河套灌区葵花农田生物地膜覆盖下土壤水-热-氮-盐分布特征

探明河套盐渍化地区生物降解地膜覆盖下土壤水热氮盐的分布规律以及生育期的降解特征,明确生物地膜覆盖下盐渍化地区节水控盐机理,为提高作物产量、水氮利用效率提供理论依据。在内蒙古河套干旱盐渍化地区设置普通塑料地膜覆盖(PM)、生物可降解地膜覆盖(BM)及无覆盖(NM)3个处理,探索BM降解过程及覆盖后对葵花Helianthus annuus农田不同生育期土壤温度、含水率、盐分和硝态氮含量的影响效应。结果表明,(1)BM的降解率和破损面积比率在葵花生育期呈抛物线增长趋势,在崩解期降解率和破损面积比率分别为23.15%和28.88%,是PM的32.2倍和7.6倍,显著高于PM处理。(2)覆膜显著提高土壤上层(0~40 cm)地温和含水率,随着BM破损面积比率增加,BM与PM处理地温和土壤含水率差异逐渐增大。在作物生长后期(7月下旬—9月),PM、BM和NM处理0~20 cm土层地温差异显著,分别为22.17、20.94和19.49℃;在作物生长期,PM与BM处理土壤含水率差异不大,仅BM在崩解期(9月)0~20 cm土层存在显著差异。(3)覆膜能有效降低0~40 cm土层电导率(EC),而对40 cm以下土层的EC影响较小。PM与BM处理在葵花生长前中期差异不显著,仅在崩解期0~40 cm土层PM处理EC显著低于BM处理,PM处理分别比NM和BM处理低27.34%和11.66%(P<0.05)。(4)地膜覆盖仅对0~40 cm土层硝态氮有影响。覆膜120 d后,PM与BM处理差异逐渐变大,崩解期PM、BM和NM处理0~40 cm土层硝态氮质量分数分别为20.63、14.48、11.84 mg·kg^(-1)(P<0.05)。(5)BM处理和PM处理葵花干物质和籽粒质量均无显著差异,且BM处理千粒质量、每株籽粒质量分别比NM处理提高了15.65%和20.85%。综上所述,在干旱盐渍化地区,BM处理和PM处理在葵花生长前期和中期,覆膜效果无显著差异,在BM崩解期差异明显。因此,覆盖降解膜是缓解农田残膜污染的有效措施。

新型环保可降解生物地膜降解速率研究

通过田间填埋试验法,对Nature M.T环保地膜的降解特性进行了研究。结果表明:田间填埋60 d后,Nature M.T环保地膜的降解率达37.77%,常规聚乙烯农膜的降解率仅为1.02%,可见,Nature M.T环保地膜比常规聚乙烯地膜更容易降解。本研究为Nature M.T环保地膜在果蔬上的推广应用提供了实践依据。

全生物降解地膜对湖南不同地区果蔬生长的影响

针对塑料地膜使用造成土壤环境污染的问题,研究以白色/黑色全生物降解地膜和普通塑料地膜为参试材料,在湖南省长沙市、沅江市、汉寿县等地区开展了西瓜、莴苣、秋葵等作物的覆膜试验,探究全生物降解地膜对不同作物的生长、品质、产量及土壤性质等指标的影响,观察全生物降解地膜的降解情况。结果发现,两种全生物降解地膜对湖南各地区果蔬生产均起到提质增效的作用。沅江地区黑色降解地膜覆盖栽培西瓜,西瓜单瓜重增加25.8%,叶片数增加45.5%,显著高于未覆膜处理;覆盖白色降解地膜的秋葵叶片长度比对照高42.1%,叶片宽度比对照高55.9%,叶片数增加43.2%,产量增加55.5%。普通塑料地膜在作物收获后未能降解,白色和黑色全生物降解地膜的降解率分别为80.3%~90.7%和63.0%~80.3%。综合不同地区的试验结果,认为两种降解地膜均可作为普通塑料地膜的潜在替代品,具有较大的推广前景。

全生物降解地膜在大棚辣椒栽培中试验效果

为推动全生物降解地膜在金湖县大棚辣椒栽培中的应用,笔者比较了覆盖全生物降解地膜、常规普通PE地膜及无覆盖地膜3种不同辣椒栽培方式。结果表明:辣椒产量及产值均以生物降解膜处理最高,分别为3829kg/667㎡和15531元/667㎡,其次为普通PE膜,分别为3641kg/667㎡和14621.5元/667m2,均极显著高于未覆膜处理。全生物降解膜在覆膜后35天进入开裂期,38d即进入大裂期,125d的时候进入碎裂期,普通PE膜从铺膜直至采收尾期,虽亦有开裂,但捡拾均是大的碎片,残留量较大。金湖县农业技术推广中心以实施废旧农膜回收利用项目为契机,开展大棚辣椒全生物降解地膜覆盖试验示范,比较全生物降解地膜与普通地膜对辣椒生产的影响,研究两种材质地膜在生产过程中的降解程度,探求解决“白色污染”新路径,为大面积推广可降解地膜、增加大棚辣椒种植收益提供科学依据。

