地膜再利用對土壤水鹽及油葵幼苗生長的影響

艾海艦，李志熙，邊利軍

（1.榆林學(xué)院 生命科學(xué)學(xué)院，陜西 榆林719000；2.烏蘭布和灌域管理局沙區(qū)灌溉試驗站，內(nèi)蒙古 磴口015200）

地膜是繼農(nóng)藥、化肥之后在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最為廣泛的化學(xué)產(chǎn)品。地膜覆蓋不僅可提高土壤溫度，保持土壤濕度，而且可促進土壤微生物生長，提高肥料利用率，減輕水土流失及洪澇災(zāi)害，在干旱、半干旱及高山冷涼地區(qū)成為作物增產(chǎn)的主要途徑［1－6］，但地膜覆蓋引起的“白色污染”易造成土壤容重增加，土壤水分移動緩慢，作物根系生長發(fā)育受阻及產(chǎn)量降低，不利于農(nóng)業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展［7－9］?？山到獾啬ぁ⒁后w地膜具有普通地膜相同的生態(tài)功能，但其拉伸性能、機械強度等較差，成本較高，難以推廣［10－12］。地膜再利用栽培技術(shù)可顯著改善土壤水熱狀況，提高作物產(chǎn)量及水分利用效率［13－16］，膜下滴灌可減少作物根際土壤鹽分積累［17－22］。河套灌區(qū)土壤鹽漬化嚴重，開展地膜再利用栽培技術(shù)對土壤水分、鹽分及油葵（Helianthus annuus）生長方面的研究，不但可減少地膜用量，而且可減少土壤鹽分表聚，提高作物產(chǎn)量，具有節(jié)本增效等功效。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于河套灌區(qū)磴口縣補隆淖爾鎮(zhèn)，年均氣溫7.6℃，降雨量142.7mm，蒸發(fā)量2 381.8mm，無霜期136～144d，年日照時數(shù)3 209.5h，作物生長期光合有效輻射1.68×105J／cm2。試驗地海拔1 047.4m，土壤為灌於土，地下水位在120cm左右，耕層土壤總孔隙度為43.65%，田間持水率23.23%，凋萎系數(shù)7.48%，有機質(zhì)10.0g／kg左右，含鹽量為1.50g／kg左右，主要為氯化物—硫酸鹽。試驗地0—80cm土層土壤容重基本一致，平均為1.48g／cm3［23－24］，80—100cm土層土壤容重平均為1.52g／cm3。

1.2 試驗設(shè)計及測定內(nèi)容、方法

采用玉米—油葵輪作，前一年種植地膜玉米，作為地膜再利用的預(yù)備試驗。試驗以玉米收獲后清除殘膜、翻耕后的露地為對照，第2a在玉米后茬的舊地膜覆蓋帶和舊地膜間種植油葵。試驗用地膜寬度為70cm，相鄰地膜帶間的露地為40cm，地膜邊沿覆土寬度約為10cm。預(yù)備試驗于2011年4—9月進行，正式試驗于2012年3—6月進行，重復(fù)3次，9個小區(qū)，小區(qū)長20m，寬12m。

（1）露地種植。秋澆前清除玉米秸稈及殘膜，翻耕30cm。第2a春未夏初（5月25日）在露地上用點播器人工種植油葵。

（2）舊地膜帶種植。玉米收獲后清除玉米稈，留茬不揭膜，不翻耕，秋澆。第2a春未夏初（5月25日）在舊地膜上用點播器人工種植2行油葵，兩行之間的距離為40cm，即地膜帶為窄行距，地膜間為寬行距。

（3）舊地膜間種植。玉米收獲后清除玉米稈，留茬不揭膜，不翻耕，秋澆。第2a春未夏初（5月25日）在舊地膜之間的露地用點播器人工種植2行油葵，兩行之間的距離為40cm，即地膜帶為寬行距，地膜間為窄行距。

1.3 農(nóng)藝措施

供試油葵品種為G101，地膜為高壓聚乙烯膜，厚度8μm，幅寬70cm。不同小區(qū)均采用寬窄行種植，寬行行距80cm，窄行行距40cm，株距24cm，密度為6 900穴／hm2。5月25日人工種植油葵，每穴1粒種子。向日葵播種后采用點播器，人工施磷酸二銨225kg／hm2，硝酸鉀3.75kg／hm2。

