CN108476830A - 一种可降解地膜填埋对比试验技术方案 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可降解地膜填埋对比试验技术方案。为进一步探明可降解地膜的降解过程，鉴定其应用效果，我们在全国相关省份继续开展可降解地膜对比试验；为统一规范可降解地膜的农田应用试验程序和方法，明确试验要求，确保试验结果的科学准确，发明了一种可降解地膜的对比试验技术方案。本发明通过在不同试验点开展填埋试验，观测各参试可降解地膜样品的农田覆盖效应及其降解性能的可控，确定其在消除地膜残留污染、促进地膜覆盖栽培健康发展。

Description

一种可降解地膜填埋对比试验技术方案

技术领域

本发明属于可降解地膜技术领域，涉及一种可降解地膜填埋对比试验技术方案。

背景技术

农用地膜用于农业生产始于上世纪80年代初期，此后的三十年中，农膜被广泛应用于农业生产的各个领域。它以提高土壤温度、保墒、控制水分蒸发、抑制杂草生长和提高作物单产的诸多特性，在农业生产过程中发挥着重要的作用。随着农用地膜的大量使用，废膜的弃置问题也变得日趋突出，在完成了“白色革命”的同时，“白色污染”又成为影响农业发展、污染环境、制约作物增产的主要因素之一。据调查，在棉花、玉米地中残留4kg/亩地膜，就会造成10％的减产；小麦地残留4kg/亩地膜，就要减产30kg/亩，不但减少收入，而且造成土壤板结，更严重的是破坏土壤的理化结构，污染土地和环境。农户对废膜也采取回收、掩埋、焚烧等办法来处理，但掩埋的废膜100年也不能分解，焚烧又产生有害气体，造成二次污染。为了尽量减少残膜对土壤的污染，降低残膜对作物的影响，需大力发展降解地膜。

2.可降解地膜作为一种替代目前常用普通聚乙烯地膜的产品，可以从源头上防治传统地膜使用后残留物对环境的污染。作为可降解地膜应满足两方面的要求，一是具备地膜的性能，二是能够在自然环境中降解为无害物质。可降解地膜在发生明显降解(即发生破裂)前的阶段是作为地面覆盖薄膜充分发挥保温保墒效果的阶段，即其地膜性能发挥的主要时期，被称为诱导期(或安全期)，诱导期是否能满足作物生育需要直接关系到可降解地膜产品的应用效果。

目前，测定某种可降解地膜适宜的诱导期区间大多采用应用试验的方式，通过可降解地膜在作物上覆盖进行栽培试验，分析各试验区组所得数据差异，从而比较模糊的判断某种可降解地膜在某种作物上的适用性，工作量大、试验周期长且受环境、人为因素影响误差较大。目前，判定可降解地膜合理诱导期的方法主要是通过试验观测的方法，比如选择若干种可降解地膜，按照开展田间试验的方法，每种可降解地膜设置三个以上的田间种植试验处理，通过5-7天/次的人为观测，记录每种地膜诱导期(安全期)出现的时间，最后对每种可降解地膜进行测产，以产量高的可降解地膜试验组诱导期(安全期)出现的时间作为该作物适用可降解地膜合理诱导期(安全期)。此方法工作量大，且误差极大，除了人工视觉观测导致的误差外，不同可降解地膜成分不同，降解速度受光照强度、土壤湿度、降水等因素影响，诱导期(安全期) 区间不稳定，最终的试验结论不具有代表性。可以较为准确判定某种作物适用可降解地膜的合理诱导期(安全期)区间的方法未见报道。研究一种简单易行，且可以准确判定某种作物适用可降解地膜的合理诱导期 (安全期)区间的方法，对可降解地膜生产厂家有针对性的调整配方，或者筛选适合某种作物的可降解地膜具有十分重要的作用。

