不同殘膜量土壤對(duì)棉花幼苗期生長(zhǎng)的影響試驗(yàn)

陳嘉琪 王則玉 邱凱文 李泊衛(wèi) 李東欣 任高源

（1 塔里木大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院 新疆 阿拉爾 843300； 2 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所新疆 烏魯木齊 830091； 3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 新疆 烏魯木齊 830091）

近年來(lái)，新疆棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著農(nóng)田殘膜導(dǎo)致的“白色污染”這一突出問(wèn)題。大量研究表明，農(nóng)膜殘留問(wèn)題在新疆棉田中呈現(xiàn)出逐年增加的趨勢(shì)[1～3]。這些殘留在土壤中的塑料膜不僅會(huì)損害優(yōu)質(zhì)耕地，更會(huì)對(duì)作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響[4～5]，從而降低農(nóng)民的收入。為此，筆者從新疆阿拉爾市棉田采集原狀土壤，清洗土壤中殘膜，開(kāi)展室內(nèi)棉花盆栽試驗(yàn)，旨在模擬棉苗在棉田中的生長(zhǎng)條件，以了解殘膜對(duì)棉花幼苗期生長(zhǎng)的影響，以期為新疆殘膜棉田生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)。試驗(yàn)在塔里木大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)開(kāi)展。

1.2 試驗(yàn)材料。供試土壤取自新疆阿拉爾市十團(tuán)棉田0 ～25 cm 深度土壤，土壤類(lèi)型為砂壤土，土壤田間持水率(θs)為23.52%，土壤初始電導(dǎo)率為1 100 μS/cm，土壤顆粒組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為黏粒(<0.002 mm)3.92% ～4.11%，粉粒(0.002 ～0.02 mm)27.26%～28.97%，砂粒(2 ～0.02 mm)67.22%～69.21%。土壤殘膜取自棉田原狀殘膜，洗凈晾干待用。栽種花盆高80 mm，直徑100 mm。土壤過(guò)1 mm 篩，殘膜充分模擬棉田真實(shí)情況，呈片狀、棒狀和卷曲狀等多種形態(tài)，與土壤按照容重1.4g/cm3裝填土壤，備用。棉花品種為新陸中52 號(hào)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)。共設(shè)3 個(gè)處理T1(殘膜量0 kg/hm2)、T2(殘膜量240 kg/hm2)、T3(殘膜量480 kg/hm2)，每個(gè)處理3 個(gè)重復(fù)。栽種前按照80%土壤田間持水率(θs)灌水，靜置24 h 后在盆內(nèi)栽種10 粒棉花種子，栽種深度為1 cm。在RTOP 系列智能人工培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，設(shè)置12 h 光照，12 h 黑暗，溫度恒定為25 ℃，濕度65%。采用干濕交替灌溉方法，種植后第5 d 灌水，與下次灌水時(shí)間間隔5 d，共灌水3 次，每次灌水80%θs，灌溉水電導(dǎo)率為2 500 μS/cm。

1.4 測(cè)定指標(biāo)。栽種后記錄測(cè)定種子萌發(fā)指標(biāo)(發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù))。發(fā)芽勢(shì)(%) =S1/St×100%；發(fā)芽率(%)=S2/St×100%；發(fā)芽指數(shù)=Σ(Gt/Dt)；萌發(fā)指數(shù)=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8。S1—前3 d 正常發(fā)芽的種子數(shù)；St—供試種子數(shù)；S2—前7 d 正常發(fā)芽的種子數(shù)；Gt—t 時(shí)間數(shù)的發(fā)芽率；Dt— Gt相應(yīng)的發(fā)芽天數(shù)；nd2、nd4、nd6、nd8—分別指第2、4、6、8 d 種子的發(fā)芽率。栽種第26 d 結(jié)束試驗(yàn)，由Dualex 4 氮平衡指數(shù)測(cè)量?jī)x測(cè)定葉綠素濃度和氮平衡指數(shù)。測(cè)定平均單葉葉面積、平均株高和地上部生物量鮮重。EPSON V800 掃描儀掃描清洗后的棉花幼苗圖像，由WinRHIZO 根系分析系統(tǒng)導(dǎo)出根系形態(tài)參數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)處理。SPSS20.0 分析處理間差異性。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同殘膜量土壤對(duì)棉花萌發(fā)指標(biāo)的影響。表1 為不同殘膜量土壤棉花萌發(fā)指標(biāo)情況。由表1 可知，棉花各萌發(fā)指標(biāo)均隨土壤殘膜量增加而降低。殘膜量240 kg/hm2處理的發(fā)芽勢(shì)與無(wú)殘膜處理間不存在顯著差異，而兩個(gè)殘膜處理間存在顯著性差異。與無(wú)殘膜處理相比較，T2 處理發(fā)芽勢(shì)降低12.2%，T3 處理發(fā)芽勢(shì)降低31%。各處理發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)間存在顯著性差異。與無(wú)殘膜處理相比較，T2 處理發(fā)芽率降低19.5%，T3 處理發(fā)芽率降低37.1%；T2 處理萌發(fā)指數(shù)降低21.7%，T3 處理萌發(fā)指數(shù)降低30.4%；T2 處理發(fā)芽指數(shù)降低20%，T3 處理發(fā)芽指數(shù)降低34.3%。因此，農(nóng)田殘膜阻礙棉種萌發(fā)。

