殘膜對農田土壤養分含量及微生物特征的影響

張丹，劉宏斌，馬忠明，唐文雪，魏燾，楊虎德，李俊改，王洪媛

（1中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/農業部面源污染控制重點實驗室，北京 100081；2甘肅省農業科學院，蘭州 730070；3甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所，蘭州 730070）

殘膜對農田土壤養分含量及微生物特征的影響

張丹1，劉宏斌1，馬忠明2，唐文雪3，魏燾3，楊虎德3，李俊改1，王洪媛1

（1中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所/農業部面源污染控制重點實驗室，北京 100081；2甘肅省農業科學院，蘭州 730070；3甘肅省農業科學院土壤肥料與節水農業研究所，蘭州 730070）

【目的】探究殘膜對土壤養分含量和生物學特征的影響，明確產生危害的土壤殘膜強度限值，為中國殘膜污染防治工作提供理論支撐。【方法】于2011—2015年在甘肅張掖設置0（CK）、150 kg·hm-2（T1）、300 kg·hm-2（T2）、450 kg·hm-2（T3）以及600 kg·hm-2（T4）殘膜梯度試驗，并測定不同殘膜強度下土壤理化性狀、微生物量碳氮、微生物群落豐度以及土壤酶活性等關鍵指標。【結果】殘膜對土壤含水量、有機質（SOM）、全氮（TN）、銨態氮（NH4

殘膜；土壤肥力；微生物量；微生物豐度；酶活性

0 引言

【研究意義】地膜作為重要的生產資料，對提高農民收益和保障糧食安全具有重要意義[1]。同時，地膜難以降解的特性及其在農田中的不合理利用，造成中國農田土壤中殘膜的大量積累，新疆地區地膜殘留強度最高可達502.2 kg·hm-2[2]。隨著土壤中地膜殘留強度的增加，殘膜帶來的負面效應日益凸顯，如土地質量惡化、作物產量下降、環境污染等[3-4]。因此，研究殘膜對土壤質量的影響對于殘膜防治工作具有重要的指導意義。【前人研究進展】殘膜對土壤物理性質影響較大，造成土壤板結、孔隙度減小、水分移動受阻、通透性變差等一系列問題[5-6]。例如，殘膜強度為200 kg·hm-2時，將明顯影響土壤水分的上下移動，飽和導水率僅為無膜處理的 12%[7]；土壤中殘膜強度為360 kg·hm-2時，土壤容重較對照增加5.8%—7.2%[8]。同時，殘膜影響土壤化學性狀，導致土壤肥力下降，董合干等[9]研究結果表明，隨著地膜殘留強度的升高，土壤有機質、堿解氮、有效磷和有效鉀含量下降，殘膜強度達到2 000 kg·hm-2時，其含量分別降低16.7%、55.0%、60.3%、17.9%。但也有試驗表明，殘膜強度為0—400 kg·hm-2時對土壤的化學性質影響不大[8]。造成試驗結果存在差異的原因為試驗周期短和殘膜強度差異較大。【本研究切入點】近年來，中國農用地膜用量不斷增加，農田土壤大量地膜殘留造成的“白色污染”現象普遍，然而殘膜對土壤化學性質的影響研究較少，且存在一定爭議[9]，尤其殘膜強度對土壤微生物特征的影響研究鮮有報道。【擬解決的關鍵問題】本研究擬通過5年不同殘膜強度梯度田間試驗，分析殘膜對農田土壤養分以及土壤微生物特征的影響，探討殘膜強度對土壤質量的影響機制，明確產生危害的土壤殘膜強度限值，為中國殘膜污染防治工作提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2011—2015年在甘肅省農業科學院張掖節水農業試驗站（39.4°N，99.0°E）進行。試驗站位于甘肅省河西走廊中部，海拔1 570 m，年平均日照時數3 085 h，平均氣溫7℃，≥10℃積溫2 896℃，無霜期153 d。該地區屬于溫帶大陸性干旱氣候，年降水量不足130 mm，平均年蒸發量2 075 mm，屬于典型的“無灌溉就無農業”的干旱灌溉地區，具有西北綠洲灌溉農業區的典型特征。供試土壤類型為灌淤土，質地輕壤，試驗前采集0—20 cm耕層土壤測定土壤現化性質：田間持水量為 31.7%，土壤有機質含量7.9 g·kg-1，速效磷24.7 mg·kg-1，速效鉀82.0 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

