第 1 章 绪论
1.1 农用地膜的研究进展
地膜是对生长于地表的植物早期进行直接覆盖，这种覆盖方式最主要的目的是满足植物早期生长所需要的温度及湿度，进而促进农作物生长。普通地膜通过对膜下土壤的温度及湿度等小气候因子进行调节，转变了传统的农业生产方式，促进了农业生产力的快速发展。
1.1 农用地膜的研究进展
地膜是对生长于地表的植物早期进行直接覆盖，这种覆盖方式最主要的目的是满足植物早期生长所需要的温度及湿度，进而促进农作物生长。普通地膜通过对膜下土壤的温度及湿度等小气候因子进行调节，转变了传统的农业生产方式，促进了农业生产力的快速发展。
地膜有助于维持土壤固有的属性，避免外界环境对其造成危害，尤其对于水资源比较匮乏的地区，能够很好的保护土壤内的水分，避免水分流失。地膜除了保护土壤固有的水分，改善土壤结构、提高覆膜下土壤温度和湿度，还能够抑制杂草的生长，减少虫害。地膜拥有非常理想的机械和热力学性能[1]，由于地膜效果好、价格便宜且非常实用，在过去的几十年内国内外地膜应用量一直迅速增长[2]。
1.1.1 国外地膜覆盖的研究进展
1.1.1 国外地膜覆盖的研究进展
20 世纪中期，随着高分子化合物的深入研究，塑料薄膜逐渐应用到农业生产中，其中，日本是最早开始研发和应用地膜的国家。上世纪 50 年代日本就对地膜覆盖进行了研究，1955 年最早应用在草莓栽培技术上，并获得成功，这之后，鉴于地膜的优势，开始大范围推广应用，并逐渐应用到其他农作物上[3]。自 1960 年之后，逐渐开始应用于蔬菜领域[4]。
地膜覆盖所起到的保肥、保墒、增温、防草等作用，改善了农作物的生长环境[5,6]。由于塑料地膜具有隔绝外界环境条件的作用，土壤内的湿度及温度等得到了很好的改善，对作物的生长与产量有积极作用[7,8,9,10]。塑料地膜能够避免农作物受到不利条件的影响，如恶劣的气候条件以及害虫、鸟类的侵蚀。
地膜覆盖所起到的保肥、保墒、增温、防草等作用，改善了农作物的生长环境[5,6]。由于塑料地膜具有隔绝外界环境条件的作用，土壤内的湿度及温度等得到了很好的改善，对作物的生长与产量有积极作用[7,8,9,10]。塑料地膜能够避免农作物受到不利条件的影响，如恶劣的气候条件以及害虫、鸟类的侵蚀。
Wittwer[11]博士等学者研究发现，玉米覆盖地膜和不覆盖地膜收成有着明显的区别，应用地膜的玉米产量能够提高将近 50%。Kirnak[12]等学者研究发现，地膜能将土壤的含水量提高 12%。Saroa 和 Lal[13]等人的研究，发现覆盖地膜能够明显提升土壤中的有机碳含量。
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1.2 可降解地膜的研究及应用
1.2.1 可降解地膜的分类
目前国内外对可降解地膜的研究已经非常普遍，在这些研究当中，常见的地膜类型有：生物降解地膜、光降解地膜、光—生物降解地膜、植物纤维地膜、液态喷洒薄膜、多功能农用薄膜等。我国研究可降解地膜的主要降解方式为生物降解地膜、光降解以及将生物与光结合的方式。
所谓的光解地膜就是利用太阳光来分解地膜，太阳光中含有紫外线，地膜主要的材料是高分子聚合物，在高分子聚合物中加入光敏物质，使其在紫外线的照射下产生化学反应，能够将地膜中大分子链断裂变成低分子质量化合物。光降解地膜主要包含两种方式，一种方式为添加型光解地膜，另一种方式为合成型光解地膜。光降解地膜主要是利用地膜当中的光敏剂，在阳光中紫外线的照射下，与其他助剂的掺入下引起氧化反应，将地膜进行化学分解，进而将聚乙烯分子链开始断裂，使得地膜变脆，地膜的机械性能下降，最后将其破坏进行分解。利用光降解地膜技术首先出现在英国和以色列，这种方式主要在 PE 中掺入光敏剂，使其在紫外线的照射下进行分解。光降解地膜制造技术主要包含合成型和添加型。早在上个世纪六七十年代，科学家们就开始研究利用光降解技术对地膜进行技术处理的可能性[35]。从此之后，关于光降解技术试验阶段性的进行了 20 多年[36]。试验的结果多种多样，大多都表现出提前降解的问题[37,38]。国外多家公司已经开始研究携带多种不同光敏剂的降解母料。例如美国 Plastigont、Ampact（Polygrade）、Enviromer Enterprises 等公司，以及法国 Cdfchimie、加拿大公司 Guillete（EcolyteⅡ）也开始着手生产光降解农用地膜。
