可降解地膜殘留碎片對(duì)小油菜生長(zhǎng)和土壤性狀的影響.pdf

<p>書書書江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2015， 27( 12) : 107109Acta Agriculturae Jiangxi可降解地膜殘留碎片對(duì)小油菜生長(zhǎng)和土壤性狀的影響仲子文1，趙海軍2*，劉 蘋1， 3，王麗紅4，孫 明1，周經(jīng)綸4，井永蘋1， 3收稿日期: 20150603基金項(xiàng)目: 泰山學(xué)者( 農(nóng)業(yè)面源污染防控) 建設(shè)工程專項(xiàng) 。作者簡(jiǎn)介: 仲子文( 1980) ，女，安徽宿州人，研究實(shí)習(xí)員，主要從事農(nóng)業(yè)面源污染防控研究 。* 通訊作者: 趙海軍 。( 1山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所，山東 濟(jì)南 250100; 2山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，山東 濟(jì)南 250100; 3農(nóng)業(yè)部 黃淮海平原農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 濟(jì)南 250100; 4山東天壯環(huán)保科技有限公司，山東 濟(jì)南 250101)摘 要: 采用盆栽試驗(yàn)的方法研究了 3 種可降解地膜殘留碎片對(duì)小油菜生長(zhǎng)和土壤性狀的影響 。結(jié)果表明: 當(dāng)土壤中可降解地膜殘留碎片含量較高時(shí)其對(duì)小油菜產(chǎn)量和葉片葉綠素含量產(chǎn)生了一定的抑制作用，降低了土壤中堿解氮和有效磷的含量，提高了土壤含水量和速效鉀的含量;各地膜處理對(duì)小油菜葉片數(shù) 、土壤 pH 值和有機(jī)質(zhì)含量無(wú)顯著影響; 可降解地膜與普通地膜相比，其殘留碎片對(duì)小油菜生長(zhǎng)和土壤環(huán)境的影響降低 。關(guān)鍵詞: 可降解地膜; 殘留碎片; 小油菜; 生長(zhǎng); 土壤性狀中圖分類號(hào): S5654 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào): 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在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)膜的使用可以提高地溫 、改善田間墑情，是一種提高作物產(chǎn)量的行之有效的方法 14。自 20 世紀(jì) 70 年代以來(lái)，農(nóng)膜得到了迅速應(yīng)用和發(fā)展，至 2004 年我國(guó)農(nóng)膜覆蓋面積已達(dá) 012 億 hm2，年需求量達(dá) 931 萬(wàn) t 5。但因農(nóng)膜使用而造成的 “白色污染 ”問(wèn)題不容忽視 。目前應(yīng)用的農(nóng)膜多為分子量數(shù)萬(wàn)到數(shù)十萬(wàn)的聚乙烯或聚氯乙烯，具有較高的穩(wěn)定性，很難分解，致使殘留的農(nóng)膜在土壤中易形成阻隔層，使耕層土壤透氣性降低，土壤結(jié)構(gòu)被破壞，影響作物種子發(fā)芽和根系發(fā)育，造成作物的減產(chǎn)損失 68。據(jù)濱州市農(nóng)業(yè)部門監(jiān)測(cè)，土壤中農(nóng)膜殘留量達(dá) 40 kg/hm2，可使小麥 、玉米減產(chǎn) 103% 125%，棉花減產(chǎn) 75% 94%，大豆減產(chǎn) 68%84% 6。因此，農(nóng)膜殘留污染影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展 。為了減輕 “白色污染 ”，人們正在對(duì)可降解地膜進(jìn)行大量研究和推廣 。現(xiàn)有研究多關(guān)注可降解地膜覆蓋對(duì)作物產(chǎn)量 、土壤性狀 、水分利用等的影響 912，但是即使是可降解地膜在環(huán)境中短時(shí)間內(nèi)也很難被完全降解，而殘留于土壤中的可降解地膜碎片對(duì)農(nóng)作物生長(zhǎng)或土壤微環(huán)境是否會(huì)造成影響，相關(guān)研究較少 13。