2011年播種前，人工將地膜剪碎為邊長 5 cm和邊長10 cm的正方形碎片，將兩種大小的碎片以1∶1的比例混合后，按地膜殘留強度 0（CK）、150 kg·hm-2（T1）、300 kg·hm-2（T2）、450 kg·hm-2（T3）和600 kg·hm-2（T4）5個水平，把剪碎的地膜鋪在地表，播種前隨整地作業混入耕層。每個處理設置3次重復，采用隨機區組排列，每個小區面積為22 m2。

種植作物類型為玉米，品種沈丹-16號，種植行距40 cm，株距20 cm，每公頃播種量為12.5萬株左右。采用全膜平作栽培，地膜使用量為 90 kg·hm-2，玉米收獲后人工回收當年覆蓋的大塊殘膜，部分小塊地膜仍保留在土壤中，補充因耕作或大風帶走的初始殘膜量，以保證試驗過程中殘膜強度基本穩定。玉米全生育期灌溉4次，灌溉定額為5 250 m3·hm-2，分別于拔節期、大喇叭口期、吐絲期、灌漿中期進行灌溉，比例為 20∶30∶30∶20。氮肥（N）施用量為 270 kg·hm-2，磷肥（P2O5）施用量為195 kg·hm-2，肥料品種分別為尿素（N 46%）、過磷酸鈣（P2O516%）。磷肥全作底肥，氮肥40%作底肥，30%大喇叭口期追施（條施），30%吐絲期期追施（條施）。

1.3 測定指標及方法

2015年作物收獲后（10月），采用多點取樣法取各小區0—20 cm耕層土壤混合樣，將土壤帶回實驗室，過2 mm篩，部分鮮土4℃冰箱保存，并于7 d內測定土壤含水量、銨態氮（NH4+-N）、硝態氮（NO3--N）、微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）、土壤微生物群落豐度以及土壤酶活性等指標，另一部分土樣進行風干，測定有機質、全氮以及Olsen-P含量。

土壤含水量、有機質、全氮、NH4+-N、NO3--N以及Olsen-P均采用常規的土壤農化分析方法[10]。MBC、 MBN測定采用氯仿熏蒸-0.5 mol·L-1K2SO4提取，Multi N/C 3100總有機碳/總氮分析儀測定[11]。土壤微生物群落豐度采用Biolog（ECO板）微平板法測定（Biolog自動微生物鑒定系統），具體試驗步驟如下：稱取相當于10 g風干土的新鮮土壤，盛于100 mL滅菌水的三角瓶中，250 r/min振蕩10 min，然后用無菌水分步稀釋至10-3，取上清液（125 μL）接種到測試板的每個孔中，25℃條件下培養，每間隔24 h用Biolog儀器在590 nm波長下測定其吸光值，試驗持續8 d。計算各處理測試板孔中溶液吸光值平均變化率（average well color development，AWCD）和多樣性指數（豐富度、Shannon指數、Simpson指數以及 McIntosh指數），計算公式見表 1[12-13]。采用熒光微孔板檢測技術（Varioskan Flash 4.00.53）測定α-葡萄糖苷酶（AG）、β-葡萄糖苷酶（BG）、纖維素酶（CBH）、木聚糖酶（BXYL）以及幾丁質酶（NAG）活性[14]（表2），具體測定方法如下：稱取1 g鮮土于250 mL三角瓶中，加100 mL滅菌水，250 r/min振蕩30 min，取50 μL熒光底物和200 μL土壤懸液加入96孔黑板孔中，25℃條件下培養4 h后加入10 μL的1 mol·L-1NaOH終止反應，采用酶標儀（Varioskan Flash 4.00.53）測定[15]。

