殘膜對土壤水分運(yùn)移的影響

張富林+蔡金洲+吳茂前+段小麗+熊桂云+范先鵬

摘要：采用室內(nèi)模擬的方法對殘膜影響土壤水分運(yùn)移進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，殘膜會阻礙土壤水分向上移動，而且殘留量和殘膜面積越大，阻礙作用越明顯。此外，殘膜對土壤水分下滲有一定的促進(jìn)作用。

關(guān)鍵詞：殘膜；土壤水分；運(yùn)移

中圖分類號：S152.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）24-6418-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.24.024

地膜覆蓋對增加作物產(chǎn)量和提高經(jīng)濟(jì)效益有重要作用，地膜已在中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛使用。但由于地膜在自然環(huán)境中難以降解，因而長期使用會使土壤中殘留大量地膜。關(guān)于地膜殘留對土壤、作物等的影響已有比較多的研究，如地膜會對土壤物理性質(zhì)[1-3]、土壤微生物[4，5]、農(nóng)作物的生長[3，6，7]和產(chǎn)量[8-10]等產(chǎn)生不利影響，地膜殘留還會影響土壤水分向上和向下移動[11，12]等。但以往相關(guān)研究采用的殘膜面積都較大，以面積在50 cm2以上的殘膜為主。實際調(diào)查結(jié)果顯示，殘留在土壤中的地膜多數(shù)都以小塊膜為主（殘膜面積小于4 cm2）[13-15]，少數(shù)以中塊膜（殘膜面積為4～25 cm2）為主[16]，而且隨著年限的增加，大塊膜還會逐漸破碎成為小塊膜，增加土壤中小塊膜的片數(shù)[13]。因此，有必要進(jìn)行殘膜面積特別是小面積殘膜殘留對土壤和作物影響的研究。本研究采用室內(nèi)模擬的方法重點對地膜殘留量和殘膜面積對土壤水分移動的影響進(jìn)行研究。

1 材料和方法

1.1 供試材料

供試土壤為0～20 cm的黃棕壤，采自湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院南湖實驗站，質(zhì)地較粘，屬重壤。采集的土壤風(fēng)干過5目篩后備用。供試土壤pH 7.16，有機(jī)質(zhì)23.15 g/kg，全氮2.20 mg/kg，全磷0.60 mg/kg，堿解氮156.51 mg/kg，速效磷21.79 mg/kg，速效鉀173.38 mg/kg。

供試地膜為市場購置的厚度為0.005 mm的白色聚乙烯地膜，剪成不同面積大小后進(jìn)行試驗，殘膜近似正方形。

1.2 試驗方法

本研究采用室內(nèi)模擬的方法分別研究了殘膜對水分向上和向下移動的影響。每個類型試驗都設(shè)置<4、4～25和25～30 cm2共3種殘膜面積，每種殘膜面積分別設(shè)0、20、100、400、800和1 600 kg/hm2共6個殘膜量水平，共計18個處理，每個處理3次重復(fù)。

模擬水分移動的裝置為帶有底座的有機(jī)玻璃管，有機(jī)玻璃管外徑100 mm，內(nèi)徑90 mm，高300 mm，底部封口并布滿小孔，具體裝置見圖1。

在研究地膜殘留對土壤水分向上移動的影響時，試驗過程如下：先在土柱底部墊一張9 cm的定量濾紙，然后裝入2 cm厚的石英砂，再墊一張9 cm的定量濾紙。待上述過程結(jié)束后，將過5目篩的風(fēng)干土壤樣品1 550 g與不同處理的殘膜混合均勻后裝入土柱，最終土柱高度為20 cm。在密封的有機(jī)玻璃底座中加入足量的水（以將有機(jī)玻璃柱放入底座中水不溢出為準(zhǔn)），然后將有機(jī)玻璃柱放入底座中，于第七天記錄并分析土柱中土壤水分向上移動的距離。

