PPC地膜不同覆盖方式下降解特征的红外光谱分析

为解决可降解地膜因降解而发生过早的破裂,研究不同覆盖方式下PPC地膜的稳定性及降解情况。设置了6种田间覆盖方式:单层黑色PPC地膜(SB);单层白色PPC地膜(SW);双层黑色PPC地膜(DB);双层白色PPC地膜(DW);上黑色下白色双层PPC地膜(DBW);上白色下黑色双层PPC地膜(DWB),测定了不同时间段地膜的红外光谱特征、力学性能和分子量,对不同处理下地膜的降解情况做出判断。结果表明,地膜长时间暴露在自然条件下,地膜的韧性变差,分子结构中的主链发生断裂,进而C—H键和C—O键的吸收峰相对强度随时间延长发生下降;由于地膜在水分子和微生物的作用下发生降解进而导致C=O伸缩振动峰和C—O—C反对称吸收峰相对强度出现不同程度的上升。双层地膜因经阳光照射下分子链活跃出现粘连的现象,稳定性明显高于单层地膜,因此双层地膜DWB和DBW处理的官能团吸收峰强度较单层地膜稳定,降解程度相对更缓慢。各处理的分子量和力学性能都呈现下降的趋势,双层地膜处理的分子量、伸拉力强度和断裂伸长率显著高于单层地膜,其中黑白双层地膜DWB处理和DBW处理在30~150 d内的稳定性强于单层地膜,到150 d时,DWB处理和DBW处理的分子键断裂伸长率下降至117.66%~120.39%和151.69%~175.20%,伸拉力强度下降至18.28~13.95和15.35~9.81 MPa;重均分子量为72663和66555 g·mol^(-1),数均分子量为62416和66555 g·mol^(-1)。综合分析说明相比较单层地膜,覆盖黑白双层地膜可以减缓PPC地膜因降解而导致的地膜破裂,延长保水保墒性能的时间,更好地发挥双层地膜的优势。PPC地膜双层覆盖方式经过优化后在作物生育期内可以保持其稳定性,且在作物生育期后又可以像单层地膜一样降解,可在实践中应用,也为PPC地膜在农业生产中的应用提供了理论依据。

半干旱地区土壤中PPC地膜与普通地膜的降解特征研究

该研究通过大田网袋填埋试验,研究聚碳酸丙烯酯(PPC)地膜和普通地膜在土壤中的降解特征。结果表明:(1)0~150 d时间周期内土壤中的PPC地膜因降解反应逐渐发生破碎现象,降解率逐渐增加,降解率最高为39.67%。而普通地膜表面无变化,最高降解率仅为1.52%。(2)在0~150 d时间周期内,PPC地膜化学结构内亚甲基C-H键吸收峰、C=O吸收峰、C-O-C反对称伸缩振动吸收峰强度、C-OH振动吸收峰和C-O吸收峰强度均降低,普通地膜的特征吸收峰无明显变化。(3)在0~150 d时间周期内,PPC地膜和普通地膜的力学性能指标:断裂伸长率和伸拉力强度均呈下降趋势,且PPC地膜的力学性能始终低于普通地膜。150 d时PPC地膜的伸拉力强度和断裂伸长率分别为4.08 MPa和114.17%;普通地膜的伸拉力强度和断裂伸长率分别为10.79 MPa和190.15%。(4)PPC地膜的降解率与力学性能呈幂指数函数关系,降解率增加其力学性能会降低。与普通地膜相比,PPC地膜在干旱地区土壤中可达到降解效果,为可降解地膜在干旱地区的使用提供依据。

不同覆膜方式下PPC地膜降解特征分析

采用大田试验,设置无覆膜(CK)、PPC地膜双层覆盖(DF)及单层覆盖(SF)3种处理,分析玉米生长期间土壤的保温保水性能效果及PPC地膜在降解过程中结构变化。结果表明:2 a试验结果呈相同趋势,从地膜破解时间看,60 d时SF处理地膜表面产生细小裂纹后随时间推移逐渐增大至地膜破碎,而DF处理与SF处理相比较,延迟30~60 d,地膜表面出现裂纹。同时DF处理有效提高土壤温度和含水量,2018年试验中的120~150 d时,DF处理的土壤温度较SF、CK处理分别高7.30%~10.29%;DF处理的土壤含水量分别比SF和CK高5.89%~10.99%。2019年试验中的60 d、120 d和150 d时,DF处理的土壤温度与SF和CK相比,显著高5.44%~24.85%;90~150 d内DF处理的土壤含水量比SF、CK处理高8.60%~22.28%。对不同处理的地膜红外光谱吸收峰相对强度分析可知,与SF处理相比较,DF处理的C-OH、C=O、C-O-C键伸缩振动吸收峰强度下降趋势缓慢;与DF处理相比较,SF处理的数均分子量、重均分子量及力学性能的断裂伸长率、伸拉力强度明显降低。综合分析说明,双层PPC地膜覆盖方式可减缓地膜降解反应而导致的地膜破裂,进而提高土壤保温保水性能,可在实践中应用。

残留地膜对土壤物理性质及玉米根系生长的影响

为研究农业生产实践中残留地膜对土壤物理性能及玉米根系生长的影响,作者采用大田试验,以PPC地膜和普通地膜为供试材料,设置3种处理,分别为普通地膜处理(PF)、PPC地膜处理(JF)、无地膜处理(CK);通过室内试验分析,对玉米生长期间的土壤物理性质和玉米根系形态进行研究。结果表明,玉米生长期间,PF处理的含水率显著低于CK、JF处理,导致土壤三相比增加,影响土壤的固相、气相和液相比例;JF处理与PF处理相比,JF处理减少了残留地膜对土壤含水率、容重、孔隙度及渗透率的负面影响,减少了地膜残留对土壤结构的破坏,以及其对玉米根系生长的阻碍。与CK处理相比,由于PPC地膜在试验期间未能达到完全降解,所以对土壤物理性质和玉米根系生长均存在一定的负面影响。但与PF处理相比其可减少残留地膜对土壤的破坏及阻碍玉米根系生长等问题。