随着农业现代化进程的不断推进，使用地膜已成为确保农业高产稳产的重要手段。然而人们对于它的认识却停留在它的保水保肥、增温增产效果上，而忽视了旧地膜的负作用。首先，残膜造成土壤的通气性能降低，透水性能减弱，养分分布不均，影响土壤微生物活动和正常土壤结构形成，最终降低土壤的肥力水平；其次，由于土壤残膜碎片改变土壤结构影响正常土壤渗透现象，消弱了耕地的抗旱能力，甚至引起土壤次生盐碱化严重的后果；第三，由于残膜影响和破坏土壤理化性状，必然造成作物根系发育困难，影响作物正常吸收水分和养分，致使产量下降；第四，残膜中的有害物质，对农作物产生毒性，破坏叶绿素的合成，致使作物生长缓慢或黄化死亡；第五，大量的残膜存于耕层，可能缠绕犁头和播种机轮盘，影响田间作业；由于传统地膜无法快速自然降解，已经有很多耕地无法再使用了，因此开发降解地膜是解决以上问题的有效途径。

为进一步探明可降解地膜的降解过程，鉴定其应用效果，我们在全国相关省份继续开展可降解地膜对比试验。为统一规范可降解地膜的农田应用试验程序和方法，明确试验要求，确保试验结果的科学准确，特发明制定了一种可降解地膜的对比试验技术方案。

发明内容

一.本发明目的：本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，通过在不同试验点开展填埋试验，观测各参试可降解地膜样品的农田覆盖效应及其降解性能的可控，确定其在消除地膜残留污染、促进地膜覆盖栽培健康发展。

二.一种可降解地膜填埋对比试验技术方案如下：

可降解地膜对比试验步骤(填埋试验)：

(一).试验时间、地点和资料收集

根据各试验点的具体时节进行春覆膜试验。选择基础较好、交通便利、有代表性的地块，以便于试验开展和现场观摩。

气象资料：要求明确试验区自然条件和气候特征，从当地气象台查询当地气象资料，包括海拔和降雨量、降水分布、相对湿度、气温变化、有效积温和日照时数的历史均值和当年数值。基本的农业气象指标，如降雨量、气温、光照和相对湿度等。

土壤：要求明确土壤类型和基本的理化性质，包括土壤容重、孔隙度、有机质含量、全氮、全磷、全钾、速效氮磷钾和pH值等数据，填入表1。

农业生产情况：主要包括区域作物种类、种植模式、农作物生育期、种植过程中播种、施肥和病虫害防治等。

覆盖栽培情况：包括地膜基本情况，如颜色、规格；应用基本情况，包括覆膜作物种类、比例、覆膜方式和时间等；用后地膜的处理，包括作物收获后地膜回收与否，再利用情况等。

(二).实验设计

填埋试验：填埋试验采用单因素随机区组设计，地膜样品设n种降解地膜和普通地膜对照CK1共n+1 个处理，随机排列，埋藏深度为10cm，分三个观察期，每个观察期三次重复。每个观察期按照设定深度挖 150×50cm的长方形平底坑，将n种降解地膜和普通地膜对照CK1分别裁剪成40(横向)×30(纵向)cm 的膜片，做好标记，装入20目防虫网袋中，按随机排列顺序均匀平展放入坑中，登记在案，回填挖出的全部土壤。

(三).观测记载项目、方法和要求

(1).上机性能测试

根据各地地膜铺设实际情况，利用当地常规覆膜机进行地膜覆盖作业，测试参试地膜是否满足农机作业要求，重点是考察评价地膜在覆膜机具正常行走状态下是否存在断裂和粘连等情况。

上机铺膜时需保存视频资料，至少有每一种参试地膜一个重复的完整铺设过程。

(2)增温性能测试-土壤温度监测

土壤温度测定有多种方法，但测定方法要符合中国国家气象局出版的《地面气象观测规范(ISBN： 9787502936907)》中关于地温的测定要求。

仪器法：也可以采用以铂电阻地温传感器配套数据采集系统的方法进行测定(具体见规范)。(建议采用日本产HIOKI温度自动记录探头装置测定，探头埋设深度为10cm，每60分钟记录1次数据，3次重复)。

