液態(tài)地膜對綠地土壤理化特性的影響

摘要 針對城市綠地緊實、結(jié)構(gòu)差、保水保肥性能差等問題，以孔雀草為供試材料，研究液態(tài)地膜對土壤物理、化學(xué)性質(zhì)及植株生長量的影響。結(jié)果表明，施用液態(tài)地膜120 d后，土壤容重降低18.5%、通氣孔隙度提高22.2%、土壤最大持水量提高26.2%、土壤毛管持水量提高24.8%、毛管孔隙度提高5.7%;水解性氮、有效磷、速效鉀含量與對照處理相比分別提高了17.7%、17.7%和19.7%;孔雀草生物量顯著高于對照，地上部干重是對照的1.20倍?？梢?，施用液態(tài)地膜能夠較好地改良土壤物理和營養(yǎng)性質(zhì)，促進(jìn)植株生長。

關(guān)鍵詞 綠地土壤;液態(tài)地膜;土壤理化性質(zhì);植物生長量;影響

中圖分類號 S153? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）04-0065-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.04.017

Effects of Liquid Film on the Soil Physical and Chemical Properties of Greenbelt

YANG Na

（Shanghai Academy of Landscape Architecture Science and Planning，Shanghai 200230）

Abstract Aiming at the problems of compact urban green space， poor structure， and poor water and fertilizer retention performance， maidenhair was used as the test material to study the effects of liquid film on soil physical and chemical properties and plant growth.The results showed that after 120 days of liquid film application， soil bulk density decreased by 18.5%， aeration porosity increased by 22.2%， soil maximum water holding capacity increased by 26.2%， soil capillary water holding capacity increased by 24.8%， and capillary porosity increased by 5.7%. The contents of hydrolytic nitrogen， available phosphorus and available potassium increased by 17.7%， 17.7% and 19.7%， respectively. The biomass content of maidenhair were significantly higher in the liquid film group than in the control group， and the dry weight of the above ground part was 1.20 times as much as that of the control.It can be seen that the application of liquid film can better improve the physical and nutritional properties of the soil and promote plant growth.

Key words Greenbelt soil;Liquid film;Soil physical and chemical properties;Plant growth;Effect

基金項目 上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院2018年青年人才發(fā)展基金項目（2018-2-3）。

作者簡介 楊娜（1986—），女，云南楚雄人，農(nóng)藝師，碩士，從事城市綠地土壤質(zhì)量檢測、評價和修復(fù)等研究。

收稿日期 2020-06-12

城市綠化土壤往往來源雜蕪，且土壤緊實，結(jié)構(gòu)差，容重大，通氣孔隙少，保水保肥性能差[1]。土壤的物理性質(zhì)制約了土壤肥力水平，進(jìn)而影響植物生長。液態(tài)地膜是一種具有增溫、保墑、土壤結(jié)構(gòu)改良等多種作用的土壤結(jié)構(gòu)改良劑，在國土整治、固沙、植草、加固路基、灘涂治理等方面發(fā)揮了重要作用[2]。20世紀(jì)末，意大利開發(fā)出新型噴灑式可降解地膜，并在瑞典、德國和意大利廣泛應(yīng)用于番茄、蘆筍、草莓、馬鈴薯和花卉種植，效果顯著[3-4]。國內(nèi)在2001—2014年液態(tài)地膜的發(fā)明專利有20多項，其中約50%選擇了以腐殖酸為主要原材料，再與交聯(lián)劑、成膜劑以及其他功能成分混合制備成液態(tài)地膜[5-6]。研究表明，液態(tài)地膜具有非常明顯的抗旱保水功能，可明顯改善土壤水分狀況及水分利用率，提高苗木成活率和生長量[7-9]。液態(tài)地膜可以促進(jìn)土壤形成團(tuán)粒，從而起到改良土壤結(jié)構(gòu)、固定表土及保護(hù)耕層的作用[10-11]。因此，該研究探索是否能將液態(tài)地膜作為綠地土壤改良劑，發(fā)揮其保水保墑、改良土壤結(jié)構(gòu)和促進(jìn)綠化植被生長的作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試苗木為孔雀草，由上海鴻循園林設(shè)計工程有限公司提供。

