土壤中殘膜量及分布狀態(tài)對玉米種子萌發(fā)特性的影響

張丹　王雪力　王怡　田怡豐　杜鶴恬　馬靜澤　李曉蘭

摘 要：地膜覆蓋技術(shù)是農(nóng)作物增產(chǎn)的重要措施之一，但連續(xù)覆蓋造成了地膜的殘留，殘膜給土壤和植物生長均帶來了影響.本研究將不同殘膜量和殘膜的分布角度對玉米種子萌發(fā)的影響作為研究對象進行了研究，結(jié)果表明：地膜殘留使得玉米種子的發(fā)芽率降低，發(fā)芽進程緩慢.殘膜的不同分布角度也影響了種子的萌發(fā)，90°發(fā)芽率最高，30°、60°次之，0°時發(fā)芽率最低，9-14天時各處理的日萌發(fā)率最高，萌發(fā)率達到50%的時間（T50%）以90°所用天數(shù)最少，0°所用天數(shù)最多.從不同角度和不同殘留量的處理總體來看，隨著地膜量和角度的變化影響了水分和養(yǎng)分的運移，也影響了土壤孔隙度和空氣的交換，所以地膜的連續(xù)覆蓋對玉米發(fā)芽的影響是弊大于利，通過研究客觀評價地膜殘留給土壤帶來的負面影響、準確推斷殘膜污染程度以及合理推廣玉米覆膜技術(shù)和殘膜污染治理提供科學(xué)依據(jù).

關(guān)鍵詞：地膜殘留量;分布角度;發(fā)芽率;萌發(fā)峰值

中圖分類號：S513? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）11-0033-03

覆膜是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一項重要的技術(shù)，地膜覆蓋可以提高地溫、保水、保土、保肥提高肥效、滅草、防病蟲、防旱抗?jié)场⒁蛀}保苗、改善光照和土壤理化性狀等多項功能[1].雖然地膜覆蓋栽培技術(shù)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮了巨大的作用，但是隨著地膜使用面積和應(yīng)用年限的增加，各種副作用也隨之產(chǎn)生，尤其是土壤中殘膜的積累量的增加，不僅污染了土壤，并且對土壤結(jié)構(gòu)的破壞較嚴重，影響了水分和養(yǎng)分的運輸和土壤的通透性，既不利于耕作，又不利于作物的生長發(fā)育，已經(jīng)對農(nóng)業(yè)環(huán)境構(gòu)成了嚴重威脅.尤其是連續(xù)的覆膜使得地膜殘留在土壤中，影響了植物生長，同時也影響了土壤的理化性質(zhì)，所以地膜覆蓋技術(shù)帶來經(jīng)濟效益的同時也帶來了危害.

據(jù)統(tǒng)計我國每年地膜的殘留量高達30-40萬噸，接近一半的地膜殘留在土壤中[2].研究發(fā)現(xiàn)，殘膜量與連續(xù)覆膜年限呈正相關(guān)[3-5]，玉米田地膜投入量為45kg/hm2時，連續(xù)使用1-8年的殘膜量由26.55kg/hm2增加至81.6kg/hm2，并且殘留在耕地土壤中的地膜主要分布在0-10cm的土層中，40cm以下的土壤中基本沒有分布[6].覆膜年限越長，殘膜量越多、破碎程度越重、淺層（0-10cm）土壤中殘膜數(shù)量約占總量的78.0%且小塊膜（<4cm2）最多[7-9]，更易造成土壤水分、養(yǎng)分、空氣運行障礙，以致作物減產(chǎn).地膜殘留對種子發(fā)芽和幼苗生長產(chǎn)生很大影響.盡管殘膜導(dǎo)致作物難以出苗和幼苗死亡率高的因素很多，但主要原因是其引起的土壤孔隙度下降和容重的上升[10，11].向振今等的研究表明，殘膜量為37.5kg/hm2時玉米的一類苗比例減少16.9%，75.0kg/hm2時減少34.2%，112.5kg/hm2時減少40.6%[12].李洪秋等經(jīng)相關(guān)分析認為，殘膜量對玉米一類苗的比例具有顯著的不良影響[3].