為了減少土壤鹽分表聚，在土壤返漿期（4月26日）用耘鋤對露地及舊地膜間進行淺耕，并在播種前10d（5月15日）對各小區(qū)灌水120mm（量水堰測定），進行洗鹽、壓鹽。播種前對露地及舊地膜間進行淺耕。油葵播種到幼苗期間不灌水，不施肥。播種到幼苗期無降水。

1.4 測定內(nèi)容及方法

1.4.1 土壤水分 在露地（窄行中間）、舊地膜帶（地膜覆蓋的中部）、舊地膜附近（距舊地膜邊緣及舊地膜間的種植行各2.5cm）、舊地膜間（原玉米行的寬行，即舊地膜之間的中間位置），每年用土鉆（φ＝4cm）每間隔10cm土層采樣1次，在土壤頂凌期（3月25日）、土壤返漿期（4月25日）和油葵種植前（5月25日）、油葵幼苗期（6月25日）用烘干法測定露地、舊地膜帶、舊地膜間及舊地膜附近0—100cm土層土壤水分（%）。

1.4.2 土壤鹽分 在采集土壤水分土樣時，分層采集不同測試點0—100cm土層土樣，烘干后用電導(dǎo)法測定各層土壤鹽分的電導(dǎo)率，然后根據(jù)經(jīng)驗公式換算為土壤全鹽含量［23－24］。

式中：Y——土壤鹽分含量（g／kg）；L——25℃時待測土壤1∶5土壤水浸出液的電導(dǎo)率（mS／cm）。

1.4.3 油葵幼苗生長狀況 每年5月30日至6月10日調(diào)查不同處理每天的出苗數(shù)，并統(tǒng)計不同處理的出苗率及出苗天數(shù)。油葵幼苗期（6月25日）調(diào)查不同處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——出苗天數(shù)（d）；Gi——播種日至出苗終止日間的逐日出苗數(shù)（株）；Ti——與Gi所對應(yīng)的天數(shù)（d）；n——出苗終止天數(shù)（d）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2003處理，用SPSS 10.0軟件進行單因素方差分析；如果差異顯著，則采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗法進行多重比較，檢驗不同處理之間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤水分

從頂凌期到油葵幼苗期，不同監(jiān)測點0—100cm土層土壤水分大小順序為：頂凌期＞返漿期＞播種前＞幼苗期（圖1）。試驗地地下水位為1.20m左右，入冬前秋澆洗鹽，入冬后土壤凍結(jié)，由于深層土壤溫度及水汽壓高，深層土壤水分向上層土壤擴散，在上層土壤中凝結(jié)為小冰晶，以固態(tài)水的形式保持在土壤中，并隨上層土壤溫度的不斷下降，凍結(jié)的水分則越多，導(dǎo)致上層土壤水分含量越高。試驗地凍土層最深達110cm，當春季氣溫回升，凍土層從上部、下部向中間融化。頂凌期上層融化深度為5.0—7.0cm，深層向上層融化達到80cm土層，土壤中仍存在70cm厚的凍土層，故土壤水分蒸散量較小，土壤水分高。冬季土壤水分不斷向上層土壤匯集并凝結(jié)成小冰晶，在犁底層形成“冰晶集聚層”。

在凍土層沒有完全融化之前，犁底層土壤中融化的冰晶不能下滲到深層土壤，只能沿著土壤毛細管上升到地表，使土壤表層的含水量增多，造成土壤“返漿”。返漿期測定時上層土壤融化深度為40cm左右，深層土壤融化深度已上升到60cm土層，雖然返漿期氣溫升高，土壤蒸發(fā)強度增加，但由于大量冰晶融化，故土壤水分略低于頂凌期。頂凌期和返漿期土壤水分散失主要是通過毛細管從地表蒸發(fā)到大氣中，播種前10d對各小區(qū)進行了灌水洗鹽、壓鹽，但播種前凍土層已完全融化，土壤水分蒸散以氣態(tài)與毛細管相結(jié)合，蒸散強烈，因而播種前土壤水分低于返漿期。從播種到幼苗期無灌溉及降水過程，隨著氣溫的不斷增加，土壤蒸散量則持續(xù)增加，故幼苗期的土壤水分最低。