(3)保墒性能测试

覆膜后农田土壤水分含量采用自由水面覆膜后蒸发量来指示。

本实验由中国农科院农业环境与可持续发展研究所统一安排测试。

(5)垄(畦)面地膜降解情况

1.地膜降解情况观测记载要求

各试验点的观测记载人员，应在覆膜后前30天，每10天观测一次；覆膜后31-40天，每5天观测一次；覆膜后41天起，每3天观测一次，直至诱导期结束(最多到覆膜后75天)；以后恢复每10天观测一次；记录各参试膜破损情况(是否出现裂纹、裂缝、破碎程度，记录裂纹、裂缝的数量以及破碎的块数并记录)，并判定降解情况，重点记录诱导期的出现日期。

拍照记录每个降解阶段的场景，具体如下：利用固定框进行定点照相(50cm*50cm)。按照观测间隔要求，每次观测都拍一组照片，直至无膜期；每组试验均需选择一次重复，观测到首个降解地膜达到诱导期、开裂期、大裂期、碎裂期和无膜期时，所有样品分别全部拍照。每次观测日拍照后，务必于当天对照片标注(膜样编号、拍照日期、降解状况)，发现问题及时补救。编号规则：标签大小，省份缩写(如BJ)+ 试验点(如A)+作物(如1)+膜(如01)。

在作物收获时，观测各处理小区垄(畦)面上的地膜降解程度，包括整体状况(目测描述)，残膜强度测试和评价(通过手感测试强度并描述)。需设计表格，统一标准，分4-5级打勾即可。

收获后作物根部缠结地膜的状况，并于普通地膜进行比较。翻耕土地时，地膜缠绕农具的情况。

2.降解阶段划分与降解状况说明

阶段A-诱导期，即从覆膜到垄(畦)面地膜出现多处(每延长米3处以上)≤2cm自然裂缝或孔洞(直径)的时间；

阶段B-开裂期，即垄(畦)面地膜出现≥2cm、＜20cm自然裂缝或孔洞(直径)的时间；

阶段C-大裂期，即垄(畦)面地膜出现大于20cm自然裂缝的时间；

阶段D-碎裂期，地膜柔韧性尽失，垄(畦)面地膜出现碎裂，最大地膜残片面积≤16cm2的时间；

阶段E-无膜期，垄(畦)面地膜基本见不到地膜残片的时间。

诱导期的判定方法如下：在相同面积的覆盖可降解的地膜的地块种植农作物，所有地块采取统一农技管理，在农作物的不同生育期破膜不同地块的地膜来模拟降解地膜降解，其中每个农作物生育期不同地块上破膜的面积相同，所破膜的面积占每个地块整个地膜覆盖面积的5％-20％，待农作物成熟后测定分析产量和生育期天数的破膜时期，产量最高的破膜时期作为判定农作物的适用可降解地膜合理诱导期。

按照开展田间试验的方法，根据作物生育期数量n设置面积相同的试验小区，每个生育期设置试验小区为3个，设置一个对照试验组，即共设置(n+1)×3个试验小区，试验小区为20-80m²，试验小区设置保护行，试验小区按照各生育期进行编号，每个生育期随机对应3个试验小区，统一覆盖可降解地膜，并种植试验的农作物，采取统一农技管理，在农作物生长至相应生育期时对编号该生育期的实验小区地膜进行破膜来模拟降解地膜降解，其中每个农作物生育期不同试验小区上破膜的面积相同，破膜的面积占每个试验小区整个地膜覆盖面积的10％-15％，对照组地膜不破孔，待作物成熟后，观测其总生育期天数，并测定各试验小区最终产量，使用方差分析对比在不同生育期破膜试验小区及对照组的生育期天数和产量差异，判定出最佳的破膜时期，产量最高的破膜时期作为判定农作物的适用可降解地膜合理诱导期。

地膜破膜时采用破孔器，破孔器制作方法为：在地膜幅宽1/3的金属或木质板上均匀焊接或钉入钉状物若干，其中钉状物的密度为5×板长×板宽×15％/π×钉状物直径4。

(6)填埋试验调查取样

按照试验年度计，试样埋土后的90天、180天和365天取出一个区组的所有膜样，洗净，按照统一的试验编号做好标记，观测埋设膜降解外观变化情况，对尚能进行物理性能测定的样品按照GB/T 1040或 GB/T13022-1991进行相关参数测定。每个样品均需拍照记录，并将相关数据填入表2。