1.4 數據處理

采用OriginLab 8.5軟件作圖，所有數據采用SPSS 19.0進行單因素方差分析（one-way ANOVA），統計分析處理間土壤理化性質、微生物量碳氮、土壤微生物群落豐度以及土壤酶活性之間的差異，多重比較采用Duncan法（P=0.05），平均值在P＜0.05水平下的任何差異具有統計學意義。

表1 計算吸光值平均變化率和土壤微生物群落功能多樣性指數公式Table 1 Formulas for average well color development and functional diversity calculations of soil microbial communities

表2 土壤酶功能、底物以及底物濃度Table 2 Extracellular enzymes assayed in soil microcosmos, including their functions, corresponding substrates, and substrate concentrations

2 結果

2.1 殘膜對土壤理化性質的影響

5年的大田試驗表明，殘膜對土壤含水量的影響較大，隨著殘膜強度的增加，土壤含水量顯著增加（P＜0.05）（圖1），其中T4處理的土壤含水量最高，為14.5%，比CK處理提高了29.5%，達到顯著差異水平（P＜0.05）。少量殘膜存在對水分的增加影響不顯著，T1處理比CK處理增加了1.2%，T2和T3處理的土壤含水量在12.0%—12.8%之間，略高于CK處理，但無顯著性差異（P＞0.05）。

殘膜強度顯著影響土壤有機質和全氮含量（P＜0.05）（圖1）。土壤有機質水平和殘膜強度呈線性負相關關系，隨著殘膜強度的增加，土壤有機質含量顯著降低（P＜0.05）。當土壤中殘膜強度達到300 kg·hm-2時，土壤有機質含量與CK相比，降低了8.3%，達到顯著水平（P＜0.05）。殘膜強度為600 kg·hm-2時，土壤有機質含量最低，僅為18.4 g·kg-1，比CK處理降低 13.1%。土壤全氮也表現出隨殘膜強度增加而顯著降低趨勢（P＜0.05），殘膜強度為600 kg·hm-2時，土壤全氮含量為0.86 g·kg-1，顯著低于其他處理（P＜0.05），與CK相比，土壤全氮含量降低9.7%。

圖1 殘膜強度對土壤含水量、有機質以及全氮含量的影響Fig. 1 Effects of residual plastic film on soil water content, organic matter and total nitrogen

不同處理間土壤 NH4+-N、NO3--N以及 Olsen-P含量存在顯著差異（P＜0.05），但三者隨殘膜強度增加的變化規律不同（圖2）。NH4+-N隨著殘膜強度的增加表現出先增加后降低的趨勢。T3處理的NH4+-N含量達到最大，為1.02 mg·kg-1，比CK（0.80 mg·kg-1）提高27.4%，達到顯著水平（P＜0.05），隨后，土壤NH4+-N含量降低，T4處理NH4+-N含量為0.82 mg·kg-1，顯著低于T2和T3處理（P＜0.05）。土壤NO3--N和Olsen-P含量隨殘膜強度變化趨勢基本相同，都表現出隨著土壤殘膜強度增加而顯著降低（P＜0.05），T1處理的NO3--N和Olsen-P含量最大，分別為6.8 mg·kg-1和44.0 mg·kg-1，比CK處理提高3.0%和7.8%，其中Olsen-P達到顯著水平（P＜0.05）。T4處理的NO3--N和Olsen-P含量最低，僅為4.3 mg·kg-1和26.0 mg·kg-1，與CK處理相比，分別降低63.2%和36.3%。

