商 靜,許自成

(河南農(nóng)業(yè)大學 煙草學院, 河南 鄭州 450002)

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地膜覆蓋在煙葉生產(chǎn)中的負效應(yīng)

商 靜,許自成

(河南農(nóng)業(yè)大學 煙草學院, 河南 鄭州 450002)

地膜覆蓋是一項現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)。隨著地膜覆蓋技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，地膜覆蓋的負效應(yīng)愈加凸顯。綜述了地膜覆蓋對土壤、根系、煙葉品質(zhì)的負面影響以及長期地膜使用造成的白色污染，并且針對這些問題提出了一些解決對策。

地膜覆蓋；土壤；根系；早衰；對策

地膜覆蓋栽培技術(shù)自1978年初從日本引入我國以來，因其具有增溫保墑、改良土壤物理性狀、促進養(yǎng)分釋放、促進煙株發(fā)育、減少煙草病蟲害、增產(chǎn)提質(zhì)等優(yōu)點[1-5]，而在煙葉栽培管理中廣泛應(yīng)用。但是在生產(chǎn)實踐中，蓋膜煙株若不及時揭膜，就會出現(xiàn)根系發(fā)育不良、易早衰、抗逆性差、易倒伏、煙葉評吸品質(zhì)下降的現(xiàn)象，而且隨著地膜覆蓋年限的增加，農(nóng)田環(huán)境污染加重，土壤生產(chǎn)能力進一步下降[2,4]。因此，應(yīng)合理覆蓋地膜并及時揭膜，防止其對土壤理化性狀、烤煙品質(zhì)、土壤環(huán)境的不利影響日益加重。

1　地膜覆蓋對土壤的負面影響

1.1礦質(zhì)營養(yǎng)

覆膜的煙田一般為了節(jié)省用工、方便操作，肥料在移栽時要求一次性施入。由于肥效釋放迅速、持久性不強的特點，煙株很容易出現(xiàn)前期徒長、后期缺肥早衰的現(xiàn)象[6]。覆膜煙田土壤的堿解氮含量先降低后升高，成熟期氮素含量處于較高水平，不符合烤煙對氮素的吸收積累規(guī)律，不利于優(yōu)質(zhì)煙的生產(chǎn)[7]。地膜覆蓋或在地膜覆蓋條件下施肥,能促進N、K在地上部，P在地下部的富集[8]。孫德梅等[9]研究表明：覆膜煙株伸根期的N、P、K、Cu、Zn營養(yǎng)水平提高，旺長期和成熟期N、P、K、Mg、Fe、Mn、Zn的含量顯著降低。進一步解釋了覆膜煙株出現(xiàn)伸根期生長過盛，成熟期煙葉早衰的現(xiàn)象。覆膜后的土壤氧化還原電位和pH值下降，在一定程度上影響了土壤的硝化作用。硝化作用減弱，NH4+-N向NO3--N轉(zhuǎn)化減慢，降低了煙草對NO3--N的吸收率[10]。在煙株生長后期，裸栽煙株葉片中硝態(tài)氮水平比覆膜煙硝態(tài)氮水平高得多。另一種解釋是因為地膜覆蓋具有增溫保墑的特點，加快了土壤N素的礦化，使得煙株對土壤中硝態(tài)氮的吸收提前，同時也可能與當?shù)氐纳鷳B(tài)條件、生產(chǎn)條件有關(guān)。關(guān)于覆膜對烤煙礦質(zhì)元素的吸收、積累、利用還有待于進一步研究。

1.2土壤有機質(zhì)

覆膜后的土壤溫度升高效果顯著，微生物數(shù)量大量增加，有機質(zhì)分解速度加快，致使有機質(zhì)含量普遍下降[11]。在長期大量覆膜條件下，土壤有機質(zhì)含量普遍下降，礦質(zhì)養(yǎng)分會被過量吸收，土壤對礦物離子的吸附力和交換量持續(xù)下降。

