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聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)小麥葉綠素和植物學(xué)性狀的影響

2012-04-29 00:44:03趙萍唐永金江世杰
湖北農(nóng)業(yè)科學(xué) 2012年18期
關(guān)鍵詞:殘留量小麥

趙萍 唐永金 江世杰

摘要:研究聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)作物的影響,為可降解聚乙烯地膜的研制和推廣提供依據(jù)。用LLDPE和3種不同分子質(zhì)量(5 000、3 000和2 000 u)聚乙烯模擬聚乙烯降解產(chǎn)物,用0、7、35、70、140、350、700、1 050和1 400 g/m2的用量模擬在土壤中的殘留量,研究小麥中后期葉綠素相對(duì)含量和植物學(xué)性狀的變化。結(jié)果表明,不同聚乙烯降解產(chǎn)物和殘留量對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量和植物學(xué)性狀有不同程度的影響。聚乙烯降解產(chǎn)物使3、4月份小麥葉綠素相對(duì)含量有所提高,但LLDPE使2月份小麥的葉綠素相對(duì)含量降低。殘留量與小麥葉綠素相對(duì)含量的變化沒(méi)有明顯的關(guān)系,但多有增加的作用。小麥株高有隨聚乙烯分子質(zhì)量增加而降低的趨勢(shì),小麥穗長(zhǎng)、單株成穗數(shù)和每穗小穗數(shù)均以LLDPE最小,除LLDPE對(duì)穗長(zhǎng)有不利影響外,其余聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)所研究的植物學(xué)性狀多有改良作用。聚乙烯降解產(chǎn)物除LLDPE殘留700~1 400 g/m2外,其他降解產(chǎn)物和殘留量對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量和所研究的植物學(xué)性狀多無(wú)不良影響。

關(guān)鍵詞:聚乙烯降解產(chǎn)物;殘留量;小麥;葉綠素相對(duì)含量;植物學(xué)性狀

中圖分類號(hào):X384;S512.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):0439-8114(2012)18-3946-04

Influence of Polyethylene Degradation Products upon Chlorophyll Content and Botanical Traits of Wheat

ZHAO Ping,TANG Yong-jin,JIANG Shi-jie

(Life Science and Engineering College, Southwest University of Science and Technology,Mianyang 621010,Sichuan, China)

Abstract: In order to provide some basis for the development and promotion of degradable polyethylene film, the influence of degradation products of polyethylene upon the crop was studied. Degradation products of polyethylene and its residual amount in the soil were simulated respectively by four different relative molecular mass polyethylene (2 000,3 000,5 000 u and LLDPE) and 9 amounts of polyethylene(0,7,35,70,140,350,700,1 050 and 1 400 g/m2) to study the change ofchlorophyll contents in late-mid growth period and botanical traits of wheat. Different degradation products and residual amounts had different effects on wheat chlorophyll content and botanical traits. Polyethylene degradation products increased the chlorophyll content of wheat in March and April, but LLDPE reduced chlorophyll content of wheat in February. There was no obviously relation between residual amount and chlorophyll content of wheat, but most residual amount made wheat chlorophyll content increase. There was a trend that the plant height of wheat reduced with molecular weight of polyethylene increasing. The ear length, ear number per plant, and spikelet number per ear were the lest at LLDPE treatment. Except the impact of LLDPE on ear length, degradation products of polyethylene improved the traits of botany. Except LLDPE with 700 to 1 400 g/m2, other degradation products and the residual amount had no negative effect on the chlorophyll content and the botanical traits of wheat.

Key words: degradation products of polyethylene; residual amount; wheat; chlorophyll content; botanical traits

農(nóng)用地膜具有良好的保溫、保濕和減少肥料流失等作用[1,2],在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。但隨著地膜的連年使用,地膜殘留量越來(lái)越多。農(nóng)用殘膜的積累會(huì)阻礙土壤水分和空氣流動(dòng)[3-5],影響土壤耕作和作物根系生長(zhǎng),從而引起作物減產(chǎn)[4,6]。為減少地膜殘留的危害,人們正大力研發(fā)和使用可降解地膜。可降解地膜主要有生物降解地膜、光降解地膜、光/生物降解地膜、植物纖維地膜、液態(tài)噴灑薄膜、多功能農(nóng)用薄膜等[7],其中,以聚乙烯(PE)為原料添加光敏劑的光降解地膜,因強(qiáng)度大、成本低,受到人們的廣泛關(guān)注[8-14]??山到獾啬さ慕到猱a(chǎn)物為碎片、粉末和低分子化合物[15]。人們就可降解地膜碎片對(duì)土壤和作物的影響已有研究[16,17],但聚乙烯粉末和低分子化合物對(duì)作物有何影響,目前鮮見(jiàn)報(bào)道。生產(chǎn)地膜的聚乙烯目前主要以線型低密度聚乙烯(LLDPE)為主[18]。試驗(yàn)用LLDPE和3種分子質(zhì)量(5 000、3 000、2 000 u)的聚乙烯來(lái)模擬聚乙烯地膜的降解產(chǎn)物,用不同用量模擬殘留量,研究它們對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量和植物學(xué)性狀的影響,為以聚乙烯為原料的可降解地膜的研制和推廣提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