本研究以山東天壯環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的 “綠塑寶 ”3種可降解地膜和 1 種市購(gòu)普通地膜為試驗(yàn)材料，研究了可降解地膜降解碎片對(duì)小油菜產(chǎn)量和土壤性狀的影響，并與普通地膜進(jìn)行對(duì)比，以期為推動(dòng)可降解地膜的研究和應(yīng)用奠定基礎(chǔ) 。1 材料與方法11 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)111 試驗(yàn)材料 供試作物為小油菜 。供試材料為經(jīng)熱處理的普通地膜( 記為 A) 、經(jīng)熱處理的 “綠塑寶 ”牌3 種地膜( 分別記為 B、C、D) 。通過(guò)預(yù)先熱處理的方式模擬田間條件下已經(jīng)降解一段時(shí)間的地膜 。112 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)于 2013 年 8 月初在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)站進(jìn)行 。采用土培盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)，露天常規(guī)管理 。供試土壤為褐土，試驗(yàn)前土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量為堿解氮 154 mg/kg，有效磷 103 mg/kg，速效鉀160 mg/kg，土壤 pH 值 77，有機(jī)質(zhì)含量為 101 g/kg。將供試土壤風(fēng)干并過(guò) 3 mm 篩子 。設(shè) 5 個(gè)地膜殘留量梯度處理，分別是 0、001、005、010、020 g/kg 干土，每個(gè)處理 4 次重復(fù)，每盆 1 個(gè)重復(fù)，隨機(jī)排列 。每個(gè)試驗(yàn)花盆( 盆口內(nèi)徑 35 cm，高 40 cm) 土層厚度 30 cm，每盆裝風(fēng)干土壤 13 kg。將土壤稱重后，裝入花盆，施入基肥尿素 013 g/kg 干土 、過(guò)磷酸鈣 027 g/kg 干土 、氯化鉀 007 g/kg 干土，混勻，加入相應(yīng)數(shù)量的地膜碎片( 寬約 3 cm、長(zhǎng)約 5 cm) ，將地膜以展開(kāi)的狀態(tài)均勻摻入 020 cm 深的盆中土壤 。將裝入花盆中的土壤用木棍敲打緊實(shí)，使土壤中的地膜情況接近于常規(guī)大田的，然后澆透水，最后播種 。在 8 月 9 日播種，出苗 1 周后，每盆保留 10 株長(zhǎng)勢(shì)均勻的小油菜，其余的間除 。在試驗(yàn)期間，根據(jù)干旱程度及時(shí)澆水，所有處理澆水量保持一致，使土壤相對(duì)持水量保持在 50%80%。12 測(cè)定項(xiàng)目及方法在 9 月 30 日小油菜收獲時(shí)取土壤樣品，取樣深度為 20 cm，每盆取 3 鉆，混勻后作為一個(gè)重復(fù) 。測(cè)定堿解氮 、有效磷 、速效鉀 、有機(jī)質(zhì)的含量 、含水量以及 pH值等土壤性狀，各指標(biāo)的測(cè)定方法為: 土壤堿解氮，堿解擴(kuò)散法; 有效磷， 05 mol/L NaHCO3法; 速效鉀，火焰光度法; pH 值，電位法; 有機(jī)質(zhì)，重鉻酸鉀容量法 外加熱法; 土壤含水量，烘干法 14。在小油菜收獲前采用智能葉綠素計(jì) SPAD502 測(cè)定葉片的葉綠素含量，每盆隨機(jī)選擇 3 株，每株測(cè)定 3個(gè)葉片，取每盆平均值作為 1 個(gè)重復(fù) 。在小油菜收獲后測(cè)定每株葉片數(shù)和生物量 。13 統(tǒng)計(jì)分析方法采用統(tǒng)計(jì)軟件 SPSS 130 進(jìn)行不同殘膜處理間生長(zhǎng)和土壤性狀各指標(biāo)的差異顯著性檢驗(yàn) 。2 結(jié)果與分析21 地膜殘留對(duì)小油菜產(chǎn)量的影響不同地膜殘留處理對(duì)盆栽小油菜收獲后生物量( 干重) 的影響見(jiàn)圖 1。從圖 1 可以看出: 普通地膜添加到土壤中后顯著降低了小油菜的產(chǎn)量( 生物量) ( P005) ; 當(dāng)?shù)啬埩袅枯^低( 001、005 g/kg 土) 時(shí)，降解膜 B、C、D 對(duì)小油菜產(chǎn)量的影響較小( P005) ; 但隨著殘留量的增加，它們對(duì)小油菜產(chǎn)量的影響增大 。