表1 不同處理棉花萌發(fā)指標(biāo)

2.2 不同殘膜量土壤對(duì)棉苗生長(zhǎng)的影響。表2 為各處理幼苗期棉苗生長(zhǎng)情況。由表2 可知，平均株高、平均葉面積和地上部生物量鮮重均隨土壤中殘膜量增加而減小。與無(wú)殘膜處理比較，殘膜量240 kg/hm2處理的平均株高減小24.6%，殘膜量480 kg/hm2處理的平均株高減小36.9%；殘膜量240 kg/hm2處理的平均葉面積減小31.5%，殘膜量480 kg/hm2處理的平均葉面積減小46.1%；殘膜量240 kg/hm2處理的地上部生物量鮮重減少22.8%，殘膜量480 kg/hm2處理的地上部生物量鮮重減少39.2%。因此，土壤殘膜顯著阻礙棉苗生長(zhǎng)。

表2 不同處理棉苗生長(zhǎng)情況

2.3 不同殘膜量土壤對(duì)棉苗根系的影響。作物的根系是吸收土壤中水分和養(yǎng)分的關(guān)鍵器官，其發(fā)育的程度直接關(guān)系到作物的生長(zhǎng)狀況。由表3 可知，隨土壤殘膜量增加，棉苗根系長(zhǎng)度、表面積、體積、平均直徑和根尖數(shù)均呈減小趨勢(shì)，但各處理平均直徑差異不顯著。與無(wú)殘膜處理比較，T2 處理的根系長(zhǎng)度減小23.2%，T3 處理的根系長(zhǎng)度減小48.5%；T2 處理的表面積減小25.9%，T3 處理的表面積減小39.4%；T2處理的根系體積減小27.4%，T3 處理的根系體積減小41.5%。T2 處理的平均直徑減小3.27%，T3 處理的平均直徑減小4.91%；T2 的根尖數(shù)減少11.43%，T3 的根尖數(shù)減少23.1%。因此，土壤殘膜阻礙棉苗根系深扎，顯著影響棉苗根系發(fā)育和生長(zhǎng)。

表3 不同處理棉苗根系情況

2.4 不同殘膜量土壤對(duì)棉苗葉綠素的影響。作物葉片中葉綠素含量和氮平衡指數(shù)是反映植物營(yíng)養(yǎng)狀況和生長(zhǎng)階段的重要生化參數(shù)，也是植物總體生長(zhǎng)狀況的重要指標(biāo)[6]。由表4 可知，隨土壤殘膜量增加，氮平衡指數(shù)和葉綠素濃度降低。與無(wú)殘膜處理比較，殘膜量240 kg/hm2處理的氮平衡指數(shù)降低22.8%，殘膜量480 kg/hm2處理的氮平衡指數(shù)降低32%；與無(wú)殘膜處理比較，殘膜量240 kg/hm2處理的葉綠素濃度降低16.2%，殘膜量480 kg/hm2處理的葉綠素濃度降低28%。因此，土壤殘膜抑制棉苗對(duì)土壤中氮素的吸收。

表4 不同處理棉苗生長(zhǎng)情況

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，棉苗的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)均隨土壤殘膜量增加而降低，降幅為12.2%～37.1%。與于永剛[4]和李玉環(huán)等[7]研究結(jié)果一致，認(rèn)為土壤殘膜對(duì)棉花育苗期生長(zhǎng)存在負(fù)面影響。平均株高、平均葉面積和地上部生物量鮮重也隨土壤中殘膜量增加而減小，降幅為24.6% ～46.1%，平均單葉葉面積降幅最大。隨土壤殘膜量增加，棉苗根系長(zhǎng)度、表面積、體積、平均直徑和根尖數(shù)均呈下降趨勢(shì)，降幅為3.27%～48.5%。但各處理平均直徑差異不顯著，根系長(zhǎng)度降幅最為顯著。與本研究一致，徐陽(yáng)[8]通過(guò)7 組殘膜量試驗(yàn)，認(rèn)為農(nóng)膜殘留抑制了棉花營(yíng)養(yǎng)器官和生殖器官的發(fā)育。氮平衡指數(shù)和葉綠素濃度也隨土壤殘膜量增加而降低，降幅為16.2%～32%。殘膜土壤對(duì)作物的危害已成為不爭(zhēng)的事實(shí)，在地膜回收管理相對(duì)粗放的大環(huán)境下，清除土壤中有害殘膜還需要時(shí)間和大量研究實(shí)踐，還需探索出更加科學(xué)合理的殘膜農(nóng)田灌溉管理措施?；诂F(xiàn)狀，針對(duì)殘膜農(nóng)田開(kāi)展高效節(jié)水灌溉技術(shù)和水肥鹽綜合調(diào)控技術(shù)，探索有效調(diào)節(jié)養(yǎng)分和水分在棉花和殘膜土壤系統(tǒng)中的運(yùn)移和吸收機(jī)理，促進(jìn)殘膜棉田棉種萌發(fā)和生長(zhǎng)，并深入探討棉花提質(zhì)增效方法，對(duì)促進(jìn)我國(guó)棉業(yè)發(fā)展具有重要意義。