全生物降解膜對(duì)土壤水分、溫度及杏樹生長(zhǎng)的影響1)

魯珊　　　　　于瑞德　楊美琳　王青青　馮如

(新疆師范大學(xué)，烏魯木齊,830054)　　　　　　　　　(中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所)

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全生物降解膜對(duì)土壤水分、溫度及杏樹生長(zhǎng)的影響1)

魯珊于瑞德楊美琳王青青馮如

(新疆師范大學(xué)，烏魯木齊,830054)(中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所)

摘要為研究干旱區(qū)林果業(yè)中杏樹覆蓋全生物降解膜的調(diào)溫保墑效果，在吐魯番市亞爾鄉(xiāng)上湖村杏樹林設(shè)置覆全生物降解膜區(qū)和無膜區(qū)，分別對(duì)覆膜區(qū)與無膜區(qū)土層深(H)0

關(guān)鍵詞全生物降解膜；新疆小白杏；土壤含水量；土壤溫度；生長(zhǎng)指標(biāo)

分類號(hào)S152.7+5;Q945.3

Effects of Full Biodegradable Mulch Film on Soil moisture, Temperature and Growth of thePrunusarmeniacaL.//

Lu Shan

(Xinjiang Normal University, Urumchi 830054, P. R. China); Yu Ruide, Yang Meilin, Wang Qingqing, Feng Ru(Xinjiang Institute of Ecology and Geography, CAS)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(5)：44-47.

We evaluated the effects of biodegradable film on soil temperature and soil water retention in an apricot orchard of an arid area. Apricot trees growing in an arid area in Turpan, Xinjiang, China were subjected to two treatments including full biodegradable film and no mulch. We measured the soil temperature and water content at three depths (H): 0

KeywordsBiodegradable film; Apricot; Soil water content; Soil temperature; Growth indicator

覆蓋地膜具有保水、保溫、早熟、增產(chǎn)、防止水土流失、控制土壤鹽堿度等作用[1]，目前在干旱半干旱地區(qū)被廣泛應(yīng)用，已成為一項(xiàng)重要的農(nóng)業(yè)增產(chǎn)技術(shù)措施[2]。新疆地膜覆蓋面積年均達(dá)到233多萬hm2，每年使用地膜達(dá)15萬t左右[3]。然而殘膜已導(dǎo)致部分農(nóng)田生態(tài)環(huán)境遭受破壞，應(yīng)用可降解農(nóng)膜勢(shì)在必行[3-4]。全生物降解膜全為淀粉基天然高分子型生物降解膜，在自然條件下完全降解,不產(chǎn)生環(huán)境污染問題[5-7]。

全生物降解膜的覆膜研究主要集中于玉米、棉花、花生、小麥等作物，研究顯示其增產(chǎn)效果明顯[8-11]。而涉及林果業(yè)的全生物降解膜覆蓋技術(shù)的研究相對(duì)較少。本研究通過觀測(cè)覆蓋全生物降解膜作用下土壤水熱及杏樹幼苗的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)，探究全生物降解膜覆膜作用下，土壤含水量、土壤溫度的變化及杏樹幼苗生長(zhǎng)狀況的差異，以為全生物降解膜的推廣應(yīng)用提供科學(xué)的參考，為提高水資源的利用率及林果業(yè)的發(fā)展提供科技支撐。

1試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于新疆吐魯番地區(qū)吐魯番市亞爾鄉(xiāng)上湖村西北方向約2.95 km處的生物降解膜節(jié)水種植技術(shù)示范區(qū)(42°59′152″～42°59′405″N，89°04′822″～89°04′853″E)，海拔108 m。試驗(yàn)地面積共6 000 m2，共設(shè)兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)，每試驗(yàn)區(qū)3 000 m2。該試驗(yàn)地?zé)崃控S富，≥0 ℃積溫為5 736.1 ℃,≥40 ℃極熱日為106 d，無霜期最長(zhǎng)達(dá)246 d，降水稀少，歷年平均降水量?jī)H16.5 mm[12-13]，該區(qū)為典型的暖溫帶干旱荒漠氣候。試驗(yàn)區(qū)土壤為漠土綱的棕漠土，土壤熟化程度差，肥力水平低，土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.78%；pH值為7.24；速效氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.94 mg·kg-1；速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.54 mg·kg-1；速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.07 mg·kg-1。

2材料與方法

試驗(yàn)所用的全生物降解膜由新疆德華生態(tài)有限公司提供。選用亞爾鄉(xiāng)育苗基地的新疆小白杏(PrunusarmeniacaL.)3年生苗作為試驗(yàn)材料。