聚乙烯:LLDPE(線型低密度聚乙烯)、分子質(zhì)量分別為5 000、3 000、2 000 u的聚乙烯。

小麥品種:川麥30。

土壤:壤土,有機(jī)質(zhì)含量為22.100 g/kg、全氮為1.640 g/kg、全磷為0.848 g/kg、全鉀為19.100 g/kg、堿解氮為95.2 mg/kg、有效磷為27.0 mg/kg、速效鉀為78.3 mg/kg、 pH 8.0。

1.2試驗(yàn)方法

盆栽試驗(yàn)(盆內(nèi)高26.0 cm,內(nèi)口徑29.4 cm),隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),6次重復(fù)。每種聚乙烯施用量為0、7、35、70、140、350、700、1 050和1 400 g/m2 9個(gè)水平。

試驗(yàn)于2010年10月至2011年5月在西南科技大學(xué)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行。根據(jù)距盆口3 cm處直徑和盆底直徑,計(jì)算得到每盆平均土壤面積為0.064 m2,按此面積設(shè)計(jì)各聚乙烯降解產(chǎn)物用量,計(jì)算各處理6盆用量。根據(jù)每盆裝土重量,稱取6盆所需土重,按照每10 kg干土拌100 g油枯粉和50 g復(fù)合肥,再拌合相應(yīng)處理的聚乙烯降解產(chǎn)物,然后定量分裝成6盆(重復(fù))。小麥于2010年10月30日播種,11月5日定苗,每盆15株。播種和生長(zhǎng)期間澆水,每盆定量一致,小麥生長(zhǎng)期間未施肥,其他管理措施各處理相同。

1.3測(cè)定和計(jì)算分析方法

葉綠素測(cè)定于2011年2月16日、3月16日和4月16日進(jìn)行,每盆隨機(jī)選取兩株,用日本產(chǎn)SPDA-520葉綠素測(cè)定儀測(cè)定全展倒二葉葉片尖端1/3處葉綠素相對(duì)含量,以兩株平均值進(jìn)行計(jì)算分析。小麥成熟時(shí),計(jì)數(shù)每盆成穗數(shù),每盆測(cè)定5穗的株高、穗長(zhǎng)和小穗數(shù),以平均數(shù)計(jì)算分析。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用 Excel表和DPS 9.50軟件進(jìn)行計(jì)算分析。

2結(jié)果與分析

2.1聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量的影響

不同聚乙烯降解產(chǎn)物及其用量組合對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量的影響不同(表1)。2月16日,分子質(zhì)量3 000 u的聚乙烯70 g/m2用量的小麥葉綠素相對(duì)含量最高,比CK高10.65%;LLDPE 7 g/m2用量的小麥葉綠素相對(duì)含量最低,比CK低5.82%。3月16日,LLDPE 7 g/m2用量的小麥葉綠素相對(duì)含量最高,比CK高11.59%; LLDPE 1 050 g/m2用量的小麥葉綠素相對(duì)含量最低,比CK低2.03%。4月16日,LLDPE 70 g/m2用量的小麥葉綠素相對(duì)含量最高,比CK高12.37%;分子質(zhì)量2 000 u的聚乙烯35 g/m2用量的小麥葉綠素相對(duì)含量最低,比CK低 6.88%。

不同聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)不同時(shí)期小麥葉綠素相對(duì)含量的影響不同。表2表明,聚乙烯降解產(chǎn)物在3~4月使小麥葉綠素相對(duì)含量有所提高,但LLDPE在2月使小麥的葉綠素相對(duì)含量降低。聚乙烯降解產(chǎn)物的各種用量能夠提高3月小麥葉綠素相對(duì)含量,但在2月和4月對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量的影響不同用量差異較大。說(shuō)明小麥葉綠素相對(duì)含量的變化與聚乙烯降解產(chǎn)物的用量沒(méi)有明顯的關(guān)系。

方差分析表明,2月16日小麥葉綠素相對(duì)含量聚乙烯降解產(chǎn)物之間差異極顯著(F=8.74>F0.01=3.91),用量之間的差異也極顯著(F=2.78>F0.01=2.76);3月16日小麥葉綠素相對(duì)含量聚乙烯降解產(chǎn)物之間差異極顯著(F=4.20>F0.01=3.91),用量之間差異不顯著;4月16日小麥葉綠素相對(duì)含量聚乙烯降解產(chǎn)物之間、用量之間差異均不顯著;3個(gè)時(shí)期聚乙烯降解產(chǎn)物與用量之間的互作效應(yīng)均不顯著。

