可降解地膜对干旱区土壤环境和作物生长的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 邓路 |
| 答辩日期 | 2019-06-30 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 于瑞德 |
| 关键词 | 可降解地膜 土壤环境 生物量 模型模拟 气候变化 degradable mulch soil environment biomass model simulation climate change |
| 学位专业 | 理学博士 |
| 其他题名 | Effects of degradable plastic film on soil environment and crop growth in arid areas |
| 英文摘要 | 覆膜技术在干旱半干旱地区的农业生产活动中被广泛使用。新疆是水资源缺乏地区， 同时也是残膜污染最严重的地区之一， 而使用可降解地膜能在一定程度上缓解残膜污染。为探明在农业生产活动中使用生物可降解地膜替代普通聚乙烯塑料地膜的可行性， 解决残膜污染问题， 本研究在干旱区进行田间试验， 以裸地栽培为对照， 对比研究使用塑料地膜、 两种颜色全生物可降解地膜的效果， 探究了不同覆膜方式对土壤环境和作物生长的影响。并利用不同气候情景模式下的数据驱动 DeNitrification-DeComposition（DNDC） 模型， 模拟预测在未来气候条件下作物生物量的变化情况， 并分析了覆膜技术在未来气候条件下的适应性， 为干旱区农业生产管理以及全生物可降解地膜的推广应用提供科学依据。主要结论如下：（1） 可降解地膜的降解速率明显快于塑料地膜。 透明和黑色的可降解地膜在铺设后的 60 天内保持较完整的形态， 140 天后降解较为充分； 而塑料地膜在覆膜后 90 天后出现细小裂纹， 140 天后依然保持较为完整的形态。（2） 农田土壤中的微塑料含量随种植年限增加。 其中使用塑料地膜时土壤中微塑料含量增加速率显著大于使用可降解地膜和裸地， 而且粒径较小的微塑料含量增速较快。（3） 覆膜对土壤环境产生了多方面的影响。 首先， 三种覆膜都提高了土壤温度和土壤含水量， 但可降解地膜的效果随着时间推移而减弱。 其次， 覆膜对土壤中的多种元素含量和酶活性产生了影响。 总体上， 使用塑料地膜和两种可降解地膜时， 土壤中的碳、 氮含量， 酶活性均无显著差异。 四种处理下， 土壤总有机碳、 轻组有机碳、 土颗粒碳含量差异不显著（P>0.05） ； 土壤微生物量碳含量与土壤酶活性存在正相关。 三种覆膜处理和裸地处理相比， 土壤全氮、 硝态氮、 铵态氮含量降低（P<0.05） ， 微生物有机碳含量增加（P<0.05） ； 土壤蔗糖酶、 中性磷酸酶、 脲酶活性在第一年无显著差异（P>0.05） ， 随着种植年限增加， 各种酶的活性也逐渐增加， 最终达到显著水平（P<0.05） 。 使用覆膜与裸地相比能一定程度上改变土壤中盐分含量， 对土壤的 pH 值和电导率影响较小。（4） 使用塑料地膜和可降解地膜均能显著提升玉米的株高、 茎粗、 叶面积以及生物量， 但是三种覆膜之间的株高、 茎粗、 叶面积、 生物量差异不显著。（5） 经过率定后的 DNDC 模型能较好的模拟覆膜和不覆膜情况下玉米和棉花生物量的变化情况， 在该地区适用性较好。 利用三种不同气候情景模式下的气温、 降水、 大气二氧化碳浓度等数据驱动 DNDC 模型， 对未来气候情景模式下玉米和棉花的生物量进行模拟， 模拟结果显示： 和基准气候模式相比， 玉米的生物量在-6.5%-10.3%之间波动， 棉花在-8.7%-180.1%之间波动。 多模式集和平均条件下， 玉米生物量提高 0.2%-1.5%， 棉花生物量提高 18.6%-33.7%， 说明未来气候条件可能是有利于玉米和棉花生物量的提高， 棉花提高的幅度更大。 种植玉米时， 覆膜对生物量的提高幅度小于裸地， 而种植棉花时， 覆膜对生物量的提高幅度大于裸地。（6） 利用灰色关联分析法对不同的覆膜技术进行综合效益评价得出： 短期内塑料地膜的使用效果优于可降解地膜， 长期使用时， 可降解地膜的效果优于塑料地膜。综上所述， 可降解地膜在对土壤环境、 作物生长、 生物量累积等方面的影响相比塑料地膜没有明显差异， 因此在干旱区使用全生物可降解地膜替代塑料地膜具有可行性， 并且有利于保护环境、 有利于农业可持续发展。 同时， 覆膜技术在未来气候条件下依然具有较好的适用性，长远来看，可降解地膜具有更大的优势。 |
| 学科主题 | 自然地理学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/15322]  |
| 专题 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆生态与地理研究所_研究系统 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 邓路. 可降解地膜对干旱区土壤环境和作物生长的影响[D]. 北京. 中国科学院大学. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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