田間試驗在上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院鄔橋基地進(jìn)行，試驗地土壤為粉（砂）壤土，土壤容重為1.58 mg/cm3，通氣孔隙度2.90%，最大持水量 274.13 g/kg、最小持水量 241.63 g/kg，毛管孔隙度38.42%;土壤有機(jī)質(zhì)含量12.6 g/kg，水解性氮52.9 mg/kg，有效磷17.6 mg/kg，速效鉀72.7 mg/kg，pH 8.2。試驗用液態(tài)地膜為江蘇省連云港市金河液態(tài)地膜廠生產(chǎn)，pH為4.84，有機(jī)質(zhì)含量為 729.2 g/kg，全氮含量為7.8 g/kg，全磷含量為4.2 g/kg，全鉀含量為2.8 g/kg。施用量450 kg/hm2。用噴霧器均勻噴施于地表，噴灑當(dāng)日如遇下雨則待天晴后補(bǔ)噴1～2次。

1.2 試驗設(shè)計

試驗苗由上海鴻循園林設(shè)計工程有限公司提供，于2019年8月7日移栽到鄔橋基地試驗田。田間試驗設(shè)置2個處理：①常規(guī)育苗移栽，移栽后充分澆水;②常規(guī)育苗移栽，移栽后充分澆水，并于2 d后按照450 kg/hm2的施用量進(jìn)行噴灑。2個試驗小區(qū)各種植孔雀草120株，小區(qū)規(guī)格為長×寬=10.0 m×1.2 m。大田試驗于2019年8月7日—12月2日在上海市園林科學(xué)規(guī)劃研究院鄔橋基地進(jìn)行，常規(guī)人工管理。

1.3 田間試驗土壤性質(zhì)調(diào)查（物理和營養(yǎng)）

種植前測定空白地塊土壤物理性質(zhì)（容重、通氣孔隙度、最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度）、土壤化學(xué)性質(zhì)（有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷、速效鉀），種植后30、60、90、120 d后測定空白和處理的土壤理化性質(zhì)。

1.4 采樣

1.4.1

土壤樣品采集。每月采樣一次，每個試驗區(qū)隨機(jī)布點采集5個樣品，采樣深度為20 cm。采得的樣品分為兩部分，一部分鮮樣直接測定含水量，如果時間來不及，則放入4 ℃冰箱冷藏，最多不超過48 h;另一部分樣品風(fēng)干后磨樣過篩、分析。

1.4.2

植株樣品采集。種植120 d時，每個處理選擇10株長勢一致的植株，測量平均地上、地下部鮮重、株高及地上部干重，利用Excel 2007計算標(biāo)準(zhǔn)誤差。

1.5 檢測方法

容重、通氣孔隙度、最大持水量、毛管持水量、毛管孔隙度按照LY/T 1215—1999（2010）《森林土壤水分-物理性質(zhì)的測定》，使用環(huán)刀法進(jìn)行測定;土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，水解性氮采用堿解-擴(kuò)散法測定，有效磷采用鉬銻抗比色法測定，速效鉀采用火焰光度法測定。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計分析使用Excel 2007程序。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用液態(tài)地膜對綠地土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1 容重。

土壤容重是指單位容積的土壤質(zhì)量，其大小反映土壤結(jié)構(gòu)、透氣性、透水性能以及保水能力的高低。土壤容重可作為判斷土壤肥力狀況的指標(biāo)之一。土壤容重過大，表明土壤緊實，不利于透水、通氣、扎根，并會造成氧化還原電位（Eh值）下降而出現(xiàn)各種有毒物質(zhì)危害植物根系。土壤容重過小，又會使有機(jī)質(zhì)分解過速，并導(dǎo)致植物根系扎不牢而易傾倒[12]。由圖1可知，施用液態(tài)地膜的處理土壤容重低于對照處理，施用120 d后，對照處理的土壤容重為1.81 mg/cm3，施用液態(tài)地膜的處理土壤容重為1.53 mg/cm3，說明施用液態(tài)地膜能夠降低土壤容重，提高土壤透氣性、透水性能以及保水能力。

