生物降解膜水稻机插秧覆膜栽培技术应用试验分析

摘要：地膜在提高作物产量、促进农民增收、发展农村经济等方面发挥了重要作用。但是长期大量使用地膜带来的白色污染问题也逐年加重。[目的]为了解决土壤的白色污染问题，大力发展绿色农业，促进农业生产的可持续发展。[方法]在吴中区胥口镇梅桥村设立生物降解地膜试验示范区，验证生物降解地膜在农业生产上的实际效果。[结果]水稻覆盖生物降解膜可以很好地抑制稻田田间杂草生长，节约除草成本；水稻覆膜可以提高水稻产量6.41%；试验结束时生物降解地膜几乎全部降解完毕，无残留，不会造成土壤环境污染；覆膜区较无膜区每亩增收200.07元，可以示范推广。关键词：生物降解地膜；水稻；机插秧；覆膜栽培技术在农作物种植过程中，铺设地膜可以起到保温保湿、抑制杂草的作用，地膜在保障我国农产品安全、提高作物产量、促进农民增收、发展农村经济等方面發挥了重要作用。但是常规PE地膜难以降解，加之农民认识不足、回收不彻底，地膜残留于土壤，造成土壤质量下降，作物减产，废旧地膜回收处理不当，又造成白色污染问题[1-4]。生物降解地膜是以生物降解材料为主要成分，添加适当比例的功能助剂，通过吹塑或流延等工艺生产，用于农作物种植时土壤表面覆盖并具有生物降解性能的薄膜。利用微生物的酶将高分子聚合物碎片化、再被细菌等微生物分解、消化、吸收，最终形成水和二氧化碳的过程，其最终降解产物无害无污染[5]。该试验选用山东泉苗农业科技生物技术有限公司生产的PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯）材质的生物降解膜做试验，验证其防草效果和对水稻产量的影响以及经济效益。1试验目的研究生物降解地膜在水稻机插秧生产上的应用效果。本试验主要验证降解膜的杂草防治效果、对水稻产量的影响，积极探索绿色农业发展思路。2材料准备2.1试验地点示范区设置在苏州市吴中区胥口镇梅桥村稻田（120.488982，31.195580）。试验前对试验田采集土壤样品，检测结果为：pH值7.15、有机质13.8g/kg、全氮0.49g/kg、有效磷12mg/kg、速效钾130mg/kg。土壤呈中性，肥力中等。试验设置无膜区（CK）和生物降解膜覆膜区，覆膜区面积约30亩，无膜区面积约10亩。该试验采用插秧机插秧。2.2供试品种示范区选用吴中区常见的稻谷苏香粳100，采用秧盘育秧、秧龄25天左右，用种量3.5kg/亩，移栽实际秧龄20天，实际叶龄4.0叶。2.3供试材料示范区覆膜材料选用山东泉苗农业科技生物技术有限公司生产的生物降解地膜，主要成分为PBAT（聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯），宽度1900mm、厚度0.010mm，降解周期120天、横向拉伸负荷≥3.42N、纵向拉伸负荷≥4.88N、地膜价格32.5元/kg、每亩用量8.5kg。试验用生物降解地膜相关参数符合国家标准[6]。2.4供试肥料示范区所用肥料为江苏华昌化工股份有限公司生产的吴中区水稻专用肥-缓释肥有机无机复混肥（有机质≥25%；N-P2O5-K2O∶12-0-3），肥料价格2.2元/kg、肥料每亩使用量50kg、采用一次性施肥模式、肥料使用时间在插秧前翻耕稻田时一并施入。2.5供试机器示范区选用洋马农机（中国）有限公司生产的养马YR60D插秧机插秧，行距30cm、工作行数6行、株距14cm。为了铺膜，在该插秧机上再加装覆膜装置（水稻覆膜器）。3试验设计与操作流程示范区所处田块面积约40亩，其中设置30亩为覆膜区（示范区），剩余的10亩设为无膜区（对照区）。该试验流程为育秧、采集基础土样后翻地与施肥、机插秧和覆膜、田间管理与观察记载、样品采集和测产、样品检测和分析。该试验流程见图1。该试验采用秧盘育秧，每亩用种量约3.5kg。