田間填埋試驗(yàn)：本試驗(yàn)共分兩塊試驗(yàn)區(qū)，為無膜傳統(tǒng)種植區(qū)和覆全生物降解膜區(qū)，每試驗(yàn)區(qū)各3 000 m2。在2011年春季對(duì)兩塊試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行多次翻挖,而后在試驗(yàn)區(qū)內(nèi)挖長(zhǎng)×寬為70.0 m×1.5 m的定植溝，并在定植溝內(nèi)挖長(zhǎng)×寬×高為1 m×1 m×1 m的定植穴。在定植穴內(nèi)鋪設(shè)全生物降解膜(套袋型，規(guī)格為760 mm×500 mm)，于2011年10月份對(duì)杏樹幼苗定植，定植的杏樹幼苗苗齡均為3 a，定植時(shí)行距為4 m，株距為3 m。兩試驗(yàn)區(qū)灌溉模式均為大水漫灌，灌溉次數(shù)為1個(gè)月2次，每個(gè)試驗(yàn)區(qū)的灌溉量均為360 t·次-1。兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)采用完全相同的管理方式。

測(cè)定指標(biāo)與方法：于2015年4月份從杏樹抽新葉時(shí)開始到6月份果期結(jié)束時(shí)為止，每30 d進(jìn)行一次測(cè)定，持續(xù)觀測(cè)3個(gè)月。試驗(yàn)分別持續(xù)觀測(cè)了試驗(yàn)區(qū)土壤水分、土壤溫度及杏樹的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)。其中土壤水分、溫度的測(cè)定是采用五點(diǎn)法在兩個(gè)試驗(yàn)區(qū)分別選取樣點(diǎn)。用土壤墑情速測(cè)儀分別在每個(gè)樣點(diǎn)對(duì)距地表0

杏樹各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)觀測(cè)時(shí)將杏樹按其基徑(D)大小分為3個(gè)徑級(jí)，20 mm≤D<50 mm為第Ⅰ徑級(jí)，50 mm≤D<80 mm為第Ⅱ徑級(jí)，80 mm≤D<110 mm為第Ⅲ徑級(jí)。在覆膜區(qū)和無膜區(qū)每一個(gè)徑級(jí)選取5株長(zhǎng)勢(shì)良好的杏樹，每株杏樹分別從東、西、南、北4個(gè)方向測(cè)量其新梢長(zhǎng)度、新梢寬度、新梢葉片數(shù)、從新梢頂端展開葉開始第6節(jié)葉片的葉面長(zhǎng)和葉面寬、葉質(zhì)量、基徑。

數(shù)據(jù)處理與分析：采用SPSS17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析統(tǒng)計(jì)，并用Excel2007軟件作圖。

3結(jié)果與分析

3.1不同處理對(duì)土壤水溫的影響

由表1可以看出，覆蓋有全生物降解膜的杏樹試驗(yàn)區(qū)，各個(gè)土層深度的土壤含水量均高于無覆膜的對(duì)照區(qū)。覆膜區(qū)較無膜區(qū)3個(gè)月中0

4月份杏樹處于花期結(jié)束開始坐果的時(shí)期，覆膜區(qū)3個(gè)土層深度的土壤溫度均高于無覆膜區(qū)，且差異性顯著。這個(gè)時(shí)期覆膜的保溫作用可以促進(jìn)杏樹的坐果。5、6月份吐魯番地區(qū)處于高溫時(shí)期，5月份覆膜區(qū)較無膜區(qū)各土層土壤溫度都有所降低且差異性顯著。6月份0

表1　不同觀測(cè)時(shí)間樣地覆膜與否對(duì)土壤含水量、溫度的影響

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.2不同處理對(duì)杏樹生長(zhǎng)的影響

由表2可以看出，生物降解膜覆膜作用下顯著提高了杏樹的基徑，且較無膜區(qū)差異性顯著。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ徑級(jí)覆膜區(qū)較無膜區(qū)平均基徑分別增加了11.86%、9.84%、11.80%。覆膜對(duì)Ⅰ、Ⅲ徑級(jí)杏樹基徑增大的促進(jìn)作用更加明顯。覆膜處理后的杏樹新梢各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均大于無覆膜的對(duì)照區(qū)。對(duì)于新梢長(zhǎng)度，覆膜區(qū)3個(gè)徑級(jí)較無膜區(qū)均差異性顯著，分別增加了66.45%、53.02%、25.40%。對(duì)于新梢寬度，覆膜區(qū)只有Ⅰ徑級(jí)的杏樹新梢寬度顯著高于無膜區(qū)，Ⅱ、Ⅲ徑級(jí)的杏樹新梢寬度差異性不顯著。對(duì)于新梢葉片數(shù)，覆膜區(qū)3個(gè)徑級(jí)較無膜區(qū)均差異性顯著，分別增加了72.18%、45.21%、25.41%。對(duì)于葉面長(zhǎng)，覆膜區(qū)較無膜區(qū)在Ⅰ、Ⅲ徑級(jí)差異性顯著。覆膜區(qū)平均葉面長(zhǎng)≥6 cm，無膜區(qū)平均葉面長(zhǎng)≤6 cm。對(duì)于葉面寬，覆膜區(qū)較無覆膜區(qū)在Ⅰ、Ⅱ徑級(jí)差異性顯著，第Ⅲ徑級(jí)有所增加，但差異性不顯著。覆膜區(qū)平均葉面寬≥4 cm，而無膜區(qū)平均葉面寬≤4 cm。葉質(zhì)量方面，覆膜區(qū)較無膜區(qū)均有所增加，各徑級(jí)分別增加了111.69%、5.11%、17.56%。其中Ⅰ徑級(jí)覆膜區(qū)葉質(zhì)量較無膜區(qū)增加極顯著。

