基本信息
- 项目名称：
- 蚕豆生长及土壤酶活性对低分子量聚乙烯的响应
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品《蚕豆生长及土壤酶活性对地分子量聚乙烯的响应》以可降解薄膜的原料聚乙烯对土壤微环境的影响为主要研究方向。在模拟自然条件下，以添加聚乙烯颗粒的壤土种植蚕豆，并设定不同的分子量及添加量。以聚乙烯添加量作为影响株高、复叶数或结荚数的主要因素进行统计分析（ANOVA）说明聚乙烯对蚕豆农艺性状的影响；以聚乙烯添加量为变量，统计分析土壤脲酶、过氧化物酶、蔗糖酶酶活性。
- 详细介绍：
- 农用地膜是以聚乙烯（PE）、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。上个世纪50年代初，日本和欧美发达国家开始将其应用于农业生产。地膜覆盖不仅可提高土壤温度、保持土壤水分还可防虫、防草带来了农业的增产增收的质的飞跃。因而农用薄膜栽培技术较快地被世界各国应用，形成蔚为壮观的“白色工程”。但是由于过季薄膜难以回收、降解缓慢，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和产量，更由于它的大量使用造成了前所未有的“白色污染”，给大自然带来了严重的负担。为了从源头解决农用薄膜应用中遗留的种种问题，可降解膜的研制深受国内外研究者的青睐。 实验设计为三因素，即土壤质地（3水平：壤土、砂土、黏土）、PE不同分子量（3水平：2000、5000、100000）、PE不同添加量（4水平：即根据地面覆盖薄膜每年每公顷60Kg折合为薄膜主成分PE的量，分别按照覆盖薄膜1年及连续覆盖薄膜10年、50年和100年计算出的PE添加量），准确称取PE粉末，均匀拌合在土壤中,以不添加PE且种植蚕豆的处理为对照CK，分别在蚕豆苗期、开花期、结荚期、成熟期测量蚕豆生长指标同时采集土壤样本。土壤风干后过80目筛，用比色法测量土样中几种关键酶活性，重复5次。 测试的蚕豆农艺性状包括株高、复叶数和结荚数；测试分析的土壤酶包括与土壤氮素、碳素和土壤氧化还原能力密切相关的脲酶活性、蔗糖酶活性及过氧化物酶活性。 测试数据采用SPSS15.0进行统计分析，用SigmaPlot软件作图。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：通过测量土样中几种关键酶活性间接证明低分子量PE对土壤性质以及对下一茬作物的生长发育无不良影响，为可降解膜的推广提供一定依据。设计：采用不同分子量、不同添加量PE粉末，均匀拌合在不同土壤质地（壤土、砂土、黏土）中并种植蚕豆，以不添加PE且种植蚕豆的处理为对照，分别在蚕豆苗期、开花期、结荚期、成熟期测量蚕豆生长指标同时采集土壤样本。测量土样中几种关键酶活性，重复5次。
科学性、先进性及独特之处
- 测试的蚕豆农艺性状包括株高、复叶数和结荚数；测试分析的土壤酶包括与土壤氮素、碳素和土壤氧化还原能力密切相关的脲酶、蔗糖酶及过氧化物酶活性。其活性变化一定程度上反映了土壤有机质变化情况等，可作为评价降解物对土壤微环境作用的重要指标。酶活性的测量采用分光光度法。所获数据资料采用SPSS 15.0进行统计分析，以SigmaPlot软件作图。本研究采用不同分子量、不同添加量、三种土壤的全组合实验。
应用价值和现实意义
- 作品以可降解薄膜的原料聚乙烯对土壤微环境的影响为主要研究方向。其结果显示：聚乙烯存在的土壤体系中，三种酶活性均呈现升高趋势且添加量越大对酶的激活作用越明显；聚乙烯对蚕豆生长无不良影响，添加量增加，株高和复叶数增加明显，但结荚数的变化不明显。这说明，盆栽蚕豆土壤体系中，低分子量聚乙烯对土壤无不良影响，甚至可在一定程度上可改善土壤微环境。从而为环保型可降解膜的推广奠定了较好的基础。
