土壤中残膜量及分布状态对玉米种子萌发特性的影响

张丹　王雪力　王怡　田怡丰　杜鹤恬　马静泽　李晓兰

摘 要：地膜覆盖技术是农作物增产的重要措施之一，但连续覆盖造成了地膜的残留，残膜给土壤和植物生长均带来了影响.本研究将不同残膜量和残膜的分布角度对玉米种子萌发的影响作为研究对象进行了研究，结果表明：地膜残留使得玉米种子的发芽率降低，发芽进程缓慢.残膜的不同分布角度也影响了种子的萌发，90°发芽率最高，30°、60°次之，0°时发芽率最低，9-14天时各处理的日萌发率最高，萌发率达到50%的时间（T50%）以90°所用天数最少，0°所用天数最多.从不同角度和不同残留量的处理总体来看，随着地膜量和角度的变化影响了水分和养分的运移，也影响了土壤孔隙度和空气的交换，所以地膜的连续覆盖对玉米发芽的影响是弊大于利，通过研究客观评价地膜残留给土壤带来的负面影响、准确推断残膜污染程度以及合理推广玉米覆膜技术和残膜污染治理提供科学依据.

关键词：地膜残留量;分布角度;发芽率;萌发峰值

中图分类号：S513  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）11-0033-03

覆膜是农业生产中一项重要的技术，地膜覆盖可以提高地温、保水、保土、保肥提高肥效、灭草、防病虫、防旱抗涝、抑盐保苗、改善光照和土壤理化性状等多项功能[1].虽然地膜覆盖栽培技术在现代农业发展中发挥了巨大的作用，但是随着地膜使用面积和应用年限的增加，各种副作用也随之产生，尤其是土壤中残膜的积累量的增加，不仅污染了土壤，并且对土壤结构的破坏较严重，影响了水分和养分的运输和土壤的通透性，既不利于耕作，又不利于作物的生长发育，已经对农业环境构成了严重威胁.尤其是连续的覆膜使得地膜残留在土壤中，影响了植物生长，同时也影响了土壤的理化性质，所以地膜覆盖技术带来经济效益的同时也带来了危害.

据统计我国每年地膜的残留量高达30-40万吨，接近一半的地膜残留在土壤中[2].研究发现，残膜量与连续覆膜年限呈正相关[3-5]，玉米田地膜投入量为45kg/hm2时，连续使用1-8年的残膜量由26.55kg/hm2增加至81.6kg/hm2，并且残留在耕地土壤中的地膜主要分布在0-10cm的土层中，40cm以下的土壤中基本没有分布[6].覆膜年限越长，残膜量越多、破碎程度越重、浅层（0-10cm）土壤中残膜数量约占总量的78.0%且小块膜（<4cm2）最多[7-9]，更易造成土壤水分、养分、空气运行障碍，以致作物减产.地膜残留对种子发芽和幼苗生长产生很大影响.尽管残膜导致作物难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，残膜量为37.5kg/hm2时玉米的一类苗比例减少16.9%，75.0kg/hm2时减少34.2%，112.5kg/hm2时减少40.6%[12].李洪秋等经相关分析认为，残膜量对玉米一类苗的比例具有显著的不良影响[3].

玉米是内蒙古东部地区重要的农作物之一，并且覆膜栽培技术应用广泛，地膜污染日益加重，但目前缺乏残膜污染等相关的研究.2013年种植总面积为220万hm2，其中地膜覆盖面积100万hm2，覆膜面积占总面积的45.45%.内蒙古东四盟的种植面积163.3万hm2，占全区总面积的74.24%，其中覆膜面积为46万hm2，占全区覆膜总面积的46%.随着覆膜面积的扩大和覆膜年限的延长，土壤中的地膜残留量也在不断增多.本实验研究了覆膜、地膜残留和残膜的分布角度对玉米发芽的影响，旨在为内蒙古东部地区残膜污染对玉米生长的影响提供依据.

1 材料与方法

1.1 供试材料

实验材料：玉米品种为先玉6号，地膜采用厚0.006mm的新地膜.

1.2 实验设计

实验于内蒙古赤峰市赤峰学院生命科学学院实验室进行，土样取自实验楼前花坛，将取回的土壤风干后过筛装入花盆内，实验以残留地膜量和地膜的分布角度共设置了11个处理，其中不同地膜残留量7个处理，分别是①0kg/hm2、②22.5kg/hm2、③45kg/hm2、④90kg/hm2、⑤180kg/hm2、⑥360kg/hm2、⑦720kg/hm2;地膜不同分布角度4个处理：以180kg/hm2的量，按照不同角度放入花盆中，分别为0°、30°、60°、90°，每个处理重复4次.残膜模拟方法：将地膜裁剪成2×2㎝左右的面积，在播种前按指定净含量均匀铺撒在花盆中与土壤混合，深度为0～20㎝[4，12];另一组实验按照不同角度将残膜放入土壤中，尽可能放入残膜的状态符合农田中残膜的存在状态.