我国在上个世纪 80 年代初开始对光降解地膜进行研究，我国研究的光降解地膜主要是在地膜中加入光敏添加剂，研究的侧重点主要是利用光稳定剂来控制地膜降解的速率[39]。我国在地膜研究的水平不断提高，国产的地膜抗老化性能也明显提高，上世纪 90 年代以来，我国研制出的 BW-6911 新型光稳定剂、944 聚合型高效光稳定剂等。
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第 2 章 可降解地膜的降解性能研究
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
可降解膜：由河北科伦塑料科技股份有限公司生产，膜宽 100cm，膜厚0.005mm。
普通地膜：市售，主要成分为聚氯乙烯，膜宽 100cm，膜厚 0.008mm。
2.1.2 试验设计
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1.2 可降解地膜的研究及应用
1.2.1 可降解地膜的分类
目前国内外对可降解地膜的研究已经非常普遍，在这些研究当中，常见的地膜类型有：生物降解地膜、光降解地膜、光—生物降解地膜、植物纤维地膜、液态喷洒薄膜、多功能农用薄膜等。我国研究可降解地膜的主要降解方式为生物降解地膜、光降解以及将生物与光结合的方式。
所谓的光解地膜就是利用太阳光来分解地膜，太阳光中含有紫外线，地膜主要的材料是高分子聚合物，在高分子聚合物中加入光敏物质，使其在紫外线的照射下产生化学反应，能够将地膜中大分子链断裂变成低分子质量化合物。光降解地膜主要包含两种方式，一种方式为添加型光解地膜，另一种方式为合成型光解地膜。光降解地膜主要是利用地膜当中的光敏剂，在阳光中紫外线的照射下，与其他助剂的掺入下引起氧化反应，将地膜进行化学分解，进而将聚乙烯分子链开始断裂，使得地膜变脆，地膜的机械性能下降，最后将其破坏进行分解。利用光降解地膜技术首先出现在英国和以色列，这种方式主要在 PE 中掺入光敏剂，使其在紫外线的照射下进行分解。光降解地膜制造技术主要包含合成型和添加型。早在上个世纪六七十年代，科学家们就开始研究利用光降解技术对地膜进行技术处理的可能性[35]。从此之后，关于光降解技术试验阶段性的进行了 20 多年[36]。试验的结果多种多样，大多都表现出提前降解的问题[37,38]。国外多家公司已经开始研究携带多种不同光敏剂的降解母料。例如美国 Plastigont、Ampact（Polygrade）、Enviromer Enterprises 等公司，以及法国 Cdfchimie、加拿大公司 Guillete（EcolyteⅡ）也开始着手生产光降解农用地膜。
我国在上个世纪 80 年代初开始对光降解地膜进行研究，我国研究的光降解地膜主要是在地膜中加入光敏添加剂，研究的侧重点主要是利用光稳定剂来控制地膜降解的速率[39]。我国在地膜研究的水平不断提高，国产的地膜抗老化性能也明显提高，上世纪 90 年代以来，我国研制出的 BW-6911 新型光稳定剂、944 聚合型高效光稳定剂等。
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第 2 章 可降解地膜的降解性能研究
2.1 材料与方法
2.1.1 试验材料
