全 文 ：中国生态农业学报 2011年 11月 第 19卷 第 6期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2011, 19(6): 1379−1385


* 国家科技支撑计划项目(2007BAE42B04-01)资助
** 通讯作者: 陶宗娅(1957~), 女, 主要研究方向为植物生理生化。E-mail: t89807596@yahoo.com.cn
曹小卫(1986~), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为植物生理及土壤养分。E-mail: cxw19861121@163.com
收稿日期: 2010-09-17 接受日期: 2011-05-10
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2011.01379
蚕豆生长及土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应*
曹小卫1 陶宗娅1** 罗学刚2 韩清华1 陈丽萍1
(1. 四川师范大学生命科学学院应用植物学研究室 成都 610101; 2. 西南科技大学 绵阳 621010)
摘 要 研究与推广环保型可降解地膜, 是解决当前农田白色污染的重要途径。与普通地膜比较, 可降解地膜
降解时间短, 残留物以分子量较低的线性低密度聚乙烯(LLDPE)为主。研究低分子量聚乙烯对作物生长及土壤
性质的影响, 对可降解地膜的推广具有重要意义。本研究模拟自然条件, 以添加低分子量聚乙烯(LMWPE)的
壤土盆栽种植蚕豆, 并设定不同的 LMWPE添加量, 研究全生育期蚕豆的株高、复叶数、结荚数及土壤中脲酶、
过氧化物酶、蔗糖酶活性对 LMWPE 的响应。结果显示: 与不添加 LMWPE 且种植蚕豆的处理(CK1)比较, 全
生育期中添加 LMWPE(分别按覆盖地膜 1 年、10 年、50 年、100 年折算的添加量)且种植蚕豆处理的蚕豆株
高、复叶数及土壤脲酶活性、过氧化物酶活性显著高于 CK1, 且随着 LMWPE添加量增加, 土壤酶活性及蚕豆
株高和复叶数增幅越显著, 但各处理土壤蔗糖酶活性及蚕豆结荚数差异不显著。蚕豆根系的形成和生长对 3
种土壤酶活性具有显著影响。3种土壤酶活性与株高、复叶数显著相关, 但与结荚数无显著的相关性。本研究
结果表明, 土壤中添加 LMWPE对蚕豆生长及 3种土壤酶活性有激活作用, 以添加量为 2.80 g·kg−1处理的影响
最为明显。
关键词 可降解地膜 低分子量聚乙烯 土壤酶活性 蚕豆 生长
中图分类号: Q89 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2011)06-1379-07
Response of Vicia faba growth and soil enzyme activity to
low molecular polyethylene added in soil
CAO Xiao-Wei1, TAO Zong-Ya1, LUO Xue-Gang2, HAN Qing-Hua1, CHEN Li-Ping1
(1. Research Centre of Applied Botany, Life Science College, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China;
2. Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China)
Abstract It is an important way for preventing “white pollution” to develop and promote environment-friendly biodegradable plas-
tic film, which is holding back the development of agriculture. Compared with ordinary plastic film, biodegradable plastic film takes
less time to degrade, and has low molecular weight residues, mainly linear low density polyethylene (LLDPE). The research into the
effect of low molecular weight polyethylene (LMWPE) on crop growth and soil microenvironment was of great significance to pro-
mote use of biodegradable plastic film. In the experiment, we simulated natural conditions and LMWPE were added in different do-
sages to pot-soils in which horse bean (Vicia faba Linn.) were planted. Dosages of LMWPE were 0.028 g·kg−1, 0.28 g·kg−1, 1.40
g·kg−1, 2.80 g·kg−1, which were decided according to residue amounts in soils with 1, 10, 50, and 100 years continuous plastic film
mulching. The plant height, leaves number and pod number, as well as the activities of urease, peroxidase and sucrase in soil were
measured during whole growth period of horse bean. During horse bean growth period, plant height, leaf number and activities of
urease, peroxidase of soil under LMWPE treatments were increased compared with those under CK1 (cultivation of horse bean with-
out LMWPE). The more LMWPE were added, the more significant the effects were. But soil invertase activities and horse bean pod
number were not significantly affected by LMWPE. Formation and growth of horse bean roots impacted activities of three soil en-
zymes significantly. Soil enzyme activities were significantly correlated with plant height, leaf number of horse bean, but not with
pod number. It showed that added LMWPE in soil had activating effects on horse bean growth and soil enzymes activities. 2.80
g·kg−1 LMWPE showed most obviously effects.
1380 中国生态农业学报 2011 第 19卷