2.1.2 通氣孔隙度。

土壤通氣孔隙度是指一定水勢或含水量條件下，單位土壤總?cè)莘e中空氣占的孔隙容積。由圖2可知，施用液態(tài)地膜的處理土壤通氣孔隙度顯著高于對照處理，施用120 d后，對照處理的土壤通氣孔隙度為2.93%，施用液態(tài)地膜的處理土壤通氣孔隙度為3.58%，說明施用液態(tài)地膜能夠提高土壤通氣孔隙度和土壤通氣性，有利于改善土壤通氣狀況。

2.1.3 最大持水量。

土壤最大持水量是指土壤全部孔隙充滿水時所保持的水量，即土壤所能容納的最大持（含）水量，亦稱為“土壤飽和水”。它的多少與土壤質(zhì)地、結(jié)構(gòu)、壘結(jié)性有關(guān)，飽和水對植物是有效的。由圖3可知，施用液態(tài)地膜的處理土壤最大持水量明顯高于對照處理，施用120 d后，對照處理的土壤最大持水量為210 g/kg，施用液態(tài)地膜的處理土壤最大持水量為265 g/kg，說明施用液態(tài)地膜能夠提高土壤最大持水量，改善土壤水汽狀況，為植株生長提供有效的水分。

2.1.4 毛管持水量。

毛管水是土壤中最寶貴的水分。只要有毛細(xì)管作用，土壤便可將水分循著毛管孔隙輸送到植物根系附近，并溶解各種營養(yǎng)，為植物所吸收。由圖4可知，施用液態(tài)地膜的處理土壤毛管持水量明顯高于對照處理，施用120 d后，對照處理的土壤最大持水量為194 g/kg，施用液態(tài)地膜的處理土壤毛管持水量為242 g/kg，說明施用液態(tài)地膜能夠提高土壤毛管持水量，為植株吸收養(yǎng)分提供有效的水分。

2.1.5 毛管孔隙度。

土壤中毛管空隙的體積占土壤總體積的百分?jǐn)?shù)，稱為毛管孔隙度。由圖5可知，施用液態(tài)地膜的處理土壤毛管孔隙度明顯高于對照處理，施用120 d后，對照處理的土壤毛管孔隙度為34.9%，施用液態(tài)地膜的處理土壤毛管孔隙度為36.9%，說明施用液態(tài)地膜可以提高土壤毛管孔隙度，增強(qiáng)土壤持水能力，增加土壤有效水分，利于植株吸收養(yǎng)分。

2.2 施用液態(tài)地膜對綠地土壤營養(yǎng)特性的影響

2.2.1 有機(jī)質(zhì)。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來源，它還含有刺激植物生長的胡敏酸類等物質(zhì)。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營養(yǎng)的主要來源之一，能促進(jìn)植物的生長發(fā)育，改善土壤的物理性質(zhì)，促進(jìn)微生物和土壤生物的活動以及土壤中營養(yǎng)元素的分解，提高土壤的保肥性和緩沖性的作用。從圖6可以看出，施用液態(tài)地膜能夠在一定程度上改善土壤有機(jī)質(zhì)，120 d后，施用液態(tài)地膜的土壤有機(jī)質(zhì)含量為12.5 mg/kg，高于對照處理的11.0 mg/kg。