1.3土壤微生物活性

煙株在整個生育期內(nèi)覆膜，土壤中硝化細菌的生長會受到抑制；氨化細菌的生長也會受到影響，表現(xiàn)為前期促進、后期抑制的作用，若在移栽后35 d揭膜則對硝化細菌、氨化細菌的生長都有一定的促進作用[12]。有研究報道，覆膜條件下土壤中脲酶的活性隨尿素、磷肥用量的增加而有所降低，且覆膜本身也降低了脲酶的活性[13]。

1.4降雨量的有效性

煙田土壤水分的兩大來源分別是灌溉和降雨。覆膜后雨水不能直接進入壟體，自然降雨的有效性降低，旺長期極易發(fā)生缺水現(xiàn)象，影響煙株正常生長，覆膜不但起不到保墑作用，反而比不覆膜煙田土壤含水量較低，旱情加重；若遇連續(xù)降雨，雨水無法下滲，易造成嚴重漬水，土壤通透性進一步變差，同樣影響作物生長[6,14]。對于缺水嚴重同時灌溉措施跟不上的地區(qū)往往會造成不利的影響。煙株進入旺長期后，外界溫度較高，地膜失去增溫效果，同時阻隔了雨水向煙壟內(nèi)的滲透[15]，許多雨水不能為煙株生長所利用，這不僅降低了肥料的利用率，而且對烤煙產(chǎn)量和品質(zhì)的提高產(chǎn)生不利的影響[16]。

2　地膜覆蓋對根系的負面影響

根系是植株的重要器官?？緹煾稻哂泄潭ㄖ仓辍⑽账趾蜖I養(yǎng)物質(zhì)、合成煙堿等重要作用。這些作用在某種程度上受到根群分布及其活力的影響，因此，根系發(fā)育狀況是制約煙葉產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素[17]。而地膜覆蓋又通過對土壤的通氣狀況、土壤溫度、土壤水分作用來影響煙株根系的生長分布狀況和活力。

2.1土壤通透性差對根系的影響

覆膜隔斷了大部分土壤與外界的直接氣體交換，土壤中的氧氣持續(xù)消耗卻得不到補充，而導致覆膜土壤通透性比露地栽培的更差，更容易出現(xiàn)根系缺氧活力降低的現(xiàn)象。特別是在強降雨過后、土壤質(zhì)地粘重以及地下水位較高的地區(qū)。覆膜阻斷土壤氣體交換，阻礙中耕培土，易造成了土壤環(huán)境惡化，影響根系的發(fā)育，加速煙株根系的衰老[16]。大量長期的覆膜會改變土壤性狀，土壤易產(chǎn)生某些有毒物質(zhì)而使根系中毒，作物生長受到影響[6]。

2.2土溫升高對根系的影響

烤煙進入旺長期以后，隨著外界氣溫升高，地膜減弱甚至抑制了膜內(nèi)熱量同外界的交換，導致土溫不斷升高。當膜內(nèi)溫度過高時，根系的吸收、合成能力受阻，細根和須根首先遭到毀壞，嚴重時主、側(cè)根均受影響，地上部煙葉凋萎、變黃，甚至壞死，產(chǎn)生類似高溫逼熟的現(xiàn)象。當膜內(nèi)溫度大于46 ℃并超過3.5 h時會對頂膜煙苗造成不同程度的灼傷[18]。膜內(nèi)長時間的高溫會導致病蟲害發(fā)生時間提前且來勢兇猛。其中青枯病和黑脛病暴發(fā)嚴重，危害時間持續(xù)較長，對煙葉生產(chǎn)和煙農(nóng)利益造成了巨大損害[19]。