綜合來(lái)看，膜 D 對(duì)小油菜產(chǎn)量的影響最小，其次為 B，膜 C對(duì)小油菜產(chǎn)量的影響相對(duì)要大些 。3 種降解膜相對(duì)于普通地膜來(lái)說(shuō)，對(duì)小油菜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響明顯降低 。22 地膜殘留對(duì)小油菜葉片葉綠素含量的影響不同地膜殘留處理對(duì)盆栽小油菜葉片葉綠素含量的影響見(jiàn)圖 2。將不同材質(zhì)的地膜添加到土壤中后均降低了小油菜葉片的葉綠素含量，且隨著殘留量的增加，地膜對(duì)葉綠素含量的影響增大 。以普通地膜 A 對(duì)葉片葉綠素含量的抑制作用最強(qiáng)( P005) ，其次為 C和 B，膜 D 的影響最小 。3 種降解膜相對(duì)于普通地膜來(lái)說(shuō)，對(duì)小油菜葉片葉綠素含量的影響明顯降低 。圖 1 不同地膜殘留處理對(duì)小油菜生物量( 干重) 的影響圖 2 不同地膜殘留處理對(duì)小油菜葉片葉綠素含量的影響23 地膜殘留對(duì)小油菜葉片數(shù)的影響由圖 3 可見(jiàn): 不同材質(zhì)的地膜添加到土壤中后對(duì)小油菜葉片數(shù)的影響較小( P005) ，其中降解膜 B 和D 對(duì)葉片數(shù)幾乎沒(méi)有影響，而膜 C 和 A 稍微降低了葉片數(shù)，平均每株減少 1 張葉片 。圖 3 不同地膜殘留處理對(duì)小油菜葉片數(shù)的影響24 地膜殘留對(duì)土壤性狀的影響不同地膜殘留量處理對(duì)盆栽小油菜土壤含水量 、pH 值和有機(jī)質(zhì)含量的影響見(jiàn)表 1。從表 1 可以看出，不同材質(zhì)的地膜添加到土壤中后提高了土壤的含水量，以普通地膜的影響最大， 3 種降解膜處理對(duì)土壤含水量的影響差別不大，以 C 處理的平均含水量較高，其次為 B和 D。各處理之間土壤 pH 值和有機(jī)質(zhì)含量沒(méi)有明顯差別 。地膜殘留能提高土壤的含水量，可能是因?yàn)榈啬さ淖韪魷p緩了水分的蒸發(fā) 。普通地膜經(jīng)熱處理后韌性相對(duì)最強(qiáng)，透水性較差，因此保水作用相對(duì)最強(qiáng) 。801 江 西 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) 27 卷表 1 不同地膜殘留處理對(duì)土壤含水量 、pH 值和有機(jī)質(zhì)含量的影響處理 含水量 /% pH 值 有機(jī)質(zhì) /( g/kg)A 1245 764 100B 1173 779 101C 1184 796 100D 1143 769 102CK 1052 770 102不同地膜殘留處理對(duì)盆栽小油菜收獲后土壤堿解氮 、有效磷 、速效鉀含量的影響見(jiàn)圖 4圖 6。各地膜處理當(dāng)殘留量較高時(shí)均降低了土壤中堿解氮和有效磷的含量( 圖 4、圖 5) ，以普通地膜 A 對(duì)堿解氮和有效磷含量的抑制作用最強(qiáng)( P005) ，其次為 C 和 B，膜 D 的影響最小 。堿解氮和有效磷含量降低，可能是因?yàn)榈啬さ拇嬖诮档土送寥乐须迕负土姿崦傅幕钚?。降解地膜處理均提高了土壤中速效鉀的含量( P005) ，且隨著殘留量的增加速效鉀含量增加( 圖 6) 。以降解地膜 D對(duì)速效鉀的影響最強(qiáng)，其次為 C 和 B，普通地膜 A 對(duì)速效鉀含量的影響較小 。土壤中速效鉀含量增加，可能是由于可降解地膜降解的產(chǎn)物促進(jìn)了難溶性鉀向速效鉀的轉(zhuǎn)化 。圖 4 不同地膜殘留處理對(duì)土壤堿解氮含量的影響圖 5 不同地膜殘留處理對(duì)土壤有效磷含量的影響3 結(jié)論綜合來(lái)看，可降解地膜殘留在土壤中雖有一定的保水和提高速效鉀含量的作用，但當(dāng)殘留量較高時(shí)由于對(duì)土壤養(yǎng)分( 堿解氮和有效磷) 轉(zhuǎn)化作用的抑制，對(duì)小油菜的生長(zhǎng)和產(chǎn)量會(huì)產(chǎn)生一定的影響 。山東天壯環(huán)保科技有限公司生產(chǎn)的 “綠塑寶 ”3 種可降解地膜殘留在土壤中時(shí)相對(duì)于普通地膜來(lái)說(shuō)，對(duì)作物產(chǎn)量和土壤環(huán)境的影響明顯降低 。