2.2 殘膜對土壤微生物量和群落豐度的影響

殘膜強度對土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量的影響結果表明（圖3），隨著殘膜強度增加，MBC和MBN含量均呈現先升高后降低的趨勢。CK處理下，土壤MBC和MBN含量較低，分別為68.2 mg·kg-1和15.8 mg·kg-1。T1和T2處理的土壤MBC和MBN含量較高，其中T2處理的土壤MBC和MBN含量達到最大，分別為155.5 mg·kg-1和30.4 mg·kg-1，比CK處理增加128.0%和92.4%，存在顯著性差異（P＜0.05）。而T3和T4處理的MBC和MBN含量顯著降低（P＜0.05），其分布范圍分別為15.4—37.9 mg·kg-1和13.0—17.4 mg·kg-1。

圖2 殘膜量對土壤銨態氮、硝態氮以及有效磷含量的影響Fig. 2 The effect of residual plastic film on soil ammonium, nitrate nitrogen and available phosphorus

圖3 殘膜量對土壤微生物量碳和微生物量氮含量的影響Fig. 3 The effect of residual plastic film on soil microbial biomass carbon and microbial biomass nitrogen

平均顏色變化率（average well color development，AWCD）表征了微生物群落碳源利用率，是反映土壤微生物活性、微生物群落生理功能多樣性的重要指標。連續8 d每間隔24 h測得AWCD值如圖4所示，試驗開始前2 d，各處理AWCD值較低，且無顯著性差異（P＞0.05），而在第2—6 d內AWCD快速增加，各處理間差異逐漸明顯，培養后期（7—8 d），AWCD增速變慢，趨于穩定。不同處理間 AWCD變化曲線不同，殘膜強度為 150 kg·hm-2時，相同培養時間下AWCD值最高，之后隨著殘膜強度的增加，AWCD顯著降低（P＜0.05）。例如，在培養時間為8 d時，各處理AWCD大小順序為T1＞CK＞T2＞T3＞T4，其中T1處理的AWCD值最高，為0.94，顯著高于其他處理（P＜0.05），T4處理的AWCD值最低，僅為0.74，比最高處理（T1）減少21.3%。

為進一步確定殘膜強度對土壤微生物豐度的影響，本文計算了豐富度、Shannon指數、Simpson指數以及McIntosh指數。計算結果顯示（表3），T1處理的豐富度和McIntosh指數最高，與CK相比，分別增加3.7%和10.4%，其中后者達到顯著性差異水平（P＜0.05）。T2處理的Shannon指數和Simpson指數最高，分別為3.224和0.961，略高于CK，但無顯著性差異（P＞0.05）。而高殘膜量下（T3和T4）微生物豐富度、Shannon指數、Simpson指數以及McIntosh指數降低，與 CK相比，分別減少 5.6%—11.1%，0.6%—2.1%，0.2%—0.3%以及 7.7%—11.9%，除 T3處理 Shannon指數和 Simpson指數以及 T4處理Simpson指數外，其余均達到顯著性差異水平（P＜0.05）。

2.3 殘膜對土壤酶活性的影響

處理間不同種類酶活性均存在顯著性差異（P＜0.05）（表4），T2處理的木聚糖酶和幾丁質酶活性較高，分別為847.4和1 317.8 nmol·g-1·h-1，是CK處理相應酶活性（182.5和439.3 nmol·g-1·h-1）的4.6倍和3.0倍。T3處理的α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶以及纖維素酶活性顯著高于其他處理（P＜0.05），分別為553.8、171.2和1 352.0 nmol·g-1·h-1，與其他處理相比，分別提高 15.2%—175.1%、12.6%—74.3%以及70.8%—128.1%。總體而言，T2和T3處理5種酶活性普遍較高，而在低殘膜水平和高殘膜水平下，酶活性較低，該結果與MBC、MBN規律基本相同。

圖4 平均顏色變化率（AWCD）隨培養時間變化的曲線Fig. 4 AWCD changes with incubation progress

表3 農田殘膜強度對土壤微生物AWCD和多樣性指數的影響(培養8天)Table 3 The effects of residual plastic film on AWCD, richness, dominance and eveness indices of soil microbial communities (8 days after incubating)

