可降解地膜残留碎片对小油菜生长和土壤性状的影响.pdf

<p>书书书江西农业学报 2015， 27( 12) : 107109Acta Agriculturae Jiangxi可降解地膜残留碎片对小油菜生长和土壤性状的影响仲子文1，赵海军2*，刘 苹1， 3，王丽红4，孙 明1，周经纶4，井永苹1， 3收稿日期: 20150603基金项目: 泰山学者( 农业面源污染防控) 建设工程专项 。作者简介: 仲子文( 1980) ，女，安徽宿州人，研究实习员，主要从事农业面源污染防控研究 。* 通讯作者: 赵海军 。( 1山东省农业科学院 农业资源与环境研究所，山东 济南 250100; 2山东省农业科学院，山东 济南 250100; 3农业部 黄淮海平原农业环境重点实验室，山东 济南 250100; 4山东天壮环保科技有限公司，山东 济南 250101)摘 要: 采用盆栽试验的方法研究了 3 种可降解地膜残留碎片对小油菜生长和土壤性状的影响 。结果表明: 当土壤中可降解地膜残留碎片含量较高时其对小油菜产量和叶片叶绿素含量产生了一定的抑制作用，降低了土壤中碱解氮和有效磷的含量，提高了土壤含水量和速效钾的含量;各地膜处理对小油菜叶片数 、土壤 pH 值和有机质含量无显著影响; 可降解地膜与普通地膜相比，其残留碎片对小油菜生长和土壤环境的影响降低 。关键词: 可降解地膜; 残留碎片; 小油菜; 生长; 土壤性状中图分类号: S5654 文献标志码: A 文章编号: 10018581( 2015) 12010703Effects of Residual Fragments of Degradable Mulch on SmallRape Growth and Soil PropertiesZHONG Ziwen1， ZHAO Haijun2*， LIU Ping1， 3， WANG Lihong4， SUN Ming1， ZHOU Jinglun4， JING Yongping1， 3( 1 Institute of Agricultural Resources and Environment， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China;2 Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China; 3 Key Laboratory of Agroenvironment in HuangHuaiHai Plain， Ministry of Agriculture， Jinan 250100， China; 4 EcoBenign Plastics Technology Company Limited in Shandong Prov-ince， Jinan 250101， China)Abstract: Pot experiment method was adopted to study the effects of the residual fragments of three kinds of degradable mulchon small rape growth and soil properties by using the ordinary film as the control The results showed that the high content of residualfragments of degradable mulch in soil had a certain inhibitory effect on the leaf chlorophyll content and yield of small rape， reducedthe available nitrogen and effective phosphorus content in soil， and increased the soil moisture and available potassium content Allthe mulch residue treatments had no significant influence on small rape leaf number， soil pHvalue and soil organic matter contentThe residual fragments of degradable mulch had less effect on small rape growth and soil environment than those of the ordinary filmKey words: Degradable mulch; Residual fragments; Small rape; Growth; Soil properties在农业生产中，农膜的使用可以提高地温 、改善田间墒情，是一种提高作物产量的行之有效的方法 14。