(四).试验样品的采集、制备与测试

为测试地膜物理机械性能，各试验点需提供受试膜的样品，统一寄送至农业部农业生态与资源保护总站环境保护处。

用直尺进行划定采样地膜(取样规格：膜宽×20(纵向)m)，用裁纸刀进行分割，将采取的膜平铺折叠装入塑封袋，每个样品应该同时在塑封袋中放入采样标签(如说明书附图1)。

(五).注意事项

(1)试验安排。各负责单位要高度重视，试验点应安排专人负责，试验方案的细化与实施要因地制宜、科学合理，主要技术措施务必落实到位。同一试验区组的各试验小区间要保持地力和田间管理措施一致。

(2)数据调查。试验过程中应注意记录前茬作物、耕整地情况和田管措施，严格按照试验方案要求调查记录各项指标，保证数据翔实可靠。

(3)影像资料。在田间地头树立试验项目标牌(如说明书附图2)明确大小湖北为1.5*1.2m，并用数码照片记录关键的实施过程，包括前期准备，耕整、施肥、覆膜、播种作业，田间观测、苗情调查、关键生育期调查、考种收获、培训和现场会等照片和注释。

(4)试验报告编制。本试验所有调查的数据(包括原始数据及分析整理后的数据)，要求一律采用 execl录入，文字材料一律采用word录入，数码照片要求提供1.5-3MB的JPEG类型图像；试验结束后综合分析观测数据和文字、照片资料，将客观公正的试验结果及相关意见和建议撰写成试验报告。

表1土壤测试结果

地点：省 地市 县(乡村农户地块名)；

土壤类型：(分为砂质土、黏质土、壤土三类)。年 月 日

表2降解地膜填埋实验田间观测记录表

观察时期	降解阶段	降解程度	强度变化	分子量
					90天
180天
					365天

注：降解程度用以下符号表示：“○”表示未出现降解现象；“+”表示开始有降解现象；“++”表示降解现象明显；“+++”表示降解加速；“-”表示基本完成降解；强度变化采用GB/T 1040或GB/T 13022-1991；分子量测定采用GPC方法。

附图说明

图1采样标签

图2试验项目标牌

具体实施方式

可降解地膜填埋对比技术方案步骤：农业部可降解地膜对比试验；试验地点：北京顺义；试验作物：如玉米；试验设置：埋土试验；试验时间：2016年8月15日；项目下达单位：农业部科技教育司；项目实施单位：北京市区农业环保站；土壤测试结果；地点：北京市顺义区大孙各庄镇；土壤类型：壤土； 2016年8月15日。

填埋试验：填埋试验采用单因素随机区组设计，地膜样品设4种降解地膜和普通地膜对照CK1共4+1个处理，随机排列，埋藏深度为10cm，分三个观察期，每个观察期三次重复。每个观察期按照设定深度挖150 ×50cm的长方形平底坑，将4种降解地膜和普通地膜对照CK1分别裁剪成40(横向)×30(纵向)cm的膜片，做好标记，装入20目防虫网袋中，按随机排列顺序均匀平展放入坑中，登记在案，回填挖出的全部土壤。

填埋试验调查取样：按照试验年度计，试样埋土后的90天、180天和365天取出一个区组的所有膜样，洗净，按照统一的试验编号做好标记，观测埋设膜降解外观变化情况，对尚能进行物理性能测定的样品按照GB/T 1040或GB/T13022-1991进行相关参数测定。每个样品均需拍照记录，并将相关数据填入表。

降解地膜填埋实验田间观测记录表：

注：降解程度用以下符号表示：“○”表示未出现降解现象；“+”表示开始有降解现象；“++”表示降解现象明显；“+++”表示降解加速；“-”表示基本完成降解；强度变化采用GB/T 1040或GB/T 13022-1991；分子量测定采用GPC方法。

Claims (6)

