陳嘉琪 王則玉 邱凱文 李泊衛(wèi) 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(nóng)業(yè)科學院土壤肥料與農(nóng)業(yè)節(jié)水研究所新疆 烏魯木齊 830091； 3 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西北綠洲農(nóng)業(yè)環(huán)境重點實驗室 新疆 烏魯木齊 830091）

近年來，新疆棉花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展面臨著農(nóng)田殘膜導致的“白色污染”這一突出問題。大量研究表明，農(nóng)膜殘留問題在新疆棉田中呈現(xiàn)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(yōu)質耕地，更會對作物的生長和產(chǎn)量產(chǎn)生嚴重影響[4～5]，從而降低農(nóng)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(nèi)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(chǎn)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(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程重點實驗室內(nèi)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(shù)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(tài)，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(nèi)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(yǎng)箱中培養(yǎng)，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(fā)指標(發(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù))。發(fā)芽勢(%) =S1/St×100%；發(fā)芽率(%)=S2/St×100%；發(fā)芽指數(shù)=Σ(Gt/Dt)；萌發(fā)指數(shù)=(1.00)nd2+(0.75)nd4+(0.50)nd6+(0.25)nd8。S1—前3 d 正常發(fā)芽的種子數(shù)；St—供試種子數(shù)；S2—前7 d 正常發(fā)芽的種子數(shù)；Gt—t 時間數(shù)的發(fā)芽率；Dt— Gt相應的發(fā)芽天數(shù)；nd2、nd4、nd6、nd8—分別指第2、4、6、8 d 種子的發(fā)芽率。栽種第26 d 結束試驗，由Dualex 4 氮平衡指數(shù)測量儀測定葉綠素濃度和氮平衡指數(shù)。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(tǒng)導出根系形態(tài)參數(shù)。

1.5 數(shù)據(jù)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(fā)指標的影響。表1 為不同殘膜量土壤棉花萌發(fā)指標情況。由表1 可知，棉花各萌發(fā)指標均隨土壤殘膜量增加而降低。殘膜量240 kg/hm2處理的發(fā)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(fā)芽勢降低12.2%，T3 處理發(fā)芽勢降低31%。各處理發(fā)芽率和發(fā)芽指數(shù)間存在顯著性差異。與無殘膜處理相比較，T2 處理發(fā)芽率降低19.5%，T3 處理發(fā)芽率降低37.1%；T2 處理萌發(fā)指數(shù)降低21.7%，T3 處理萌發(fā)指數(shù)降低30.4%；T2 處理發(fā)芽指數(shù)降低20%，T3 處理發(fā)芽指數(shù)降低34.3%。因此，農(nóng)田殘膜阻礙棉種萌發(fā)。

表1 不同處理棉花萌發(fā)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(yǎng)分的關鍵器官，其發(fā)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(shù)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(shù)減少11.43%，T3 的根尖數(shù)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(fā)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(shù)是反映植物營養(yǎng)狀況和生長階段的重要生化參數(shù)，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(shù)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(shù)降低22.8%，殘膜量480 kg/hm2處理的氮平衡指數(shù)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(fā)芽勢、發(fā)芽率、發(fā)芽指數(shù)和萌發(fā)指數(shù)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(huán)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(shù)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(nóng)膜殘留抑制了棉花營養(yǎng)器官和生殖器官的發(fā)育。氮平衡指數(shù)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(huán)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(nóng)田灌溉管理措施?；诂F(xiàn)狀，針對殘膜農(nóng)田開展高效節(jié)水灌溉技術和水肥鹽綜合調控技術，探索有效調節(jié)養(yǎng)分和水分在棉花和殘膜土壤系統(tǒng)中的運移和吸收機理，促進殘膜棉田棉種萌發(fā)和生長，并深入探討棉花提質增效方法，對促進我國棉業(yè)發(fā)展具有重要意義。