新疆加工番茄应用PBAT全生物降解地膜可行性

苏海英¹，宝哲^2，3*，刘勤^4*，董道瑞¹，严昌荣⁴，雷海¹，薛颖昊²，徐志宇²

（1.新疆维吾尔自治区农业资源与环境保护站，乌鲁木齐830049；2.农业农村部农业生态与资源保护总站，北京100125；3.新疆维吾尔自治区农业农村厅，乌鲁木齐830049；4.中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所/农业农村部农膜污染防控重点实验室，北京100081）

研究背景

20世纪80年代初，地膜开始在棉花上推广应用。近些年来，随着膜下滴灌技术和配套农业机械的研发与应用，地膜覆盖技术得到了进一步发展，2017年新疆地膜覆盖总面积379.78万hm2，地膜使用量21.9万t，占全国地膜使用量的15.3%，是全国地膜使用量和覆盖栽培面积最大的省份。

然而，大部分塑料地膜在使用后直接残留在土壤中或被随意燃烧，释放出有害物质，对环境造成负面影响。我国农业生产中使用的农用薄膜的主要成分是线性低密度聚乙烯（LLDPE）或低密度聚乙烯（LDPE），分子结构非常稳定，同时因厚度薄而在田间极易破碎，不仅造成地膜二次利用率低，也因难以回收致使残膜在土壤中不断积累。累积的大量残膜导致土壤物理结构改变，使土壤水分和养分向下运输受到阻碍，土壤孔隙度和通透性降低，造成耕地质量下降。因全生物降解地膜具有与普通PE膜相似的增温、保墒效果，在地膜覆盖技术尚无法取代且缺乏有效残膜回收利用手段的前提下，研发和推广应用环境友好型的全生物降解地膜新产品，将是未来我国实现农业清洁生产以及保障粮食安全的重要技术途径。

生物降解地膜是指在自然环境中通过微生物的作用而降解的一类塑料薄膜。日本生物降解塑料研究技术委员会将其定义为在自然界中通过微生物的作用可以分解成不会对环境产生恶劣影响的低分子化合物的高分子及其掺混物。以石油基生产生物降解地膜的主要成分是二元酸二元醇共聚酯（PBAT等）、聚羟基烷酸酯（PHA）、聚己内酯（PCL）、聚羟基丁酸酯（PHB）和二氧化碳共聚物-聚碳酸亚丙酯（PPC）等，这些高分子物质在自然界中能够很快分解和被微生物利用，最终降解产物为二氧化碳和水。

目前，全生物降解地膜已在北方春播马铃薯、东北花生、棉花和冬小麦开展了试验研究，研究发现生物降解地膜能减少土壤残膜污染，具有保温、保墒、促进作物生长和增产等作用，但降解地膜覆盖后的降解特性以及作物产量的增减变化存在差异，这可能是由于作物种类、覆膜方式、灌水量和区域气候条件等不同造成的。本文通过开展以PBAT为原料的全生物降解膜在新疆加工番茄上的应用效果试验，评价生物降解膜对加工番茄生长发育、产量的影响及其降解性能，为生物降解地膜推广应用提供理论依据。

主要内容

新疆维吾尔自治区农业资源与环境保护站的苏海英等研究人员选定新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州昌吉市为试验区，该地处天山北坡中段，准噶尔盆地南缘。试验点为昌吉市下巴湖农场，地处中纬度西风带，具有典型的大陆性气候特征。并以3种PBAT生物降解地膜、普通聚乙烯塑料（PE）地膜和露地种植（不覆膜）共5个处理方式来探讨PBAT材料的全生物降解地膜降解性能及在新疆加工番茄上的应用效果，试验研究使用到的4中地膜信息如下表所示。

经过几个月时间的试验，研究人员发现，山东天野生物降解地膜在覆膜50 d左右开始降解，山东清田和蓝山屯河生物降解地膜在覆膜65 d左右开始降解，在加工番茄收获期降解面积达到60%，收获后的10月上旬埋土部分基本降解。蓝山屯河、山东天野和山东清田3种生物降解地膜在机械覆膜过程中未出现断裂和粘连，能够满足新疆加工番茄生产过程中机械覆膜要求。

与传统PE地膜相比，PBAT地膜开始破裂之前日平均土壤温度比PE膜处理低0.81℃，但两者比露地处理分别高1.13℃和1.94℃，说明PBAT地膜在开裂之前土壤保温性能较好，与PE地膜保温效果相当。山东清田生物降解地膜透湿率为210g/m²·24h，高于蓝山屯河和山东天野生物降解地膜的透湿率，远低于全生物降解地膜国家标准。与PE地膜处理相比，山东清田生物降解地膜处理增产6.0%，蓝山屯河生物降解地膜处理增产2.4%，二者加工番茄产量差异不显著（P>0.05），山东天野生物降解地膜处理加工番茄减产13.3%。蓝山屯河和山东清田2种生物降解地膜覆盖番茄产量、产值和纯利润与PE地膜持平，无明显差异。研究表明，全生物降解地膜在新疆加工番茄生产中是经济可行的。

原文信息：苏海英，宝哲，刘勤，等. 新疆加工番茄应用PBAT全生物降解地膜可行性[J]. 农业资源与环境学报, 2020, 37（4）: 615-622.