2.2聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)小麥植物學(xué)性狀的影響

不同聚乙烯降解產(chǎn)物及其用量組合對(duì)小麥植物學(xué)性狀的影響也不同(表3)。2 000 u聚乙烯1 400 g/m2用量株高最高,比CK高32.88%,5 000u 700 g/m2用量株高最低,比CK高2.77% ;穗長(zhǎng)以5 000 u聚乙烯140 g/m2用量最長(zhǎng),比CK長(zhǎng)27.95%,以LLDPE 1 400 g/m2用量最短,比CK短14.98%;單株成穗數(shù)以5 000 u聚乙烯7 g/m2用量最多,比CK多19.74% ,以LLDPE 1 400 g/m2用量最少,比CK少9.21%;每穗小穗數(shù)以2 000 u聚乙烯1 400 g/m2用量最多,比CK多60.00%,以LLDPE 1 050 g/m2用量最少,比CK少20.00%。

不同處理對(duì)小麥株高、穗長(zhǎng)、單株成穗數(shù)和每穗小穗數(shù)有不同的影響。從表4可見(jiàn),株高有隨聚乙烯分子質(zhì)量增加而降低的趨勢(shì),穗長(zhǎng)、單株成穗數(shù)和每穗小穗數(shù)均以LLDPE最差,除LLDPE的穗長(zhǎng)和每穗小穗數(shù)外,各聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)所研究的植物學(xué)性狀均有促進(jìn)作用。聚乙烯降解產(chǎn)物不同用量對(duì)小麥植物學(xué)性狀有不同程度的促進(jìn)作用,株高和穗長(zhǎng)以1 050 g/m2的綜合作用最大(表4)。

方差分析表明,不同聚乙烯降解產(chǎn)物(分子質(zhì)量)對(duì)穗長(zhǎng)和每穗小穗數(shù)影響存在極顯著差異;聚乙烯降解產(chǎn)物不同用量對(duì)株高和每穗小穗數(shù)影響存在顯著差異;聚乙烯降解產(chǎn)物與其用量的互作對(duì)株高有顯著影響,對(duì)穗長(zhǎng)和每穗小穗數(shù)有極顯著影響。

3小結(jié)與討論

研究以不同分子質(zhì)量聚乙烯模擬聚乙烯可降解地膜的降解產(chǎn)物,以其不同用量模擬聚乙烯殘留量。研究假設(shè)1年殘留量為7 g/m2[19],分別設(shè)計(jì)了1、5、10、20、50、100、150和200年的殘留量。結(jié)果表明,不同聚乙烯降解產(chǎn)物與其殘留量組合對(duì)小麥中后期的葉綠素相對(duì)含量有不同的影響。一般而言,聚乙烯降解產(chǎn)物3~4月使小麥葉綠素相對(duì)含量有所提高,但LLDPE 2月使小麥的葉綠素相對(duì)含量降低。殘留量與小麥葉綠素相對(duì)含量的變化沒(méi)有明顯的關(guān)系,但多有增加的作用。小麥株高有隨聚乙烯分子質(zhì)量增加而降低的趨勢(shì),小麥穗長(zhǎng)、單株成穗數(shù)和每穗小穗數(shù)均以LLDPE最小,除LLDPE處理的穗長(zhǎng)和每穗小穗數(shù)外,各聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)所研究的植物學(xué)性狀多有促進(jìn)作用。因此,聚乙烯降解產(chǎn)物除LLDPE殘留700~1 400 g/m2(100~200年殘留量)外,2 000、3 000、5 000 u降解產(chǎn)物7~1 400 g/m2(1~200年殘留量)和LLDPE 7~350 g/m2(1~50年殘留量)對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量和植物學(xué)性狀多無(wú)不良影響。

程桂蓀等[17]研究表明,地膜光降解后的小殘片在土壤中積累,能夠提高白菜和小麥的產(chǎn)量。試驗(yàn)收獲前意外受到群鳥(niǎo)危害,不能說(shuō)明對(duì)產(chǎn)量的影響情況,對(duì)此還需進(jìn)一步研究。聚乙烯降解產(chǎn)物對(duì)小麥葉綠素相對(duì)含量和植物學(xué)性狀有促進(jìn)作用的原因可能是聚乙烯降解產(chǎn)物具有疏松土壤的作用,有利于養(yǎng)分的分解,促進(jìn)小麥根系生長(zhǎng)和吸收;同時(shí)防止土壤板結(jié),在一定程度上減少土壤水分蒸發(fā)。在2月中旬的土壤養(yǎng)分和水分測(cè)定表明,各聚乙烯降解產(chǎn)物的土壤含水量和一些養(yǎng)分含量均高于對(duì)照。

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(責(zé)任編輯鄭威)

收稿日期:2011-12-10

基金項(xiàng)目:國(guó)家“十一五” 科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2007BAE42B04)

作者簡(jiǎn)介:趙萍(1987-),女,山東定陶人,在讀碩士研究生,研究方向?yàn)榄h(huán)境植物學(xué),(電話)13550835027(電子信箱)zhaoping095@126.com;

通訊作者,唐永金,教授,主要從事作物栽培生態(tài)學(xué)與生態(tài)修復(fù)研究,(電子信箱)tangyj758@sohu.com。

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