表2　樣地覆膜與否對(duì)杏樹生長(zhǎng)的影響

處理葉面長(zhǎng)/cmⅠ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)葉面寬/cmⅠ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)葉質(zhì)量/mgⅠ級(jí)Ⅱ級(jí)Ⅲ級(jí)CK(4.83±0.44)a(5.69±0.28)a(5.81±0.21)a(3.25±0.31)a(3.64±0.21)a(3.99±0.17)a(163.0±23.5)a(402.0±26.7)a(467.0±37.4)a覆膜(6.11±0.24)b(6.02±0.24)a(6.68±0.28)b(4.41±0.23)b(4.42±0.23)b(4.39±0.22)a(344.0±31.9)b(422.0±28.2)a(549.0±25.3)b

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；同行不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

4結(jié)論與討論

目前，干旱區(qū)水資源利用率較低，造成了水資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，干旱區(qū)林果業(yè)的發(fā)展應(yīng)依靠科技進(jìn)步，全面開展節(jié)水保水工作[14]。王星[15]、范輝[16]等研究發(fā)現(xiàn)生物降解膜可以有效的蓄水保墑。本研究中，覆蓋全生物降解膜與無覆膜相比，生長(zhǎng)季中不同深度土壤含水量均有所提高，與以上研究所得結(jié)論一致。龔雙鳳[17]、胡偉[18]等研究表明，生物降解膜可以有效的保溫。本研究發(fā)現(xiàn)，在杏樹坐果期的4月份，覆膜可以有效地起到保溫的作用，從而促進(jìn)杏樹的坐果。5、6月份研究區(qū)處于高溫天氣，覆膜區(qū)土壤溫度均低于無覆膜區(qū)，覆膜可以降低高溫對(duì)于杏樹產(chǎn)生的不利影響。與以上研究相比，本研究發(fā)現(xiàn)全生物降解膜可以依據(jù)外部氣溫調(diào)節(jié)土壤溫度。從而說明，全生物降解膜可以有效地調(diào)節(jié)土壤水溫、蓄水保墑。

基徑是反映杏樹整體生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)之一[19]。覆膜可以顯著地促進(jìn)杏樹基徑的增長(zhǎng)，并使整體徑級(jí)分布偏向于大徑級(jí)。大徑級(jí)有助于水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸，覆膜又能顯著地增加土壤含水量，使土壤中有充足的水分以確保水分的運(yùn)輸，而大徑級(jí)杏樹具有更多的葉片，可以在光合作用下積累更多的養(yǎng)分。從而使得水分的運(yùn)輸與養(yǎng)分的積累形成一個(gè)良性循環(huán)。新梢的主要作用是使植株更好地利用光照和空氣，同時(shí)也可以輸送水分和養(yǎng)分以及貯藏養(yǎng)分，是反映杏樹整體長(zhǎng)勢(shì)的重要指標(biāo)之一[19]。本研究發(fā)現(xiàn)，覆膜可以促進(jìn)杏樹新梢長(zhǎng)度、寬度的增加，不同徑級(jí)的杏樹新梢長(zhǎng)度都呈顯著性增長(zhǎng)。葉是植物進(jìn)行光合作用的主要器官，葉的大小直接影響光合作用、蒸騰效率以及干物質(zhì)量的積累[20]。葉片數(shù)量的多少同樣影響植物的光合作用[19]。覆膜區(qū)3個(gè)徑級(jí)的杏樹新梢葉片數(shù)都顯著增加，提高了覆膜區(qū)整體的光合效率，使覆膜區(qū)的杏樹能夠積累更多的干物質(zhì)量。同時(shí)覆膜區(qū)較無膜區(qū)葉面長(zhǎng)、寬也有所增加，這就進(jìn)一步增加了覆膜區(qū)葉片的光合面積，提高了該區(qū)杏樹的光合效率。

全生物降解膜的應(yīng)用可以有效地提高土壤含水量，調(diào)節(jié)土壤溫度,從而改善土壤的水熱狀況，使其更適宜果樹的生長(zhǎng)。同時(shí)全生物降解膜的覆蓋對(duì)果樹的各項(xiàng)生長(zhǎng)指標(biāo)均具有促進(jìn)作用，可顯著提高杏樹的整體長(zhǎng)勢(shì)。因此，全生物降解膜在干旱區(qū)林果業(yè)發(fā)展中具有良好的應(yīng)用前景，可推廣應(yīng)用。

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收稿日期：2015年9月22日。

第一作者簡(jiǎn)介：魯珊，女，1991年3月生，新疆師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，碩士研究生。 E-mail：ls798798@163.com。通信作者：于瑞德，中國(guó)科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所，研究員。E-mail:838941968@qq.com。

1)新疆維吾爾自治區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目(Y342131001)、中國(guó)科學(xué)院千人計(jì)劃科研經(jīng)費(fèi)資助(Y372051001)。

責(zé)任編輯：任俐。