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。     

五种常见可降解地膜的研究应用现状和展望

地膜覆盖是广泛应用的农业技术，但目前使用的传统塑料地膜在带来巨大经济效益的同时，存在严重的生态环境污染问题，影响农业的可持续发展，发展可降解环保地膜是必然趋势。本研究系统阐述了国内外光降解地膜、生物降解地膜、光/生物双降解地膜、液态地膜和植物纤维地膜制备材料、制备技术和产品的研究进展与应用现状，以及五种可降解地膜的优势和不足，并对植物纤维地膜的研究方向和发展前景进行了展望。本研究结果为进一步发展绿色环保、可完全生物降解的农用地膜，促进农业的绿色可持续发展提供了理论依据。     

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.     

农田残膜污染现状及其治理对策

农田残膜量随覆膜年限的增加而逐渐累积,由传统聚乙烯(PE)地膜引起的污染对作物产生不利影响,解决残膜问题迫在眉睫。目前通过农田传统聚乙烯塑料残膜回收处理、聚乙烯塑料残膜微生物降解和生物降解地膜的推广应用三方面的治理措施,将在一定程度缓解残膜污染问题。本文从传统聚乙烯农田地膜的应用和污染现状,残膜对土壤和作物生产的危害进行了总结,并从农田聚乙烯塑料残膜回收处理现状、微生物降解聚乙烯塑料残膜研究现状和生物降解地膜应用现状及其问题进行了分析和对比。针对残膜回收处理,地膜残留降解和生物降解地膜应用过程中现存的问题提出建议和对策,为地膜的合理利用和残膜污染治理提供参考。     

基于文献计量的全球生物降解地膜研究进展与热点分析

生物降解地膜是解决塑料地膜残留污染重要途径之一,在农业生产中得到越来越广泛的应用。文章采用文献计量分析与可视化工具,对Web of Science核心数据库中以biodegradable plastic mulch或biodegradable mulching films为主题的文献从发展路径、主要研究力量、研究热点及前沿等方面进行了剖析,以此探讨全球生物降解地膜领域的研究进展和发展态势。结果表明,生物降解地膜的研究发文数量不断增长,尤其2019年以来呈快速增长态势;中国的累计论文发表数量最多（177篇,占全球总发文量的34.44%）,在国际合作网络中占据重要地位,但发文质量及影响力仍需通过创新及研究深度的拓展进行提高;关键词共线分析表明全球生物降解地膜研究热点主要为“生物高分子材料的制备、性质与降解行为”、“生物降解地膜在可持续农业中的应用”、“生物降解地膜对作物生长及产量的影响”以及“生物降解地膜对土壤质量和生态环境的影响”四个方面。从突现词分析可知,生物降解地膜产生的微塑料（microplastics）所引起的土壤污染及潜在环境风险是未来该研究领域的重要方向和热点内容。     

全生物降解地膜覆盖对河西灌区马铃薯田耕层土温及产量的影响

全生物降解地膜可作为治理农用聚乙烯地膜残留污染的主要措施之一,但由于其生产工艺不同致使降解性能差异较大,导致使用区域范围和作物种类受限,推广使用时需做适合性试验。为明确全生物降解地膜在河西灌区马铃薯栽培应用中能否满足其生育期对热量的需求,为河西灌区马铃薯种植中全生物降解地膜替代聚乙烯地膜及区域农业生产绿色发展提供数据支撑和科学依据。以马铃薯品种大西洋为指示品种,选用聚乙烯地膜和全生物降解地膜进行垄上覆盖栽培,研究了在河西灌区全生物降解地膜覆盖对马铃薯田耕层土壤温度和马铃薯产量的影响。结果表明,与覆盖聚乙烯地膜相比,采用全生物降解地膜覆盖时5、15、25 cm土层土壤日平均温度降低了1.10 ℃,马铃薯折合产量(39 073.50 kg/hm2)增加了13.64%,这表明全生物降解地膜覆盖能够满足马铃薯生育期对热量的需求,可显著增加马铃薯产量。综上,在不改变当地田间管理措施的条件下,在河西灌区马铃薯栽培中可以使用符合或优于国标(GB 35795-2017)要求的全生物降解地膜替代聚乙烯地膜。     