Key words Degradable plastic film, Low molecular weight polyethylene, Soil enzyme activity, Horse bean, Growth
(Received Sep. 17, 2010; accepted May 10, 2011)
农用地膜是以聚乙烯、聚氯乙烯等石油工业产
品为主要原料并添加各种助剂、经吹塑而成的薄膜。
地膜覆盖可提高土壤温度、保持土壤水分 [1], 但长
期使用农用地膜会造成土壤中农膜部分降解的残体
增多 , 土壤板结 , 通透性变差 , 地力下降 , 严重影
响作物生长发育, 导致农作物大量减产 [2]。我国农
膜年产量达百万吨 , 且以每年10%的速度递增 , 使
用面积也在大幅度扩展。无论覆盖何种作物, 所有
覆膜土壤都有残膜。据统计, 我国农膜年残留量高
达35万吨, 残膜率达42%。也就是说, 有近一半的农
膜残留在土壤中, 这无疑是一个极大的隐患[3]。为了
解决这一难题, 可以通过回收利用或让其自身降解
来解决。由于地膜较薄, 回收利用很困难, 因此, 发
展可降解塑料地膜不失为一种经济有效的途径[4]。可
降解塑料地膜不仅扩大了塑料的功能, 也极大地缓
解了人类和环境的关系, 从合成技术上展示了生物
技术的威力和前景, 将是本世纪新材料发展的重要
趋势[5]。
世界范围内降解塑料的研究始于20世纪70年代,
我国降解塑料的研发利用始于20世纪80年代中期 ,
国家将其列入“八五”、“九五”科技攻关技术及高技
术研究发展计划(863计划)项目。据不完全统计, 现
参予可降解塑料研究的高等学校、科研院所及企业
有上百个, 生产厂家(或生产线)已达150多家, 年生
产能力20万吨左右[6]。可降解地膜按其降解过程大
致可分为完全降解地膜和不完全降解地膜。由于完
全降解地膜技术不成熟、价格昂贵, 不利于推广使
用。目前国内外使用的可降解塑料地膜主要是以通
用塑料为基础的品种, 国内主要以添加型降解塑料
地膜为主, 大多以淀粉填充剂制成生物降解膜, 或
加入光敏剂制成光降解膜, 或两种同时添加制成光−生
物双降解膜[7−8]。可降解地膜主要原料是不易降解的
聚 (氯 )乙烯类物质 , 例如线性低密度聚乙烯
(LLDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)等[9], 其中生物降解
是影响地膜稳定性的最主要因素[10]。
土壤中高密度聚乙烯(HDPE)地膜在20 ℃时的
使用寿命约为300年[11]。研究证明, 可降解地膜发生
(部分)降解后, 宏观上表现为薄膜力学性能的降低
与碎化的氧化作用, 微观上则为连接结晶区的分子
键断裂[12]。可降解地膜一般在高分子主链中引入基
团或添加助剂, 在助剂作用下可降解地膜受酶的氧
化作用和水解作用, 分子量迅速下降, 最终残留物
为难降解的低分子聚合物, 主要以低分子量聚乙烯
(LMWPE)为主。农田生态系统中, 可降解地膜碎片
混入土壤, 通过微生物作用可进一步降解为分子量
不同的LMWPE[13−14], 这些LMWPE对土壤微环境及
作物生长会产生怎样的影响, 目前鲜有报道。本研
究将LMWPE添加在土壤中盆栽种植蚕豆 , 通过测
试蚕豆各生育期主要农艺性状和土壤中几种关键酶
活性动态变化 , 研究LMWPE对蚕豆生长和土壤微
环境的影响, 为可降解塑料地膜的推广使用提供理
论和试验依据, 这将有利于保障我国农业的可持续
发展和促进农业与环境的平衡发展[15]。
1 材料与方法
1.1 试验设计
供试蚕豆(Vicia faba Linn.)品种为“西昌大白胡
豆”, 盆栽, 供试土质为壤土, 每盆装土15 kg, 苗期
匀苗定植, 每盆留苗6~8株。
试验用LMWPE分子量分别为2 000~3 000、5 000~
7 000和100 000以上的LMWPE (购自中国石油化工
股份公司茂名分公司), 添加方法是将不同分子量的
LMWPE分别添加在土壤中。LMWPE添加量设4种,
即根据地面覆盖薄膜60 kg·hm−2·a−1, 按照覆盖薄膜1
年和连续覆盖薄膜10年、50年和100年所需薄膜的量
及塑料花盆的盆口面积和每盆装土量(kg), 折合为
LMWPE添加量分别为0.028 g·kg−1(1年)、0.28 g·kg−1
(10年)、1.40 g·kg−1(50年)和2.80 g·kg−1(100年), 准确
称取不同分子量LMWPE分别均匀拌合在土壤中 ,
以不添加LMWPE且种植蚕豆的处理为对照CK1, 以
添加LMWPE但不种植蚕豆并于成熟期采集的土样
为对照CK2。分别在蚕豆苗期﹑开花期﹑结荚期和成
熟期随机取长势一致的3盆蚕豆测定株高、复叶数及
结荚数; 同时将3盆土壤混合均匀后, 采用四分法采
集土壤样本, 土样置避阴处风干后过80目筛备用。
1.2 测试方法
土壤脲酶活性用苯酚−次氯酸钠法(即靛酚蓝比
色法)测定[16], 以反应24 h后1 g土壤生成的氨态氮
(NH3-N)的微克数表示酶活性, 即μg·g−1·h−1; 土壤过
氧化物酶活性用邻苯三酚比色法[16]测定, 以反应2 h
后1 g土壤生成的紫色没食子素的毫克数表示酶活
性 , 即mg·g−1·h−1; 蔗糖酶活性用3,5-二硝基水杨酸
比色法[16]测定, 以反应24 h后1 g土壤生成的葡萄糖
毫克数表示酶活性, 即mg·g−1·h−1。酶活性测试均重
复5次。
第 6期 曹小卫等: 蚕豆生长及土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应 1381