圖1 不同時期不同處理的土壤水分

頂凌期舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間、露地0—10cm土層的土壤水分分別為21.89%，21.06%，19.54%，18.57%，舊地膜帶極顯著高于舊地膜間及露地，舊地膜附近極顯著高于露地，顯著高于舊地膜間。頂凌期10cm土層以下不同測試點的土壤水分基本相同。土壤返漿期舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間、露地0—20cm土層土壤水分分別為20.85%，20.11%，19.10%，18.18%，舊地膜帶極顯著高于露地，舊地膜附近顯著高于露地。舊地膜帶、舊地地膜附近、舊地膜間、露地0—40cm土層土壤水分分別為21.04%，20.94%，20.24%，19.47%，舊地膜帶、舊地膜附近顯著高于露地。返漿期40cm土層以下不同測試點的土壤水分無顯著差異；舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間、露地0—20cm土層土壤水分分別為21.90%，21.40%，20.73%，20.10%，舊地膜帶、舊地膜附近顯著高于露地。播種前20cm土層以下不同測試點的土壤水分基本相同。從5～15d到向日葵幼苗期無灌溉及降水過程，油葵幼苗期舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間、露地0—20cm土層土壤水分分別為16.90%，16.31%，15.86%，15.39%，舊地膜帶、舊地膜附近顯著高于露地；舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間、露地0—40cm土層土壤水分分別為16.73%，6.36%，16.07%，15.61%，舊地膜帶顯著高于露地。幼苗期40cm土層以下不同測試點的土壤水分無顯著差異。

不同測試點在不同時期40cm土層以下的土壤水分基本相同且含量較高，變化幅度較小，主要是40cm土層以下土壤水分受地下水的影響較大，損失的水分能夠得到及時補給，能夠穩(wěn)定在一定的水平。

2.2 土壤鹽分

從頂凌期到油葵幼苗期，由于秋澆洗鹽和春季灌水壓鹽，露地、舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間0—100 cm土層土壤鹽分高低順序為：返漿期＞幼苗期＞播種前＞頂凌期，且不同測定時期土壤鹽分變化幅度為：舊地膜附近＞舊地膜間＞露地＞舊地膜帶（圖2）。

頂凌期露地、舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間0—20cm土層土壤含鹽量分別為1.04，0.90，1.21，1.11g／kg，舊地膜附近極顯著高于舊地膜間，舊地膜間顯著高于露地，露地則極顯著高于舊地膜帶。頂凌期20cm土層以下不同測試點的土壤鹽分基本一致，無顯著差異。返漿期露地、舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間0—50cm土層土壤含鹽量分別為：1.65，1.28，2.34，1.97g／kg之間存在極顯著差異，且舊地膜附近、舊地膜間0—10cm土層土壤鹽分高達3.86，3.03g／kg。經(jīng)過春季灌水壓鹽，播種時不同測試點的土壤鹽分較返漿期降低。播種時露地、舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間0—30cm土層土壤含鹽量分別為：1.35，1.15，1.79，1.60g／kg，之間存在極顯著差異。播種時30cm土層以下不同測試點的土壤鹽分含量基本相同。幼苗期露地、舊地膜帶、舊地膜附近、舊地膜間0—30cm土層土壤含鹽量分別為：1.82，1.26，2.24，2.07g／kg，舊地膜附近顯著高于舊地膜間，舊地膜間極顯著高于露地，露地則極顯著高于舊地膜帶。

不同測試點不同時期50cm以下土層的土壤鹽分基本相同，基本穩(wěn)定在較高的水平，主要是50cm以下土壤鹽分受地下水位的影響。

圖2 不同時期不同處理的土壤鹽分

2.3 向日葵幼苗生長狀況

從舊地膜帶到露地、舊地膜間，油葵的出苗天數(shù)逐漸延長，出苗率、存活率逐漸降低，之間存在極顯著差異（表1）。從舊地膜帶到露地、舊地膜間，油葵的株高、莖粗、葉片數(shù)、根系深度、根系幅度也逐漸降低，之間也存在著極顯著差異。

表1 不同處理的出苗狀況及生長狀況

從舊地膜帶到裸地、舊地膜間，油葵的葉片、葉柄、莖及根系生物量均逐漸降低，之間存在極顯著差異（表2）。露地的根冠比顯著高于舊地膜帶，舊地膜帶極顯著高于舊地膜間。露地的根冠比比較高，舊地膜間的比較低，主要是適量的土壤鹽分可促進油葵根系生長，過量的鹽分則抑制油葵根系生長［25］。