5月20日浸种，6月9日机插水稻秧苗，实际秧龄20天，平均叶龄4.0叶。插秧密度为行距30cm、株距14cm，插秧和覆膜同步进行。覆膜区和无膜区除是否铺设地膜外，肥料用量、田间管理措施、栽插密度等均保持一致且与往年习惯一样。在试验施肥前采集土壤样品检测分析土壤养分；试验实施过程中做好生育进程记载、田间杂草发生情况、除草用工情况、降解膜降解情况等并在试验结束时进行稻谷产量测定，在试验结束时对所采集的数据进行汇总分析，评价覆膜对水稻产量的影响、防草效果、降解程度以及经济效益等。4田间试验数据采集与结果分析4.1生育进程记载（叶龄和分蘖数）与分析试验过程中，根据水稻生长情况，对两种模式分别调查叶龄和分蘖数，结果见表1[7]。根据表1可知，覆膜区平均出叶速度较无膜区快（见图2）。根据田间稻谷抽穗时间来看，两种模式下，覆膜区较无膜区早2天始穗。对比两种模式，覆膜区后期有效分蘖数较无膜区有效分蘖数多4.7%（见图3）。4.2田间杂草生长情况及用工分析本示范区在杂草防治上按照常年习惯，在机插秧阶段都统一同步喷施一次除草剂，即覆膜区（示范区）和无膜区（对照区）都在插秧时喷施一次除草剂，机插秧后覆膜区再不进行任何除草剂的喷施，无膜区按照常年习惯进行人工除草剂。对覆膜区和无膜区两种处理措施田间杂草生长情况进行调查统计，本年度覆膜区无杂草出现，无膜区大规模杂草爆发出现3次，无膜区共除草三次分别在7月15日、7月30日和8月25日，覆膜区无除草。经统计，本季水稻种植期间，三次除草每亩成本合计约400元，无膜区无除草，每亩节省成本约400元。对比两种处理的田间杂草发生情况及除草花费可知，水稻覆膜能大大降低杂草在田间的生长，能够降低除草花费，节约成本。4.3降解膜降解情况根据相关资料，生物降解膜降解周期一般分为五个时期：A阶段始裂期，为地膜开始出现1～2cm的自然微小裂口；B阶段开裂期，为膜表面出现2～20cm的裂缝；C阶段大裂期，为出现20～50cm裂缝，数量增加；D阶段碎裂期为均匀碎裂，无大块地膜存在；E阶段无膜期，为田面无地膜存在。对田间覆膜区降解情况观察统计，7月中旬，降解膜开始进入始裂期，在8月初，地势低洼处（被水覆盖的区域）生物降解膜已全部降解，已看不见农膜；在9月初整個试验区所覆盖农膜已基本碎裂成大小不一的残片，包括地势较高处；9月底10月初观测点已无农膜。11月1日水稻收割后，观察整个示范区，田间地膜残留只见几少量细小碎片，生物降解膜表观降解程度彻底。该试验降解膜各阶段发生时间分别为始裂期（7月13日）、开裂期（7月20日）、大裂期（8月3日）、碎裂期（8月25日）、无膜期（9月30日）。试验结果表明试验表明该降解膜降解性能好、降解周期也较快。（约120天在稻田基本降解完毕）。见表4。4.4田间产量记载水稻成熟收割前，对试验区两种模式下稻谷进行割方测产，每种处理措施选定三个长势均衡的点割方，阴干后脱粒测产。测产情况及室内考种情况见表5。根据表5可知，覆膜区产量比无膜区每亩增产36.0kg，增产6.41%，增产效果较明显，覆膜可以提高水稻产量。4.5覆膜与不覆膜两种模式生产成本和产出对比对两种栽培模式生产成本进行对比分析（只考虑两种措施投入产出不一致的地方），通过统计分析，农膜每亩投入成本分别为无膜区0元、覆膜区276.25元，每亩除草成本分别为无膜区400.0元、覆膜区0.0元，覆膜区插秧时因裁膜多每亩投入人工成本18.0元，此三项成本覆膜区比无膜区减少投入105.75元，同时产量方面覆膜区增收94.32元（稻谷价格按照2023年国家粳稻最低保护价2.62元/kg），综合得知覆膜区比无膜区每亩多增收纯收入200.07元。见表6。5结论通过对试验区两种模式对比分析，覆膜栽培优于常规栽培，主要表现在以下几方面：（1）出叶速度快、有效分蘖数高、稻谷产量高，覆膜可以提