1.3 数据处理
相同添加量且不同分子量的处理求均值, 将不
同添加量的均值进行 ANOVA分析 , 研究随
LMWPE添加量增多, 农艺性状与3种土壤酶的动态
变化。试验数据采用SPSS15.0软件进行统计分析 ,
以Excel作图。以希腊文小写字母表示同一生育期不
同处理间的差异显著性(P<0.05), 以大写英文字母
表示不同生育期相同处理间的差异显著性(P<0.05)。
2 结果与分析
2.1 添加 LMWPE对蚕豆农艺性状的影响
初花节位 (植株上第 1 个开花花序所在的节
位)、株高、单株粒数、复叶数和百粒重是影响蚕豆
生长和产量的主要因子, 它们决定了蚕豆 53.49%的
产量[17]。
2.1.1 对株高的影响
研究表明, 株高与产量及产量构成因素之间有
较高程度的正相关性[18−20]。黄云鹏[21]研究大白蚕豆
株高与产量间的相关性, 发现在不发生徒长和倒伏
的情况下, 两者间的相关系数为0.889 8, 并指出株
高必须控制在110 cm以内, 过高易倒伏, 过矮不易
获得高产。
以LMWPE添加量作为影响株高的主要因素进
行统计分析(ANOVA)的结果显示, 从苗期到成熟期
各添加量处理株高与CK1的变化趋势一致 , 均显著
增加(P<0.05); 但同一生育期不同处理间株高的变化
却不同(表1)。苗期不同处理间株高差异不显著; 开花
期1.40 g·kg−1、2.80 g·kg−1处理的株高分别比苗期增加
43.0%和48.4%, CK1处理的增幅最小, 仅为31.6%, 另
外2.80 g·kg−1处理的株高增长速率达1cm·d−1, 与CK1
的株高差异显著(P<0.05); 结荚期株高增长减缓, 不
同处理间株高差异不显著; 至成熟期株高变化较小,
与同处理苗期的株高比较, 0.028 g·kg−1、0.28 g·kg−1、
1.40 g·kg−1、2.80 g·kg−1、CK1处理的株高增幅分别为
79.0%、88.1%、73.2%、81.7%和68.4%, 处理间株高
的高低依次为2.80 g·kg−1>0.28 g·kg−1>0.028 g·kg−1>
CK1>1.40 g·kg−1, 其中0.28 g·kg−1、2.80 g·kg−1处理的
株高是CK1的1.082倍(P<0.05)和1.086倍(P<0.05)。结
果表明, LMWPE在开花期对蚕豆株高有一定的促进
作用, 以2.80 g·kg−1处理效果最显著。
2.1.2 对复叶数的影响
本试验未进行蚕豆打顶, 盆栽条件下任其主茎
自然生长 , 通过对复叶数变化的统计分析反映
LMWPE对植株营养生长的影响。表1显示, 从苗期
到结荚期各处理及 CK1的复叶数均显著增加
(P<0.05); 但同一生育期不同处理间复叶数的变化
趋势不同。苗期植株的复叶数在不同处理间的差异
