地膜再利用对土壤水盐及油葵幼苗生长的影响

艾海舰，李志熙，边利军

（1.榆林学院 生命科学学院，陕西 榆林719000；2.乌兰布和灌域管理局沙区灌溉试验站，内蒙古 磴口015200）

地膜是继农药、化肥之后在农业生产中应用最为广泛的化学产品。地膜覆盖不仅可提高土壤温度，保持土壤湿度，而且可促进土壤微生物生长，提高肥料利用率，减轻水土流失及洪涝灾害，在干旱、半干旱及高山冷凉地区成为作物增产的主要途径［1－6］，但地膜覆盖引起的“白色污染”易造成土壤容重增加，土壤水分移动缓慢，作物根系生长发育受阻及产量降低，不利于农业健康、持续发展［7－9］。可降解地膜、液体地膜具有普通地膜相同的生态功能，但其拉伸性能、机械强度等较差，成本较高，难以推广［10－12］。地膜再利用栽培技术可显著改善土壤水热状况，提高作物产量及水分利用效率［13－16］，膜下滴灌可减少作物根际土壤盐分积累［17－22］。河套灌区土壤盐渍化严重，开展地膜再利用栽培技术对土壤水分、盐分及油葵（Helianthus annuus）生长方面的研究，不但可减少地膜用量，而且可减少土壤盐分表聚，提高作物产量，具有节本增效等功效。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验地位于河套灌区磴口县补隆淖尔镇，年均气温7.6℃，降雨量142.7mm，蒸发量2 381.8mm，无霜期136～144d，年日照时数3 209.5h，作物生长期光合有效辐射1.68×105J／cm2。试验地海拔1 047.4m，土壤为灌於土，地下水位在120cm左右，耕层土壤总孔隙度为43.65%，田间持水率23.23%，凋萎系数7.48%，有机质10.0g／kg左右，含盐量为1.50g／kg左右，主要为氯化物—硫酸盐。试验地0—80cm土层土壤容重基本一致，平均为1.48g／cm3［23－24］，80—100cm土层土壤容重平均为1.52g／cm3。

1.2 试验设计及测定内容、方法

采用玉米—油葵轮作，前一年种植地膜玉米，作为地膜再利用的预备试验。试验以玉米收获后清除残膜、翻耕后的露地为对照，第2a在玉米后茬的旧地膜覆盖带和旧地膜间种植油葵。试验用地膜宽度为70cm，相邻地膜带间的露地为40cm，地膜边沿覆土宽度约为10cm。预备试验于2011年4—9月进行，正式试验于2012年3—6月进行，重复3次，9个小区，小区长20m，宽12m。

（1）露地种植。秋浇前清除玉米秸秆及残膜，翻耕30cm。第2a春未夏初（5月25日）在露地上用点播器人工种植油葵。

（2）旧地膜带种植。玉米收获后清除玉米秆，留茬不揭膜，不翻耕，秋浇。第2a春未夏初（5月25日）在旧地膜上用点播器人工种植2行油葵，两行之间的距离为40cm，即地膜带为窄行距，地膜间为宽行距。

（3）旧地膜间种植。玉米收获后清除玉米秆，留茬不揭膜，不翻耕，秋浇。第2a春未夏初（5月25日）在旧地膜之间的露地用点播器人工种植2行油葵，两行之间的距离为40cm，即地膜带为宽行距，地膜间为窄行距。

1.3 农艺措施

供试油葵品种为G101，地膜为高压聚乙烯膜，厚度8μm，幅宽70cm。不同小区均采用宽窄行种植，宽行行距80cm，窄行行距40cm，株距24cm，密度为6 900穴／hm2。5月25日人工种植油葵，每穴1粒种子。向日葵播种后采用点播器，人工施磷酸二铵225kg／hm2，硝酸钾3.75kg／hm2。

为了减少土壤盐分表聚，在土壤返浆期（4月26日）用耘锄对露地及旧地膜间进行浅耕，并在播种前10d（5月15日）对各小区灌水120mm（量水堰测定），进行洗盐、压盐。播种前对露地及旧地膜间进行浅耕。油葵播种到幼苗期间不灌水，不施肥。播种到幼苗期无降水。

1.4 测定内容及方法

1.4.1 土壤水分 在露地（窄行中间）、旧地膜带（地膜覆盖的中部）、旧地膜附近（距旧地膜边缘及旧地膜间的种植行各2.5cm）、旧地膜间（原玉米行的宽行，即旧地膜之间的中间位置），每年用土钻（φ＝4cm）每间隔10cm土层采样1次，在土壤顶凌期（3月25日）、土壤返浆期（4月25日）和油葵种植前（5月25日）、油葵幼苗期（6月25日）用烘干法测定露地、旧地膜带、旧地膜间及旧地膜附近0—100cm土层土壤水分（%）。

1.4.2 土壤盐分 在采集土壤水分土样时，分层采集不同测试点0—100cm土层土样，烘干后用电导法测定各层土壤盐分的电导率，然后根据经验公式换算为土壤全盐含量［23－24］。

