控釋肥高分子殘膜的降解動態(tài)及對土壤生物學(xué)效應(yīng)的影響研究.pdf

1、控釋肥料可以顯著提高肥料的利用率、減少養(yǎng)分的揮發(fā)和淋溶損失、減輕施肥對環(huán)境的污染、改善作物的生長發(fā)育狀況、提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，因而受到了人們的廣泛關(guān)注。生產(chǎn)和施用控釋肥料已經(jīng)成為目前化肥工業(yè)發(fā)展的主要趨勢之一，也是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的必然要求。控釋肥料施用后，其表面的高分子膜會殘留在土壤中。隨著包膜控釋肥料的發(fā)展和應(yīng)用范圍的擴大，對高分子膜殼的降解動態(tài)以及控釋肥殘膜對土壤環(huán)境（植物、動物、微生物）的生物學(xué)效應(yīng)進行研究，可

2、以為高分子樹脂包膜控釋肥的應(yīng)用和推廣提供理論依據(jù)。
　　 本研究采用傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、示差掃描量熱（DSC）、粘度法和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）等方法，研究了控釋肥高分子殘膜的降解性能、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)及降解機理。采用油菜、玉米的盆栽試驗，以及與化學(xué)分析相結(jié)合的方法，系統(tǒng)研究了控釋肥殘膜對土壤環(huán)境和油菜、玉米的生物學(xué)效應(yīng)的影響。同時，采用蚯蚓試驗，從生物化學(xué)方面評價了控釋肥殘膜對蚯蚓的生物學(xué)效應(yīng)的影響。主要研究結(jié)果如

3、下：
　　 1.控釋肥高分子殘膜具有光降解性。控釋肥高分子殘膜在紫外光照射下，發(fā)生光氧化分解，促進PE碳鏈氧化斷裂，逐漸生成有機類羧酸。隨著殘膜的光降解程度增大，羰基指數(shù)和殘膜中聚乙烯的結(jié)晶度升高，而熔點和相對分子質(zhì)量下降。其光降解產(chǎn)物中含有低分子量的烷烴、酮、醛、酯、一元羧酸和二元羧酸等。在紫外光照射條件下，含淀粉控釋肥聚乙烯殘膜較不含淀粉控釋肥聚乙烯殘膜更易降解。因此，淀粉作為添加劑明顯地提高了控釋肥高分子殘膜的降解速率。<

4、br>　　 2.控釋肥高分子殘膜在自然曝露光照射下，隨著光照時間的增加，紅外光譜表現(xiàn)的結(jié)果是羰基峰的強度增加。主要原因是，淀粉存在的條件下，光照后產(chǎn)生自由基，這些自由基作用于聚乙烯的主鏈上，使長鏈發(fā)生斷裂，產(chǎn)生新的更多的自由基，聚乙烯鏈進一步發(fā)生光降解。在此反應(yīng)的同時，空氣中的氧氣能夠進入到共混物的空隙中，氧氣和聚乙烯鏈段發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生過氧化自由基，這些過氧化自由基發(fā)生光裂解后生成羰基、乙烯基等基團。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，淀粉含量越高，對聚乙烯

5、的促降解作用越大，因此可以說明淀粉的存在一方面也是導(dǎo)致混合物空隙增大，氧氣更容易進入混合物當中，從而產(chǎn)生過氧化自由基相應(yīng)的增加，因此隨著光照時間的增加，紅外光譜表現(xiàn)的結(jié)果是羰基峰的強度增加。
　　 3.不同控釋肥殘膜用量處理的盆栽油菜試驗表明，施加控釋肥殘膜可以降低土壤的容重，增加土壤的孔隙度，改善通氣狀況，能使土壤疏松，增加土壤的通氣透水性。在一定范圍內(nèi)，隨著控釋肥殘膜施入量的增加，植株的生長勢、葉片數(shù)、株高、葉綠素以及植株的

6、鮮重都相應(yīng)增加。施加控釋肥殘膜后，對植株的全氮、全磷含量沒有顯著影響；植株全鉀含量有所增加?？蒯尫蕷埬さ氖┤雽τ筒送寥赖倪^氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性沒有顯著影響。
　　 4.不同控釋肥殘膜處理的盆栽玉米試驗表明，在一定范圍內(nèi)，隨著控釋肥殘膜施入量的增加，玉米的生長勢、株高、葉綠素以及玉米的產(chǎn)量都相應(yīng)增加。施加控釋肥殘膜處理的玉米的產(chǎn)量高于空白及只施加肥料的處理。在玉米的穗行數(shù)、行粒數(shù)沒有明顯增加的情況下，其千粒重有顯著的

7、增加，說明控釋肥殘膜處理在玉米生長的后期，即灌漿期能夠提供充足的養(yǎng)分，以保證玉米灌漿的需要，從而提高產(chǎn)量?？蒯尫蕷埬さ氖┤雽τ衩淄寥乐械倪^氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶、磷酸酶活性沒有顯著影響。
　　 5.不同控釋肥殘膜處理的蚯蚓土壤試驗表明，在本試驗周期內(nèi)，不同施用量的控釋肥殘膜處理后的土壤，對蚯蚓體內(nèi)纖維素酶、過氧化氫酶及超氧化物歧化酶均沒有顯著影響。
　　 6.土壤培養(yǎng)條件下控釋肥高分子殘膜降解特性試驗研究表明，控釋肥高分