自 20 世纪 70 年代以来，农膜得到了迅速应用和发展，至 2004 年我国农膜覆盖面积已达 012 亿 hm2，年需求量达 931 万 t 5。但因农膜使用而造成的 “白色污染 ”问题不容忽视 。目前应用的农膜多为分子量数万到数十万的聚乙烯或聚氯乙烯，具有较高的稳定性，很难分解，致使残留的农膜在土壤中易形成阻隔层，使耕层土壤透气性降低，土壤结构被破坏，影响作物种子发芽和根系发育，造成作物的减产损失 68。据滨州市农业部门监测，土壤中农膜残留量达 40 kg/hm2，可使小麦 、玉米减产 103% 125%，棉花减产 75% 94%，大豆减产 68%84% 6。因此，农膜残留污染影响了农业的可持续发展 。为了减轻 “白色污染 ”，人们正在对可降解地膜进行大量研究和推广 。现有研究多关注可降解地膜覆盖对作物产量 、土壤性状 、水分利用等的影响 912，但是即使是可降解地膜在环境中短时间内也很难被完全降解，而残留于土壤中的可降解地膜碎片对农作物生长或土壤微环境是否会造成影响，相关研究较少 13。本研究以山东天壮环保科技有限公司生产的 “绿塑宝 ”3种可降解地膜和 1 种市购普通地膜为试验材料，研究了可降解地膜降解碎片对小油菜产量和土壤性状的影响，并与普通地膜进行对比，以期为推动可降解地膜的研究和应用奠定基础 。1 材料与方法11 试验材料与设计111 试验材料 供试作物为小油菜 。供试材料为经热处理的普通地膜( 记为 A) 、经热处理的 “绿塑宝 ”牌3 种地膜( 分别记为 B、C、D) 。通过预先热处理的方式模拟田间条件下已经降解一段时间的地膜 。112 试验设计 试验于 2013 年 8 月初在山东省农业科学院试验站进行 。采用土培盆栽试验设计，露天常规管理 。供试土壤为褐土，试验前土壤基础养分含量为碱解氮 154 mg/kg，有效磷 103 mg/kg，速效钾160 mg/kg，土壤 pH 值 77，有机质含量为 101 g/kg。将供试土壤风干并过 3 mm 筛子 。设 5 个地膜残留量梯度处理，分别是 0、001、005、010、020 g/kg 干土，每个处理 4 次重复，每盆 1 个重复，随机排列 。每个试验花盆( 盆口内径 35 cm，高 40 cm) 土层厚度 30 cm，每盆装风干土壤 13 kg。将土壤称重后，装入花盆，施入基肥尿素 013 g/kg 干土 、过磷酸钙 027 g/kg 干土 、氯化钾 007 g/kg 干土，混匀，加入相应数量的地膜碎片( 宽约 3 cm、长约 5 cm) ，将地膜以展开的状态均匀掺入 020 cm 深的盆中土壤 。将装入花盆中的土壤用木棍敲打紧实，使土壤中的地膜情况接近于常规大田的，然后浇透水，最后播种 。在 8 月 9 日播种，出苗 1 周后，每盆保留 10 株长势均匀的小油菜，其余的间除 。在试验期间，根据干旱程度及时浇水，所有处理浇水量保持一致，使土壤相对持水量保持在 50%80%。12 测定项目及方法在 9 月 30 日小油菜收获时取土壤样品，取样深度为 20 cm，每盆取 3 钻，混匀后作为一个重复 。测定碱解氮 、有效磷 、速效钾 、有机质的含量 、含水量以及 pH值等土壤性状，各指标的测定方法为: 土壤碱解氮，碱解扩散法; 有效磷， 05 mol/L NaHCO3法; 速效钾，火焰光度法; pH 值，电位法; 有机质，重铬酸钾容量法 外加热法; 土壤含水量，烘干法 14。在小油菜收获前采用智能叶绿素计 SPAD502 测定叶片的叶绿素含量，每盆随机选择 3 株，每株测定 3个叶片，取每盆平均值作为 1 个重复 。在小油菜收获后测定每株叶片数和生物量 。13 统计分析方法采用统计软件 SPSS 130 进行不同残膜处理间生长和土壤性状各指标的差异显著性检验 。2 结果与分析21 地膜残留对小油菜产量的影响不同地膜残留处理对盆栽小油菜收获后生物量( 干重) 的影响见图 1。从图 1 可以看出: 普通地膜添加到土壤中后显著降低了小油菜的产量( 生物量) ( P005) ; 当地膜残留量较低( 001、005 g/kg 土) 时，降解膜 B、C、D 对小油菜产量的影响较小( P005) ; 但随着残留量的增加，它们对小油菜产量的影响增大 。综合来看，膜 D 对小油菜产量的影响最小，其次为 B，膜 C对小油菜产量的影响相对要大些 。3 种降解膜相对于普通地膜来说，对小油菜生长和产量的影响明显降低 。22 地膜残留对小油菜叶片叶绿素含量的影响不同地膜残留处理对盆栽小油菜叶片叶绿素含量的影响见图 2。将不同材质的地膜添加到土壤中后均降低了小油菜叶片的叶绿素含量，且随着残留量的增加，地膜对叶绿素含量的影响增大 。以普通地膜 A 对叶片叶绿素含量的抑制作用最强( P005) ，其次为 C和 B，膜 D 的影响最小 。3 种降解膜相对于普通地膜来说，对小油菜叶片叶绿素含量的影响明显降低 。