生物降解地膜对辣椒生长发育的影响

为明确不同材质生物可降解地膜对辣椒(Capsicum frutescens)生长发育的影响,选用聚乙烯地膜(PE)、天然产物类(PM1、PM2)、合成聚合物类降解膜[聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯(PBAT)、聚羟基脂肪酸酯(PHA)等](PM3、PM4、PM5)进行田间试验,观察不同地膜的增温作用、降解性能和不同地膜覆盖下辣椒的生长性状。结果表明,辣椒生育前期(覆膜后0~52 d)是地膜增温的主要时期,覆膜种植主要提高该时期0~5 cm和5~10 cm土层各时间段土壤温度。其中,PM5的增温效果与PE相近,5~10 cm和10~15 cm土层土壤平均温度比CK(露地种植)提高了2℃以上。地膜覆盖使辣椒株高在覆膜后24~47 d得到明显生长,平均增长了20.28 cm,在覆膜后39 d,PM5比CK提高了8.2 cm;不同覆膜处理的辣椒叶绿素SPAD在覆膜后23 d存在显著差异,PM5和PE显著高于CK,分别提高了5.67和3.70。地膜覆盖对辣椒产量的影响表现为PM3、PM4、PM5处理的辣椒总产量均显著高于CK,分别提高了4 123、4 445、5 552 kg/hm^(2),其增产效果接近或优于PE,其中PM5对辣椒产量提升的效果最明显。因此,辣椒露天栽培推荐使用厚度为0.01 mm,主要成分为PBAT、PHA的可降解地膜。

全生物降解地膜覆盖对烟草生长及土壤理化性质的影响

以烟草品种CS80为材料,选用4种全生物降解地膜(T1、T2、T3、T4),以聚乙烯(PE)地膜作对照(CK),2022年3月8日覆膜,25日移栽烟苗,用相机定点拍照,记录地膜的降解特性,GPS温度记录仪连续测定10 cm土层温度;于烟苗移栽后45 d测定烟草的株高、茎围、最大叶叶长、最大叶叶宽、节距和叶片数,分别于移栽后45 d和105 d测定土壤的pH,有机质、总氮、总磷、总钾和有效磷含量,脲酶、蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶活性,分析全生物降解地膜的降解特点及地膜覆盖对烟草生长和土壤理化性质的影响。结果表明:T1于覆膜后第70天开始降解,降解最快,T3于覆膜后第85天才开始降解,降解最慢;覆膜结束后,4种全生物降解地膜降解等级均达到5级以上,增温、保墒效果均与PE地膜相近;与CK相比,移栽后第45天,T2、T3和T4覆盖能够提高烟株的株高、最大叶叶长和最大叶叶面积;T2的产量较CK增加0.8%,T1、T3和T4处理的产量分别较CK减少41.6%、25.5%和5.9%;T1和T4覆盖的产值较CK增加8.7%和6.6%,T1和T3覆盖较CK减少37.6%和17.6%;覆盖T2和T3降低了土壤的有机质、总氮、有效磷含量以及土壤脲酶和β-葡萄糖苷酶活性,提高了总钾含量及蔗糖酶活性。综上,T2覆盖的烟株的农艺性状、产量和产值均优于其他处理,具有替代PE膜的潜力。

生物降解渗水地膜覆盖对旱作燕麦土壤酶活性及产量的影响

为探讨生物降解渗水地膜覆盖对黄土高原旱作区穴播燕麦土壤酶活性及产量的影响,于2021年开展了普通地膜、渗水地膜、生物降解渗水地膜3种类型地膜覆盖穴播燕麦研究,以不覆膜为对照(CK),分析不同类型地膜覆盖对旱作燕麦田间水热效应、土壤酶活性及产量的影响。结果表明,与CK相比,覆膜处理苗期地表土壤温度提高了0.04~4.98℃,显著(P<0.05)提高了0~40 cm土层土壤含水量;生物降解渗水地膜显著提高苗期土壤过氧化氢酶、脲酶活性以及成熟期蔗糖酶、脲酶活性,增幅11.03%~39.37%;在抽穗期,上述三种酶活性均达最大,生物降解渗水地膜覆盖处理0~20 cm土层土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性显著提高(增幅分别为0.82%和55.88%)。与CK相比,覆膜处理显著增加了燕麦籽粒产量和生物产量,总体表现为渗水地膜>普通地膜>生物降解渗水地膜>不覆膜,生物降解渗水地膜与普通地膜间无显著差异;生物降解渗水地膜较普通地膜覆盖节约成本1800元·hm^(-2)。综合考虑生态效益和经济效益,推荐在黄土高原旱作区应用生物降解渗水地膜穴播燕麦技术。