不显著。开花期2.80 g·kg−1处理复叶数比CK1显著增
加18.7%(P<0.05); 结荚期2.80 g·kg−1处理的复叶数
比CK1显著增加14.93%(P<0.05); 成熟期复叶数达到
最大值。从苗期到成熟期复叶数逐渐增加, 复叶数
增幅大小依次为2.80 g·kg−1>0.28 g·kg−1>1.40 g·kg−1>
CK1>0.028 g·kg−1, 其中添加量2.80 g·kg−1的处理在
成熟期复叶数是CK1的1.115倍(P<0.05)。结果表明,
LMWPE在蚕豆开花期、结荚期对增加复叶数有明
显促进作用 , LMWPE添加量越大 , 复叶数增幅越
大 , 说明土壤中添加LMWPE能够促进蚕豆的营养
生长。
2.1.3 对结荚数的影响
蚕豆单株粒数和百粒重是决定单株产量的重要
因素, 其中荚长、单株粒数和百粒重对单株产量的
作用为正效应[17]。路永鉴[22]研究表明, 蚕豆产量与
结荚数呈明显的正相关 , 与结荚率呈明显的负相
关。以 LMWPE 添加量作为影响蚕豆结荚数的主要
因素进行统计分析的结果表明, 不同处理间结荚数
无显著性差异(表 1), 说明添加 LMWPE对蚕豆产量
因素的形成无不良影响。
2.2 LMWPE对土壤酶活性的影响
2.2.1 对土壤脲酶活性的影响
脲酶广泛存在于土壤中, 催化土壤中的尿素分
解生成氨、CO2和水, 对提高氮素利用率及促进土壤
氮素循环具有重要作用, 其活性大小可以表示土壤
的供氮能力[23−24]。表 2 可见, 各处理的土壤脲酶活
性与 CK2 比较有显著差异, 表明蚕豆根系活动对土
壤脲酶活性具有显著影响; 全部处理的土壤脲酶活
性变化趋势与 CK1 一致, 即随着生育进程推进, 脲
酶活性在开花期升高达到峰值, 结荚期和成熟期趋
于稳定。相同处理不同生育期之间脲酶活性变化显
著(P<0.05), 进一步说明蚕豆根系的形成和生长对
土壤脲酶活性具有显著影响。
同一生育期不同处理间的脲酶活性变化趋势不
一致。苗期不同处理脲酶活性无显著性差异。开花
期脲酶活性大小依次为 2.80 g·kg−1>1.40 g·kg−1>CK1>
0.28 g·kg−1>0.028 g·kg−1, 但各处理间差异不显著。
结荚期各处理与 CK1 比较脲酶活性也无显著性差
异。成熟期与苗期比较各处理脲酶活性均显著增加,
其增幅大小为 1.40 g·kg−1>0.28 g·kg−1>2.80 g·kg−1>CK1>
0.028 g·kg−1, 其中, 2.80 g·kg−1处理的脲酶活性显著
高于其他处理, 是 CK1的 1.12 倍(P<0.05)。结果表
明, 添加 LMWPE 对土壤脲酶表现出一定激活作用,
添加量越多, 脲酶活性增幅越大, 其中以添加量为
2.80 g·kg−1处理最为显著。
1382 中国生态农业学报 2011 第 19卷