2.3限制水分蒸發(fā)對根系的影響

地膜覆蓋限制了土壤中水分的蒸發(fā)，保持了土壤貯水量，土壤富水層上移，根系密集層隨之升高，遇上大風天氣易倒伏。由于表層土的水分、養(yǎng)分較充足，煙株根系整體處于一種懶漢狀態(tài)，活力不強，抗旱能力較弱。煙株旺長期是對水肥極度需求的時期，在這一關(guān)鍵時期，遇到突然的干旱天氣或持續(xù)高溫干旱天氣，若管理不及時，就會出現(xiàn)萎蔫、早衰現(xiàn)象，且覆膜烤煙較裸栽烤煙萎蔫現(xiàn)象發(fā)生早、恢復(fù)遲。這就解釋了在等量的施肥條件下，裸栽烤煙少有早衰現(xiàn)象，而覆膜栽培烤煙常見早衰田的原因[18]。同時覆蓋栽培限制了水分蒸發(fā)，煙田濕度較大,容易導致煙青蟲、斑須蜻、煙蚜等蟲害的發(fā)生[20]。

3　地膜覆蓋對煙草品質(zhì)的影響

3.1肥效提前，根冠比下降，煙葉品質(zhì)下降

因為覆膜煙田肥效發(fā)揮提前，煙株前期極易出現(xiàn)生長過旺，地上部分生長量過大而與根系發(fā)育不協(xié)調(diào)[16]；生長后期又易脫肥早衰，中上部煙葉(尤其是上部葉)的充分發(fā)育和成熟得不到保障，造成整體煙葉質(zhì)量水平的降低[21]。肖艷松等[22]也進一步證實，地膜覆蓋對煙株生長的促進作用比較明顯，但對提高煙葉均價及品質(zhì)方面的效應(yīng)略有降低。

3.2過氧化加劇，易早衰

覆膜煙田地溫較高，使烤煙葉片活性氧清除系統(tǒng)SOD、POD、CAT活性迅速下降，導致MDA積累量增加，細胞膜脂過氧化加劇。其中葉綠素和可溶性蛋白質(zhì)迅速降解，使烤煙光合能力下降，加速了植株的衰老死亡進程。這些生理變化反過來又加劇了土壤溫度變化，使得土壤水分、養(yǎng)分過度耗竭，又進一步加劇了烤煙的根系老化[23]。由于烤煙根系活力受損，同化物向地上部運輸量減少，植株上部的葉片變得又窄又長，提前進入假熟階段，影響烤煙的質(zhì)量和品質(zhì)[24]。土溫升高和過氧化加劇，可能是煙葉早衰的另一個重要原因。

3.3土壤理化性質(zhì)改變，煙葉品質(zhì)下降

地膜覆蓋降低了土壤的通透性，改變了土壤不同層次的溫、濕度條件,這使得煙草主根在生長一段時間后就停止生長,不再繼續(xù)伸長,但在根莖部分生長出許多不定根。若煙株全生育期覆膜,側(cè)根長至地表面后將不再伸長，這嚴重阻礙了根系對水分、養(yǎng)分的吸收，不利于煙株中后期的生長發(fā)育，限制了上部煙葉產(chǎn)質(zhì)量的提高[25-26]。

4　地膜覆蓋造成的污染

覆膜栽培在農(nóng)業(yè)發(fā)展中起到了巨大作用，但是造成的白色污染問題也愈加突出，不利于生態(tài)農(nóng)業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護[27]。地膜覆蓋栽培引起的污染問題主要涉及以下2個方面。

4.1化學污染

鄰苯二甲酸酯類(PAEs)是農(nóng)膜常用的一種增塑劑，具有生理毒性和中度蓄積作用，被美國國家環(huán)保局(EPA)列入“優(yōu)先污染物名單”[28]。鄰苯二甲酸酯類是一類持久性環(huán)境污染物，會隨著地膜大量長期的使用而析出，不僅對土壤、水體造成污染，同時對植物的生長點和嫩葉造成傷害，破壞葉綠素和阻礙葉綠素的形成。同時，鄰苯二甲酸酯類可通過呼吸、飲食、直接接觸等方式進入人和動物體內(nèi)，對人和動物的生殖和正常發(fā)育產(chǎn)生中低度毒性。

