不同殘膜量土壤對棉花幼苗期生長的影響試驗

陳嘉琪 王則玉 邱凱文 李泊衛 李東欣 任高源

（1 塔里木大學水利與建筑工程學院 新疆 阿拉爾 843300； 2 新疆農業科學院土壤肥料與農業節水研究所新疆 烏魯木齊 830091； 3 農業農村部西北綠洲農業環境重點實驗室 新疆 烏魯木齊 830091）

近年來，新疆棉花產業的發展面臨著農田殘膜導致的“白色污染”這一突出問題。大量研究表明，農膜殘留問題在新疆棉田中呈現出逐年增加的趨勢[1～3]。這些殘留在土壤中的塑料膜不僅會損害優質耕地，更會對作物的生長和產量產生嚴重影響[4～5]，從而降低農民的收入。為此，筆者從新疆阿拉爾市棉田采集原狀土壤，清洗土壤中殘膜，開展室內棉花盆栽試驗，旨在模擬棉苗在棉田中的生長條件，以了解殘膜對棉花幼苗期生長的影響，以期為新疆殘膜棉田生產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點。試驗在塔里木大學現代農業工程重點實驗室內開展。

1.2 試驗材料。供試土壤取自新疆阿拉爾市十團棉田0 ～25 cm 深度土壤，土壤類型為砂壤土，土壤田間持水率(θs)為23.52%，土壤初始電導率為1 100 μS/cm，土壤顆粒組成質量分數為黏粒(<0.002 mm)3.92% ～4.11%，粉粒(0.002 ～0.02 mm)27.26%～28.97%，砂粒(2 ～0.02 mm)67.22%～69.21%。土壤殘膜取自棉田原狀殘膜，洗凈晾干待用。栽種花盆高80 mm，直徑100 mm。土壤過1 mm 篩，殘膜充分模擬棉田真實情況，呈片狀、棒狀和卷曲狀等多種形態，與土壤按照容重1.4g/cm3裝填土壤，備用。棉花品種為新陸中52 號。

1.3 試驗設計。共設3 個處理T1(殘膜量0 kg/hm2)、T2(殘膜量240 kg/hm2)、T3(殘膜量480 kg/hm2)，每個處理3 個重復。栽種前按照80%土壤田間持水率(θs)灌水，靜置24 h 后在盆內栽種10 粒棉花種子，栽種深度為1 cm。在RTOP 系列智能人工培養箱中培養，設置12 h 光照，12 h 黑暗，溫度恒定為25 ℃，濕度65%。采用干濕交替灌溉方法，種植后第5 d 灌水，與下次灌水時間間隔5 d，共灌水3 次，每次灌水80%θs，灌溉水電導率為2 500 μS/cm。

1.4 測定指標。栽種后記錄測定種子萌發指標(發芽勢、發芽率、發芽指數和萌發指數)。發芽勢(%) =S1/St×100%；發芽率(%)=S2/St×100%；發芽指數=Σ(Gt/Dt)；萌發指數=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8。S1—前3 d 正常發芽的種子數；St—供試種子數；S2—前7 d 正常發芽的種子數；Gt—t 時間數的發芽率；Dt— Gt相應的發芽天數；nd2、nd4、nd6、nd8—分別指第2、4、6、8 d 種子的發芽率。栽種第26 d 結束試驗，由Dualex 4 氮平衡指數測量儀測定葉綠素濃度和氮平衡指數。測定平均單葉葉面積、平均株高和地上部生物量鮮重。EPSON V800 掃描儀掃描清洗后的棉花幼苗圖像，由WinRHIZO 根系分析系統導出根系形態參數。

1.5 數據處理。SPSS20.0 分析處理間差異性。

2 結果與分析

2.1 不同殘膜量土壤對棉花萌發指標的影響。表1 為不同殘膜量土壤棉花萌發指標情況。由表1 可知，棉花各萌發指標均隨土壤殘膜量增加而降低。殘膜量240 kg/hm2處理的發芽勢與無殘膜處理間不存在顯著差異，而兩個殘膜處理間存在顯著性差異。與無殘膜處理相比較，T2 處理發芽勢降低12.2%，T3 處理發芽勢降低31%。各處理發芽率和發芽指數間存在顯著性差異。與無殘膜處理相比較，T2 處理發芽率降低19.5%，T3 處理發芽率降低37.1%；T2 處理萌發指數降低21.7%，T3 處理萌發指數降低30.4%；T2 處理發芽指數降低20%，T3 處理發芽指數降低34.3%。因此，農田殘膜阻礙棉種萌發。