2.2.2 水解性氮。

水解性氮是指土壤中較易礦化和易被植物吸收的氮，能反映土壤近期內(nèi)氮素供應(yīng)情況，包括無機(jī)態(tài)氮（銨態(tài)氮、硝態(tài)氮）及易水解的有機(jī)態(tài)氮（氨基酸、酰胺和易水解蛋白質(zhì)）。從圖7可以看出，施用液態(tài)地膜能夠在一定程度上提高土壤水解性氮含量，施用液態(tài)地膜120 d后，水解性氮含量與對照相比提高了17.8%;90 d出現(xiàn)施用液態(tài)地膜的處理水解性氮含量最高，為69.0 mg/kg，可能與地膜降解90～120 d 的降解周期有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

2.2.3 有效磷。

土壤有效磷是指能為當(dāng)季作物吸收的磷量，它作為評價土壤磷素肥力供應(yīng)情況的重要指標(biāo)，具有十分重要的指導(dǎo)意義。從圖8可以看出，施用液態(tài)地膜能夠在一定程度上提高土壤有效磷含量，施用液態(tài)地膜120 d后，有效磷含量與對照相比提高了17.8%;90 d出現(xiàn)施用液態(tài)地膜的處理有效磷含量最高，為34.5 mg/kg，可能與地膜降解90～120 d 的降解周期有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

2.2.4 速效鉀。

土壤速效鉀是指易被植物吸收利用的鉀，包括交換性鉀和水溶性鉀。從圖9可以看出，施用液態(tài)地膜能夠在一定程度上提高土壤速效鉀含量，施用液態(tài)地膜120 d后，土壤速效鉀含量為80.1 mg/kg，較對照處理提高了19.8%;施用液態(tài)地膜處理90和120 d速效鉀含量高于30和60 d，可能與液態(tài)地膜的降解周期有關(guān)，有待進(jìn)一步研究。

2.3 施用液態(tài)地膜對植株生物量的影響

從表1可以看出，移栽120 d后，施用液態(tài)地膜的處理，孔雀草地上部和地下部的生物量分別為每株502.51和78.09 g（鮮重），均明顯高于對照。施用液態(tài)地膜的處理地上部干重是對照的1.20倍，株高也明顯高于對照?？梢?，液態(tài)地膜的施用能夠提高綠地植株生物量，增強(qiáng)長勢。

3 討論

液態(tài)地膜作為一種新型的土壤改良劑，其含有的腐殖酸及纖維素等成分能夠改良土壤水汽狀況，從而提高土壤養(yǎng)分利用率。該研究結(jié)果表明，液態(tài)地膜的施用使得土壤容重、通氣孔隙度等物理結(jié)構(gòu)得到改善，種植植株的生物量也有所提高。許多研究也得出了類似的結(jié)果，如張潔等[9]研究發(fā)現(xiàn)液態(tài)地膜可增加水穩(wěn)性團(tuán)粒結(jié)構(gòu)、土壤穩(wěn)定性熵及飽和導(dǎo)水率，降低土壤容重，增加孔隙度，改善了土壤物理性狀;李保華等[13]以腐殖酸為原料，加入促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、成膜劑制備出一種具有肥效的腐殖酸基LMF，能有效減少土壤水分蒸發(fā)30%，保水效果好，提前作物生育期3～10 d;劉學(xué)良等[14]在液態(tài)地膜覆蓋下的花生大田生產(chǎn)研究中發(fā)現(xiàn)，噴施液態(tài)地膜的植株株高普遍高于對照;國內(nèi)研究為避免吹制成膜工序、減少制造成本，將淀粉原料分別與聚乙烯醇、腐殖酸鈉復(fù)配制備出淀粉/聚乙烯醇LMF及淀粉/腐殖酸鈉LMF，噴灑于土壤，前者成膜后拉伸強(qiáng)度好，保墑效果好;后者成膜后對土壤增溫作用強(qiáng)，并能提高種子出苗率和促進(jìn)小白菜生長[15];該研究得出類似的結(jié)論，其主要原因可能是液態(tài)地膜良好的吸水保濕及黏合性好的特性，且外觀呈黑色對太陽光吸收性好，將太陽能散向到土壤中起到顯著的增溫作用，噴灑后附著于土壤表面，既具有保溫、保墑作用，又有較強(qiáng)的土壤黏附能力保持土壤的理想團(tuán)聚結(jié)構(gòu)[16]，充分發(fā)揮其熱量和水分緩沖及土壤黏結(jié)作用。此外，液態(tài)地膜受光、熱、土壤中微生物的作用可自行降解，降解后產(chǎn)物及液態(tài)地膜本身無毒無污染，對土壤、地下水質(zhì)和環(huán)境無不良影響。

