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.榆林學院 生命科學學院，陜西 榆林719000；2.烏蘭布和灌域管理局沙區灌溉試驗站，內蒙古 磴口015200）

地膜是繼農藥、化肥之后在農業生產中應用最為廣泛的化學產品。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害，在干旱、半干旱及高山冷涼地區成為作物增產的主要途徑［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，作物根系生長發育受阻及產量降低，不利于農業健康、持續發展［7－9］。可降解地膜、液體地膜具有普通地膜相同的生態功能，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可顯著改善土壤水熱狀況，提高作物產量及水分利用效率［13－16］，膜下滴灌可減少作物根際土壤鹽分積累［17－22］。河套灌區土壤鹽漬化嚴重，開展地膜再利用栽培技術對土壤水分、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，提高作物產量，具有節本增效等功效。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

試驗地位于河套灌區磴口縣補隆淖爾鎮，年均氣溫7.6℃，降雨量142.7mm，蒸發量2 381.8mm，無霜期136～144d，年日照時數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7.48%，有機質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 試驗設計及測定內容、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3次，9個小區，小區長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，烘干后用電導法測定各層土壤鹽分的電導率，然后根據經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日調查不同處理每天的出苗數，并統計不同處理的出苗率及出苗天數。油葵幼苗期（6月25日）調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（d）；Gi——播種日至出苗終止日間的逐日出苗數（株）；Ti——與Gi所對應的天數（d）；n——出苗終止天數（d）。

1.5 數據處理

試驗數據采用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 結果與分析

2.1 土壤水分

從頂凌期到油葵幼苗期，不同監測點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，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，在上層土壤中凝結為小冰晶，以固態水的形式保持在土壤中，并隨上層土壤溫度的不斷下降，凍結的水分則越多，導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到大氣中，播種前10d對各小區進行了灌水洗鹽、壓鹽，但播種前凍土層已完全融化，土壤水分蒸散以氣態與毛細管相結合，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、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，提高耕層土壤水分，這與閆雅非等［15］的試驗結果相一致；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的主要區域，舊地膜間較露地土壤水分含量高，蒸發強烈，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、高鹽的土壤環境，導致油葵萌發、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，因而作物生長出現差異。

4 結論

（1）地膜再利用栽培技術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對深層土壤水分、鹽分無顯著影響。

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

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

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