表4 不同殘膜強度處理下的土壤酶活性Table 4 Soil enzyme activities in different amounts of residual plastic film treatment (nmol·g-1·h-1)

3 討論

3.1 高殘膜強度降低土壤養分含量

土壤中殘膜的存在會阻礙表層土壤水分的下滲和上移，提高土壤含水量[8]。在甘肅干旱地區，年降雨量低于 130 mm，遠小于蒸發量，殘膜的存在能夠減少土壤表層水分蒸發，提高土壤含水量，有利于土壤保墑[16]。王志超等[7]通過室內模擬試驗表明，殘膜阻礙土壤過水能力，使得其土壤含水量明顯高于無殘膜處理。雖然殘膜會提高土壤0—20 cm土層含水量，但由于其阻礙水分的下滲，導致土壤30—40 cm土壤含水量顯著低于0—20 cm，影響作物根系的下扎，不利于其對土壤水分和養分的吸收[9]。

連續5年的大田試驗表明，土壤有機質含量和殘膜強度呈顯著負相關關系（P＜0.05），殘膜強度為600 kg·hm-2時，土壤有機質含量為18.4 g·kg-1，比空白處理低 13.1%，該研究結果與董合干等[17]關于殘膜強度500 kg·hm-2時，土壤有機質含量與空白處理相比，降低 16.5%的研究結果相近。其主要原因為殘膜影響玉米根系的生長，減少根系生物量，導致有機質輸入量降低，有研究表明，當殘膜強度達到720 kg·hm-2時，與無殘膜處理相比玉米根系生物量降低 12.5%[18]。同時，土壤有機質的腐質化過程需要微生物參與，高殘膜強度土壤微生物量和酶活性較低，造成土壤有機質含量降低。土壤總氮隨殘膜強度的變化規律與有機質相似，主要因為土壤中氮素99%以上來自于有機質，有機質含量降低會導致土壤全氮含量相應的降低[19]。

不同處理間土壤NH4+-N、NO3--N和Olsen-P含量存在顯著差異（P＜0.05）。土壤NH4+-N含量表現出隨著殘膜強度增加先增加后降低的趨勢，殘膜強度為450 kg·hm-2的處理土壤 NH4+-N含量最高，達到 1.0 mg·kg-1，其原因可能為該殘膜強度下土壤含水量增加導致土壤相關酶活性較高，從而有利于氨化作用的進行[20]。殘膜強度為600 kg·hm-2時，土壤NH4+-N、NO3--N和Olsen-P含量均顯著降低（P＜0.05）。高殘膜強度一方面會增加土壤容重，降低孔隙度，影響土壤的通氣性[21]，導致反硝化反應增強，N2O和 N2的排放量增加；另一方面，由于土壤有機質含量降低，微生物可利用碳源減少，土壤微生物生長受到抑制，最終影響土壤有機氮的氨化速率和硝化速率[22-24]。

3.2 高殘膜強度降低土壤微生物量、微生物群落豐度和酶活性

農田中殘膜強度顯著影響土壤微生物量碳、氮含量（P＜0.05）。殘膜強度≤300 kg·hm-2時，隨殘膜強度的增加，土壤微生物量碳、氮含量呈顯著增加趨勢。其原因主要為該階段土壤含水量增加有利于提高土壤微生物活性[25-26]，當農田中殘膜強度大于450 kg·hm-2時，土壤微生物量碳、氮含量呈顯著降低（P＜0.05），高殘膜強度下土壤有機質含量降低是造成土壤微生物量碳、氮含量較低的重要原因[27]。焦曉光等[28]對不同有機質含量土壤微生物量進行研究發現，有機質含量越高，土壤微生物量就越大。此外，殘膜產生的鄰苯二甲酸酯類有機污染物，具有致畸、致癌和致突變特點，高殘膜強度下，土壤中有機污染物濃度較高，對土壤微生物產生毒害作用越大[29]。