学术论文摘要
- 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。模拟自然条件下，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，且随着添加量增加，土壤酶活性及蚕豆株高和复叶数增幅愈显著，但土壤蔗糖酶活性及蚕豆结荚数差异不显著。本研究结果表明，LMWPE对蚕豆生长及土壤酶活性无不良影响，株高、复叶数和土壤酶之间呈显著的相关性。
获奖情况
- 2011年4月，获四川师范大学第七届学术科技节“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛等级奖项
鉴定结果
- 结果属实。
参考文献
- [1] 王耀林等．地膜覆盖栽培技术大全［M］．北京农业出版社,1988: 35-41. [2] 张文群，金维续，孙昭容,等．降解膜残片与土壤耕层水分运动[J]．土壤肥料,1994(3):12-15. [3] 陈明周．浅谈影响甘蔗光降解地膜降解的因素[J]．甘蔗糖业,2000,3:15-21. [4] 赵爱琴，李子忠，龚元石．生物降解地膜对玉米生长的影响及其田间降解状况[J]．中国农业大学学报,2005,10(2):74-78. [5] 关松荫.土壤酶及其研究法. 农业出版社,1987年 [6] 陈国符，邬义明主编．植物纤维化学[M]．轻工业出版社,1993. [7] 卢钢，寿森炎，汪骆平．降解膜在蔬菜作物上的应用试验[J]．浙江农业学报,1998,10(2):107-108. [8] 路永鉴等．影响蚕豆结荚的因素[J]．湖北农业科学,1985,2:20- 23. [9] 迟仁立，左淑珍，夏平，等．不同程度压实对土壤理化性状及作物生育产量的影响[J]．农业工程学报,2001,17(6):39-43.
同类课题研究水平概述
- 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。地膜覆盖是一项用人工方法改善农作物生长环境的栽培技术。地膜覆盖种植不仅具有增温、节水、早熟、增产等作用，还能防止土壤流失，有效控制土壤盐碱度，减少氮的淋洗，起着保苗护根，积极促进作物生长的作用。在20世纪50年代，日本和欧美国家开始广泛运用该项技术，我国也在70年代将其应用于农业生产。但是随着地膜使用量的不断扩大以及连年使用，一些农田中残留地膜不断累积，残膜逐渐形成了阻隔层，破坏了农作物生长的土壤环境，造成了土壤板结、通透性变差、地力下降， 影响了农作物根系的生长发育和水肥吸收，使作物生长发育受阻和产量严重减少。而大量塑料地膜残留农田的现象被形象地称为“白色污染”。 目前可以通过回收利用或让其自身降解来解决这一问题。但由于地膜较薄，回收利用很困难，而可降解地膜不仅具有与普通地膜类似的保温和保水效果,还具有自然降解作用。因此，发展可降解塑料地膜不失为一种经济有效的途径。目前所研制的可降解薄膜一般为在聚乙烯高分子主链中添加光敏剂、生物敏剂或光-生物敏剂使聚乙烯膜，根据引起降解的客观条件和机理,将可降解地膜分为光降解地膜、生物降解地膜和光/生物降解地膜。目前大多认为这种可降解膜是使聚乙烯高分子主链断裂，成为膜碎片或不同分子量的低分子量聚乙烯。而对于这些残留物能否进一步生物降解，最终降解程度，对土壤微环境的影响以及对下一茬作物的影响等方面还是一片空白。 1899年，Woods发表了土壤中具有过氧化物酶的实验报告，迄今，土壤酶的研究经过了一百多年的探索，对于土壤酶的分类、性质等各方面都已比较成熟。土壤酶能够在一定程度与上反应土壤微环境的改变以及土壤质地的变化的观念已被人们普遍认可。近年来对于土壤酶的测定方法也日趋成熟。 本研究采用不同分子量、不同添加量并且以壤土、砂土、粘土三种土壤的全组合实验。这在目前也是少有的。