表2 不同處理的幼苗生物量

3 討論

舊地膜的密閉性雖不及新地膜，但與露地相比，舊地膜帶仍能顯著減少土壤水分蒸發(fā)，提高耕層土壤水分，這與閆雅非等［15］的試驗結(jié)果相一致；舊地膜帶的土壤水分高于露地，主要是試驗地地下水位較高，舊地膜帶的土壤溫度較高［16］，土壤中上行水汽蒸發(fā)強烈，受舊地膜覆蓋的影響，舊地膜邊沿及舊地膜間成為土壤水分蒸發(fā)的主要通道［17，23，26－27］，因而舊地 膜附近及舊地膜間的土壤水分較露地高；由于舊地膜附近受舊地膜下土壤水汽蒸發(fā)的影響程度大于舊地膜間，因而舊地膜附近耕層土壤的水分高于舊地膜間。一般情況下土壤蒸發(fā)越強烈，土壤鹽分表聚則越多。舊地膜帶的土壤水分上行到地表，遇到舊地膜后不能蒸散到大氣中，而是凝結(jié)成水珠，重新返回到表層土壤（即耕層土壤），起到洗鹽、壓鹽的作用，因而舊地膜帶耕層土壤鹽分較露地低。舊地膜間是舊地膜覆蓋田土壤水分蒸發(fā)的主要區(qū)域，舊地膜間較露地土壤水分含量高，蒸發(fā)強烈，因而表層土壤鹽分表聚較多，鹽分含量較高。由于舊地膜附近土壤水分蒸發(fā)更加強烈，因而土壤鹽分表聚則更嚴重，鹽分含量則最高。雖然油葵為耐鹽性較強的作物，但由于油葵播種時舊地膜間、舊地膜附近的土壤水分、鹽分含量較高，導(dǎo)致舊地膜間種植的油葵從播種到幼苗期均處于高濕、高鹽的土壤環(huán)境，導(dǎo)致油葵萌發(fā)、生長緩慢，出苗率、存活率降低；雖然舊地膜帶的土壤水分較高，但由于土壤鹽分含量較低，且土壤溫度較高［16］，因而油葵的出苗期短，出苗率、存活率高且生長狀況良好。舊地膜間種植的油葵生長狀況比露地差，該結(jié)果與閆雅非等［15］的不一致，主要是二者試驗地的土壤鹽分含量不同，因而作物生長出現(xiàn)差異。

4 結(jié)論

（1）地膜再利用栽培技術(shù)可提高舊地膜帶及舊地膜附近、舊地膜間耕層的土壤水分，降低舊地膜帶耕層的土壤鹽分，但提高了舊地膜附近及舊地膜間耕層的土壤鹽分。地膜再利用栽培技術(shù)對深層土壤水分、鹽分無顯著影響。

（2）地膜再利用栽培技術(shù)縮短了舊地膜帶油葵的出苗天數(shù)，提高了油葵的出苗率及存活率，促進了油葵幼苗生長；但地膜再利用栽培技術(shù)延長了舊地膜間油葵的出苗天數(shù)，降低了油葵的出苗率及存活率，抑制了油葵幼苗生長。

（3）應(yīng)用地膜再利用栽培技術(shù)種植油葵時，應(yīng)將油葵種植在舊地膜覆帶上，不應(yīng)將油葵種植在舊地膜之間。

［1］ 杜社妮，白崗栓.玉米地膜覆蓋的土壤環(huán)境效應(yīng)［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2007，25（5）：56－59.

［2］ 羅付香，林超文，涂仕華，等.氮肥形態(tài)和地膜覆蓋對坡耕地玉米產(chǎn)量和土壤氮素流失的影響［J］.水土保持學(xué)報，2012，26（6）：11－16.

［3］ 張德奇，廖允成，賈志寬，等.寧南旱區(qū)谷子地膜覆蓋的土壤水溫效應(yīng)［J］.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005，38（10）：2069－2075.

［4］ 張德奇，廖允成，賈志寬.旱區(qū)地膜覆蓋技術(shù)的研究進展及發(fā)展前景［J］.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2005，23（1）：208－213.