結(jié)合我們前期就 “綠塑寶 ”可降解地膜覆蓋對(duì)棉花產(chǎn)量影響的研究結(jié)果 15， “綠塑寶 ”可降解地膜覆蓋相比于普通地膜能增加作物的產(chǎn)量，改善土壤的養(yǎng)分狀況，其殘膜碎片對(duì)作物產(chǎn)量和土壤環(huán)境的影響較小，具有一定的應(yīng)用和推廣價(jià)值 。圖 6 不同地膜殘留處理對(duì)土壤速效鉀含量的影響參考文獻(xiàn): 1陳奇思 中國(guó)塑料薄膜覆蓋農(nóng)業(yè) J 中國(guó)工程科學(xué)， 2002( 4) : 1315 2黃天寶，肖國(guó)濱，葉川，等 地膜覆蓋對(duì)贛薯 2 號(hào)外觀品質(zhì)及產(chǎn)量的影響 J 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2012， 24( 11) : 4445 3閆伸，符云鵬，曾宇，等 液體地膜覆蓋對(duì)植煙土壤和煙株根系影響的研究進(jìn)展 J 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2013， 25( 4) : 161163 4布云虹，張映翠，胡小東，等 膜下小苗移栽對(duì)烤煙生長(zhǎng)發(fā)育的影響 J 江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2013， 25( 4) : 157160 5尉海東，倫志磊，郭峰 殘留農(nóng)膜對(duì)土壤性狀的影響 J 生態(tài)環(huán)境， 2008， 17( 5) : 18531856 6劉宗斌 黃河三角洲地區(qū)農(nóng)業(yè)環(huán)境現(xiàn)狀與污染防治措施 J 環(huán)境科學(xué)與管理， 2007， 32( 2) : 149150， 179 7杜曉明，徐剛，許瑞平，等 中國(guó)北方典型地區(qū)農(nóng)用地膜污染現(xiàn)狀調(diào)查及其防治對(duì)策 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2005， 21( 增刊) :225227 8嚴(yán)昌榮，梅旭榮，何文清，等 農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防治 J 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)， 2006， 22( 11) : 269272 9戴敬，陳榮來(lái)，李國(guó)軍 可降解地膜覆蓋棉花增產(chǎn)效應(yīng)的研究 J 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2004， 12( 2) : 140142 10王鑫，胥國(guó)斌，任志剛 無(wú)公害降解地膜對(duì)玉米生長(zhǎng)及土壤環(huán)境的影響 J 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)， 2007， 15( 1) : 7881 11林葉春，胡躍高，曾昭海 不同節(jié)水措施對(duì)馬鈴薯生長(zhǎng)及水分利用的影響 J 干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究， 2010， 28( 1) : 5459 12張淑敏，馮宇鵬，米慶華，等 不同生物降解地膜對(duì)大蒜產(chǎn)量的影響 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014( 3) : 6971 13程桂蓀，劉小秧，高松 光降解地膜小殘片積累對(duì)土壤性質(zhì)和作物產(chǎn)量的影響 J 土壤肥料， 1993( 2) : 1416 14鮑士旦 土壤農(nóng)化分析 M 北京: 中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2000 15劉蘋，仲子文，王麗紅，等 可降解地膜覆蓋對(duì)土壤養(yǎng)分和棉花產(chǎn)量的影響 J 山東農(nóng)業(yè)科學(xué)， 2014， 46( 8) : 8183( 責(zé)任編輯: 黃榮華)90112 期 仲子文等: 可降解地膜殘留碎片對(duì)小油菜生長(zhǎng)和土壤性狀的影響</p>