表1 不同添加量的低分子量聚乙烯对蚕豆不同生育期株高、复叶数和结荚数的影响
Table 1 Height, leaf number and pod number of horse bean under different amounts of low molecular weight polyethylene added in soil
农艺性状
Agronomic character
添加量
Addition amount (g·kg−1)
苗期
Seedling stage
开花期
Flowering stage
结荚期
Pod bearing stage
成熟期
Maturity stage
0.028 37.194±3.642αA 50.127±3.011αβB 60.839±4.957αC 63.525±1.720αC
0.28 36.257±1.729αA 50.205±2.818αβB 59.276±5.110αC 68.143±5.917βD
1.40 35.790±2.818αA 51.190±4.433αβB 58.990±4.752αC 62.000±4.147αβD
2.80 37.595±1.092αA 55.824±4.585βB 61.005±4.836αC 68.314±4.511βD
株高
Height
(cm)




CK1 37.385±1.642αA 49.200±3.472αB 68.314±3.957αC 63.214±4.564αC
0.028 9.179±0.774αA 12.570±0.723αB 18.510±0.667αC 18.530±0.817αC
0.28 8.810±0.769αA 12.900±1.066αB 13.430±0.998αC 14.910±1.031αβC
1.40 9.330±1.026αA 13.430±0.881αB 17.210±1.502αC 18.730±1.746αβC
2.80 8.570±0.912αA 14.910±1.031βB 18.730±1.746βC 20.010±1.604βC
单株复叶数
Leaf number per plant




CK1 9.290±0.882αA 12.570±0.769αB 16.710±1.312αC 17.910±1.257αC
0.028 4.996±0.438α
0.28 5.000±0.280α
1.40 5.190±0.560βα
2.80 5.120±0.390α
单株结荚数
Pod number per plant




CK1 5.070±0.410α
不同希腊文小写字母表示同一生育期不同处理间的差异显著(P<0.05), 不同大写英文字母表示不同生育期相同处理间差异显著(P<0.05),
下同。Different Greek lowercases mean significant difference among different treatments in the same growth period (P < 0.05), different English
capital letters mean significant difference among different growth periods of the same treatment (P < 0.05). The same below.

表2 蚕豆不同生育期土壤酶活性对不同添加量低分子量聚乙烯的响应
Table 2 Response of soil enzymes activities to different amounts of low molecular weight polyethylene added in
soil at different growth stages of horse bean
生育期 Growth stage 土壤酶
Soil enzyme
添加量
Addition amount (g·kg−1) 苗期 Seedling 开花期 Flowering 结荚期 Pod bearing 成熟期 Maturity
CK2
0.028 12.209±0.836αA 16.514±1.309αB 16.175±0.364αB 15.821±0.559αB 14.533±2.517αA
0.28 11.463±0.662αA 17.016±0.566αC 16.125±0.798αC 16.010±0.917αC 13.305±1.074αB
1.40 12.053±1.275αA 18.318±1.322αC 16.487±1.260αC 17.201±0.357αβC 12.967±3.057αA
2.80 13.334±1.114αA 18.319±0.663αC 17.816±0.924αC 18.066±0.501βC 15.621±1.826αB
脲酶
Urease
(μg·g−1·h−1)