4.2農(nóng)膜殘片污染

田地里殘留的農(nóng)膜對土壤容重、含水量、孔隙度、通氣透水等物理性狀均有顯著的負面影響[29]。在大量長期的覆膜條件下，由于地膜回收率低甚至得不到及時回收，土壤中的殘膜量越積越多，不僅破壞了土壤結(jié)構(gòu)，影響煙株根系的生長發(fā)育及對水肥的吸收利用，導致土壤供肥能力的降低，嚴重時會造成地下水下滲困難、土壤次生鹽堿化，最終導致土壤質(zhì)量和烤煙品質(zhì)的下降[30]。

5　針對負效應(yīng)的一些解決對策

地膜覆蓋栽培是目前我國烤煙栽培的主體模式[31-32]，已取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，但同時存在降低土壤有機質(zhì)含量、煙株根系發(fā)育不良、易早衰、抗逆性差、易倒伏、部分病蟲害加重等問題，并也逐漸被人們所關(guān)注。針對這些問題有必要采取有效的措施,以減少地膜覆蓋給生產(chǎn)帶來的不利影響。

5.1選擇合適的肥料種類及施肥方式

地膜覆蓋栽培提高了根際土溫，加強了微生物活動，再加上肥料的一次性施入，促使肥效提前發(fā)揮，而導致煙株前期徒長，后期缺肥早衰。緩釋肥、有機肥的配合施用及分層施肥、分次施肥的方式可有效減緩肥料的分解釋放速度，理論上可滿足煙株后期的營養(yǎng)需求，能有效防止早衰，增強生長后勁[31]。因此，覆膜栽培的作物要根據(jù)施肥特點，選擇合適的肥料種類及施肥方式。

5.2確定揭膜時期，適時揭膜

適時揭膜是一項經(jīng)濟有效的措施，可以緩解地膜覆蓋帶來的不利影響。及時揭膜不僅有利于前期的增溫保墑，同時保障了后期大氣和土壤溫濕度、氧氣交換，提高了土壤的通氣透水性，增強了根系活力，有利于好氣性細菌的繁殖，改善了土壤的微環(huán)境，增加了土壤肥力[21]。在移栽后25～40 d揭膜，能避免因揭膜晚而出現(xiàn)的第二次吸氮高峰，有效控制煙堿含量，化學成分比例較均衡，保證煙葉品質(zhì)。具體揭膜時間應(yīng)根據(jù)當?shù)厣a(chǎn)的實際情況和覆膜目的進行調(diào)整[16]。

5.3加強病蟲害防治

覆蓋栽培會造成后期膜內(nèi)墑體濕度大，溫度不斷升高，高溫高濕環(huán)境極易導致病蟲害的發(fā)生，這就需要加強農(nóng)田病蟲害預(yù)測和監(jiān)管力度,做好防治工作，及時發(fā)現(xiàn)，及時處理。

5.4宣傳教育、地方標準同時抓

加強環(huán)保宣傳教育。環(huán)保宣傳教育是一項長期的工作，只有讓農(nóng)村廣大群眾真正認識到殘膜危害的長遠性、嚴重性，才能做到行動上的環(huán)保，積極主動地參與到殘膜回收中來，提高農(nóng)膜回收效率，降低殘膜污染。生產(chǎn)上對農(nóng)膜質(zhì)量重視程度不夠，農(nóng)膜大都較薄、強度較低，自然作用和機械作用使地膜老化破損程度嚴重,而且在移栽時有一部分被埋在土里,很難完整回收[33]。人工清除與機械配合回收地膜，能有效提高殘膜的回收率。

