干旱區(qū)降解地膜對辣椒產(chǎn)量·收獲期土壤養(yǎng)分及酶活性的影響

董秀麗，閆靖華，張玉霞，李俊杰，聶愛湘

(新疆博州農(nóng)業(yè)技術推廣中心，新疆博樂 833400)

地膜是我國特別是干旱半干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的生產(chǎn)資料，地膜覆蓋栽培可顯著提高地溫并起到增產(chǎn)增收的作用。自然條件下普通地膜不易降解，隨著地膜使用年限的延長，大量的殘膜不僅破壞了土壤結構，還造成了作物的減產(chǎn)和耕地質量的下降，污染了次生環(huán)境。自20世紀70年代，歐美等國的科學家提出了降解塑料，并認為它是解決“白色污染”的理想途徑，成為世界各國研究的熱點。

土壤養(yǎng)分不僅是評價土壤肥力的重要指標，也是土壤微生物主要的能量來源，土壤酶的活性是土壤微生物多樣性的重要參數(shù)。目前國內覆蓋降解地膜對作物生長、品質和產(chǎn)量影響的報道較多，對土壤養(yǎng)分和酶活性的影響鮮見報道。該研究通過覆蓋生物降解膜對露地辣椒產(chǎn)量、收獲期耕層土壤養(yǎng)分的影響及酶活性的變化，旨在為干旱地區(qū)地膜污染治理及陸地辣椒收獲期施肥量提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

試驗地點設在新疆博樂市烏圖布拉格鎮(zhèn)博州高科技示范園區(qū)。土壤類型為灌漠土，其耕層養(yǎng)分含量為有機質12.93 g/kg、堿解氮64 mg/kg、速效磷12 mg/kg、速效鉀291 mg/kg。2019年5月7日人工點播，5月12日滴水，播前施入基肥(有機肥90 m/hm，磷酸二銨150 kg/hm)，全生育期共追施腐殖酸銨90 kg/hm、尿素210 kg/hm，滴灌磷酸一銨120 kg/hm。

試驗采取隨機區(qū)組設計3次重復，小區(qū)面積7.0 m×1.2 m。設3個處理：淀粉基全生物降解膜、普通膜(聚氯乙烯地膜)、對照(不覆膜)。生物降解膜由新疆烏魯木齊新惠農(nóng)環(huán)科技有限公司提供，規(guī)格為80 cm×0.01 mm。普通地膜由當?shù)毓╀N商提供，規(guī)格為80 cm×0.01 mm。

計產(chǎn)及考種。從辣椒成熟期開始每隔7 d左右采收一次，每次將達到商品采收期的辣椒全部采收，采收至2019年10月9日，各次采收的重量之和為各小區(qū)辣椒產(chǎn)量。在辣椒采收中期，選取有代表性的10個辣椒進行室內考種和測產(chǎn)，測量椒果長度、柄長、椒果直徑。

土樣采集。各小區(qū)分別于辣椒始收期和收獲末期，采取五點混合取樣法,用土鉆取0～20、20～40 cm土層樣,每個樣品3次重復，分別混勻后帶回化驗室。土樣經(jīng)自然風干后研磨過1.00和0.25 mm篩，測定土壤養(yǎng)分及土壤酶活性。

土樣測定方法。

土壤養(yǎng)分。土壤有機質采用重鉻酸鉀氧化容量法測定；土壤堿解氮采用擴散吸收法測定；土壤速效磷采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測定；土壤速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定。

土壤酶活性。過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法測定；脲酶活性采用苯酚鈉比色法測定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法測定。

采用Excel 2000和SPSS 19.0統(tǒng)計軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

由表1可知，覆普通膜的處理其辣椒平均單果重顯著高于對照，降解膜與普通膜和降解膜與對照間差異均未達到顯著水平。覆降解膜的處理產(chǎn)量較對照增加6.28%，覆普通膜的處理產(chǎn)量較對照增加17.44%，3個處理間的產(chǎn)量差異均達顯著水平，這可能是由于降解膜在辣椒蕾期進入破裂期，初花期進入崩裂期，裂解的時間過早，不能很好地發(fā)揮增溫保墑功效，影響了辣椒果實的生長。

表1 不同處理辣椒農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量差異

由表2可知，收獲末期較始收期在0～20 cm土層中覆降解膜和CK處理的土壤有機質分別減少了1.90和2.47 g/kg，覆普通膜處理的土壤有機質增加了1.61 g/kg，可能是由于覆降解膜和對照處理的土壤通透性較好，適宜微生物的活動，微生物活動的同時加速了有機質的分解。

隨著收獲的進行，3種處理的土壤堿解氮、速效磷和速效鉀含量在0～20和20～40 cm土層中均呈降低趨勢，這可能是由于辣椒收獲期追肥量偏少，不能滿足辣椒的正常生長，植株根系吸收了土壤中的基礎養(yǎng)分造成的。