在研究地膜殘留對土壤水分向下移動的影響時，試驗過程如下：先在土柱底部墊一張9 cm的定量濾紙，防止土壤樣品將土柱底部的小孔堵塞，然后將過5目篩的風(fēng)干土壤樣品1 550 g與不同處理的殘膜混合均勻后裝入土柱，最終土柱高度為20 cm。裝柱后在土柱上部墊一張9 cm的定量濾紙，然后裝入2 cm厚的石英砂。在土柱的上部空間加入足量的水并每隔1 h對水量進(jìn)行補(bǔ)充（以水不溢出土柱為準(zhǔn)），于5 h后記錄并分析土柱中土壤水分向下移動的距離。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和作圖，用SPSS 11.5軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 試驗結(jié)果

2.1 殘膜對土壤水分向上移動的影響

土壤水分向上移動的結(jié)果表明，殘膜會阻礙土壤水分向上移動，而且殘留量越大，阻礙作用越明顯。當(dāng)殘膜面積為4～25 cm2時，1 600 kg/hm2殘留量的土壤水分向上移動距離為14.4 cm，僅為20 kg/hm2添加量的76.9%。此外，殘膜面積大小也是影響土壤水分移動極其重要的因素。殘膜面積越大，對土壤水分向上移動的阻礙作用越大，比如，當(dāng)殘留面積為<4 cm2時，20 kg/hm2殘留量的水分向上移動距離可達(dá)對照的94.9%，即使殘留量達(dá)到1 600 kg/hm2，其移動距離也為對照的89.1%；但當(dāng)殘留面積為4～25 cm2時，20和1 600 kg/hm2殘留量的移動距離分別僅為對照的94.4%和72.6%，而當(dāng)殘留面積為25～30 cm2時，兩個殘留水平的移動距離更是分別為對照的89.6%和59.5%（圖2）。

2.2 殘膜對土壤水分下滲的影響

殘膜對土壤水分下滲影響的結(jié)果見圖3。研究結(jié)果表明，無論殘膜面積是<4 cm2，還是4～25或者25～30 cm2，添加殘膜的土壤的水分下滲速度均有高于不添加殘膜處理的趨勢。當(dāng)殘膜面積<4時，無殘膜土壤的水分5 h下滲距離為11.8 cm，而20、100、400、800、1 600 kg/hm2殘膜添加量土壤的水分下滲距離分別是其的1.5、1.6、1.2、1.1、1.1倍，而且20、100 kg/hm2添加量的下滲距離與其存在顯著差異。這表明，殘膜在一定程度上能夠促進(jìn)土壤水分下滲，但殘膜對土壤水分下滲的影響沒有表現(xiàn)出隨殘膜量增加而規(guī)律性變化的特點。

3 小結(jié)與討論

地膜是中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)重要的生產(chǎn)資料，但長期使用會使土壤中殘留大量地膜。殘膜不僅會對土壤物理和生物性狀以及農(nóng)作物的生長產(chǎn)生不利影響，也會影響土壤水分運(yùn)移。武宗信[11]和南殿杰[12]對大面積殘膜（50 cm2以上）對土壤水分移動影響進(jìn)行研究表明，殘膜存在于土壤中會對水分的上移產(chǎn)生一定影響，殘留量越大，水分移動速度越慢。本研究中不同面積殘膜對土壤水分上移的結(jié)果也表明，殘膜會阻礙土壤水分向上移動，而且殘留量和殘膜面積越大，阻礙作用越明顯。殘留地膜對土壤水分向上移動的影響可能主要是阻礙了土壤毛細(xì)管水的移動，導(dǎo)致土壤水分向上移動的路徑被阻斷，從而降低土壤水分向上移動的速度。

本研究顯示，殘膜有一定的促進(jìn)土壤水分下滲的作用，但解紅娥[17]和南殿杰[12]研究表明，土壤中殘膜會降低土壤水分下滲的速度。本研究與兩位研究者的結(jié)果之所以不同，可能主要是因為他們研究選用的殘膜面積為50～300 cm2，大于本研究中所采用最大殘膜面積25～30 cm2。殘膜面積過大，幾乎切斷了土壤水分下滲的孔隙，使得土壤水分無法下滲。此外，殘膜對土壤水分下滲的影響沒有表現(xiàn)出隨殘膜量增加而規(guī)律性變化的特點。因此，殘膜對土壤水分下滲的影響尚需進(jìn)一步研究。

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