在过去数十年间,由聚乙烯为主要成分的农用地膜的广泛应用显著提高了世界农业生产。但同时也引起了一系列环境和生态问题,尤其是由耕地残膜积累导致的土壤地力退化。这已成为农业可持续发展的一大挑战。对此,生物降解地膜,作为解决这一问题的方法受到了广泛重视。聚己二酸／对苯二甲酸丁二酯(Poly(butyleneadipate-co-terephthalate), PBAT)是一种可生物降解的脂肪族-芳香族聚酯,其物理性能与聚乙烯相似,由此被普遍认为是传统地膜的理想替代品。本研究以几种最新研制的生物降解地膜为材料,通过比较其生物学效应和田间降解特性,对它们进行系统评价。同时,以筛选到的最佳配方为材料,在我国多个不同生态气候区进行应用研究,以期评价其在改善田间小气候、促进作物生长、提高经济产量与田间降解等表现及应用潜力。现将主要结果简述如下：1.生物降解地膜的生物学效应及其降解特性研究在大田试验条件下,采用5种以PBAT为主要成分、不同配方的生物降解地膜,覆盖种植玉米。观测了玉米生育期的土壤温度、植株生长性状、产量因子和地膜田间降解情况。可降解地膜和普通地膜的降解情况采用降解分级标准评价。与露地栽培相比,生物降解地膜显著提高了不同土层(5cm,10cm和15cm)的土壤温度,可降解地膜对地温的保温能力与普通地膜相当。所有覆膜处理均明显加快了玉米生长,其中出苗期和吐丝期分别比不覆膜提前3-5天和10-13天。同时还发现部分可降解地膜具有相比普通膜的微弱优势。叶绿素含量(SPAD值)以露地植株最高,其次为M2和M1,但在覆膜处理相互无显著性差异。叶面积指数(LAI)方面,降解膜显著高于露地,以M2处理含量最高。在拔节期,所有覆膜处理的植株株高高于露地植株；而在成熟期,以露地植株株高最高,5种可降解地膜的株高之间无差异。类似的,露地植株组织的氮、磷、钾均显著高于覆膜处理。而所有覆膜处理的小区鲜穗重、每穗粒数和百粒重高于露地栽培。其中,降解膜的小区鲜穗重都高于普通地膜,但在每穗粒数和百粒重方面,两者无显著性差异。覆膜期间的田间观测发现,生物降解地膜在覆盖后约20开始出现破损、失去完整性。M2地膜最早在覆盖后约90d基本从土壤表面消失,而M1和M4降解最慢,在100d后,只达到降解4级标准。2.生物降解地膜在不同生态区的环境效应与增产作用选用实验筛选得到的地膜品种,分别在浙江湖州(两个点、分别种植玉米和蔬菜)、黑龙江哈尔滨(玉米)和新疆奇台(玉米、食葵)进行种植试验。定期对地膜降解程度和植株长势进行观测,成熟后收获测产。湖州玉米试验结果显示,选用的生物降解地膜具有与普通地膜相近的促进玉米生长和早熟的作用。降解膜覆盖下,品种玉米浙凤糯3号产量达10875kg/ha,仅比普通地膜低3.33%；沪紫黑糯1号产量达10650kg/ha,比普通地膜低4.70%。田间观察发现,生物降解地膜在覆盖后15d开始出现破裂,其主要原因为鸟类活动和风力的作用。这使得地膜变得更脆,容易被膜下杂草顶破。大棚蔬菜应用结果显示,降解膜对蔬菜生长及产量的作用与普通地膜相近,且至收获期降解地膜仍未完全降解,只出现破裂。黑龙江玉米试验结果显示,可降解地膜显著提高土壤5cm深度的温度。在玉米生育早期,降解膜和普通地膜在增温效果上无显著差异；在生育末期,降解地膜处理的地温反而高于普通膜处理。与普通膜相比,降解膜对玉米产量的影响因供试品种而异,德美亚3增产15.5%,而鑫鑫1和吉单27分别减产15.4%和13.5%；可降解地膜在覆盖60d后表面完整度出现较大缺损,地膜分离成片段；覆盖120d后,片段分解为更细小的碎片,土壤表面地膜量明显减少。新疆玉米和食葵试验结果显示,可降解地膜与普通地膜的两种作物产量基本相近。覆膜约60d后田间观察发现,覆盖食葵的降解膜出现l0cm左右裂孔。覆盖玉米的降解膜出现较大裂纹(约20cm)；部分区块出现大面积缺损,伴有杂草。而到试验后期(120d),所有小区可降解地膜均接近降解末期,田间残留量明显减少,残膜整体呈絮状或网状排列。