式中：Y——土壤盐分含量（g／kg）；L——25℃时待测土壤1∶5土壤水浸出液的电导率（mS／cm）。

1.4.3 油葵幼苗生长状况 每年5月30日至6月10日调查不同处理每天的出苗数，并统计不同处理的出苗率及出苗天数。油葵幼苗期（6月25日）调查不同处理油葵幼苗的保存率和株高、根系深度、根系生物量及地上部生物量等。

式中：D——出苗天数（d）；Gi——播种日至出苗终止日间的逐日出苗数（株）；Ti——与Gi所对应的天数（d）；n——出苗终止天数（d）。

1.5 数据处理

试验数据采用Excel 2003处理，用SPSS 10.0软件进行单因素方差分析；如果差异显著，则采用邓肯氏新复极差检验法进行多重比较，检验不同处理之间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 土壤水分

从顶凌期到油葵幼苗期，不同监测点0—100cm土层土壤水分大小顺序为：顶凌期＞返浆期＞播种前＞幼苗期（图1）。试验地地下水位为1.20m左右，入冬前秋浇洗盐，入冬后土壤冻结，由于深层土壤温度及水汽压高，深层土壤水分向上层土壤扩散，在上层土壤中凝结为小冰晶，以固态水的形式保持在土壤中，并随上层土壤温度的不断下降，冻结的水分则越多，导致上层土壤水分含量越高。试验地冻土层最深达110cm，当春季气温回升，冻土层从上部、下部向中间融化。顶凌期上层融化深度为5.0—7.0cm，深层向上层融化达到80cm土层，土壤中仍存在70cm厚的冻土层，故土壤水分蒸散量较小，土壤水分高。冬季土壤水分不断向上层土壤汇集并凝结成小冰晶，在犁底层形成“冰晶集聚层”。

在冻土层没有完全融化之前，犁底层土壤中融化的冰晶不能下渗到深层土壤，只能沿着土壤毛细管上升到地表，使土壤表层的含水量增多，造成土壤“返浆”。返浆期测定时上层土壤融化深度为40cm左右，深层土壤融化深度已上升到60cm土层，虽然返浆期气温升高，土壤蒸发强度增加，但由于大量冰晶融化，故土壤水分略低于顶凌期。顶凌期和返浆期土壤水分散失主要是通过毛细管从地表蒸发到大气中，播种前10d对各小区进行了灌水洗盐、压盐，但播种前冻土层已完全融化，土壤水分蒸散以气态与毛细管相结合，蒸散强烈，因而播种前土壤水分低于返浆期。从播种到幼苗期无灌溉及降水过程，随着气温的不断增加，土壤蒸散量则持续增加，故幼苗期的土壤水分最低。

图1 不同时期不同处理的土壤水分

顶凌期旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间、露地0—10cm土层的土壤水分分别为21.89%，21.06%，19.54%，18.57%，旧地膜带极显著高于旧地膜间及露地，旧地膜附近极显著高于露地，显著高于旧地膜间。顶凌期10cm土层以下不同测试点的土壤水分基本相同。土壤返浆期旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间、露地0—20cm土层土壤水分分别为20.85%，20.11%，19.10%，18.18%，旧地膜带极显著高于露地，旧地膜附近显著高于露地。旧地膜带、旧地地膜附近、旧地膜间、露地0—40cm土层土壤水分分别为21.04%，20.94%，20.24%，19.47%，旧地膜带、旧地膜附近显著高于露地。返浆期40cm土层以下不同测试点的土壤水分无显著差异；旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间、露地0—20cm土层土壤水分分别为21.90%，21.40%，20.73%，20.10%，旧地膜带、旧地膜附近显著高于露地。播种前20cm土层以下不同测试点的土壤水分基本相同。从5～15d到向日葵幼苗期无灌溉及降水过程，油葵幼苗期旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间、露地0—20cm土层土壤水分分别为16.90%，16.31%，15.86%，15.39%，旧地膜带、旧地膜附近显著高于露地；旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间、露地0—40cm土层土壤水分分别为16.73%，6.36%，16.07%，15.61%，旧地膜带显著高于露地。幼苗期40cm土层以下不同测试点的土壤水分无显著差异。

不同测试点在不同时期40cm土层以下的土壤水分基本相同且含量较高，变化幅度较小，主要是40cm土层以下土壤水分受地下水的影响较大，损失的水分能够得到及时补给，能够稳定在一定的水平。

2.2 土壤盐分

从顶凌期到油葵幼苗期，由于秋浇洗盐和春季灌水压盐，露地、旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间0—100 cm土层土壤盐分高低顺序为：返浆期＞幼苗期＞播种前＞顶凌期，且不同测定时期土壤盐分变化幅度为：旧地膜附近＞旧地膜间＞露地＞旧地膜带（图2）。