出臺地方標準，確保農(nóng)膜生產(chǎn)、利用、回收有法可依。各地區(qū)應(yīng)該以國家標準《GB 4455─2006農(nóng)業(yè)用聚乙烯吹塑棚膜》為基礎(chǔ)，出臺相應(yīng)的農(nóng)膜生產(chǎn)標準和農(nóng)膜回收條例，給農(nóng)膜的生產(chǎn)、應(yīng)用、回收提供法律依據(jù)。對農(nóng)膜的監(jiān)管者、生產(chǎn)者、銷售者、使用者、回收者給予明確的法律定位，形成產(chǎn)業(yè)責任鏈條。從農(nóng)膜的產(chǎn)品分類、原材料的使用、厚度、寬度及耐候期等方面做出明確規(guī)定，從源頭上限制不符合標準、不利于回收利用的劣質(zhì)農(nóng)膜進入農(nóng)資市場。同時，應(yīng)在出廠農(nóng)膜的包裝上附產(chǎn)品名稱、類別、寬度、厚度、批號、標準號、檢驗員章等合格證的信息。2014年甘肅省相繼出臺的《甘肅省廢舊農(nóng)膜回收利用條例》、《甘肅省農(nóng)膜生產(chǎn)地方標準》成為我國農(nóng)膜回收利用法規(guī)的先行者。

5.6研究開發(fā)塑料地膜覆蓋的替代技術(shù)

(1)開發(fā)應(yīng)用優(yōu)質(zhì)農(nóng)膜。韌性、強度和抗衰老性是衡量農(nóng)膜質(zhì)量的重要指標。這些指標主要與樹脂性能、農(nóng)膜厚度、抗氧化劑、增塑劑等有關(guān)。開發(fā)優(yōu)質(zhì)農(nóng)膜，必須要提高現(xiàn)有基礎(chǔ)樹脂的質(zhì)量,開發(fā)農(nóng)膜生產(chǎn)專用材料和耐老化助劑[30]。有試驗表明，當?shù)啬ず穸冗_到0.012 mm以上時,有利于農(nóng)膜在使用后的大塊回收[33]。

(2)多功能生物全降解液體地膜，是一種可降解的高分子有機化合物[34]。液態(tài)地膜除了具有塑料地膜增溫保墑、保苗促生長發(fā)育的作用外，同時還具有操作方便，可現(xiàn)場噴施造膜，對地形地貌適應(yīng)能力強等優(yōu)勢，更重要的是集農(nóng)藥、肥料和農(nóng)膜于一身，用后翻壓入土，可成為土壤改良劑。有研究表明，在煙苗移栽30、45 d時，液態(tài)地膜覆蓋的煙株根系較普通地膜和裸栽均要長，且具有最大的根冠比[35]。液體地膜可改善作物生長環(huán)境，有利于作物產(chǎn)質(zhì)量提高的同時，又增加了土壤有機質(zhì)含量，保護了耕作土地，解決了“白色污染”的問題，是一種環(huán)保的覆蓋膜。開發(fā)應(yīng)用環(huán)?？山到獾挠袡C膜是未來的發(fā)展方向，但在使用中必須具備安全性、適用性、經(jīng)濟性。

(3)以農(nóng)作物秸稈或木漿、草漿、蘆葦漿等植物纖維為原料，生產(chǎn)應(yīng)用農(nóng)用薄膜，可部分取代塑料薄膜。其中麻地膜因具有強度高，易降解且降解較為徹底，透氣性能較好，覆蓋升溫、保溫效果好，綠色環(huán)保無污染，可改善土壤環(huán)境，調(diào)節(jié)一些主要土壤酶的活性，培肥地力等諸多優(yōu)勢，在國際環(huán)保地膜領(lǐng)域的發(fā)展前景最為廣闊[36]。我國還可以借鑒和參考國外推出的一些無污染地膜，如美國、德國以大豆、玉米為原材料制造出不含有害成分、可分解的植物型生化塑料膜。