全生物降解地膜降解机制研究进展

随着全生物降解地膜使用的愈发广泛,明确其降解机制对提升降解效果至关重要。为梳理明确全生物降解地膜降解机制的研究情况,利用文献计量学方法总结全生物降解地膜降解机制的研究态势,分析发现降解机制主要从土壤理化性质、紫外线、微生物以及酶活性等方面开展,其中微生物和酶的降解作用在其降解过程中至关重要,降解往往是微生物、土壤理化性质以及紫外线等因素综合作用的结果,在实际环境中关于降解机制的研究比较缺乏,建议未来加强应对性的研究,发掘全生物降解地膜的应用潜能,为全生物降解地膜的高效利用提供理论基础。

生物降解地膜在江淮地区再生稻上的应用效果

为解决水稻生产中杂草难除的问题,同时提高江淮地区再生稻的生产能力,保障生产安全,以4个厂家生产的生物降解地膜为材料,选取4个较适宜用于再生稻生产的水稻品种进行再生稻覆膜栽培试验,验证水田环境下可降解地膜的降解效果,分析覆膜对田间土壤的温度、墒情及对水稻植株生长和产量的影响。结果表明:湖北光合生物科技有限公司、甘肃梓雨生物科技有限公司和新疆蓝山屯河科技股份有限公司生产的全生物降解地膜可以满足水田环境下的生产需要,在覆膜59~65 d进入降解诱导期,在当季生产中基本达到无膜期,宿州中科德润环境治理有限公司生产的氧化-生物双降解地膜在水田降解较慢,直至收获后仍未明显降解。4种地膜覆膜区域基本无杂草,覆膜能有效调节地温,在5—6月环境温度较低时能提高土壤温度2℃以上,但在7月连续高温情况下,膜下温度较裸地对照低0.7~1.0℃,对土壤墒情保持效果较好,0~<10 cm土层土壤含水量平均增加8.6百分点,对水稻植株促发快长效果明显,头茬较不覆膜对照平均增产38.15%,二茬较不覆膜对照平均增产17.33%。

不同颜色全生物降解地膜增温效果及对辣椒产量的影响

为了明确不同颜色全生物可降解地膜对湖北省高山地区辣椒(Capsicum frutescens L.)生长发育的影响,采用田间试验,以不覆膜、白色和黑色聚乙烯地膜为对照,分析了白色和黑色全生物降解地膜的增温作用、降解性能和辣椒产量。结果表明,辣椒生育前期(覆膜后12~33 d)是地膜增温的主要时期,覆膜种植主要提高该时期5 cm土层土壤温度;全生物降解地膜增温效果与聚乙烯地膜相近,白色地膜增温效果优于黑色地膜;全生物降解地膜诱导期在40~54 d,白色地膜降解速度比黑色地膜快,不利于抑制杂草生长;全生物降解地膜未改变辣椒产量高峰期,主要提高第5~8次采摘期辣椒产量。综合考虑保温、抑制杂草、产量等因素,湖北省高山辣椒露天栽培推荐使用厚度为0.01 mm,主要成分为PBAT、PLA的黑色全生物降解地膜。