可降解膜：由河北科伦塑料科技股份有限公司生产，膜宽 100cm，膜厚0.005mm。
普通地膜：市售，主要成分为聚氯乙烯，膜宽 100cm，膜厚 0.008mm。
2.1.2 试验设计
铺设普通地膜和可降解地膜，普通地膜覆盖为对照，试验共设 2 个处理，3 次重复，共 6 个小区，采用随机区组排列。行长 5.0m，行距 0.5m。
降解性能：采用目测法和地膜质量损失率法
目测法：从地膜铺设之日起，每 30d 观测一次。在每个小区随机选取 3 个 0.5m×0.5m 的区域作为地膜降解观测区域，以框定的方式标记。在观察日观察和测量测每个区域内孔洞的数目及直径。记录地膜降解的程度和时间；在辣椒采收结束后，取覆盖地膜样品测试地膜质量损失率。
降解性能：采用目测法和地膜质量损失率法
目测法：从地膜铺设之日起，每 30d 观测一次。在每个小区随机选取 3 个 0.5m×0.5m 的区域作为地膜降解观测区域，以框定的方式标记。在观察日观察和测量测每个区域内孔洞的数目及直径。记录地膜降解的程度和时间；在辣椒采收结束后，取覆盖地膜样品测试地膜质量损失率。
地膜降解分期标准：通过定期的肉眼观查，记录地膜表面颜色、损坏程度、手撕拉力等变化情况，可将地膜的降解过程大致分为 5 个时期，诱导期：从覆盖地膜日起，到地膜出现几处 2cm 左右裂缝或孔洞的时间。在此时间内，地膜表面完整性和地膜拉力基本无变化；破裂期：地膜表面出现大于 2cm 的孔洞或裂缝的时段；崩解期：地膜表面颜色暗淡，出现裂缝宽度大于 20cm 的时段；残存期：地膜变薄，韧性变差，最大地膜残片面积小于 16cm2；消失期：地表只能看到少量残膜或见不到地膜存在的时段。
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2.2 结果与分析
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2.2 结果与分析
2.2.1 降解速度
试验表明，在覆膜期间，普通塑料地膜表面基本完好，几乎未发生降解和破损的情况。生物降解膜随着铺设时间的增加，发生了不同程度的降解，表 2-1 和图2-1 可以看出，生物降解地膜在辣椒生长前期降解较慢。在辣椒生育前期，可降解地膜与普通塑料地膜的表面都比较完好，均具有较好的覆膜效果，两者几乎都没有发生降解和破损。在辣椒开花期（覆膜一个月）时，可降解地膜表面完好，结果初期（覆膜第二个月）时开始出现 0.5cm 左右的孔洞，结果盛期（覆膜第三个月）开始出现 2cm 左右的孔洞，说明从铺设第二个月到铺设的第三个月，可降解地膜开始进入诱导期，其诱导期时间为 50d~70d。从表面和韧性上来看，此时降解膜的韧性和拉力还未开始减弱。之后孔洞和撕裂随着时间的推移逐渐变大，数目开始逐渐增多，辣椒结果末期至采收后(覆盖四个月至六个月)，地膜进入破裂期，随着生育期的进行，地膜的机械性能已经开始降低，地膜逐渐变脆；覆盖六个月直至八个月后变成碎片地膜处于破裂期和崩解期，在表面暴露的降解地膜变得又薄又脆，说明降解膜的韧性变差，但仍具有一定的韧性。而普通地膜一直保持表面基本完好，除人为田间操作因素，没有出现孔洞和撕裂。
试验表明，在覆膜期间，普通塑料地膜表面基本完好，几乎未发生降解和破损的情况。生物降解膜随着铺设时间的增加，发生了不同程度的降解，表 2-1 和图2-1 可以看出，生物降解地膜在辣椒生长前期降解较慢。在辣椒生育前期，可降解地膜与普通塑料地膜的表面都比较完好，均具有较好的覆膜效果，两者几乎都没有发生降解和破损。在辣椒开花期（覆膜一个月）时，可降解地膜表面完好，结果初期（覆膜第二个月）时开始出现 0.5cm 左右的孔洞，结果盛期（覆膜第三个月）开始出现 2cm 左右的孔洞，说明从铺设第二个月到铺设的第三个月，可降解地膜开始进入诱导期，其诱导期时间为 50d~70d。从表面和韧性上来看，此时降解膜的韧性和拉力还未开始减弱。之后孔洞和撕裂随着时间的推移逐渐变大，数目开始逐渐增多，辣椒结果末期至采收后(覆盖四个月至六个月)，地膜进入破裂期，随着生育期的进行，地膜的机械性能已经开始降低，地膜逐渐变脆；覆盖六个月直至八个月后变成碎片地膜处于破裂期和崩解期，在表面暴露的降解地膜变得又薄又脆，说明降解膜的韧性变差，但仍具有一定的韧性。而普通地膜一直保持表面基本完好，除人为田间操作因素，没有出现孔洞和撕裂。