1.3 种子萌发指标的测定

萌发率：苗高2cm即为出苗，种子萌发率=（发芽种子粒数/供试种子粒数）×100%;

萌发峰值：第幾天萌发的数最大，即当天的萌发率最大;

T50%：萌发率达到50%的萌发时间.

1.4 数据分析

数据采用excel2007和SPSS16.0对数据进行分析.

2 结果与分析

2.1 不同地膜残留量对玉米种子萌发特性的影响

不同地膜残留量设置了对照和6个处理，从表1可以看出，对照的发芽率最高，地膜残留量为45kg/hm2和180kg/hm2时玉米的萌发率最低.残膜处理与对照相比玉米种子萌发率分别降低了5%、14.5%、9.5%、14.5%、1%和13%.从日发芽率上看，日萌发率最高主要出现在9～12天之间，在适当的水热情况下，9-12天后出苗率明显降低，萌发峰值的数值接近平均萌发率的1/3（图1，表1）.在对照处理中，由于没有地膜残留的影响，萌发峰值出现的较早，在第15天时已经完全完成了整个萌发过程，而有残膜处理的土壤中玉米种子完成萌发过程至少需要18天，这说明残膜减缓了种子的萌发过程（图2）.

2.2 残膜的分布状态对玉米种子萌发特性的影响

在残留地膜量相同的情况下，90°发芽率最高，达到了80.0%;30°、60°次之，发芽率分别为65.3%、69.5%;0°时发芽率最低，为60.0%（表2）.所以同样的地膜残留量，地膜的存在状态是90°时对水分、养分、空气交换等的影响最小，更有利于发芽和生长.萌发天数集中在5-15d，峰值出现在9-11d.30°和90°峰值最大，说明30°，90°度的条件更适合种子萌发.90°的T50%最小，所以90°对水和养料的影响最小.从日发芽率和萌发进程上看，9-14天时各处理的日萌发率最高（图3），萌发率达到50%的时间（T50%）以90°所用天数最少，0°所用天数最多（表2，图4）.

2.3 不同处理间玉米种子萌发率比较

对不同处理间玉米种子的萌发率进行方差分析可知：不同地膜残留量处理和不同角度分布处理对种子萌发均有显著影响（P<0.05）（见表3）.从多重比较结果看，在残留量处理中，与对照组对比较，残膜量为45kg/hm2、180kg/hm2、720kg/hm2差异性显著，22.5kg/hm2、90kg/hm2差异不显著（图5）;在不同分布角度中，0°与90°之间差异性显著，与30°、60°差异不显著（图6）.

3 结论与讨论

残留地膜无论是在量还是在分布角度上，对玉米发芽都有显著影响.地膜在土壤中的残存影响了土壤的水分、养分、孔隙度等指标.本文对土壤中地膜残留的梯度和分布角度的分析可知：随着地膜残留量的增加，玉米种子的发芽率呈现下降状态，残膜的分布角度对玉米种子的发芽的影响也较大，怎样保证土壤中地膜残留量较少和残留在土壤中的地膜的分布角度有利于玉米的发芽和生长势以后研究的重要方向.从本研究还可以看出，当土壤中地膜残留量达到360kg/hm2时玉米种子萌发率略有升高的现象，这可能与土壤中残留量增加对土壤产生了保温、保湿等对种子萌发产生了影响，但该结果还有待于进一步研究.

参考文献：

〔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〕严昌荣，梅旭荣，何文清，等.农用地膜残留污染的现状与防治[J].农业工程学报，2006，22（11）：269-272.

〔3〕李秋洪.论农田“白色污染”的防治技术[J].农业环境与发展，1997（2）：17-19.

〔4〕刘建国，李彦斌，张伟，等.绿洲棉田长期连作下残膜分布及对棉花生长的影响[J].农业环境科学学报，2010，29（2）：246-250.

〔5〕马辉，梅旭荣，严昌荣，等.华北典型农区棉田土壤中地膜残留特点研究[J].农业环境科学学报，2008，27（2）：570-573.

〔6〕齐小娟，顾延强，李文重，等.内蒙古农田残留地膜对农作物的危害调查[J].内蒙古农业科技，2001（2）：36-37.

〔7〕刘长庆，王琦，李传华，等.马铃薯田地膜残留特点研究[J].山东农业科学，20l0（4）：79-80.

〔8〕徐刚，杜晓明，曹云者，等.典型地区农用地膜残留水平及其形态特征研究[J].农业环境科学学报，2005，24（1）：79-83.

〔9〕杨晓涛.农膜污染的防治对策[J].农业环境与发展，2000（1）：28-29.

〔10〕刘伟峰，赵满全，田海清，等.农田地膜带来的环境污染和回收技术[J].中国农机化，2003（5）：34-35.

〔11〕章玲.关于清洁农业生产的思考[J].中国农村经济，2001（2）：38-42.

〔12〕向振今，李秋洪，刘林森.农田土壤中残留地膜污染对玉米生长与产量影響的研究[J].农业环境保护，1992，1（4）：179-180.