改性复合生物降解地膜的制备及玉米田间应用评价

[目的]使用生物降解地膜替代传统聚烯烃地膜已成为治理农业白色污染的一项重要技术。主流材料聚对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯(PBAT)在制备生物降解地膜时表现出优异的成膜性能,但其水蒸气阻隔性较差,导致降解时间短,限制了其在农用地膜方面的应用。因此,需要进行改性研究以解决PBAT生物降解地膜在拉伸强度、水蒸气阻隔性能和降解期等方面的不足。[方法]本研究将PA6(尼龙6)与PBAT相结合,使用高分子共混法制备PBAT/PA6改性生物降解地膜。该方法制备的生物降解地膜有效地将PBAT与PA6融合在一起,电子显微镜测试表明,混合地膜的表面和横截面均无明显缺陷。于2023年春玉米生长季,在北京顺义地区农田设置不同覆膜处理(PBAT地膜覆盖,PBAT/PA6-10地膜覆盖,PE地膜覆盖,不覆膜处理即CK)的田间对比试验,研究土壤温度、地膜田间降解情况、春玉米产量及其构成因素的变化。[结果]与纯PBAT生物降解地膜相比,本研究所开发的生物降解地膜的拉伸强度提高了约2.7倍,水蒸气阻隔性能提高了79.44%,功能期延长了30 d。玉米作物田间试验表明,改性生物降解地膜更适合农业生产,因其可提高隔热性和保湿性,使玉米产量较纯PBAT地膜提高7.03%,接近传统聚乙烯地膜产量。[结论]将PA6与PBAT材料相结合,开发出了一种新型复合生物降解地膜PBAT/PA6。PA6的加入与PBAT反应形成酰胺键使其整体结构具有稳定性,所制备复合生物降解地膜表面和截面形貌良好,内部无明显孔洞,较PBAT地膜表面更光滑,同时在力学性能和水蒸气阻隔性能上较纯PBAT地膜有显著提升,在田间试验过程中,复合生物降解地膜PBAT/PA6具有优秀的耐降解性能,延长了覆盖时间,并较纯PBAT地膜显著提高春玉米的产量。

“双碳”目标下农田生物可降解地膜覆盖的综合效益评价

农田生物可降解地膜覆盖对实现“双碳”目标起着重要作用。研究表明,农田生物可降解地膜提升了农作物的生长效率,同时改善了土壤环境,具有良好的经济、环境及社会效益。尽管面临制备技术的改进需求、较高的成本和不足的宣传等挑战,但生物可降解地膜已展现出其在农业可持续发展中的应用潜力。

南方山改田水稻机械旱直播机覆生物降解地膜技术研究

为探索山改田水稻机械旱直播机覆生物降解地膜高产高效技术推广应用的可行性,研究不同直播密度、不同播种量、不同播种方式对山改田水稻生育期、分蘖、经济性状和产量的影响。通过成本投入、产出效益的分析,确定高产高效种植方案,为山改田水稻机械旱直播机覆地膜技术的推广应用提供科学依据。采用覆盖全生物降解地膜机械旱直播、覆生物降解地膜后人工打孔穴直播和不覆膜人工传统撒播,在山改田种植的水稻产量分别是606.5kg/亩、583.6kg/亩、552.1kg/亩和459.2kg/亩。试验结果表明,水稻机械旱直播机覆生物降解地膜技术是一项生态友好、省工降本、高产高效的水稻新型种植技术,集成“旋耕、施肥、起垄、播种、浇水、覆膜、覆土、镇实”等8项功能于一体的水稻机械旱直播耕作方式,适宜丘陵在山地和山改田等水资源相对不足的地区推广应用。

太湖地区稻田全生物降解地膜应用效果研究

为了了解全生物降解地膜在太湖地区稻田中的应用效果,设置3个处理,系统对比了各处理的水稻分蘖数、株高、产量、成本和土壤养分指标等。结果表明:全生物降解地膜处理提高了水稻无效分蘖数,导致水稻穗数增加,结实率降低,全生物降解地膜PLA处理和全生物降解地膜PBAT处理水稻实产较常规不覆膜对照分别降低0.12%和1.68%;全生物降解地膜处理显著抑制了稻田杂草,全生物降解地膜PLA处理和全生物降解地膜PBAT处理平均杂草抑制率分别达87.13%和89.18%;全生物降解地膜处理条件下,土壤有机质、全氮、全磷和有效磷含量有降低趋势;全生物降解地膜处理成本明显高于常规不覆膜对照。总体而言,全生物降解地膜在太湖地区常规水稻生产中并不适用,但考虑到其优秀的除草效果与环境友好特征,建议未来在有机稻种植过程中进行适当应用。

全生物降解地膜在大棚水果黄瓜生产中的应用效果试验

为探明不同类型的生物降解地膜在江苏昆山地区温室大棚黄瓜生产中的应用效果,作者以5种全生物降解地膜为试验材料、以普通聚乙烯地膜为对照,开展了覆盖不同类型全生物降解地膜对水果黄瓜生长发育、产量及经济效益的影响试验。试验结果表明,各参试全生物降解地膜的物候期均为120 d,全生物降解地膜除人为破坏外均未明显降解;M5处理黄瓜植株的生长慢,其余全生物降解地膜处理能不同程度地促进黄瓜植株生长;各参试全生物降解地膜处理黄瓜的可溶性固形物含量均高于ck;M3处理和M4处理每667 m^(2)分别较ck增产18.22%和14.58%、增效912.5元和705.7元。因此,在温室大棚内生产水果黄瓜,建议使用M3(黑色,厚0.01 mm,宽1.5 m,苏州中达航材科技有限公司生产)和M4(黑色,厚0.01 mm,宽1.5 m,中国农业科学院蔬菜花卉研究所提供)地膜,并通过选用合适物候期的全生物降解膜或提高设施内湿度等方法,保证地膜在黄瓜拉秧后能基本降解,以降低地膜回收的人工成本。