麻地膜降解对土壤性质和作物产量影响的研究

为了研究麻地膜在土壤中的降解特性以及麻地膜降解后对土壤物理、化学及生物学特性和作物产量的影响,分别在春、夏、冬3个季节条件下观测RC麻地膜、JC麻地膜和塑料地膜在土壤中的降解特性;JC麻地膜分别设2层（JC2）、4层（JC4）、8层（JC8）、12层（JC12）、16层（JC16）、塑料地膜4层（P4）、8层（P8）、12层（P12）共9个处理,另设未使用地膜作对照（CK）,用盆栽试验方法研究了麻地膜在土壤中的降解及对土壤性质和作物产量的影响。结果表明,麻地膜在土壤中能充分降解,温度升高可加速其降解;麻地膜降解可降低土壤容重和增加孔隙度,改善土壤三相比例,增加土壤养分,提高土壤微生物数量,培肥土壤。麻地膜埋入明显促进红麻根系生长,改善根冠比,提高了植株的养分积累量;红麻的日生长量、株高、茎粗、皮厚以及干物质量均高于对照,红麻干皮产量均明显高于CK,并且有随着麻地膜埋入量的增加而提高之势。塑料地膜的埋入则恶化了土壤生态环境,影响了红麻生长发育而造成减产。因此,麻地膜的埋入能够改善土壤生态环境,同时促进作物生长发育及产量的提高。     

不同可降解农用地膜对土壤环境的影响研究

为解决普通塑料地膜残膜污染土壤问题,给大面积推广使用可降解地膜提供可靠依据,试验观测了国内主要可降解地膜生产厂家生产的可降解地膜在田间的保水、保温和降解性能,以及对马铃薯产量的影响情况,分析评价了各产品的应用效能。在参试的可降解地膜中,广东励农丰、亿帆鑫富、山东汇盈、珠海万通和湖北光合等可降解地膜表现较好,优于其他可降解地膜,但是在生产使用中又有一定难度,存在生产工艺不规范、规格不一致、容易断裂、难以上机、降解效果差等问题,今后应该根据不同的土壤和气候条件有针对性地进行可降解地膜的生产。     

论农田“白色污染”的防治技术

在调查、试验研究和推广应用的基础上，介绍了农田土壤中地膜残留引起“白色污染”的现状、原因，及对农田土壤、作物生长及其产量的不良影响。认为残留地膜降低了土壤的渗透性能，减少了土壤的含水量，削弱了耕地的抗旱能力。同时，残留地膜阻碍了农作物的根系生长，影响了作物的生长。土壤中残留地膜达到一定数量时，就会引起农作物减产；提出了防治残留地膜污染的技术，即适期揭膜技术。     

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。     

青岛市农田土壤残膜污染现状及其治理对策

地膜覆盖技术应用带动了我国农业生产力的显著提高和生产方式的改变,对保障我国农产品安全供给做出了重大贡献,但随着地膜应用量和使用年限的不断增加,大量残留地膜造成的"白色污染"严重影响了农业生产的进行,对农业环境的安全与健康也构成了巨大的威胁。本文在青岛市5个农业主产区选择了27个代表性作物种植片区,对常年覆膜农田土壤地膜残留现状进行了调查。结果表明:青岛市农田土壤中地膜残留量在10.7~69.3 kg·hm~(-2)之间,平均残留量为32.3±15.7 kg·hm~(-2),中位值27.3 kg·hm~(-2),其中有7个作物种植片区的残膜量均值超过40 kg·hm~(-2),最高残留量均值达到69.3 kg·hm~(-2),具有一定的残膜污染作物损害风险。青岛市农田土壤中地膜残留量与种植模式、覆膜年限之间没有明显相关性,而与当季残膜回收率有关。农田土壤中残膜大小以大于100 cm2的最多,且90%以上残膜分布在0~20 cm耕作层。为控制农田土壤地膜残留污染,提出3点建议:一是建立和完善地膜残留污染综合治理机制;二是强化超薄型聚乙烯(PE)地膜的质量提升与达标地膜的应用;三是积极研发推广生物可降解地膜,从源头解决PE地膜残留污染问题。     