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第 3 章 不同地膜覆盖对辣椒效应研究 .................................. 15
3.1 材料与方法 ......................... 15
3.1.1 试验地自然状况 ................................ 15
3.1.2 试验材料 .............................. 15
第 4 章 结论与展望 ...................................... 30
4.1 结论 ........................... 30
4.2 研究中存在的不足与展望 ................. 31
第 3 章 不同地膜覆盖对辣椒效应研究
3.1 材料与方法
3.1.1 试验地自然状况 田间试验于 2018 年 5 月在河北工程大学现代农业示范基地试验田内进行，基地位于河北省邯郸市永年区，所处的地理位置属于半湿润半干旱地区，属暖温带大陆性季风气候据历年资料统计，年平均降水量 527.80mm。年平均气温 14℃，年日照 2557 小时。试验地土质为粘土，耕层土壤有机质含量 15.30g?kg-1，全氮含量 1.75g?kg-1，速效钾含量 118.20g?kg-1，田间持水量 22.50%。
3.1 材料与方法
3.1.1 试验地自然状况 田间试验于 2018 年 5 月在河北工程大学现代农业示范基地试验田内进行，基地位于河北省邯郸市永年区，所处的地理位置属于半湿润半干旱地区，属暖温带大陆性季风气候据历年资料统计，年平均降水量 527.80mm。年平均气温 14℃，年日照 2557 小时。试验地土质为粘土，耕层土壤有机质含量 15.30g?kg-1，全氮含量 1.75g?kg-1，速效钾含量 118.20g?kg-1，田间持水量 22.50%。
3.1.2 试验材料
试验辣椒品种为‘鸡泽辣椒’，又名‘羊角椒’，采用穴盘育苗，5 月 30 日定植。定植株距为 40cm，行距为 50cm。定植时浇透定植水。#p#分页标题#e#
试验用生物可降解地膜由河北科伦塑料科技股份有限公司生产，膜宽 100cm，膜厚 0.008mm，每卷 940m。试验中普通地膜为市售地膜，主要成分为聚、乙烯，膜宽 100cm，膜厚 0.008mm，每卷 1030m。
试验辣椒品种为‘鸡泽辣椒’，又名‘羊角椒’，采用穴盘育苗，5 月 30 日定植。定植株距为 40cm，行距为 50cm。定植时浇透定植水。#p#分页标题#e#
试验用生物可降解地膜由河北科伦塑料科技股份有限公司生产，膜宽 100cm，膜厚 0.008mm，每卷 940m。试验中普通地膜为市售地膜，主要成分为聚、乙烯，膜宽 100cm，膜厚 0.008mm，每卷 1030m。
3.1.3 试验方法
试验设 3 个处理：对照（不作任何覆盖）、可降解地膜覆盖、普通地膜覆盖，每个处理两行辣椒。每处理 3 次重复，每小区选定长势一致的 10 株辣椒作为测定植株，在测定植株上选定长势一致的果实作为测定果实。
试验设 3 个处理：对照（不作任何覆盖）、可降解地膜覆盖、普通地膜覆盖，每个处理两行辣椒。每处理 3 次重复，每小区选定长势一致的 10 株辣椒作为测定植株，在测定植株上选定长势一致的果实作为测定果实。