全生物降解地膜在加工番茄上的应用效果研究

为验证全生物降解地膜在加工番茄生产中应用价值,评估全生物降解地膜在作物生长期是否具有良好的保墒增温增产作用和结构稳定性,本文基于大田试验和深度调查,对不同地膜覆盖条件下的加工番茄进行对比试验,以及田间降解情况进行观测分析。结果表明,地膜覆盖是新疆地区加工番茄生产的关键技术,试验中使用的全生物降解地膜在增温保墒增产性能上与PE薄膜稍有不同,但基本上能够满足加工番茄的生长需要,以全生物降解地膜代替普通PE薄膜应用于加工番茄生产具有一定可行性。

不同植棉模式下全生物降解地膜对K07-12产量和纤维品质的影响

以全生物降解地膜为试验材料,常规聚乙烯(polyethylene,PE)地膜为对照,在1膜3行、1膜4行和1膜6行种植模式下,探究5 cm、10 cm、15 cm、20 cm和25 cm土层土壤温度的变化及覆膜对K07-12产量和纤维品质等的影响,为全生物降解地膜的推广应用提供科学依据。结果表明:与PE地膜相比,全生物降解地膜在1膜3行、1膜4行和1膜6行种植模式下的5~25 cm土层土壤平均温度分别降低1.24℃、1.95℃和2.41℃,K07-12籽棉单产分别下降26.26%、24.70%和16.53%。全生物降解地膜和PE地膜均在1膜4行种植模式下获得最高的籽棉和皮棉单产。同一种植模式下,全生物降解地膜处理与PE地膜处理的马克隆值有显著差异,纤维上半部平均长度、长度整齐度指数、断裂比强度和断裂伸长率均无显著差异。

生物降解地膜覆盖对鲜食玉米产量及土壤温湿度的影响研究

[目的]减少普通地膜对耕地的污染,实现农业可持续发展、粮食生产稳定和环境友好的目标。[方法]通过生物降解地膜与普通地膜对比试验,考察PBAT生物降解膜在耕地土壤中的降解速率及其对鲜食玉米生长、产量的影响。[结果]生物降解地膜降解性能较好,前期对杂草的抑制效果明显,加快了玉米生育进程。在温度升高后降解地膜开始破裂,保温、保墒效果略差于普通地膜,但增产效果显著好于普通地膜。[结论]生物降解地膜可以代替普通地膜用于玉米作物,减轻污染,提高产量,增加经济效益。

水稻机覆全生物降解地膜栽培试验初报

选取低洼冷浸田,实施水稻机械化覆盖全生物降解地膜移栽与空白对比试验,其结果为覆膜区对照空白区水稻生长发育期间日均地温高1.2℃,用水量节省21.6%,秧苗根系增加12.6%,杂草量减少57.4%,稻谷产量增124.4kg/667m^(2),增17.8%,整精米率增5.4%,稻谷收获后田间生物膜呈不规则小块片状附着在表土层,覆膜降解基本完成。试验结论:在低洼地水稻机覆全生物降解地膜栽培,具有较好的节水抗旱,增温早发,保肥除草,增产增效作用。

毯苗机插生物降解地膜覆盖在太湖地区优质粳稻上的应用效果

水稻生物降解膜覆盖技术能够有效抑制杂草生长,节约劳动力成本,缓解太湖地区劳动力短缺的问题,大幅减少农药使用量,提高肥料利用率,符合水稻绿色高质高效生产。为了探索毯苗机插生物降解地膜覆盖在太湖地区优质粳稻上的应用效果,以优质粳稻南粳46为供试品种,设置覆膜和不覆膜2个处理,2021-2022年开展了田间试验示范。结果表明,毯苗机插生物降解地膜能提高有效穗数、结实率和千粒重,增产5%左右,能缩短全生育期4~5 d,显著抑制杂草发生,大幅降低农药施用量。综合来看,应用毯苗机插生物降解地膜能降低生物降解地膜成本,配套完善农机设备,有一定的推广前景。