生物降解地膜对塔额盆地甜菜产量及含糖率的影响

为探究生物降解地膜对塔额盆地甜菜产量及含糖率的影响,于2021—2022年在塔额盆地开展2种地膜应用效果试验,以甜菜专用生物降解地膜(BD)和普通聚乙烯地膜(PE)为处理,以露播(CK)为对照,分析不同地膜对土壤温度、土壤含水量、甜菜产量以及含糖率的影响。结果表明,BD和PE处理较CK具有明显的增温保墒作用,3个处理下土壤温度和土壤含水量均表现为PE>BD>CK;BD处理产量、含糖率、产糖量均最高,较PE处理显著提高5.62%、7.91%、15.83%,较CK显著提高19.85%、9.96%、33.96%;BD处理2年当季地膜降解率可达到75.23%和78.43%,可显著减少白色污染。综上所述,在塔额盆地,生物降解地膜在甜菜生长的前期能保持良好的完整性,具有较好的增温保墒效果,同时生物降解地膜可以显著提高甜菜产量、含糖率和产糖量,能够提高收益,建议大面积推广应用。     

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。     

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。     

不同覆盖栽培对旱作冬小麦土壤水分、产量和品质的影响

为探明不同栽培措施下全膜覆土穴播种植对不同基因型冬小麦生产的土壤水分状况、产量和品质的影响,为旱作冬小麦覆膜适水种植与农业绿色可持续高质量生产提供依据。采用普通聚乙烯地膜覆土穴播(PE)和生物降解地膜全膜覆土穴播(BM)2种覆盖材料种植方式,以传统露地穴播(LD)为对照,研究不同栽培措施对冬小麦土壤水分状况、产量、水分利用效率和主要品质的影响。结果表明,在干旱气候和作物耗水影响下,地膜覆盖处理较LD降低0—300 cm土层土壤平均含水量,BM较PE显著降低0—300 cm土层土壤水分。冬小麦全生育期耗水量BM较LD和PE分别增加22.0,23.0 mm,全生育期土壤水分消耗量BM＞LD＞PE。"陇鉴110"2个种植季地膜覆盖均较露地栽培显著增产;2018—2019年种植季,"陇鉴111"PE、BM较LD分别增产40.3%和29.7%,2019—2020年种植季,受严重倒伏影响PE、BM较LD分别减产2.5%,3.5%。与LD相比,地膜覆盖降低冬小麦籽粒品质,BM较PE极显著提升面团稳定时间和形成时间,"陇鉴110"籽粒平均蛋白质含量、湿面筋含量和弱化度分别较"陇鉴111"增加10.6%,11.1%,10.3%。因此,生物降解地膜覆盖可 起到与聚乙烯地膜类似的蓄水保墒功能,但在旱作区冬小麦生产中,生物降解地膜覆盖要依据品种耗水特性及地膜栽培适应性,选择适宜的品种。     

