降解膜残片与土壤耕层水分运动张文群，金维续，孙昭荣，刘秀奇（中国农科院土肥所１０００８１ ）提要经模拟试验证明，当降解膜残片以１：１０００膜土比残留于土壤耕层时，凡小于４×４ｃ ｍ２的降解膜残片对土壤耕层中的毛管水、入渗水、饱和水及蒸发速度等主要水分性状无显著影响 。关键词降解膜，残膜，降解，土壤水分近年来农用地膜覆盖技术已成为增加农作物产量的重要措 施，但目前国内常用的普通地膜难于在自然条件下降解，只能破裂成大块膜片残留于土壤表面和土 壤耕层中，这些不能在自然条件下分解而只能破裂成大片的普通农用地膜逐年增加，将恶化土壤理 化性状、降低作物产量。人们常把这种大片的、不能降解的普通地膜所造成的环境污染称为“白色 污染”。为解决这一难题，目前国外如美、以、日……等国都相继研制能降低或避免“白色污染” 的抗老化膜和降解膜等新型农用地膜。降解膜即在普通地膜的原料一聚乙烯中，加入无毒害的光敏 剂或生物降解剂等添加材料，使其在光、热、水及微生物作用下逐步降解。但因目前的生产工艺水 平还不可能使该地膜在当年全部降解，因此在同一地块连续使用多年将有降解膜碎片残留于土壤耕 层中。虽然已经试验证明：当土壤耕层混有累积２０年的降解膜残片时，对土壤耕层无污染；在以 色列覆盖降解膜七年后己无残膜（以下简称降解膜残片为残膜）存留。但人们仍会担心在我国使用 降解膜其残留最大于２０年时，影响程度又如何呢？为此我们继前几年的试验后，更进一步作了大 于５０年残膜积累量对土壤耕层水分性状影响模拟试验和降解膜微生物效应试验（后者已撰文论述 ）。一、试材及方法本项研究是在室内条件下，采用透明有机玻璃管装土进行模拟试验。（一）试 验处理：每一项试验均以无残膜土为对照，其它分别为混入１、４、９、１６、２５ｃｍ２残膜的 土壤，共六个处理，重复三次。（二）供试土壤为本所农场蔬菜地的潮褐土，质地为砂质粘壤土， 容重为１．２３ｇ／ｃｍ３，该土经风干后过３ｍｍ筛备用。（三）装土用的透明有机玻璃管内径 为１０．２ｃｍ，高２５ｃｍ，管底部用滤纸和塑料网封口防止土粒散漏。管外壁有厘米刻度，精 度为１ｍｍ。（四）将风干土分别与不同大小的降解膜残片混匀，其膜土重量比为１：１０００， 即大于５０年积累量，并按原土壤容重装入试验管至２０ｃｍ高。（五）将装有土的管子置于白瓷 盘中，并保持盘内水深３ｃｍ至毛管水湿润锋试验终止。隔一定时间观察湿润锋上升高度，并及时 标记湿润锋曲线于外管壁上，以检测高度和绘制状志图。把管壁上湿润锋标记曲线的二分之一展示 于座标纸上，绘出毛管水湿润锋上升曲线图（因篇幅所限省略）。（六）继湿润锋试验后，隔６小 时再测试毛管持水量，另分别再重新装土测试饱和含水量、日蒸发速度和垂直入渗等项目。二、结 果分析（一）残膜土的毛管水湿润锋上升速度和形态比较分析湿润锋曲线图可知，在初始期各处理 湿润锋曲线上升平稳，锋线无大波动，曲线形态与对照相似，但３分钟后混入１６ｃｍ２残膜和２ ５ｃｍ２残膜的土壤其锋线均有不同程度的Ｖ形现象，其中以２５ｃｍ２的残膜土最为明显。另从 图１的毛管水湿润锋上升至土表所需时间来看，凡是残膜土均比对照时间长。混入１－１６ｃｍ２ 残膜的土壤分别比对照多用３２′、２２′、２３′、４２′，而２５ｃｍ２残膜土的湿润锋则比 对照多用２∶５５′到达地表。