ,晴天增温幅度大于阴雨天。地膜降解诱导期过后 2种可降解地膜均顺利降解为面积较小碎片 ,而双解膜降解更快 ,缓解了农膜残留所造成白色污染。棉花生产可用可降解膜代替普通地膜 ,且需完善配套栽培技术。     

不同类型地膜覆盖对玉米农田土壤酶活性的影响

为探讨不同类型地膜覆盖下农田土壤酶活性变化特征,试验设置普通地膜覆盖(P)、渗水地膜覆盖(SS)、生物降解地膜覆盖(SW)和光降解地膜覆盖(G)4种不同类型地膜覆盖模式,以露地不铺膜覆盖(CK)为对照,研究不同类型地膜覆盖方式对玉米农田土壤酶活性的影响。结果表明:SS、G、SW和P 4种覆膜处理下的碱性磷酸酶和硝酸还原酶在各个生育期内都较CK高,而覆膜之后的脲酶、过氧化氢酶和亚硝酸还原酶则较CK有所降低;大喇叭口期的土壤脲酶活性最高,不同处理间表现为CKGSWSSP;收获期的土壤碱性磷酸酶活性最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层较CK增幅分别为16.17%、18.97%、16.34%和14.56%,土壤硝酸还原酶活性也是收获期最高,SS、SW、P和G处理在0~20 cm土层分别较CK高68.57%、42.86%、42.86%和25.71%;土壤碱性磷酸酶与硝酸还原酶活性的变化均与土壤呼吸率和玉米产量呈极显著正相关(P0.01),各个生育期的土壤水热和施肥状况不同也会引起土壤酶活性的相应变化。其中,SW和SS处理在玉米生育前期的保温保墒作用最明显,产量最高,相应的碱性磷酸酶和硝酸还原酶活性也最高。因此,生物降解地膜由于其降解特性能达到缓解农田残膜污染的效果,在未来可替代普通地膜推荐应用到旱地玉米中。     

聚乳酸生物降解地膜对土壤温度及棉花产量的影响

随着地膜残留污染问题的加剧,降解地膜的应用研究越来越受到关注。通过普通塑料地膜与2种不同厚度聚乳酸生物降解地膜的田间对比试验,研究聚乳酸生物降解地膜降解状况及对土壤温度和棉花产量的影响。结果表明:聚乳酸生物降解地膜在覆膜17~22 d后进入诱导期,60 d后逐渐进入破裂期,130 d左右进入崩裂期。在棉花生长苗期,生物降解膜膜内增温缓慢,白天平均土壤温度普通膜分别高于18μm降解膜和15μm降解膜膜0.8℃和6.2℃。但夜间降解膜膜内平均温度较稳定,保温效果好,膜内温度高于普通地膜1℃左右。18μm聚乳酸降解膜与普通膜相比对棉花产量的影响无显著性差异,而15μm聚乳酸降解膜使棉花减产8.9%。研究表明,聚乳酸生物降解地膜厚度选为18μm较为合适,且具有良好的降解性,可满足棉花的生长需要,有望替代普通地膜在农田中推广使用。     

麻地膜与肥料互作对辣椒生长、土壤养分及土壤酶活性的影响

麻地膜在农业生产中的应用越来越广泛。为了解麻地膜在茄果类蔬菜上的应用效果,以辣椒为试验材料,在露地和日光温室条件下研究了普通聚乙烯(PE)地膜及麻地膜与肥料互作对辣椒定植初期10 cm土温、辣椒生长、土壤养分及土壤酶活性的影响。结果表明,地膜覆盖有利于辣椒定植初期10 cm土温的升高,其中,PE地膜的保温效果优于麻地膜,PE地膜+有机肥和PE地膜+有机肥+复合肥的保温效果较好,此外,11:00以后麻地膜覆盖具有降低地表温度的作用;麻地膜对膜下杂草的抑制作用显著强于PE地膜,麻地膜+复合肥的杂草生长量显著低于其他处理;地膜覆盖可以显著增加辣椒的株高、茎粗和产量,对辣椒叶片SPAD值及果实Vc含量影响不显著,麻地膜覆盖的辣椒产量显著高于PE地膜覆盖和对照;地膜覆盖可显著降低土壤pH和有机质含量,且麻地膜覆盖的下降幅度大于PE地膜;地膜覆盖可以显著提高土壤中碱解氮、有效磷和速效钾含量,且麻地膜的增加幅度比PE地膜大;地膜覆盖具有提高土壤蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶和蔗糖酶活性的作用。     