Biolog Eco板測定計算的平均顏色變化率、土壤微生物豐富度、Shannon指數、Simpson指數以及McIntosh指數分別表征微生物群落碳源利用率、碳源利用總數、物種豐富度、優勢種的優勢度以及物種均勻度，能夠反映微生物群落代謝功能多樣性[12-13]。低殘膜強度下Eco板平均顏色變化率、土壤微生物豐富度、Shannon指數、Simpson指數以及McIntosh指數較高，說明其土壤微生物群落物種的數量、優勢種的優勢度以及各物種的均勻度等較高[30]。殘膜強度超過450 kg·hm-2時，土壤微生物群落代謝多樣性顯著降低（P＜0.05）。其原因與土壤微生量隨殘膜強度變化的原因相同。

土壤酶是土壤生態系統中最活躍的組分，在營養物質轉化和有機質分解過程中起著非常重要的作用，其活性是評價土壤質量和生態健康的重要指標[32]。土壤α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、纖維素酶、木聚糖酶以及幾丁質酶主要參與有機質分解過程，受土壤水分、有機質、微生物活性等因素的影響[33]，隨著殘膜強度的增加，以上5種酶活性先增加后降低，殘膜強度為300—450 kg·hm-2時，酶活性普遍較高。當殘膜強度超過450 kg·hm-2時，土壤酶活性有所降低。由此看出，土壤酶活性隨殘膜強度變化規律與土壤微生物量碳、氮以及土壤微生物群落豐度變化規律基本一致。主要因為土壤酶主要來源于土壤微生物的活動，土壤微生物量和微生物群落豐度均可影響土壤酶活性。李晨華等[34]研究表明，農田土壤真核微生物、細菌、古菌等豐度與大多數土壤酶活性呈顯著正相關關系。

綜上所述，農田土壤中低量殘膜存在可適當提高土壤微生物量、微生物群落豐度和酶活性，但高殘膜強度導致土壤土壤微生物量、微生物群落豐度和酶活性降低。

4 結論

低量殘膜存在下可通過保水作用提高土壤微生物活性，而當殘膜量超過450 kg·hm-2時，土壤微生物量、微生物群落豐度和土壤酶活性顯著降低。同時，長期殘膜作用下會降低土壤SOM、TN、NH4+-N、NO3--N以及Olsen-P含量，引起土壤養分退化。因此，對于中國地膜殘膜污染較嚴重的地區，應加大殘膜防治工作力度，降低殘膜引起的土壤退化風險。

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（責任編輯 楊鑫浩）

Effect of Residual Plastic Film on Soil Nutrient Contents and Microbial Characteristics in the Farmland

ZHANG Dan1, LIU HongBin1, MA ZhongMing2, TANG WenXue3, WEI Tao3, YANG HuDe3, LI JunGai1, WANG HongYuan2
(1Institute of Agricultural Resources and Regional Planning, Chinese Academy of Agricultural Sciences/Ministry of Agriculture Key Laboratory of Nonpoint Source Pollution Control, Beijing 100081;2Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070;
3Institute of Soil, Fertilizer and Water-Saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070)