另从每分钟上升速度比较，对照为０．１１ｃｍ／ｍｉｎ，其它各 处理依次为０．０９８、０．１０、０．０９、０．１０、０．０６ｃｍ／ｍｉｎ。由此可见，残 膜面积大于１６ｃｍ２时，将明显影响毛管水湿润锋的上升速度。究其原因，即残膜面积愈大，愈 容易在个别点位集中，土壤毛细管断裂现象也随之加重，所以当毛管水上升时容易出现湿润锋的Ｖ 形现象，使其上升速度减慢。（二）残膜土的毛管持水量、饱和含水量、日蒸发速度和容重变化继 毛管水上升至上表后，各处理再浸泡６小时撤出筒下部水源，并空水一定时间使土壤中的重力水和 毛管破裂点以上的水分渗漏，最后称重至恒定，此时的水分含量本试验称为毛管持水量。该试验后 再重新装土按常规测试程序测定饱和含水量，最后测其３３天日蒸发量和容重。因经过较长时间蒸 发后，土壤内的绝大多数自由水和毛管水已散失，包围着土粒的结合水膜厚度减小，使土粒在分子 引力作用下互相靠拢，土壤体积也随之缩小，此时再测定土壤混入残膜后的容重变化更为理想，试 验结果如表２所示。此法所测得的毛管持水量代表模拟管土壤中毛管孔隙几乎全部被水充满时的含 水量，代表土层在紧接自由水面情况下所保持的毛管支持水的最大值。因毛管持水量是一个范围值 ，而不是某一点的尺度，它的变动范围较大，其移动速度与土壤毛管直径有关。当土壤混入大量残 膜后，势必将影响毛管直径的变化，即也将引起毛管持水量的变化，但从表２所显示的数据结果看 ；仅含２５ｃｍ２残膜的土壤毛管持水量比对照少１．５４％，其它处理与对照接近，虽然从毛管 水上升至土表的速度（图１）分析，残膜上在短时间内都比对照慢，但再经６小时的充分供水后， 混入小片残膜的土壤毛管仍会全部充满水分，使其持水能力与对照一样达到平衡，但混入２５ｃｍ ２残膜的土壤因膜片较大，残膜不仅使部分毛管直径增大，还使部分毛管断裂，造成毛管水上升速 度减慢，毛管持水量减少。饱和含水量代表土壤中的孔隙全部充满水分时的土壤最大容水能力。当 土壤中混入残膜后，其最大容水能力变化情况如表２所示，对照的饱和含水量为３９．２３％，１ －９ｃｍ２残膜土与对照只相差０．１２一０．４２，而混入１６ｃｍ２和２５ｃｍ２残膜的土壤 ，因残膜面积增大，部分残膜易集中成团形成封闭孔隙，使其饱和含水量值略低于对照０．３３－ ０．８８，并使其２５ｃｍ２残膜的大孔隙值高于对照。因此缘故，残膜面积增大时，土壤容重有 变小趋势。另从其３３天日蒸发量分析，对照与残膜上无明显差异，若按每平方厘米面积计算日蒸 量，则对照为０．２１ｇ，其它各处理依次为０．２１、０．２１、０．２０、０．１９７和０． ２０ｇ。从上述测试结果分析，土壤混入降解膜残片后，当其膜土比为１∶１０００，且残片面积 小于１６ｃｍ２时，对土壤毛管持水量、饱和含水量、日蒸发量、容重等物理性质无明显影响；当 混入大于１６ｃｍ２残膜（含１６ｃｍ２）时，上述物理性质的变幅有增大趋势。（三）残膜土的 入渗能力比较入渗是指水通过地表进入土壤的过程，当上层被水分饱和后，土壤中的重力水将向下 入渗。入渗速率随时间而变，但入渗到一定时间后，就可达到一个相对稳定的速率，此入渗速率即 可用来评价土壤的入渗能力。