无公害可降解地膜对玉米生长及土壤环境的影响

试验研究无公害可降解地膜对玉米生长及土壤环境的影响结果表明:降解地膜在玉米生长前期具有保温、保水的显著效果,叶面积显著增大,叶片数差异不明显;液态地膜降解最快且无污染,环保作用突出,可在蔬菜等生育期短的作物上应用;生物降解膜降解较慢,具有较好的环保作用,且比露地显著增产,可在生育期较长的作物上推广应用;生物-光降解膜降解最慢,环保效果不明显,但比露地显著增产,适于玉米等生育期长的作物应用。     

全生物降解膜覆盖对玉米生长、产量及氮素利用的影响

  【目的】  研究全生物降解膜替代普通塑料膜对西北干旱农业区膜下滴灌玉米生长和氮素吸收利用、产量、经济效益的影响以及两种膜的降解性能,以探究缓解中国西北地区玉米农田残膜污染问题的方法。  【方法】  2019—2020年田间试验在宁夏平吉堡农场进行。试验采用裂区设计,主因素(覆膜材料)包括覆全生物降解膜(生物膜)、覆普通地膜和不覆膜对照,副因素(氮施用量)处理包括施氮0、120、240和360 kg/hm2,依次记为N0、N120、N240和N360。测定了玉米生长速率、产量和植株氮素利用效率,并分析了生物膜降解率。  【结果】  与不覆膜相比,覆生物膜两年后,玉米地上部干物质累积量平均增加了10.82%,最大累积速率提高了0.034 t/(hm2·d),最大累积速率出现时间提前了6.86天,吸氮量、氮肥回收利用率和氮肥农学效率分别提升了11.97%、31.47%和26.20%,且与普通地膜覆盖处理无显著差异。多曲线回归分析发现,生物膜和普通地膜处理下的玉米最大产量分别为1.42×104和1.43×104 kg/hm2,对应的施氮量分别为285.61和284.44 kg/hm2,两个覆膜处理间最大产量及其所需施氮量均无显著差异。在施氮240 kg/hm2时,两种膜处理的玉米产量及计算的最高产量也无显著差异。生物膜的两年平均降解率为40.65%,普通地膜为2.17%。在N240处理下两个膜处理均达到最大产值和经济效益,生物膜与普通地膜间没有显著差异。  【结论】  全生物降解膜覆盖在提升玉米产量、促进干物质积累和氮素吸收利用方面与普通地膜覆盖效果相近,且实现最高产量和经济效益施氮量也均为240 kg/hm2。虽然生物膜投入成本高于普通地膜,但省去了收集残膜的投入,因而总的经济效益与普通地膜相当。考虑生物降解膜的额外环境效益,推荐在西北干旱农业区以生物降解膜替代普通地膜。     

地膜结构对降解能力和作物产量的影响

为了确定可降解地膜特征结构与使用性能、降解性能之间的关系,实验使用红外光谱和热重分析研究了四种典型可降解地膜基本结构,并对其进行了地膜填埋和玉米种植试验。结果表明:1)1号地膜和2号地膜属于典型脂肪族聚酯地膜,其中2号地膜碳酸钙等无机盐含量较高,3号地膜属于含有光氧降解剂的聚乙烯地膜,4号样品属于聚乙烯和聚酯复合地膜。2)四种不同结构地膜在360 d内均发生了一定程度的降解,2号地膜降解能力最好,1号地膜次之,3号地膜的降解能力最差。3)地膜覆盖处理后玉米每667 m~2产量在834.7～920.1 kg,2号地膜覆盖处理后玉米的每667 m~2产量增产最高,3号、1号地膜处理增产居第二、三位,4号地膜处理较CK减产3.5%。研究表明,聚酯地膜的降解性能、使用性能要明显优于复合地膜和聚乙烯地膜,碳酸钙等无机盐含量增加会加快地膜降解,提高玉米产量。