生物降解膜对土壤物理性状及花生荚果产量的影响
2018-03-04焦坤陈殿绪侯敬铖许婷婷吴正锋赵红军郑永美于天一沈浦王才斌
焦坤 陈殿绪 侯敬铖 许婷婷 吴正锋 赵红军 郑永美 于天一 沈浦 王才斌
摘要:在大田条件下,以普通地膜PE膜为对照,比较了2017BS、M2351、C2三种生物降解膜覆盖对土壤物理性状及花生荚果产量的影响。结果表明,花生生长发育前期(7月中上旬)各降解膜覆盖下的土壤温度和水分含量均高于露地栽培,表现为M2351<2017BS 关键词:花生;生物降解膜;土壤物理性状;荚果产量 中图分类号:S565.201文献标识号:A文章编号:1001-4942(2018)12-0064-04 农用地膜覆盖是一项改善农作物生长环境的栽培技术,具有明显的增温、保墒、除草、促早熟、增产的效果[1-3]。地膜是一种高分子化合物,极难降解 [4]。残留地膜造成土壤结构破坏、板结,土壤透气状况恶化,破坏了植物根系的吸收能力,降低土壤的肥力水平,甚至引起土壤次生盐碱化,最终导致土壤质量和作物产量下降[5,6]。生物降解地膜不但具有与普通地膜相似的增温保墒、增产效果,同时在自然条件下因微生物作用而引起降解[7-9],可有效解决残膜对土壤环境污染的问题。因此,发展绿色环保的生物降解地膜将是解决农田白色污染这一难题的理想途径。花生是我国重要的油料作物和经济作物,生物降解膜在花生上的应用效果研究前人开展过一些试验。吴正锋[10]、陈殿绪[11]等研究表明,生物降解膜延迟了花生的出叶速度,侧枝数减少,进而影响到荚果的饱满度,成熟期的荚果产量和普通地膜相当或略低。生物降解膜的降解效果与土壤中的水、气和热条件以及微生物活动分解作用有关[12],目前生物降解膜对土壤温度、湿度等土壤理化性质研究较少。为此,本课题组采用山东农业大学提供的3种氧化生物降解地膜,研究其对土壤物理性质及花生生长发育的影响,为降解膜在花生上的应用提供理论依据。 1 材料与方法 1.1 试验设计 试验于2017年在莱西市望城镇山东省花生研究所实验站(北纬 36°48′47″,东经120°30′17″)进行。共设5个处理:以露地起垄为空白对照(CK1),普通PE地膜作对照(CK2),3种氧化生物降解地膜处理,分别为2017BS、M2351和C2。每种地膜播种1垄2行,长度50 m,重复3次。供试花生品种为中早熟大花生花育33,2017年5月7日播种,5月20日花生出苗,9月17日收获。 1.2 测定项目与方法 成熟期各处理选3穴(6株)典型植株带回实验室,测定花生的植株性状、荚果性状;每处理选6.66 m2的小区收获、晾干、测产, 重复3次。 土壤温湿度的测定: 分别于出苗期、开花下针期、结荚期和收获期采用土壤温湿度记录仪HH-2测定。 降解膜的降解率: 分别于花生播种前和收获后称取5 m长降解膜的重量,由两者的比值计算出生物降解膜的降解率。 1.3 数据处理 采用Microsoft Excel 2007进行数据整理及作图,SAS10.0软件进行数据统计分析和多重比较。 2 结果与分析 2.1 各种地膜对土壤温度的影响 花生播种后5 d,各降解膜和普通地膜覆盖下的土壤(0~5 cm)温度均比露地栽培高5.3℃左右。播种后18 d,各降解膜处理土壤温度高于露地栽培(CK1),不同降解膜处理间比较, M2351<2017BS<C2,普通地膜(CK2)的土壤温度最高。播种后52 d,降解膜M2351、2017BS和露地栽培的土壤温度差异不显著,均低于降解膜C2和普通地膜处理,这可能与降解膜开始降解有关。播种后75 d至花生成熟期各处理间温度差异不显著。 2.2 各种地膜对土壤水分的影响 播种后5 d,各地膜处理之间土壤水分含量差异不显著(由于播种前后天气特别干旱,覆膜对土壤水分影响不大)。播种后18 d,各覆膜处理的土壤(0~5 cm)水分含量显著高于露地栽培, 2017BS、M2351和C2降解膜处理相差不大,普通地膜處理的土壤含水量最高。播种后52 d,2017BS、M2351和露地栽培的土壤水分含量相差不大,低于C2降解膜和普通地膜。播种后75 d至花生成熟期,降解膜2017BS、M2351、C2和普通膜处理差异不显著,三种降解膜处理的土壤水分依次为2017BS>M2351>C2。 2.3 各种地膜对成熟期土壤物理性状的影响 由表1看出,花生成熟收获期覆膜处理的土壤容重略高于露地栽培,但差异未达显著水平,其中降解膜2017BS和M2351处理的土壤容重稍低,普通膜和C2膜的土壤容重较高。露地栽培土壤总孔隙度略高于覆膜处理,各处理间差异均不显著。表明降解膜处理对花生成熟期土壤的容重和孔隙度影响不大。 2.4 各种地膜对花生成熟期荚果产量的影响 降解膜处理的花生产量低于普通膜处理,其中降解膜2017BS的花生荚果产量比普通地膜处理低920.1 kg/hm2,减产24.9%,差异达显著水平;降解膜M2351荚果产量比普通膜低10.8%,降解膜C2荚果产量比对照增产1.9%,两降解膜M2351及C2处理与普通膜处理间差异不明显。 2.5 不同降解地膜的降解效果 通过田间观察发现,花生出苗期(播种后14 d),降解膜2017BS和M2351容易破碎。