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第 4 章 结论与展望
4.1 结论 本文得到如下研究结果：
（1）可降解地膜膜在铺设第三个月出现了 2cm 左右的孔洞，开始进入诱导期，至覆膜第八个月可降解地膜已变成不规则的碎片进入破裂期和崩解期。地膜的降解损失率方面，从铺设地膜直至辣椒采收，普通地膜因为农事操作及人畜踩踏等破坏，损失率为 6.50%，可降解地膜的损失率为 26.05%。在辣椒的生育期内可降解地膜的降解情况不明显，说明可降解地膜可以起到与普通地膜相同的作用。从地膜在土壤中的降解情况来看，埋入土壤中的时间越长，生物可降解地膜的降解效果越明显，填埋于土壤 60d 后，平均降解率达到了 8.53%。填埋于土壤中 120d后，平均降解率达到了 20.70%，而普通地膜的重量变化不明显，平均降解率仅为1.24%。
（1）可降解地膜膜在铺设第三个月出现了 2cm 左右的孔洞，开始进入诱导期，至覆膜第八个月可降解地膜已变成不规则的碎片进入破裂期和崩解期。地膜的降解损失率方面，从铺设地膜直至辣椒采收，普通地膜因为农事操作及人畜踩踏等破坏，损失率为 6.50%，可降解地膜的损失率为 26.05%。在辣椒的生育期内可降解地膜的降解情况不明显，说明可降解地膜可以起到与普通地膜相同的作用。从地膜在土壤中的降解情况来看，埋入土壤中的时间越长，生物可降解地膜的降解效果越明显，填埋于土壤 60d 后，平均降解率达到了 8.53%。填埋于土壤中 120d后，平均降解率达到了 20.70%，而普通地膜的重量变化不明显，平均降解率仅为1.24%。
（2）覆盖处理使土壤温度在时间上的变化幅度降低，温度日变化幅度表现为无覆盖＞普通膜＞可降解地膜。辣椒覆膜期间，其根部土层温度整体表现为普通膜＞可降解地膜覆＞无覆盖。
辣椒生育期内土壤含水量在初期（6.10—6.30）和后期（9.10—10.7）相对较高，在辣椒旺盛生长期（6.30—9.10）则含量较低的规律。在辣椒的整个生育期内，土壤贮水量表现为普通膜>可降解膜>无覆盖。可降解地膜和普通膜都具有明显且相似的保水作用，但以普通膜保水作用最佳。在土壤有机质、pH 方面，覆盖都好于无覆盖，可降解地膜和普通地膜的作用相当。
辣椒生育期内土壤含水量在初期（6.10—6.30）和后期（9.10—10.7）相对较高，在辣椒旺盛生长期（6.30—9.10）则含量较低的规律。在辣椒的整个生育期内，土壤贮水量表现为普通膜>可降解膜>无覆盖。可降解地膜和普通膜都具有明显且相似的保水作用，但以普通膜保水作用最佳。在土壤有机质、pH 方面，覆盖都好于无覆盖，可降解地膜和普通地膜的作用相当。
（3）辣椒的干物质的积累方面，不同覆盖处理的辣椒单株干物质差异显著，覆盖处理单株干物质显著高于无覆盖，整体显示为可降解膜>普通膜>无覆盖。株高、茎粗方面，开始阶段各处理间株高茎粗差异不显著，到结果末期，覆膜处理整体上显著高于无覆盖。可降解地膜覆盖与普通地膜覆盖差异不显著。
覆盖对辣椒叶片叶绿素含量有显著影响，可降解地膜处理叶绿素含量显著高于其他处理，其次是普通地膜处理，而无覆盖处理的含量则最低。Fv/Fm 各处理无显著差异。不同覆盖处理方式对辣椒根系活力影响差异显著。可降解地膜条件下根系活力最高，其次是普通地膜处理，而无覆盖处理根系活力显著低于覆盖处理。但普通膜和可降解膜之间无明显差异。
参考文献（略）
覆盖对辣椒叶片叶绿素含量有显著影响，可降解地膜处理叶绿素含量显著高于其他处理，其次是普通地膜处理，而无覆盖处理的含量则最低。Fv/Fm 各处理无显著差异。不同覆盖处理方式对辣椒根系活力影响差异显著。可降解地膜条件下根系活力最高，其次是普通地膜处理，而无覆盖处理根系活力显著低于覆盖处理。但普通膜和可降解膜之间无明显差异。
参考文献（略）