總體來看，辣椒收獲期覆普通膜處理的0～20和20～40 cm土層中土壤含水量高于覆降解膜處理的；相同時期相同土層中覆普通膜處理的土壤pH較覆降解膜和CK的高。可能是進入收獲期地表的降解膜已經(jīng)完全裂解喪失了增溫保墑的作用，普通膜可有效阻礙了地表的蒸騰作用，相同水肥管理條件下普通膜處理的土壤含水量高，土壤中的鹽分濃度低，pH高。

表2 不同覆蓋材料對辣椒收獲期土壤理化性質的影響

從圖1可以看出，覆普通膜處理的在始收期0～20 cm土層中過氧化氫酶活性高于覆降解膜處理和對照處理，始收期20～40 cm土層中過氧化氫酶活性低于覆降解膜處理和對照處理，收獲末期0～40 cm土層中覆普通膜處理的過氧化氫酶活性低于覆降解膜處理和對照處理，可能是普通地膜的保水性好，耕層土壤含水量高，土壤通透性變差，導致辣椒根系和土壤的呼吸加劇，CO的分壓增高,還原性增強,氧化還原電位下降，抑制了土壤中過氧化氫酶的活性；也可能是大量微生物參與了降解膜的降解，覆降解膜處理的土壤中微生物豐富度高，微生物的活動增加了過氧化氫酶的活性。

從圖2可以看出，總體上覆普通膜的脲酶活性的耕層土壤脲酶活性低于覆降解膜處理和對照，其原因可能是由于覆普通膜的小區(qū)土壤含水量增加,而使土壤中尿素濃度降低所致。

從圖3可以看出，總體上覆降解膜處理的土壤蔗糖酶活性高于覆普通膜處理。辣椒進入收獲期降解膜已經(jīng)完全裂解，土壤的呼吸強度增加，從而影響了土壤蔗糖酶的活性。

圖1 不同覆蓋材料對始收期(a)和收獲末期(b)土壤過氧化氫酶活性的影響Fig.1 Effects of different mulching materials on soil catalase activity at the beginning of harvest (a) and at the end of harvest (b)

圖2 不同覆蓋材料對始收期(a)和收獲末期(b)土壤脲酶活性的影響Fig.2 Effects of different mulching materials on soil urease activity at the beginning of harvest (a) and at the end of harvest (b)

圖3 不同覆蓋材料對始收期(a)和收獲末期(b)土壤蔗糖酶活性的影響Fig.3 Effects of different mulching materials on soil invertase activity at the beginning of harvest (a) and at the end of harvest (b)

從表3可以看出，0～40 cm土層中蔗糖酶與脲酶、堿解氮呈極顯著正相關，與速效磷呈顯著正相關，與速效鉀呈顯著負相關，有機質、堿解氮、速效磷和速效鉀與過氧化氫酶的相關性均未達到顯著水平；脲酶與速效鉀呈極顯著負相關,脲酶與有機質、堿解氮和速效磷相關性不顯著。說明隨著辣椒不斷采收耕層中堿解氮和速效磷的減少抑制了蔗糖酶的活性，隨著耕層中速效鉀的減少促進土壤蔗糖酶和脲酶的活性的增加，速效鉀與堿解氮、速效磷呈極顯著正相關，速效磷與堿解氮呈極顯著正相關，土壤有機質含量與其他土壤養(yǎng)分之間相關性不顯著。

3 結論與討論

新疆干旱少雨，紫外線強，特殊的氣候條件使降解膜誘導期縮短，在辣椒蕾期進入破裂期，初花期進入崩裂期，裂解的時間過早，辣椒生長中后期不能很好地發(fā)揮增溫保墑的功效是產(chǎn)量沒有覆普通膜處理的小區(qū)高的主要原因。建議適當調整配方使該降解膜的崩裂期延后至辣椒進入始收期，則應該對辣椒的產(chǎn)量影響不大。

土壤中的一切生化過程都有酶的參與，酶的活性代表著土壤中正在進行著各種生化過程的方向和強度，是土壤養(yǎng)分轉化的媒介，直接影響土壤養(yǎng)分的有效性和供給狀態(tài)，是評價土壤質量的重要指標之一。相同處理下的0～20 cm土層中過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶的活性均高于20～40 cm土層，與田露等的研究結果相同。0～20 cm土層中植物的根系、微生物、其他動物(如蚯蚓)等較20～40 cm土層多，且0～20 cm 土層的呼吸強度高于20～40 cm土層，春季基施的有機肥也主要集中在0～20 cm土層中，以上因素均影響著0～20 cm土層中土壤酶的活性。在辣椒整個收獲期0～20 cm 土層覆降解膜處理的土壤蔗糖酶和脲酶活性高于覆普通膜處理，可能是土壤微生物參與了降解膜的降解，隨著降解的進行土壤中微生物的多樣性發(fā)生變化，影響了土壤酶的活性，與何文清等的研究結果相同，土壤中速效養(yǎng)分的變化也直接或間接地影響土壤酶活性的變化。

表3 收獲期土壤養(yǎng)分與酶活性的相關性