環(huán)境降解地膜殘余組分對(duì)土壤環(huán)境的影響.pdf

1、隨著環(huán)境降解地膜的研發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的不斷進(jìn)步，已經(jīng)使得地膜從過去塊狀和片狀的崩解實(shí)現(xiàn)了以粉末狀溶入土壤環(huán)境，對(duì)土壤環(huán)境和作物生長的影響大幅度降低，進(jìn)入土壤環(huán)境系統(tǒng)后的粉末狀聚乙烯殘余物是否仍舊嚴(yán)重污染土壤環(huán)境成為新一輪爭議的熱點(diǎn)。本論文在國家科技支撐計(jì)劃的資助下，連續(xù)兩年種植兩季不同的作物，通過連續(xù)監(jiān)測(cè)添加了不同聚乙烯分子量和模擬不同聚乙烯累積殘留量的不同土壤中土壤微氣候指標(biāo)因子、土壤基本性質(zhì)因子、土壤酶活性因子和土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化情

2、況，探討聚乙烯粉末對(duì)土壤微環(huán)境的影響，以及通過對(duì)實(shí)驗(yàn)添加的聚乙烯粉末進(jìn)行提取分離和檢測(cè)，探討環(huán)境降解地膜殘余組分在不同土壤環(huán)境中的繼續(xù)降解行為。結(jié)果表明:
　　(1)環(huán)境降解地膜殘余組分對(duì)土壤微氣候的影響。
　　玉米季，M8處理（深坑、壤土、聚乙烯2000分子量和100年殘留量處理，下同）的土壤濕度上比M1（淺坑、砂土、聚乙烯2000分子量和1年殘留量的處理，下同）處理和M6（中坑、粘土、聚乙烯2000分子量和50年殘留量處

3、理，下同）處理分別高出18.49m3/m3和19.63m3/m3，表現(xiàn)出PE2000處理下隨深度的增加土壤濕度增加，而LLDPE（線性低密度聚乙烯，下同）粉末處理下隨殘留量的增加而呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì);蠶豆季，從各個(gè)實(shí)驗(yàn)處理的土壤濕度的變化關(guān)系來看，PE5000處理和PE2000（數(shù)均分子量為2000的聚乙烯，下同）處理的土壤濕度較高，PE5000（數(shù)均分子量為5000的聚乙烯，下同）處理最高而LLDPE處理的土壤濕度最低。玉米季和蠶豆季土壤

4、溫度隨聚乙烯分子量的增大程遞減的趨勢(shì)。聚乙烯累積殘留量因素為50年和100年時(shí)，土壤溫度隨著聚乙烯分子量的增大而增高，而當(dāng)聚乙烯累積殘留量因素為1年時(shí)，呈現(xiàn)PE2000粉末處理下土壤溫度最低而LLDPE粉末處理下最高的特征。玉米季，土壤二氧化碳含量M8處理的土壤二氧化碳含量明顯高于M6和M1處理，分別高出5979.67umol/mol和2150.93umol/mol，土壤二氧化碳含量隨聚乙烯殘留量的增大而增加;蠶豆季，整體上各實(shí)驗(yàn)處理的

5、土壤二氧化碳含量程遞減的趨勢(shì)，PE2000粉末處理和PE5000粉末處理的土壤二氧化碳含量均較高。
　　(2)環(huán)境降解殘膜組分對(duì)土壤基本理化性質(zhì)的影響。
　　土壤pH，玉米三個(gè)生長周期M7（深坑、砂土、線性低密度聚乙烯和50年殘留量處理，下同）和M4（中坑、砂土、聚乙烯5000分子量和100年殘留量處理，下同）處理pH最高，分別達(dá)到7.75和8.17，M3（淺坑、粘土、聚乙烯5000分子量和50年殘留量處理，下同）處理pH最

6、低，為6.4，各處理的土壤pH整體上低于對(duì)照組;蠶豆三個(gè)生長周期B1（同M1）和B4(同M4)處理pH最高，分別達(dá)到7.80和7.88，B3處理最低，為6.50，對(duì)照組的pH要略高于經(jīng)過聚乙烯處理的土壤pH。土壤有機(jī)質(zhì)，整體上玉米三個(gè)生長時(shí)期M9（深坑、粘土、聚乙烯5000分子量和1年殘留量，下同）處理的有機(jī)質(zhì)含量最高，達(dá)到38.56g/kg，M8處理的有機(jī)質(zhì)含量最低，為7.48g/kg;蠶豆三個(gè)生長時(shí)期B2（同M2）處理的有機(jī)質(zhì)含量最