【Objective】 The purpose of this study was to explore the effect of residual plastic film on soil fertility and soil microbial characteristics, clarify the risk threshold of residual plastic film in the field and promote effective control and management of residual plastic film pollution in China.【Method】Five residual plastic film gradients were designed in representative farmlands in Zhangye county of Gansu province from 2011 to 2015, including 0 (CK), 150 kg·hm-2(T1), 300 kg·hm-2(T2), 450 kg·hm-2(T3) and 600 kg·hm-2(T4). After crop harvesting in 2015, soil physical and chemical properties, microbial biomass carbon and nitrogen, enzyme activity and microbial abundance were monitored.【Result】The amount of residual plastic film had a great effect on soilwater content, organic matter (SOM), total nitrogen (TN), ammonium (NH4+-N), nitrate nitrogen(NO3--N) and available phosphorus (Olsen-P), in which the soil water content was significantly increased with increasing residual plastic film in field, however the SOM, TN, NO3--N and Olsen-P were declined, the NH4+-N was increased and then decreased with the increase of residual plastic film. In the lower residual plastic film treatment, the soil microbial biomass carbon (MBC) and microbial biomass nitrogen (MBN) were improved because of soil water content increased compared with CK, however, they were significantly reduced in the high residual plastic film treatments (T3 and T4) (P＜0.05). In addition, the soil microbial community abundance (AWCD, richness, Shannon, Simpson and McIntosh) of CK and T1 were significantly higher than that of T3 and T4 (P＜0.05). The variation trend between soil enzyme activity and residual plastic film was similar to MBC and MBN, and the activities of α-1,4-glucosidase (AG), β-1,4-glucosidase (BG), Cellobiohydrolase (CBH), β-1,4-xylosidase (BXYL) and β-1,4-N-acetyl-glucosaminidase (NAG) were high in the treatments of 300-450 kg·hm-2of residual plastic film, however, they were significantly decreased when the residual in the treatment with plastic film at 600 kg·hm-2.【Conclusion】In the treatment with lower residual plastic film, the soil microbial activity was improved though increasing soil water content, whereas the soil microbial biomass carbon, microbial biomass nitrogen, microbial community abundance and soil enzyme activity were significantly decreased if the residual plastic film higher than 450 kg·hm-2. Moreover, the soil organic matter, total nitrogen, ammonium nitrogen, nitrate nitrogen and Olsen-P all reduced with long-term effect of high residual plastic film, and caused soil fertility degradation. It was concluded that management of the residual plastic film should be strengthened in order to reduce the risk of soil degradation, especially in the regions with serious residual plastic film pollution.

residual plastic film; soil fertility; microbial biomass; microbial abundance; enzyme activity

2016-07-13；接受日期：2016-11-28

國家公益性行業（農業）科研專項（201003014）

聯系方式：張丹，E-mail：zhangdan0630@126.com。通信作者王洪媛，E-mail：wanghongyuan@caas.cn

+-N）、硝態氮（NO3--N）、有效磷（Olsen-P）的影響較大，隨著殘膜強度的增加，土壤含水量顯著增加（P＜0.05），而SOM、TN、NO3--N以及Olsen-P顯著降低（P＜0.05），NH4

+-N則表現出先升高后降低的變化趨勢。低殘膜強度下，土壤微生物量碳（MBC）和土壤微生物量氮（MBN）含量增加，但高殘膜強度（T3和T4）則會顯著降低土壤微生物量（MBC和MBN）及微生物群落豐度（吸光值平均變化率、豐富度、Shannon指數、Simpson指數以及McIntosh指數）（P＜0.05）。土壤酶活性隨殘膜強度的變化趨勢同微生物量碳氮含量基本一致，殘膜強度為300—450 kg·hm-2時，土壤中α-葡萄糖苷酶（AG）、β-葡萄糖苷酶（BG）、纖維素酶（CBH）、木聚糖酶（BXYL）以及幾丁質酶（NAG）活性普遍較高，殘膜強度為600 kg·hm-2時土壤酶活性顯著降低（P＜0.05）。【結論】農田土壤中低量殘膜存在下可通過保水作用提高土壤微生物活性及其豐富度，而當殘膜強度超過450 kg·hm-2時，土壤微生物量、微生物群落豐度和土壤酶活性顯著降低；同時，長期殘膜作用下會降低土壤SOM、TN、NH4+-N、NO3

--N以及Olsen-P含量，引起土壤養分退化。因此，對于中國地膜殘膜污染較嚴重的地區，應加大殘膜防治工作力度，降低殘膜引起的土壤退化風險。