当土壤混入除解膜残片后，入渗力是否会受到影响，其影响程度如何 ，为此我们特依常规定水头方法，并在影响土壤入渗能力的诸因素（供水速率、初始含水量、土壤 质地、土壤结构、剖面构造）一致的前提下，进行了室内模拟测试，图２则显示出混入不同大小残 膜（膜土比１∶１０００）的土壤每分钟渗透量的变化状况。从渗透量随时间减少的趋势分析，各 处理与对照接近，再从渗透速率和达到饱和点Ａ所用时间来看（见表３），１－９ｃｍ２残膜土与 对照差异甚小，但１６ｃｍ２和２５ｃｍ２残膜土却与对照呈明显差异。当土壤水分达到饱和后， 此时的稳定入渗速率可以认为与饱和导水率相等，所以当渗透至饱和点Ａ时，继续测试渗出水３０ 分钟的渗漏量，即可测出表３中的饱和导水率。该试验测试结果如下：除１６ｃｍ２和２５ｃｍ２ 残膜土外，其余各处理的饱和导水率与对照接近（见表３）。由此可见在１∶１０００的膜土比含 量时，当残膜面积小于１６ｃｍ２时，降解膜残片对土壤水分的入渗能力无显著影响。三、结语经 对土壤耕层混入超实际积累量降解膜残片（即５０年以上的１∶１０００膜土比）的模拟试验结果 分析，残膜积累对土壤耕层水分运动有如下影响：（一）当残膜面积小于１６ｃｍ２时（不含１６ ｃｍ２），残膜对土壤耕层毛管持水量、饱和含水量、日蒸发量、容重等物理性质无明显影响；但 当其面积大于１６ｃｍ２时，因残膜面积较大易在土壤个别点位集中，造成毛管断裂现象致使毛管 水上升速度减慢，所以上述物理性状的变幅有增大趋势。（二）从土壤水分入渗能力的变化分析， 混入面积为１６ｃｍ２以上降解膜残片的土壤，其渗透速率和饱和导水率较无残膜土壤慢；小于１ ６ｃｍ２残膜（不含１６ｃｍ２）对土壤的入渗性能无阻碍作用。（三）虽然较大片的降解膜残片 大量的、长期的积累对土壤上述物理性状有一定影响，但因轻工产品质量改进速度快，降解地膜的 后期降解性能会不断提高，所以残膜不可能在土壤中按上述设想的比例积累于土壤５０－１００年 ，残膜对土壤的实际影响也一定会比本试验结果小得多。降解膜残片与土壤耕层水分运动@张文群 ，金维续，孙昭荣，刘秀奇$中国农科院土肥所降解膜，残膜，降解，土壤水分经模拟试验证明， 当降解膜残片以１：１０００膜土比残留于土壤耕层时，凡小于４×４ｃｍ２的降解膜残片对土壤 耕层中的毛管水、入渗水、饱和水及蒸发速度等主要水分性状无显著影响。时间内都比对照慢，但 再经６小时的充分供水后，混入小片残膜的土壤毛管仍会全部充满水分，使其持水能力与对照一样 达到平衡，但混入２５ｃｍ２残膜的土壤因膜片较大，残膜不仅使部分毛管直径增大，还使部分毛 管断裂，造成毛管水上升速度减慢，毛管持水量减少。饱和含水量代表土壤中的孔隙全部充满水分 时的土壤最大容水能力。当土壤中混入残膜后，其最大容水能力变化情况如表２所示，对照的饱和 含水量为３９．２３％，１－９ｃｍ２残膜土与对照只相差０．１２一０．４２，而混入１６ｃｍ ２和２５ｃｍ２残膜的土壤，因残膜面积增大，部分残膜易集中成团形成封闭孔隙，使其饱和含水量值略低于对照０．３３－０．８８，并使其２５ｃｍ２残膜的大孔隙值高于对照。因此缘故，残膜面积增大时，土壤容重有变小趋势。另从其３３天日蒸发量分析，对照与残膜上无明显差异，若按每平方厘米面积计算日蒸量，则对照为０．２１ｇ，其它各处理依次为０．２１、０．２１、０
More abstracts about the 降解膜残片与土壤耕层水分运动