玉米是內(nèi)蒙古東部地區(qū)重要的農(nóng)作物之一，并且覆膜栽培技術(shù)應(yīng)用廣泛，地膜污染日益加重，但目前缺乏殘膜污染等相關(guān)的研究.2013年種植總面積為220萬hm2，其中地膜覆蓋面積100萬hm2，覆膜面積占總面積的45.45%.內(nèi)蒙古東四盟的種植面積163.3萬hm2，占全區(qū)總面積的74.24%，其中覆膜面積為46萬hm2，占全區(qū)覆膜總面積的46%.隨著覆膜面積的擴大和覆膜年限的延長，土壤中的地膜殘留量也在不斷增多.本實驗研究了覆膜、地膜殘留和殘膜的分布角度對玉米發(fā)芽的影響，旨在為內(nèi)蒙古東部地區(qū)殘膜污染對玉米生長的影響提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 供試材料

實驗材料：玉米品種為先玉6號，地膜采用厚0.006mm的新地膜.

1.2 實驗設(shè)計

實驗于內(nèi)蒙古赤峰市赤峰學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院實驗室進行，土樣取自實驗樓前花壇，將取回的土壤風(fēng)干后過篩裝入花盆內(nèi)，實驗以殘留地膜量和地膜的分布角度共設(shè)置了11個處理，其中不同地膜殘留量7個處理，分別是①0kg/hm2、②22.5kg/hm2、③45kg/hm2、④90kg/hm2、⑤180kg/hm2、⑥360kg/hm2、⑦720kg/hm2;地膜不同分布角度4個處理：以180kg/hm2的量，按照不同角度放入花盆中，分別為0°、30°、60°、90°，每個處理重復(fù)4次.殘膜模擬方法：將地膜裁剪成2×2㎝左右的面積，在播種前按指定凈含量均勻鋪撒在花盆中與土壤混合，深度為0～20㎝[4，12];另一組實驗按照不同角度將殘膜放入土壤中，盡可能放入殘膜的狀態(tài)符合農(nóng)田中殘膜的存在狀態(tài).

1.3 種子萌發(fā)指標(biāo)的測定

萌發(fā)率：苗高2cm即為出苗，種子萌發(fā)率=（發(fā)芽種子粒數(shù)/供試種子粒數(shù)）×100%;

萌發(fā)峰值：第幾天萌發(fā)的數(shù)最大，即當(dāng)天的萌發(fā)率最大;

T50%：萌發(fā)率達到50%的萌發(fā)時間.

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用excel2007和SPSS16.0對數(shù)據(jù)進行分析.

2 結(jié)果與分析

2.1 不同地膜殘留量對玉米種子萌發(fā)特性的影響

不同地膜殘留量設(shè)置了對照和6個處理，從表1可以看出，對照的發(fā)芽率最高，地膜殘留量為45kg/hm2和180kg/hm2時玉米的萌發(fā)率最低.殘膜處理與對照相比玉米種子萌發(fā)率分別降低了5%、14.5%、9.5%、14.5%、1%和13%.從日發(fā)芽率上看，日萌發(fā)率最高主要出現(xiàn)在9～12天之間，在適當(dāng)?shù)乃疅崆闆r下，9-12天后出苗率明顯降低，萌發(fā)峰值的數(shù)值接近平均萌發(fā)率的1/3（圖1，表1）.在對照處理中，由于沒有地膜殘留的影響，萌發(fā)峰值出現(xiàn)的較早，在第15天時已經(jīng)完全完成了整個萌發(fā)過程，而有殘膜處理的土壤中玉米種子完成萌發(fā)過程至少需要18天，這說明殘膜減緩了種子的萌發(fā)過程（圖2）.