图 1 不同地膜残留处理对小油菜生物量( 干重) 的影响图 2 不同地膜残留处理对小油菜叶片叶绿素含量的影响23 地膜残留对小油菜叶片数的影响由图 3 可见: 不同材质的地膜添加到土壤中后对小油菜叶片数的影响较小( P005) ，其中降解膜 B 和D 对叶片数几乎没有影响，而膜 C 和 A 稍微降低了叶片数，平均每株减少 1 张叶片 。图 3 不同地膜残留处理对小油菜叶片数的影响24 地膜残留对土壤性状的影响不同地膜残留量处理对盆栽小油菜土壤含水量 、pH 值和有机质含量的影响见表 1。从表 1 可以看出，不同材质的地膜添加到土壤中后提高了土壤的含水量，以普通地膜的影响最大， 3 种降解膜处理对土壤含水量的影响差别不大，以 C 处理的平均含水量较高，其次为 B和 D。各处理之间土壤 pH 值和有机质含量没有明显差别 。地膜残留能提高土壤的含水量，可能是因为地膜的阻隔减缓了水分的蒸发 。普通地膜经热处理后韧性相对最强，透水性较差，因此保水作用相对最强 。801 江 西 农 业 学 报 27 卷表 1 不同地膜残留处理对土壤含水量 、pH 值和有机质含量的影响处理 含水量 /% pH 值 有机质 /( g/kg)A 1245 764 100B 1173 779 101C 1184 796 100D 1143 769 102CK 1052 770 102不同地膜残留处理对盆栽小油菜收获后土壤碱解氮 、有效磷 、速效钾含量的影响见图 4图 6。各地膜处理当残留量较高时均降低了土壤中碱解氮和有效磷的含量( 图 4、图 5) ，以普通地膜 A 对碱解氮和有效磷含量的抑制作用最强( P005) ，其次为 C 和 B，膜 D 的影响最小 。碱解氮和有效磷含量降低，可能是因为地膜的存在降低了土壤中脲酶和磷酸酶的活性 。降解地膜处理均提高了土壤中速效钾的含量( P005) ，且随着残留量的增加速效钾含量增加( 图 6) 。以降解地膜 D对速效钾的影响最强，其次为 C 和 B，普通地膜 A 对速效钾含量的影响较小 。土壤中速效钾含量增加，可能是由于可降解地膜降解的产物促进了难溶性钾向速效钾的转化 。图 4 不同地膜残留处理对土壤碱解氮含量的影响图 5 不同地膜残留处理对土壤有效磷含量的影响3 结论综合来看，可降解地膜残留在土壤中虽有一定的保水和提高速效钾含量的作用，但当残留量较高时由于对土壤养分( 碱解氮和有效磷) 转化作用的抑制，对小油菜的生长和产量会产生一定的影响 。山东天壮环保科技有限公司生产的 “绿塑宝 ”3 种可降解地膜残留在土壤中时相对于普通地膜来说，对作物产量和土壤环境的影响明显降低 。结合我们前期就 “绿塑宝 ”可降解地膜覆盖对棉花产量影响的研究结果 15， “绿塑宝 ”可降解地膜覆盖相比于普通地膜能增加作物的产量，改善土壤的养分状况，其残膜碎片对作物产量和土壤环境的影响较小，具有一定的应用和推广价值 。图 6 不同地膜残留处理对土壤速效钾含量的影响参考文献: 1陈奇思 中国塑料薄膜覆盖农业 J 中国工程科学， 2002( 4) : 1315 2黄天宝，肖国滨，叶川，等 地膜覆盖对赣薯 2 号外观品质及产量的影响 J 江西农业学报， 2012， 24( 11) : 4445 3闫伸，符云鹏，曾宇，等 液体地膜覆盖对植烟土壤和烟株根系影响的研究进展 J 江西农业学报， 2013， 25( 4) : 161163 4布云虹，张映翠，胡小东，等 膜下小苗移栽对烤烟生长发育的影响 J 江西农业学报， 2013， 25( 4) : 157160 5尉海东，伦志磊，郭峰 残留农膜对土壤性状的影响 J 生态环境， 2008， 17( 5) : 18531856 6刘宗斌 黄河三角洲地区农业环境现状与污染防治措施 J 环境科学与管理， 2007， 32( 2) : 149150， 179 7杜晓明，徐刚，许瑞平，等 中国北方典型地区农用地膜污染现状调查及其防治对策 J 农业工程学报， 2005， 21( 增刊) :225227 8严昌荣，梅旭荣，何文清，等 农用地膜残留污染的现状与防治 J 农业工程学报， 2006， 22( 11) : 269272 9戴敬，陈荣来，李国军 可降解地膜覆盖棉花增产效应的研究 J 中国生态农业学报， 2004， 12( 2) : 140142 10王鑫，胥国斌，任志刚 无公害降解地膜对玉米生长及土壤环境的影响 J 中国生态农业学报， 2007， 15( 1) : 7881 11林叶春，胡跃高，曾昭海 不同节水措施对马铃薯生长及水分利用的影响 J 干旱地区农业研究， 2010， 28( 1) : 5459 12张淑敏，冯宇鹏，米庆华，等 不同生物降解地膜对大蒜产量的影响 J 山东农业科学， 2014( 3) : 6971 13程桂荪，刘小秧，高松 光降解地膜小残片积累对土壤性质和作物产量的影响 J 土壤肥料， 1993( 2) : 1416 14鲍士旦 土壤农化分析 M 北京: 中国农业出版社， 2000 15刘苹，仲子文，王丽红，等 可降解地膜覆盖对土壤养分和棉花产量的影响 J 山东农业科学， 2014， 46( 8) : 8183( 责任编辑: 黄荣华)90112 期 仲子文等: 可降解地膜残留碎片对小油菜生长和土壤性状的影响</p>