［5］ 王友貞，袁先江，許滸，等.水稻旱作覆膜的增溫保墑效果及其對生育性狀影響研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2002，18（2）：29－31.

［6］ 馬樹慶，王琪，郭建平，等.玉米地膜覆蓋土壤水分效應(yīng)及抗旱澇試驗研究［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2009，18（3）：8－13.

［7］ 嚴昌榮，梅旭榮，何文清，等.農(nóng)用地膜殘留污染的現(xiàn)狀與防治［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2006，22（11）：269－272.

［8］ 徐剛，杜曉明，曹云者，等.典型地區(qū)農(nóng)用地膜殘留水平及其形態(tài)特征研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2005，24（1）：79－83.

［9］ 何文清，嚴昌榮，趙彩霞，等.我國地膜應(yīng)用污染現(xiàn)狀及其防治途徑研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2009，28（3）：533－538.

［10］ 申麗霞，王璞，張麗麗.可降解地膜的降解性能及對土壤溫度、水分和玉米生長的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（4）：111－116.

［11］ 楊青華，賀德先，劉華山.液體地膜覆蓋對棉花產(chǎn)量與土壤環(huán)境的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（5）：123－126.

［12］ 楊青華，韓錦峰，賀德先.液體地膜覆蓋對棉田土壤微生物和酶活性的影響［J］.生態(tài)學(xué)報，2005，25（6）：1312－1317.

［13］ 閆志利，吳兵，黨占海，等.農(nóng)田舊膜再利用方式對胡麻生理指標及產(chǎn)量的影響［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，20（2）：197－202.

［14］ 吳兵，高玉紅，趙利，等.舊膜再利用方式對旱地胡麻干物質(zhì)生產(chǎn)及水分利用效率的影響［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2012，20（11）：1457－463.

［15］ 閆雅非，劉景輝，史建國，等.不同舊膜再利用方式對向日葵產(chǎn)量及水分利用效率的影響［J］.華北農(nóng)學(xué)報，2012，27（6）：219－2233.

［16］ 史建國，劉景輝，閆雅非，等.舊膜再利用對土壤溫度及向日葵生育進程和產(chǎn)量的影響［J］.作物雜志，2012（1）：130－134.

［17］ 李毅，邵明安，王文焰，等.不同灌水定額條件下的覆膜開孔蒸發(fā)實驗研究［J］.水科學(xué)進展，2004，15（3）：357－363.

［18］ 王全九，王文焰，呂殿青，等.膜下滴灌鹽堿地水鹽運移性研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2000，16（7）：54－57.

［19］ 譚軍利，康躍虎，焦艷平，等.不同種植年限覆膜滴灌鹽堿地土壤鹽分離子分布特征［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2008，24（6）：59－63.

［20］ 馬東豪，王全九，來劍斌.膜下滴灌條件下灌水水質(zhì)和流量對土壤鹽分分布影響的田間試驗研究［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2005，21（3）：42－46.

［21］ 劉建軍，王全九，張明，等.膜下滴灌土壤鹽分年季變化特征研究［J］.中國農(nóng)村水利水電，2012（11）：48－52.

［22］ 王雅琴，劉洪光，朱擁軍.重鹽堿地膜下滴灌土壤鹽分運移規(guī)律研究［J］.灌溉排水學(xué)報，2010，29（3）：58－60.

［23］ 杜社妮，于健，耿桂俊，等.定植孔密封方式對土壤水熱鹽及番茄苗存活率的影響［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（12）：110－116.

［24］ 白崗栓，杜社妮，于健，等.激光平地改善土壤水鹽分布并提高春小麥產(chǎn)量［J］.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2013，29（8）：125－134.

［25］ 陳炳東，黃高寶，陳玉梁，等.鹽脅迫對油葵根系活力和幼苗生長的影響［J］.中國油料作物學(xué)報，2008，30（3）：327－330.

［26］ 李毅，王全九，王文焰，等.覆膜開孔土壤蒸發(fā)的水鹽分布特征及運移規(guī)律研究［J］.植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2005，11（2）：187－193.

［27］ 高金芳，李毅，陳世平，等.覆膜開孔蒸發(fā)條件下土體高度對水鹽運移的影響［J］.農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2010，41（9）：50－55.