CK1 12.153±0.884αA 17.380±0.472αB 16.098±1.238αB 16.182±0.564αB
0.028 0.927±0.018αA 1.279±0.023αB 1.374±0.067αBC 1.592±0.059αD 1.531±0.081αCD
0.28 0.906±0.036αA 1.248±0.066αB 1.498±0.098αC 1.690±0.117αC 1.545±0.074αC
1.40 0.955±0.021αA 1.116±0.081αA 1.425±0.026αB 1.690±0.091αβC 1.569±0.059αC
2.80 0.948±0.017αA 1.504±0.063βB 1.493±0.024αB 1.914±0.101βC 1.520±0.076αB
过氧化物酶
Peroxidase
(mg·g−1·h−1)



CK1 0.925±0.084αA 1.301±0.072αB 1.397±0.038αBC 1.580±0.083αC
0.028 0.687±0.056αA 1.118±2.309αD 0.747±3.364αAB 0.962±2.159αC 0.842±0.071αBC
0.28 0.729±0.062αA 0.952±2.566αB 0.770±1.495αA 0.945±1.813αβB 0.799±0.074αA
1.40 0.742±3.275αA 1.012±2.322αB 0.742±1.442αA 1.133±2.157βγC 0.870±2.057αAB
2.80 0.858±2.114βA 1.121±1.663αB 1.009±1.924βAB 1.205±1.501γB 0.815±1.826αA
蔗糖酶
Inverdase
(mg·g−1·h−1)



CK1 1.156±0.884βB 1.012±2.472αB 0.874±1.238αA 0.939±2.064αA B

2.2.2 对土壤过氧化物酶的影响
由于微生物活动和某些氧化酶(例如尿酸盐氧化
酶)的作用, 土壤中易形成较多的过氧化氢和其他有
机过氧化物, 过氧化物酶可利用过氧化氢和有机过
氧化物中的氧, 氧化土壤中的有机物质, 如催化多种
芳香族化合物(苯酚、取代酚、苯胺、多环芳烃等)发
生氧化反应, 对腐殖质的形成具有重要作用[25]。
以LMWPE添加量作为影响过氧化物酶活性的
主要因素进行统计分析(表2), 可见各处理的过氧化
物酶活性与CK2比较有显著差异 , 表明蚕豆根系活
动对土壤过氧化物酶活性也具有显著影响。整个生
育期全部处理的土壤过氧化物酶活性变化趋势与
CK1一致 , 从开花期至结荚期过氧化物酶活性逐渐
升高, 成熟期酶活性达到最大值。相同生育期不同
处理之间过氧化物酶活性变化趋势不一致。苗期各
处理间酶活性差异不显著。开花期添加量0.028
g·kg−1、0.28 g·kg−1、1.40 g·kg−1、2.80 g·kg−1的酶活
性分别是CK1的 98.3%(P>0.05)、 95.9%(P>0.05)﹑
85.8%(P>0.05)和115.6%(P<0.05), 其中2.80 g·kg−1处
理的酶活性最高。结荚期各处理间酶活性差异不显
第 6期 曹小卫等: 蚕豆生长及土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应 1383