2.2 殘膜的分布狀態(tài)對玉米種子萌發(fā)特性的影響

在殘留地膜量相同的情況下，90°發(fā)芽率最高，達到了80.0%;30°、60°次之，發(fā)芽率分別為65.3%、69.5%;0°時發(fā)芽率最低，為60.0%（表2）.所以同樣的地膜殘留量，地膜的存在狀態(tài)是90°時對水分、養(yǎng)分、空氣交換等的影響最小，更有利于發(fā)芽和生長.萌發(fā)天數(shù)集中在5-15d，峰值出現(xiàn)在9-11d.30°和90°峰值最大，說明30°，90°度的條件更適合種子萌發(fā).90°的T50%最小，所以90°對水和養(yǎng)料的影響最小.從日發(fā)芽率和萌發(fā)進程上看，9-14天時各處理的日萌發(fā)率最高（圖3），萌發(fā)率達到50%的時間（T50%）以90°所用天數(shù)最少，0°所用天數(shù)最多（表2，圖4）.

2.3 不同處理間玉米種子萌發(fā)率比較

對不同處理間玉米種子的萌發(fā)率進行方差分析可知：不同地膜殘留量處理和不同角度分布處理對種子萌發(fā)均有顯著影響（P<0.05）（見表3）.從多重比較結(jié)果看，在殘留量處理中，與對照組對比較，殘膜量為45kg/hm2、180kg/hm2、720kg/hm2差異性顯著，22.5kg/hm2、90kg/hm2差異不顯著（圖5）;在不同分布角度中，0°與90°之間差異性顯著，與30°、60°差異不顯著（圖6）.

3 結(jié)論與討論

殘留地膜無論是在量還是在分布角度上，對玉米發(fā)芽都有顯著影響.地膜在土壤中的殘存影響了土壤的水分、養(yǎng)分、孔隙度等指標(biāo).本文對土壤中地膜殘留的梯度和分布角度的分析可知：隨著地膜殘留量的增加，玉米種子的發(fā)芽率呈現(xiàn)下降狀態(tài)，殘膜的分布角度對玉米種子的發(fā)芽的影響也較大，怎樣保證土壤中地膜殘留量較少和殘留在土壤中的地膜的分布角度有利于玉米的發(fā)芽和生長勢以后研究的重要方向.從本研究還可以看出，當(dāng)土壤中地膜殘留量達到360kg/hm2時玉米種子萌發(fā)率略有升高的現(xiàn)象，這可能與土壤中殘留量增加對土壤產(chǎn)生了保溫、保濕等對種子萌發(fā)產(chǎn)生了影響，但該結(jié)果還有待于進一步研究.

參考文獻：

〔1〕Tomokazu Haraguchi， Atsushi Marui， Kozue Yuge， et al.Effect of plastic-film mulching on leaching of nitrate nitrogen in an upland field converted from paddy[J]. Paddy and Water Environment， 2004， 2（2）： 67-72.

〔2〕嚴昌榮，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，2006，22（11）：269-272.

〔3〕李秋洪.論農(nóng)田“白色污染”的防治技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，1997（2）：17-19.

〔4〕劉建國，李彥斌，張偉，等.綠洲棉田長期連作下殘膜分布及對棉花生長的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010，29（2）：246-250.

〔5〕馬輝，梅旭榮，嚴昌榮，等.華北典型農(nóng)區(qū)棉田土壤中地膜殘留特點研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2008，27（2）：570-573.

〔6〕齊小娟，顧延強，李文重，等.內(nèi)蒙古農(nóng)田殘留地膜對農(nóng)作物的危害調(diào)查[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)科技，2001（2）：36-37.

〔7〕劉長慶，王琦，李傳華，等.馬鈴薯田地膜殘留特點研究[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，20l0（4）：79-80.

〔8〕徐剛，杜曉明，曹云者，等.典型地區(qū)農(nóng)用地膜殘留水平及其形態(tài)特征研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2005，24（1）：79-83.

〔9〕楊曉濤.農(nóng)膜污染的防治對策[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2000（1）：28-29.

〔10〕劉偉峰，趙滿全，田海清，等.農(nóng)田地膜帶來的環(huán)境污染和回收技術(shù)[J].中國農(nóng)機化，2003（5）：34-35.

〔11〕章玲.關(guān)于清潔農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的思考[J].中國農(nóng)村經(jīng)濟，2001（2）：38-42.

〔12〕向振今，李秋洪，劉林森.農(nóng)田土壤中殘留地膜污染對玉米生長與產(chǎn)量影響的研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境保護，1992，1（4）：179-180.