设施内PBAT/秸秆基地膜降解特性及对番茄生长的影响

为了探究降解地膜在设施内的应用效果,该研究选取PBAT/秸秆基全生物降解地膜为研究对象,同时设立PE地膜组和不覆膜组进行对比,将其应用于江苏地区设施番茄生产。采用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、热分析仪、接触角测量仪、扫描电子显微镜和万能材料试验机探究地膜在降解过程中微观结构与形貌、力学强度的变化特性,同时测定地膜在应用过程中对番茄植株株高、茎粗和产量的影响,并进行地膜产品的综合效益分析。结果表明,PBAT/秸秆基全生物降解地膜在120 d覆膜期内物理化学性质发生一系列变化,逐步发生了降解。PE地膜在120 d覆膜期内表征和力学性能均没有明显变化,说明无降解行为发生。降解地膜对番茄生长的促进效果与PE地膜相当,且均优于不覆膜组。降解地膜组和PE地膜组的番茄果实折合667 m2产量,分别比不覆膜组高出13.5%和15.0%。地膜综合效益分析表明,PBAT/秸秆基全生物降解地膜的综合效益较佳。因此,PBAT/秸秆基全生物降解地膜应用于江苏地区设施番茄栽培的效果良好,后续可在设施内外其他作物上进行推广试用。     

滴灌条件下不同覆盖材料对玉米产量效益及土壤水分的影响

为探明不同覆盖材料对滴灌水肥一体化条件下玉米产量和土壤水分分布的影响,以普通PE地膜和裸地为对照,分析全生物降解膜、加厚PE地膜、玉米秸秆等3种材料覆盖下对玉米产量和水分的影响。结果表明,玉米秸秆、加厚PE地膜和生物降解膜覆盖后玉米产量为13 114.5～13 708.5 kg/hm2,较普通PE地膜增产1.4%～6.0%;水分利用效率为24.17～25.11 kg/(mm·hm2),较普通PE地膜提高2.3%～3.8%。产值与效益均高于普通PE地膜,均以玉米秸秆处理最高,分别为38 383.8、24 283.8元/hm2;生物降解膜次之,分别为37 674.0、21 624.0元/hm2;加厚PE 地膜排第3,分别为36 720.6、21 570.6元/hm2。收获后覆盖处理土壤水分均呈典型的“双峰”曲线,上层含水量高于下层,对深层土壤水分影响较大。在降水量低、蒸发量高的沿黄灌区,覆膜的主要作用是减蒸保水,用可生物降解的环保型降解地膜、易回收型的加厚PE地膜或固炭培肥型的秸秆替代普通PE膜可行。     

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。     

基于降解地膜覆盖的新疆棉花生长发育及效益分析

为研究降解地膜降解进程及其对新疆南部棉花生长发育、产量和经济效益的影响,在新疆阿克苏以普通地膜(PE)为对照,进行T1、T2、T3(氧化-生物双降解生态地膜)、HS(生物分解地膜)4种可降解地膜覆盖棉田试验。结果表明,T1、T2、T3、HS诱导期分别为71、67、57、52 d,降解速率T3HST2T1。在棉花关键生育时期,T1和PE的棉花株高与其他可降解地膜差异显著,蕾数、铃数、花数、果枝数差异不显著。PE和T1棉花快速增长期较长,PE干物质积累量比T1少4.71%;而PE比T2、T3、HS高20.62%、5.03%、27.33%。单株结铃数表现为PET1T3T2HS;与PE籽棉产量相比,HS显著减产30.26%,其他处理与PE差异不显著。研究表明,T1覆盖的棉花干物质积累量、籽棉产量等效果与PE相当,增收5.81%,降解速率慢;T3覆盖效果与PE无显著差异,减收7.97%,降解速率比T1快。综合经济效益与生态效益,T3更适宜在新疆南部棉田覆盖。     

草纤维膜与塑料地膜覆盖农田的生态效应比较

根据多年定位试验资料，讨论了一种新型的农田覆盖材料──草纤维膜，覆盖农田对土壤理化性质、土壤温度、土壤水分状况以及作物生长发育的影响，并与塑料地膜覆盖农田的生态效应进行了比较。结果表明，草纤维膜与塑料地膜覆盖具有改善土壤结构，增强作物对土壤肥料的有效利用，改善作物生长的土壤温度状况，减少土壤无效蒸发和提高水分利用效率的作用。与塑料地膜相比，草纤维膜覆盖没有污染土壤的副效应，因此是解决我国北方旱农地区“旱”与“薄”问题的有效方法。