著。成熟期添加量 2.80 g·kg−1的酶活性比CK1高
21.1%(P<0.05)。结果表明, 添加LMWPE对土壤过氧
化物酶表现出一定的激活作用, 添加量越高, 过氧
化物酶活性增幅越大, 其中土壤过氧化物酶活性对
添加量为2.80 g·kg−1处理的响应最为显著。
2.2.3 对土壤蔗糖酶的影响
土壤蔗糖酶促进蔗糖水解生成葡萄糖和果糖 ,
其活性与土壤腐殖质、水溶性有机质和黏粒含量以
及土壤微生物的数量呈正相关, 对增加土壤中易溶
性营养物质起重要作用, 土壤肥力高则土壤蔗糖酶
活性相应也高[26]。蔗糖酶活性还可表征土壤生物学
活性强度, 且其强弱可作为土壤健康质量、营养供
给能力、熟化程度和肥力水平的评价指标[27]。
表2可见, 部分生育期添加LMWPE且种植蚕豆
处理土壤蔗糖酶活性与CK2比较的差异显著 , 表明
蚕豆根系活动对土壤蔗糖酶活性具有显著影响。除
CK1苗期和开花期外 , 所有处理土壤蔗糖酶活性变
化趋势一致, 开花期显著升高达到峰值, 结荚期则
与苗期无显著差异, 成熟期又有所回升。同一生育
期不同处理间的蔗糖酶活性变化趋势不一致。苗期
CK1和2.80 g·kg−1处理显著高于其他3个处理; 开花
期各处理间酶活性差异不显著; 结荚期2.80 g·kg−1
处理显著高于其他处理 , 其酶活性比 CK1高
15.4%(P<0.05); 成熟期添加量 1.40 g·kg−1、 2.80
g·kg−1 处 理 酶 活 性 是 CK1 的 120.7%(P<0.05) 和
128.3%(P<0.05)。结果表明, 土壤中添加LMWPE对
蔗糖酶活性无不良影响, LMWPE在结荚期、成熟期
对蔗糖酶有激活作用 , 其中添加量2.80 g·kg−1处理
对土壤蔗糖酶的影响最显著。
2.3 土壤酶活性与蚕豆生长指标的相关性分析
采用双尾检验法检验 3 种土壤酶活性与蚕豆主
要农艺性状之间的相关性, 并用偏相关系数加以判
断是否显著相关, 即 Significance<0.05时, 土壤酶活
性与农艺性状之间存在显著的相关性。表 3可见, 苗
期土壤脲酶和过氧化物酶活性与株高、复叶数之间
相关性不显著 ; 蔗糖酶活性与株高呈显著负相关
性。开花期与结荚期 3 种土壤酶活性与株高、复叶
数相关性显著(P<0.05)。成熟期土壤脲酶与过氧化物
酶活性与株高、复叶数呈显著相关(P<0.05), 与结荚
数之间无显著相关性; 蔗糖酶活性与 3 种农艺性状
之间均无显著相关性。结果表明: 3种土壤酶活性与
蚕豆株高、复叶数数之间具有相关关系, 与结荚数
无显著相关性。
3 讨论与结论
农业生产中使用地膜有利于增温保墒, 提高种子
萌发率和幼苗整齐度, 促进根生长和形成壮苗[28]。但
大量残膜遗留在农田0~30 cm耕作层, 导致土壤含
水量和孔隙度降低, 土壤容重和相对密度升高, 土
壤理化性质被不同程度破坏[29], 影响了作物根系的
发育与均匀分布, 从而阻碍了植物对养分、水分的
吸收, 造成植物生长弱势甚至减产[30−32], 形成了严
重的环境问题即“白色污染”[33]。可降解农用地膜的
开发和推广应用有利于塑料产业的“绿色化”发展 ,
也成为“治白”的有效途径之一[34]。与普通地膜相比,
可降解地膜在土壤中降解周期短[35], 残留物分子量
较低, 易于进一步分解[36−37]。国内外对土壤中残膜
无害化程度进行了大量研究, 发现薄膜残片小于16
cm2即不会对土壤物理性质及作物生长产生有害影
响, 膜残片大于16 cm2时则会污染土壤, 危害作物
生长[38−39]。程桂荪等[40]研究表明, 地膜残片小于0.5
cm×0.5 cm, 施用年份很长, 也不会危害作物, 量大
时能疏松土壤, 对植物生长有利。本研究结果表明,
土壤中添加低分子量聚乙烯(LMWPE)对蚕豆生长
和结荚数无不良影响, 随着LMWPE添加量的增加,
蚕豆株高与复叶数亦明显增加, 暗示土壤中的聚乙

