生物质液态地膜的研制及其应用效果

论文摘要

我国土壤侵蚀和养分流失十分严重,地表覆盖被认为是最有效的防治方法。目前使用的覆盖材料主要有塑料薄膜、作物秸秆及种植地被植物等,但存在残留污染、原料收集困难、植物间相互竞争等限制因素,可降解液态地膜因其污染风险小、使用方便等优点已引起广泛的关注。本研究以富含杂多糖的生物质材料为主要原料,研制液态地膜,观察其保水能力和降解特性,研究液态地膜在防止土壤侵蚀、减少养分流失、抑制杂草萌发和生长等方面的作用,取得以下主要结果：1.扫描电镜观测结果表明,三种液态地膜在结构上存在明显差异。海带悬浮液单独成膜后出现颗粒叠堆现象,海带悬浮液和聚乙烯醇溶液混合成膜后,均呈现出不规则的层状叠加结构；三种膜表面都有粒隙和空隙,添加聚乙烯醇溶液后,膜表面粒隙和空隙的数量有所减少。吸水试验结果显示,海带悬浮液单独成膜（Filmc）吸水率为33.73%,海带悬浮液和聚乙烯醇溶液以质量比9：1制备的液态地膜（Film 1）的吸水率为57.6%,海带悬浮液和聚乙烯醇溶液以质量比3：1制备的液态地膜（Film 2）的吸水率为52.8%；由海带悬浮液和聚乙烯醇溶液混合而成的液态地膜（Film 1和Film 2）的吸水率显著（P<0.05）大于海带悬浮液单独而成的液态地膜（Filmc）的吸水率,说明由混合液配制而成的液态地膜具有较好的持水性能,在一定程度上可视为吸水剂。降解试验结果显示,Filmc、Film 1、Film 2的失重率分别为100%、73.4%和58.7%；由海带悬浮液和聚乙烯醇溶液混合而成的液态地膜（Film 1和Film 2）的失重率显著（P<0.01）低于海带悬浮液单独而成的液态地膜（Filmc）的失重率；因此,本研究由海带悬浮液和聚乙烯醇溶液混合制备的液态地膜不仅结构稳定,而且在田间水分条件下表现出较好的降解性能。比较Film 1和Film 2, Film 2的失重率显著（P<0.01）低于Film 1,表明Film 2降解相对较困难,可能会对农业环境造成不利影响。2.室内模拟试验结果表明,在整个试验过程中,Film 1和Film 2覆盖土壤表面后,与对照比较,累积蒸发量显著（P<0.01）降低,说明Film 1和Film 2都能显著减少土壤水分的蒸发；比较Film 1和Film 2,处理前15天,Film 2覆盖土表能更加显著（P<0.05）地减少土壤水分的蒸发,说明Film 2减少水分蒸发效果更好。土壤水分累积蒸发量随时间的变化可以用一级动力学方程来描述,回归系数达0.995-0.999**（P<0.01）；可用回归方程估算最大蒸发量、半衰期等动力学参数,估算结果表明,土表覆盖自制液态地膜不仅能降低最大蒸发量,而且能延长半衰期,说明液态地膜的应用能够有效增加土壤的保水性能。3.室内模拟降雨试验结果表明,覆盖自制的两种液态地膜后,都能显著减少土壤侵蚀量和养分流失量。在30mm和50mm降雨条件下,黄泥砂土氮和钾的流失总量明显大于黄松土氮和钾流失总量,但黄泥砂土磷的流失总量小于黄松土磷的流失总量。两种液态地膜处理的土壤侵蚀量和养分流失量没有显著差异。4.等温吸附试验结果表面,皂土、高岭土和沸石对敌草胺都具有一定的吸附能力,三者的吸附可用Logistic方程来拟合,回归系数达0.987-0.998**（P<0.01）。根据回归方程计算得出,皂土、高岭土、沸石对敌草胺的最大吸附量分别为265.83g/kg、71.85g/kg、14.12g/kg。在研制添加杂草抑制剂的液态地膜时,皂土可作为敌草胺的载体。5.盆栽试验结果表明,覆盖液态地膜、添加敌草胺的液态地膜以及直接喷施敌草胺,与对照比较,都能有效抑制杂草的萌发和生长。对杂草种类的观察可以发现,敌草胺能够有效抑制婆婆纳、簇生卷耳、看麦娘和早熟禾等杂草的生长；液态地膜也能有效抑制婆婆纳和簇生卷耳的生长,且对看麦娘和早熟禾的生长也有一定的抑制作用。由于本试验青菜采用直播方式,敌草胺严重抑制了作物的生长,但液态地膜缓解了敌草胺对作物生长的抑制作用。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 我国水土流失现状
• 1.2 水土流失的成因及其危害
• 1.2.1 引起水土流失的原因
• 1.2.2 水土流失的危害
• 1.3 水土流失防治途径
• 1.3.1 工程措施
• 1.3.2 蓄水保土耕作措施
• 1.3.3 生物措施
• 1.3.4 化学措施
• 1.4 液态地膜研究现状
• 1.4.1 普通液态地膜国内外研究概况
• 1.4.2 除草液态地膜国内外研究现状
• 1.5 液态地膜的作用
• 1.5.1 增加土壤的水稳性团粒,土壤稳定性熵也有明显增加
• 1.5.2 使土壤饱和导水率成倍增加
• 1.5.3 降低土壤侵蚀,减少水土流失
• 1.5.4 提高水分利用率
• 1.5.5 增产效果显著
• 1.6 存在的问题与展望
• 2 生物质液态地膜的制备及其减少水分蒸发的效果
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 液态地膜成膜液配制
• 2.1.2 膜的结构观察与主要性能测定
• 2.1.3 减少水分蒸发试验
• 2.1.4 测定项目与方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 液态地膜显微形貌的观测
• 2.2.2 液态地膜表面基团分析
• 2.2.3 液态地膜吸水性能
• 2.2.4 液态地膜失重性能
• 2.2.5 液态地膜减少水分蒸发效果
• 2.3 讨论
• 2.4 结论
• 3 液态地膜减少水土和养分流失作用
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 试验设计
• 3.1.2 测定项目与方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 径流量
• 3.2.2 径流N、P、K浓度
• 3.2.3 径流N、P、K流失量
• 3.2.4 土壤侵蚀量
• 3.2.5 颗粒中N、P、K
• 3.2.6 颗粒态养分流失量
• 3.3 讨论
• 3.4 结论
• 4 不同液态地膜除草效果的研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 不同材料对敌草胺的吸附作用
• 4.1.2 液态地膜的制备
• 4.1.3 添加敌草胺的液态地膜的制备
• 4.1.4 试验设计
• 4.1.5 测定项目及方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同材料对敌草胺的吸附作用
• 4.2.2 杂草种类及数量
• 4.2.3 青菜地上部生物量
• 4.2.4 青菜地上部N、P、K含量
• 4.2.5 青菜地上部N、P、K吸收量
• 4.3 讨论
• 4.4 结论
• 5 全文总结
• 参考文献