7、高，達(dá)到31.95g/kg，B1最低，B2、B5(同M5)和B8（同M8）處理的有機(jī)質(zhì)含量分別比相應(yīng)的對(duì)照處理高出3.05g/kg、2.75g/kg和2.2g/kg。土壤有效氮，玉米三個(gè)生長時(shí)期M3處理有效氮含量最高，達(dá)到了189.67mg/kg，M1處理有效氮含量最低，為44.53mg/kg;蠶豆季B8處理有效氮含量較高，達(dá)到了190.5mg/kg，B1處理的土壤有效氮含量為41.83mg/kg，為最低。土壤速效磷，玉米季M5處理速效

8、磷含量最高，達(dá)到了98.5mg/kg，M3處理速效磷含量最低，為38mg/kg，M1、M2和M8處理速效磷含量低于對(duì)照處理組外，其它處理的土壤速效磷含量均高于對(duì)照組;蠶豆季B5處理速效磷含量最高，達(dá)到了88.5mg/kg，B3處理速效磷含量最低，為33mg/kg，B3（同M3）處理、B5處理和B7（同M7）處理分別低出各自對(duì)照處理2.5mg/kg、37.5mg/kg和3.5mg/kg。土壤速效鉀，玉米季M5處理速效鉀含量為最高，達(dá)到了4

9、02.75mg/kg，最低的處理是M1，達(dá)到了30.88mg/kg;蠶豆季B8處理的土壤速效鉀含量為406.75mg/kg，為最高，B7（同M7）處理的土壤速效鉀含量為40.875mg/kg，為最低，B2處理、B3處理和B9處理分別低出各自對(duì)照處理組30.5mg/kg、148mg/kg和30.25mg/kg，表現(xiàn)出經(jīng)過聚乙烯處理后土壤速效鉀含量減小的趨勢(shì)。
　　(3)環(huán)境降解殘膜組分對(duì)土壤酶活性的影響。
　　2000分子量聚

10、乙烯和LLDPE在模擬100年殘余量處理水平下對(duì)脲酶和脫氫酶影響最顯著，呈現(xiàn)超低分子量和超高分子量在最大殘余量時(shí)的處理對(duì)脲酶和脫氫酶影響最顯著的規(guī)律。就磷酸酶活性而言，對(duì)磷酸酶的影響則呈現(xiàn)出分子量越大、殘余量越大影響越顯著的趨勢(shì)。在整個(gè)玉米生長周期，處理的三種土壤酶活平均值分別為58.83、89.83和350.79ug/(h*g)是對(duì)照平均活度的1.15、1.06和1.19倍，呈現(xiàn)聚乙烯處理后土壤酶活性增加的特征。在整個(gè)蠶豆生長的周期上

11、呈現(xiàn)出聚乙烯處理后土壤脲酶活度和磷酸酶活度增加的下降的特征，而脫氫酶在經(jīng)過聚乙烯處理后活度增加的特征。
　　(4)對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的影響。
　　PE2000分子量的聚乙烯和LLDPE在以大殘留量處理得土壤樣品的微生物群落結(jié)構(gòu)較之對(duì)照處理有明顯變異;小分子量聚乙烯和大殘留量大分子量聚乙烯對(duì)土壤為生物群落多樣性改善具有促進(jìn)作用。其中，蠶豆苗期B3處理微生物復(fù)雜系數(shù)增加了18.7％，B6處理增加了2.6％;蠶豆開花期B

12、3處理微生物復(fù)雜系數(shù)增加了21.0％，B4處理增加了36％，B7處理增加了70.1％，B8處理增加了35.9％;蠶豆成熟期B1處理下的土壤微生物復(fù)雜系數(shù)增加了1.94％，B3處理增加了32.5％，B6處理增加了11.9％。
　　(5)不同土壤環(huán)境對(duì)粉末態(tài)殘膜結(jié)構(gòu)的影響。
　　紅外圖譜顯示三種聚乙烯埋入土壤三年后均有明顯的羰基吸收峰和其他含氧基團(tuán)的出現(xiàn)，分子量分布變窄、分布曲線左移，聚乙烯2000（數(shù)均分子量，下同）、5000