1.一种可降解地膜填埋对比试验技术方案，其特征在于，提供一种对比试验技术方案：填埋试验。

2.根据权利要求1所述的填埋对比试验技术方案，其特征在于试验采用单因素随机区组设计，地膜样品设n种降解地膜和普通地膜对照CK1共n+1个处理，随机排列，埋藏深度为10cm，分三个观察期，每个观察期三次重复；每个观察期按照设定深度挖150×50cm的长方形平底坑，将n种降解地膜和普通地膜对照CK1分别裁剪成40(横向)×30(纵向)cm的膜片，做好标记，装入20目防虫网袋中，按随机排列顺序均匀平展放入坑中，登记在案，回填挖出的全部土壤。

3.根据权利要求1所述的填埋对比试验技术方案，其特征在于，地膜降解情况观测记载要求：各试验点的观测记载人员，应在覆膜后前30天，每10天观测一次；覆膜后31-40天，每5天观测一次；覆膜后41天起，每3天观测一次，直至诱导期结束(最多到覆膜后75天)；以后恢复每10天观测一次；记录各参试膜破损情况(是否出现裂纹、裂缝、破碎程度，记录裂纹、裂缝的数量以及破碎的块数并记录)，并判定降解情况，重点记录诱导期的出现日期。

4.根据权利要求1所述的填埋对比试验技术方案，其特征在于降解阶段划分与降解状况分别为：

阶段A-诱导期，即从覆膜到垄(畦)面地膜出现多处(每延长米3处以上)≤2cm自然裂缝或孔洞(直径)的时间；

阶段B-开裂期，即垄(畦)面地膜出现≥2cm、＜20cm自然裂缝或孔洞(直径)的时间；

阶段C-大裂期，即垄(畦)面地膜出现大于20cm自然裂缝的时间；

阶段D-碎裂期，地膜柔韧性尽失，垄(畦)面地膜出现碎裂，最大地膜残片面积≤16cm2的时间；

阶段E-无膜期，垄(畦)面地膜基本见不到地膜残片的时间。

5.根据权利要求4所述的诱导期，其特征在于，可降解地膜诱导期的判定方法：在相同面积的覆盖地膜的地块种植农作物，所有地块采取统一农技管理，在农作物的不同生育期破膜不同地块的地膜来模拟降解地膜降解，其中每个农作物生育期不同地块上破膜的面积相同，所破膜的面积占每个地块整个地膜覆盖面积的5％-20％，待农作物成熟后测定分析产量和生育期天数的破膜时期，产量最高的破膜时期作为判定农作物的适用可降解地膜合理诱导期；

按照开展田间试验的方法，根据作物生育期数量n设置面积相同的试验小区，每个生育期设置试验小区为3个，设置一个对照试验组，即共设置(n+1)×3个试验小区，试验小区为20-80m2，试验小区设置保护行，试验小区按照各生育期进行编号，每个生育期随机对应3个试验小区，统一覆盖可降解地膜，并种植试验的农作物，采取统一农技管理，在农作物生长至相应生育期时对编号该生育期的实验小区地膜进行破膜，其中每个农作物生育期不同试验小区上破膜的面积相同，破膜的面积占每个试验小区整个地膜覆盖面积的10％-15％，对照组地膜不破孔，待作物成熟后，观测其总生育期天数，并测定各试验小区最终产量，使用方差分析对比在不同生育期破膜试验小区及对照组的生育期天数和产量差异，判定出最佳的破膜时期，产量最高的破膜时期作为判定农作物的适用可降解地膜合理诱导期；

地膜破膜时采用破孔器，破孔器制作方法为：在地膜幅宽1/3的金属或木质板上均匀焊接或钉入钉状物若干，其中钉状物的密度为5×板长×板宽×15％/π×钉状物直径4。

6.根据权利要求3所述的填埋试验，其特征在于，试验调查取样按照试验年度计，试样埋土后的90天、180天和365天取出一个区组的所有膜样，洗净，按照统一的试验编号做好标记，观测埋设膜降解外观变化情况，对尚能进行物理性能测定的样品按照国标进行相关参数测定，每个样品均需拍照记录。