播种后50 d,普通地膜未出现横向裂纹,而各降解膜出现不同程度的降解,膜的表面出现或大或小的横向裂纹,从降解膜的裂解纹大小来看,2017BS的降解幅度最大,其次是M2351,C2出现少许横向裂纹。花生成熟期(9月9日)普通地膜未出现裂纹,降解膜2017BS和M2351已经降解成碎片,而C2还只是出现横向裂纹,并未降解成碎片。测定结果表明,降解膜2017BS和M2351降解率分别为98.04%和98.53%,两种降解膜在土壤中残存量少,降解效果好;花生成熟期残留在土壤中的C2降解膜重量远大于其他两种降解膜,降解率仅为27.16%,降解效果较差(表2)。 3 讨论与结论 3.1 降解地膜对土壤物理性状的影响 土壤物理性质会显著影响作物根系生长、分布和生理功能。凌红波等[12]研究表明,全生物降解膜的使用可有效提高土壤水分,起到调温保墒的作用,同时对试验区土壤肥力也有一定的改善。本研究发现,花生播种后0~50 d,降解膜的增温保水性能地低于普通地膜但高于露地栽培,75 d后各处理间差异不明显;几种降解膜比较,花生生育前期2017BS和M2351的增温保水性能略低,C2较好,播种75 d至花生成熟期,三种降解膜处理的土壤水分依次为2017BS>M2351>C2,这可能由于本年度花生生育后期雨水较多,2017BS、M2351降解膜的降解效果好,增加了雨水入渗,土壤含水量高,C2降解效果差,雨水入渗少,土壤含水量低,赖添奎等[13]也得出相似结论。降解膜处理对花生成熟期土壤容重和孔隙度影响不大,覆膜处理对土壤理化性质的影响可能与花生生育期、灌溉措施有关。 3.2 降解地膜对花生植株性状及产量的影响 苏玉香[14]研究表明,双解膜处理的花生产量高于普通膜处理; 吴正锋等[10]研究表明,降解膜处理的花生荚果产量略低于普通膜处理。本试验结果表明,不同降解膜对花生产量的影响不同,降解膜C2处理产量与普通膜相近,但是降解效果差;降解膜2017BS降解效果好,产量降低显著;降解膜M2351产量与普通膜差异不显著,降解效果较好。 3.3 降解地膜的降解效果 播种后50 d,各降解膜出现不同程度的降解,膜的表面出现或大或小的横向裂纹,从降解膜的裂解纹大小来看, 2017BS裂纹最多,其次是 M2351,C2仅出现少许横向裂纹 。花生成熟期(9月9日)普通地膜未出現裂纹,降解膜2017BS和M2351已经降解成碎片,而降解膜C2还只是出现横向裂纹,并未降解成碎片。3种降解膜的降解速率为 M2351> 2017BS>C2。 综上所述,花生播种-出苗期间,花生播种后0~50 d,降解膜的增温保水性能低于普通地膜但高于露地栽培,50 d后各处理间温湿度相差不大。降解膜2017BS与M2351处理荚果产量均低于普通地膜,其中2017BS处理差异达显著水平,而M2351处理差异则不显著,这两种降解膜在土壤中残存量少,降解效果好。但降解膜2017BS和M2351容易破裂,不易实现机械化覆膜,建议今后增加膜的韧性;降解膜C2荚果产量与普通膜相近,但残留量较大,降解效果较差。 参 考 文 献: [1] 王敏,王海霞,韩清芳,等. 不同材料覆盖的土壤水温效应及对玉米生长的影响[J]. 作物学报,2011,37(7):1249-1258. [2] 兰印超,申丽霞,李若帆. 不同地膜覆盖对土壤温度及水分的影响[J]. 中国农学通报,2013,29(12):120-126. [3] 韩立钊,王同林,姚燕,等. “白色污染”的污染现状及防治对策研究[J]. 中国人口·资源与环境,2010(S1):402-404. [4] 何文清,严昌荣,赵彩霞,等.我国地膜应用污染现状及其防治途径研究[J].农业环境科学学报,2009,28(3):533-538. [5] 梁志宏,王勇.我国农田地膜残留危害及防治研究综述[J].中国棉花,2012,39(1):3-8. [6] 康虎,敖李龙,秦丽珍,等.生物质可降解地膜的田间降解过程及其对玉米生长的影响[J]. 中国农学通报,2013,29(6):54-58. [7] 申丽霞, 王璞, 张丽丽. 可降解地膜对土壤_温度水分及玉米生长发育的影响[J]. 农业工程学报,2011,27(6):25-30. [8] 张杰,任小龙,罗诗峰,等.环保地膜覆盖对土壤水分及玉米产量的影响[J]. 农业工程学报,2010,26(6):14-19. [9] 白有帅,贾生海,黄彩霞,等. 旱作区生物降解膜对土壤温度、水分及春小麦产量的影响[J]. 麦类作物学报,2015,35(11):1558-1563. [10]吴正锋,林建材,冯昊,等. 生物降解膜对花生农艺性状和荚果产量的影响[J]. 花生学报,2016,45(3):57-60. [11]陈殿绪,陶寿祥,孙彦浩,等. 花生覆盖双降解膜效果试验初报[J]. 花生科技,1996(2):18-20,23. [12]凌红波,于瑞德,鲁珊. 全生物降解节水膜对土壤理化性质及果树生长的影响[J]. 中山大学学报( 自然科学版),2017,56(3):158-164. [13]赖添奎,吴新洪. 全生物降解膜降解特征及其对花生产量的影响[J]. 农业与技术,2018,38(3):35-36 [14]苏玉香. 花生生产中双降解膜的应用效果[J]. 安徽农业科学,2006, 34(10):2093-2094.