自然堆肥條件下環(huán)境降解地膜降解特性的研究.pdf

1、本研究在國家科技支撐計劃課題(批準號:2007BAE42B04)的資助下，用已知不同分子量的聚乙烯地膜粉末來模擬不同年份累積的環(huán)境降解地膜殘余物，通過室內呼吸瓶標準試驗和室外控制性堆肥試驗，測定了土壤微氣候、微生物種群、微生物生理生化特性、土壤酶活、土壤理化性質、聚乙烯殘余物分子量、紅外、DSC等指標，研究了自然堆肥條件下環(huán)境降解地膜的降解特性。研究結果表明:
　　1.在室內呼吸瓶標準試驗144天以后，添加普通地膜和環(huán)境降解地膜粉

2、末處理的CO2累積量均比對照CO2累積量高，分別達到了882.665g和902.468g，分別比對照提高了5.65％和8％，其中添加環(huán)境降解地膜粉末處理的CO2累積量最高;在室外控制性堆肥試驗150天以后，淺層、中層、深層中添加100年累積量普通地膜和環(huán)境降解地膜粉末處理的CO2釋放量的變化均最為顯著，其中添加普通地膜粉末處理的CO2釋放量分別為9201ppm、23165.1ppm、43201.5ppm，分別比對照降低了2.18％、提高

3、了15％、29.13％;而添加環(huán)境降解地膜粉末處理的CO2釋放量分別為9607.3、25431.3ppm、45210.3ppm，分別比對照提高了2％、26.3％、35.13％。說明在室內呼吸瓶標準試驗和室外控制性堆肥試驗中，環(huán)境降解地膜粉末均比普通地膜粉末的降解效果明顯。
　　2.隨著試驗時間的延長，在4個月以后，添加環(huán)境降解地膜粉末處理的細菌、真菌、放線菌數(shù)目的變化均最為顯著，分別由1.675*108個減少至1.525*105個

4、，4.35*106個減少至4.23*104個，7.5*103個增加至7.6*106個;添加普通地膜和環(huán)境降解地膜粉末處理的真細菌主要優(yōu)勢菌群是Proteobacteria和environmentalsamples;添加普通地膜和環(huán)境降解地膜粉末的處理，呼吸熵呈現(xiàn)先下降后上升趨勢，且均在模擬添加50年累積量時達到最小值，分別為23.071和22.315，分別比對照降低了17.88％和57.73％，其中添加環(huán)境降解地膜粉末處理的變化最為顯著

5、。
　　3.土壤酶活的分析結果顯示:在4個月以后，添加50年和100年累積量環(huán)境降解地膜粉末處理的過氧化氫酶活度、磷酸酶活度、脲酶活度均出現(xiàn)了最高值，分別達到了0.54L、202.55mg、9.76mg，分別比對照提高了54.29％、151.8％、301.5％，其中添加環(huán)境降解地膜粉末處理的三種酶活度的變化最為顯著。
　　4.土壤理化性質的分析結果顯示:隨著試驗時間的延長，在室外控制性堆肥試驗2個月以后，土壤理化性質指標最低

6、，其中添加50年累積量環(huán)境降解地膜粉末處理樣品的土壤有機質、有效磷、全鉀含量分別為410g/kg、0.22g/kg、4.71g/kg，分別比對照降低了2％、2.94％、4.25％，添加1年累積量普通地膜粉末處理樣品的堿解氮、速效鉀含量分別為0.763g/kg、0.781g/kg，分別比對照降低了16.51％、28.04％，添加50年累積量普通地膜粉末處理樣品的全磷含量為2.63g/kg，比對照降低了1.9％，在室內呼吸瓶標準試驗2個月以

7、后，添加普通地膜粉末處理樣品的全氮含量為0.22g/kg，比對照降低了13.04％，而pH值呈先上升后下降的趨勢，并在添加環(huán)境降解地膜粉末處理樣品中取得最大值，達到了8.9。
　　5.不同堆肥環(huán)境下不同地膜粉末殘余物的降解初探:
　　(1)DSC研究結果表明:在室內呼吸瓶標準試驗降解4個月以后，添加環(huán)境降解地膜和普通地膜粉末處理的熔融溫度在102.93℃～136.42℃之間，均較對照樣品的熔融溫度有所升高。在室外控制性標準試

8、驗降解4個月以后，添加環(huán)境降解地膜粉末模擬50年和100年累積量處理的熔融溫度在100.72℃～136.42℃之間，而添加普通地膜粉末模擬50年和100年累積量處理的熔融溫度在99.44℃～136.42℃之間，均比對照樣品的熔融溫度有所升高。
　　(2)分子量研究結果表明:在室內呼吸瓶標準試驗降解4個月以后，添加環(huán)境降解地膜和普通地膜粉末處理的分子量分布曲線變化顯著，重均分子量Mw分別降低了27932.7、10166(g/mol)

9、，分散系數(shù)分別由原來的3.70、3.67變?yōu)?.75、4.30;在室外控制性堆肥試驗降解4個月以后，添加50年和100年累積量環(huán)境降解地膜粉末處理的分子量分布曲線變化顯著，重均分子量Mw分別降低了16695、27652.9(g/mol)，分散系數(shù)分別由原來的3.70變?yōu)?.77、4.94;而添加50年和100年累積量普通地膜粉末處理的分子量分布曲線變化顯著，重均分子量Mw分別降低了14983、17854(g/mol)，分散系數(shù)分別由原來

10、的3.67變?yōu)?.24、4.16。說明環(huán)境降解地膜粉末比普通地膜粉末的降解效果好。
　　(3)紅外光譜研究結果表明:在室內呼吸瓶標準試驗中，降解2個月以后，添加環(huán)境降解地膜粉末處理在2329cm-1和1717cm-1處就開始出現(xiàn)了羰基峰;降解4個月以后，添加普通地膜粉末才在1717cm-1處開始出現(xiàn)了羰基峰。在室外控制性堆肥試驗中，降解2個月和4個月以后，添加環(huán)境降解地膜粉末處理分別在1736cm-1、2636cm-1和1631c