表3 土壤酶活性与蚕豆生长指标的偏相关性分析
Table 3 Correlation of soil enzyme activities with height and growth indexes throughout the growth period of horse bean
脲酶 Urease 过氧化物酶 Peroxidase 蔗糖酶 Inverdase
生育期
Growth stage
生长指标
Growth index 相关性
Correlation
显著性 Significance
(2-tailed)
相关性
Correlation
显著性 Significance
(2-tailed)
相关性
Correlation
显著性 Significance
(2-tailed)
株高 Height 0.495 0.072 0.205 0.481 −0.714* 0.004 苗期
Seedling 复叶数 Leaf number 0.101 0.732 0.505 0.065 −0.296 0.889
株高 Height 0.761* 0.039 0.637* 0.004 0.860* 0.009 开花期
Flowering
复叶数 Leaf number 0.659* 0.010 0.592* 0.026 0.693* 0.006
株高 Height 0.740* 0.008 0.846* 0.008 0.721* 0.004 结荚期
Pod bearing
复叶数 Leaf number 0.910* 0.004 0.856* 0.003 0.936* 0.047
株高 Height 0.781* 0.008 0.828* 0.008 0.228 0.078
复叶数 Leaf number 0.859* 0.005 0.943* 0.007 0.479 0.066
成熟期
Maturity

结荚数 Pod number 0.337 0.239 0.316 0.099 −0.249 0.136
* P<0.05.
1384 中国生态农业学报 2011 第 19卷


烯以某种方式与土壤微生物和植物根系相互作用 ,
从而改善植物生长的微环境以促进其生长。
土壤中的残膜与环境消纳, 对环境的影响机制
复杂。土壤酶作为土壤微环境的重要组成部分 [41],
主要来源于植物根系外泌和土壤微生物的分泌, 是
土壤中一切生物化学过程的主要参与者, 是评价降
解物对土壤微环境作用的一个重要指标。吴景贵等[42]
研究几种非腐解有机物与土壤结合形态及对水田土
壤酶活性影响, 发现其对多酚氧化酶活性升高有显
著的促进作用, 对过氧化氢酶活性则先抑后促。本
研究结果显示, 土壤中添加LMWPE对土壤脲酶、过
氧化物酶和蔗糖酶活性具有显著促进作用, 且随着
LMWPE添加量的增多, 酶活性增幅越大, 以添加量
1.40 g·kg−1、2.80 g·kg−1处理最为明显。有研究显示,
聚乙烯醇、聚丙烯酸颗粒状聚合物混入土壤可不同
程度地改善土壤结构, 可增强土壤孔隙度、持水性
和透水性[43]; 降解膜残片以1 1 000∶ 膜土比残留于
土壤耕层, 混入面积16 cm2以上降解膜残片的土壤,
其渗透率和饱和导水率较无残膜土壤慢 , 小于16
cm2残膜对土壤的入渗性能无阻碍作用[44]。因此可以
推断, 这可能与聚乙烯等聚合物能够改良土壤结构,
增加土壤通透性, 促进微生物代谢活动及作物根系
分泌物有关。
土壤酶是土壤生物学活性的重要组成部分, 反
映了土壤各种生物化学过程的动向和强度, 在土壤
物质循环和能量循环中产生非常重要的作用, 其活
性与土壤的理化特性及其他生物学特性紧密相关[45]。
土壤有机质是土壤中酶促底物的主要供给源, 含有
植物生长所需的各种元素, 有机质分解转化几乎与
所有土壤酶活性紧密相关[16]。本文测试分析的土壤
脲酶、蔗糖酶、过氧化物酶是土壤氮循环、碳循环、
氧化还原代谢的关键因素, 其活性强度及其变化在
一定程度上反映了土壤有机质变化情况。本研究对
该 3 种土壤酶活性与蚕豆株高、复叶数和结荚数进
行的相关性分析的结果显示, 3种土壤酶活性与蚕豆
主要农艺性状之间均具有相关性, 其中土壤酶与株
高、复叶数显著相关, 与结荚数无显著相关性, 表明
低分子量聚乙烯可能通过改良土壤有机质以改善土
壤微环境并促进作物生长, 作物根系活动反作用于
土壤从而影响土壤酶活性。
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