(4)積極推廣應(yīng)用秸稈覆蓋、生草覆蓋技術(shù)。秸稈覆蓋具有調(diào)節(jié)土壤溫度，提高保墑率，增加土壤有機質(zhì)含量，改善土壤養(yǎng)分結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)土壤養(yǎng)分等特點。秸稈覆蓋的煙田煙葉品質(zhì)好，化學成分協(xié)調(diào)，鉀/氯明顯提高[36]。秸稈覆蓋保溫保墑的效果相較于地膜覆蓋來講是緩慢的，但是改良土壤、保護環(huán)境的作用是長效的。生草覆蓋技術(shù)是一項現(xiàn)代化、標準化的土壤管理措施。目前已廣泛應(yīng)用于美國、日本、意大利等發(fā)達國家，在國內(nèi)除了應(yīng)用于蘋果、蜜柚、香梨等果園外，在其他作物上的研究應(yīng)用比較少。生草刈割覆蓋園地，保持了土壤墑情，調(diào)節(jié)作物的生態(tài)小氣候,延長了作物根系活動時間，有利于根系生長。秸稈覆蓋、生草覆蓋技術(shù)在改善土壤理化性狀，提高土壤肥力，增加土壤有機質(zhì)含量的同時，又減少化學肥料和農(nóng)家肥的施用量，降低生產(chǎn)成本、減輕勞動強度，將生態(tài)效益和經(jīng)濟效益有機地結(jié)合起來,實現(xiàn)效益的最大化[37]。因此,生草覆蓋是一項應(yīng)用前景非常廣闊的管理技術(shù)措施，在煙葉生產(chǎn)中值得借鑒和參考。

(5)PE編織布膜(聚乙烯編織布)俗稱防寒布，是廣泛應(yīng)用于園林綠化、新植樹苗防寒過冬的一種塑料編織物。與普通農(nóng)膜相比，PE編織布膜具有較強的透氣性、透水性，能有效協(xié)調(diào)膜上膜下溫濕度及氧氣濃度，調(diào)節(jié)煙株生長的環(huán)境，防治病蟲害，提高煙株的品質(zhì)。李永富等[38]研究表明，PE編織布膜促進湖南膜下移栽煙苗早生快發(fā)，縮短生育期；烤后葉片單葉重和干物質(zhì)積累量提高，煙葉還原糖、總氮及鉀含量高，氮堿比下降。PE編織布膜能顯著改善煙株對氮素及鉀素的吸收，提高煙葉的產(chǎn)量及品質(zhì)，但其作用機制以及回收利用還有待進一步研究。

在煙葉的實際生產(chǎn)中，應(yīng)當依據(jù)地膜覆蓋栽培的特點，結(jié)合當?shù)氐纳鷳B(tài)條件、生產(chǎn)條件，優(yōu)化相應(yīng)的配套措施,做到在增加經(jīng)濟效益的同時提高社會效益和生態(tài)效益，實現(xiàn)煙區(qū)煙葉的可持續(xù)生產(chǎn)。

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(責任編輯：曾小軍)

Negative Effects of Plastic Film Mulching in Tobacco Production

SHANG Jing, XU Zi-cheng

(College of Tobacco Science, Henan Agricultural University, Zhengzhou 450002, China)

The plastic film mulching is an important technique in modern agricultural production. Along with the popularization and application of plastic film mulching technique in agricultural production, the negative effects of this technique have increasingly been prominent. This paper summarized the negative effects of plastic film mulching on soil, root system, and flue-cured tobacco quality, as well as the white pollution caused by long-term plastic film mulching, and offered some solution measures according to these problems.

Plastic film mulching; Soil; Root system; Premature aging; Measures

2016-04-22

中國煙草總公司河南省公司科技攻關(guān)項目(HYKJ201405)。

商靜(1990─)，女，河南安陽人，碩士研究生，主要從事煙草品質(zhì)生態(tài)與質(zhì)量評價研究。

S572

A

1001-8581(2016)10-0051-05