顶凌期露地、旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间0—20cm土层土壤含盐量分别为1.04，0.90，1.21，1.11g／kg，旧地膜附近极显著高于旧地膜间，旧地膜间显著高于露地，露地则极显著高于旧地膜带。顶凌期20cm土层以下不同测试点的土壤盐分基本一致，无显著差异。返浆期露地、旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间0—50cm土层土壤含盐量分别为：1.65，1.28，2.34，1.97g／kg之间存在极显著差异，且旧地膜附近、旧地膜间0—10cm土层土壤盐分高达3.86，3.03g／kg。经过春季灌水压盐，播种时不同测试点的土壤盐分较返浆期降低。播种时露地、旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间0—30cm土层土壤含盐量分别为：1.35，1.15，1.79，1.60g／kg，之间存在极显著差异。播种时30cm土层以下不同测试点的土壤盐分含量基本相同。幼苗期露地、旧地膜带、旧地膜附近、旧地膜间0—30cm土层土壤含盐量分别为：1.82，1.26，2.24，2.07g／kg，旧地膜附近显著高于旧地膜间，旧地膜间极显著高于露地，露地则极显著高于旧地膜带。

不同测试点不同时期50cm以下土层的土壤盐分基本相同，基本稳定在较高的水平，主要是50cm以下土壤盐分受地下水位的影响。

图2 不同时期不同处理的土壤盐分

2.3 向日葵幼苗生长状况

从旧地膜带到露地、旧地膜间，油葵的出苗天数逐渐延长，出苗率、存活率逐渐降低，之间存在极显著差异（表1）。从旧地膜带到露地、旧地膜间，油葵的株高、茎粗、叶片数、根系深度、根系幅度也逐渐降低，之间也存在着极显著差异。

表1 不同处理的出苗状况及生长状况

从旧地膜带到裸地、旧地膜间，油葵的叶片、叶柄、茎及根系生物量均逐渐降低，之间存在极显著差异（表2）。露地的根冠比显著高于旧地膜带，旧地膜带极显著高于旧地膜间。露地的根冠比比较高，旧地膜间的比较低，主要是适量的土壤盐分可促进油葵根系生长，过量的盐分则抑制油葵根系生长［25］。

表2 不同处理的幼苗生物量

3 讨论

旧地膜的密闭性虽不及新地膜，但与露地相比，旧地膜带仍能显著减少土壤水分蒸发，提高耕层土壤水分，这与闫雅非等［15］的试验结果相一致；旧地膜带的土壤水分高于露地，主要是试验地地下水位较高，旧地膜带的土壤温度较高［16］，土壤中上行水汽蒸发强烈，受旧地膜覆盖的影响，旧地膜边沿及旧地膜间成为土壤水分蒸发的主要通道［17，23，26－27］，因而旧地 膜附近及旧地膜间的土壤水分较露地高；由于旧地膜附近受旧地膜下土壤水汽蒸发的影响程度大于旧地膜间，因而旧地膜附近耕层土壤的水分高于旧地膜间。一般情况下土壤蒸发越强烈，土壤盐分表聚则越多。旧地膜带的土壤水分上行到地表，遇到旧地膜后不能蒸散到大气中，而是凝结成水珠，重新返回到表层土壤（即耕层土壤），起到洗盐、压盐的作用，因而旧地膜带耕层土壤盐分较露地低。旧地膜间是旧地膜覆盖田土壤水分蒸发的主要区域，旧地膜间较露地土壤水分含量高，蒸发强烈，因而表层土壤盐分表聚较多，盐分含量较高。由于旧地膜附近土壤水分蒸发更加强烈，因而土壤盐分表聚则更严重，盐分含量则最高。虽然油葵为耐盐性较强的作物，但由于油葵播种时旧地膜间、旧地膜附近的土壤水分、盐分含量较高，导致旧地膜间种植的油葵从播种到幼苗期均处于高湿、高盐的土壤环境，导致油葵萌发、生长缓慢，出苗率、存活率降低；虽然旧地膜带的土壤水分较高，但由于土壤盐分含量较低，且土壤温度较高［16］，因而油葵的出苗期短，出苗率、存活率高且生长状况良好。旧地膜间种植的油葵生长状况比露地差，该结果与闫雅非等［15］的不一致，主要是二者试验地的土壤盐分含量不同，因而作物生长出现差异。

4 结论

（1）地膜再利用栽培技术可提高旧地膜带及旧地膜附近、旧地膜间耕层的土壤水分，降低旧地膜带耕层的土壤盐分，但提高了旧地膜附近及旧地膜间耕层的土壤盐分。地膜再利用栽培技术对深层土壤水分、盐分无显著影响。

（2）地膜再利用栽培技术缩短了旧地膜带油葵的出苗天数，提高了油葵的出苗率及存活率，促进了油葵幼苗生长；但地膜再利用栽培技术延长了旧地膜间油葵的出苗天数，降低了油葵的出苗率及存活率，抑制了油葵幼苗生长。

（3）应用地膜再利用栽培技术种植油葵时，应将油葵种植在旧地膜覆带上，不应将油葵种植在旧地膜之间。

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