几种土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应-论文.pdf

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1、第43卷第5期土壤通报Vo1．43．NIl52()12年1(】月ChineseJournalofSoilScience()(-t20l2几种土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应陶宗娅，曹小卫，罗学刚2，黎霞，周志芳(1．四川师范大学生命科学学院，四川成都6101O1；2．生物质材料教育部工程研究中心(西南科技大学)，四川绵阳621010)摘要：普通塑料地膜在自然条件下难以降解，环境可降解地膜则相对容易地降解形成大小不等的膜碎片样残留物，这一类低分子量残留物是否对环境造成危害，是当前急需证明的问题。研究低分子量聚乙烯(LMWPE)对土壤中

2、儿种关键酶活性的影响，对环境可降解地膜的推广使用具有重要意义。本研究利用不同分子量聚乙烯粉末，模拟可降解地膜降解后的聚乙烯组分，将不同分子量(2000、5000和10万以上)和不同累积量(1年量、10年量、50年量和1O0年量)的LMWPE粉末添加在土壤中，自然条件下盆栽种植蚕豆，研究土壤中三种关键酶对LMWPE处理的响应。结果显示，蚕豆苗期、开花初期、开花期、结荚鼓粒期和成熟期，LMWPE对土壤脲酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶活性具有不同程度的激活作用，其中以添加LMW—PE分子量2000且累计量100年的处理(AS)对三种土壤酶的激

3、活作用最为显著；随着LMWPE累计量增加，一种土壤酶活性增幅呈显著增加的趋势；LMWPE分子量处理对i种酶活性影响的差异大多未达显著水平；蚕豆根系的彤成和生长对一种土壤酶活性具有显著影响。结果表明，在环境因素作用下可实现可降解地膜的无害化降解，低分子量聚乙烯町能具有改善土壤微环境的潜力。关键词：可降解地膜；低分子量聚乙烯(LMWPE)；土壤脲酶；土壤过氧化物酶；土壤碱性磷酸酶；蚕豆中图分类号：Q89文献标识码：A文章编号：0564—3945(2012)05—1104—07农用地膜覆盖是一项用人工方法改善农作物生长微生物利用的具有低分

4、子量的链状羧酸，易于进一步环境的栽培技术。地膜覆盖种植农作物不仅具有增温、分解I札mI，从而缩短了地膜残体进入牛物降解期的时节水、早熟、增产等作用⋯，还能防止土壤流失，有效控问⋯】。农田生态系统中，可降解地膜分解的残留物多为制土壤盐碱度，减少氮的淋洗12]，起着保苗护根，促进作有机低分子聚合物，包括聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC1、物生长的作用。普通塑料地膜是农用地膜中最主要的氯化聚乙烯(PELC)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)等，这种类，塑料地膜的成分多为聚乙烯(PE)、聚氯乙烯些颗粒或小残片112,13I混入到土壤中，对土壤

5、环境的影响(PVC)、氯化聚乙烯(PELC)等，其分子量大，疏水性强，众说纷纭。人们试图从地膜结构变化l14,151、土壤微生物由这一类有机高分子材料制作而成的塑料地膜表面能群落结构及多样性、土壤中多种酶活性及土壤养过低，降解缓慢。随着地膜被连年使用，在极大地促分循环12o1、土壤理化性质121~23l及植物生长代谢lI等不进农业生产发展的同时，也给生态环境造成了严重的同侧面研究可降解地膜及其残体对土壤生态系统的影“白色污染”，主要表现为土壤耕作层残留的塑料碎片响及其机理。其中，通过对土壤中残膜无害化程度的研增多，土壤板结，地力下降

6、，作物根系生长受到一定阻究发现，地膜残片小于16cm时不会对土壤物理性质碍，严重地影响作物生长发育。大力研制与推广环保型及作物生长产生有害影响，但膜残片大于16cniz则会可降解地膜，是解决目前制约我国乃至世界农业生产污染土壤并危害作物生长I26-~I，也有研究表明，废弃在可持续发展问题的战略途径。土壤环境中的可降解地膜在各种因素作用下，经过一可降解地膜按其降解过程和程度大致可分为完全段时间即能降解为小分子物质(如CO)，并进一步参可降解地膜和不完全可降解地膜。完全可降解地膜技术与土壤生态系统的物质循环Il。不成熟且价格昂贵，不利于

7、推广使用。目前国内外应用在影响地膜残体降解的多种环境因素中，土壤中的不完全可降解地膜主要是以普通塑料为基础的品种，的多种土壤酶具有关键作用13o,I。土壤酶主要来源于根其中以添加(助剂)型不完全可降解塑料地膜为主15,6l。系的分泌物和微生物分泌的胞外酶，是土壤的重要组农作物与普通塑料地膜比较，不完全可降解塑料成部分l321，是与土壤质量优劣密切相关的敏感指标。地膜受多种环境因素影响和助剂的作用，降解周期缩其中脲酶、碱性磷酸酶、过氧化物酶是分别与土壤中短l7l，分子量迅速下降，残留物分子量较低，产生能够被氮、磷循环及氧化还原代谢密切

8、相关的土壤酶。本研究收稿日期：2011—07—21；修订日期：2012—02～03基金项目：生物质材料教育部工程研究中心重点项目(09zxbk03)、国家科技支撑计划项目子课题(2007BAE42B04～01)和叫川省教育，】：重点课