該研究對比了液態(tài)地膜施用后土壤營養(yǎng)性質(zhì)的變化，發(fā)現(xiàn)施用液態(tài)地膜后土壤的有機(jī)質(zhì)、水解性氮、有效磷和速效鉀均有所提高。李楨等[17]研究表明，可降解地膜覆蓋改善了土壤溫度和水分，進(jìn)而對耕層全氮、水解性氮、銨態(tài)氮和硝態(tài)氮均有影響，尤其是對硝態(tài)氮和銨態(tài)氮影響顯著。游詩堯[18]研究表明，可降解的生物基液態(tài)地膜能夠提高土壤pH，增大比重和總孔隙度;速效氮、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量都有所提高。此次試驗得出類似的結(jié)論，主要原因可能是在噴灑液態(tài)地膜后，一方面其中的腐殖酸類物質(zhì)進(jìn)入土壤后能夠提升其營養(yǎng)元素的含量，陳伏生等[19]在風(fēng)沙土上的研究顯示，風(fēng)化煤腐殖酸能顯著提升土壤的有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷和速效鉀的含量;也有研究顯示，腐殖酸施入土壤后，能有效提升土壤速效養(yǎng)分的含量，對土壤的培肥均有重要作用，尤其是對土壤速效氮、有效磷和速效鉀含量影響較大[20-21];裴瑞杰等[22]研究顯示，施用腐殖酸可以有效提升土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀的含量;另一方面是液態(tài)地膜改良了土壤的水汽狀況，提高了土壤水分利用率，從而加強(qiáng)了營養(yǎng)元素的循環(huán)，進(jìn)一步促進(jìn)了植株的生長。王錫春等[23]研究表明，生物降解地膜在煙田壟堤保溫、增溫及有效促進(jìn)烤煙生長和煙葉品質(zhì)上有較好的作用;馮武煥等[24-25]進(jìn)行覆蓋生物降解地膜對農(nóng)作物生長發(fā)育的影響研究，均獲得較好的環(huán)保效應(yīng)。這些結(jié)論都與該研究保持一致。

4 結(jié)論

液態(tài)地膜施用下土壤物理及營養(yǎng)性質(zhì)的研究表明，地膜的施用，改善了綠地土壤物理結(jié)構(gòu)。通過對相應(yīng)物理指標(biāo)的測定，發(fā)現(xiàn)液態(tài)地膜的施用，會與土壤顆粒發(fā)生黏結(jié)，形成一層特殊的膠狀土膜結(jié)構(gòu)，使土壤顆粒連接起來，封閉土壤表面孔隙，從而抑制土壤水分的蒸發(fā)，且不影響膜外水分的滲入，從而提高了土壤的有效水分，改善土壤持水、保水、保溫等能力。進(jìn)一步促進(jìn)了土壤有效養(yǎng)分在自然系統(tǒng)中的循環(huán)，綠植的生長也得到了改善。說明液態(tài)地膜處理能夠較好地改良土壤結(jié)構(gòu)，有效促進(jìn)植株長勢。雖然液態(tài)地膜對綠地土壤有很好的改良作用，但是運用于實踐時仍需要考慮城市綠地容易發(fā)生人為踩踏的因素而造成液態(tài)地膜成膜效果較差的問題，因此，如何將液態(tài)地膜較好地運用于城市綠地土壤改良，仍需要進(jìn)一步研究。

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