表1 不同處理棉花萌發指標

2.2 不同殘膜量土壤對棉苗生長的影響。表2 為各處理幼苗期棉苗生長情況。由表2 可知，平均株高、平均葉面積和地上部生物量鮮重均隨土壤中殘膜量增加而減小。與無殘膜處理比較，殘膜量240 kg/hm2處理的平均株高減小24.6%，殘膜量480 kg/hm2處理的平均株高減小36.9%；殘膜量240 kg/hm2處理的平均葉面積減小31.5%，殘膜量480 kg/hm2處理的平均葉面積減小46.1%；殘膜量240 kg/hm2處理的地上部生物量鮮重減少22.8%，殘膜量480 kg/hm2處理的地上部生物量鮮重減少39.2%。因此，土壤殘膜顯著阻礙棉苗生長。

表2 不同處理棉苗生長情況

2.3 不同殘膜量土壤對棉苗根系的影響。作物的根系是吸收土壤中水分和養分的關鍵器官，其發育的程度直接關系到作物的生長狀況。由表3 可知，隨土壤殘膜量增加，棉苗根系長度、表面積、體積、平均直徑和根尖數均呈減小趨勢，但各處理平均直徑差異不顯著。與無殘膜處理比較，T2 處理的根系長度減小23.2%，T3 處理的根系長度減小48.5%；T2 處理的表面積減小25.9%，T3 處理的表面積減小39.4%；T2處理的根系體積減小27.4%，T3 處理的根系體積減小41.5%。T2 處理的平均直徑減小3.27%，T3 處理的平均直徑減小4.91%；T2 的根尖數減少11.43%，T3 的根尖數減少23.1%。因此，土壤殘膜阻礙棉苗根系深扎，顯著影響棉苗根系發育和生長。

表3 不同處理棉苗根系情況

2.4 不同殘膜量土壤對棉苗葉綠素的影響。作物葉片中葉綠素含量和氮平衡指數是反映植物營養狀況和生長階段的重要生化參數，也是植物總體生長狀況的重要指標[6]。由表4 可知，隨土壤殘膜量增加，氮平衡指數和葉綠素濃度降低。與無殘膜處理比較，殘膜量240 kg/hm2處理的氮平衡指數降低22.8%，殘膜量480 kg/hm2處理的氮平衡指數降低32%；與無殘膜處理比較，殘膜量240 kg/hm2處理的葉綠素濃度降低16.2%，殘膜量480 kg/hm2處理的葉綠素濃度降低28%。因此，土壤殘膜抑制棉苗對土壤中氮素的吸收。

表4 不同處理棉苗生長情況

3 結論與討論

本試驗結果表明，棉苗的發芽勢、發芽率、發芽指數和萌發指數均隨土壤殘膜量增加而降低，降幅為12.2%～37.1%。與于永剛[4]和李玉環等[7]研究結果一致，認為土壤殘膜對棉花育苗期生長存在負面影響。平均株高、平均葉面積和地上部生物量鮮重也隨土壤中殘膜量增加而減小，降幅為24.6% ～46.1%，平均單葉葉面積降幅最大。隨土壤殘膜量增加，棉苗根系長度、表面積、體積、平均直徑和根尖數均呈下降趨勢，降幅為3.27%～48.5%。但各處理平均直徑差異不顯著，根系長度降幅最為顯著。與本研究一致，徐陽[8]通過7 組殘膜量試驗，認為農膜殘留抑制了棉花營養器官和生殖器官的發育。氮平衡指數和葉綠素濃度也隨土壤殘膜量增加而降低，降幅為16.2%～32%。殘膜土壤對作物的危害已成為不爭的事實，在地膜回收管理相對粗放的大環境下，清除土壤中有害殘膜還需要時間和大量研究實踐，還需探索出更加科學合理的殘膜農田灌溉管理措施。基于現狀，針對殘膜農田開展高效節水灌溉技術和水肥鹽綜合調控技術，探索有效調節養分和水分在棉花和殘膜土壤系統中的運移和吸收機理，促進殘膜棉田棉種萌發和生長，并深入探討棉花提質增效方法，對促進我國棉業發展具有重要意義。