一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法技术

本发明专利技术公开了一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，包括：（1）样品培养，将样品地膜埋入各个实验组的土壤中，其中各个实验组的含水量不同；（2）样品采集；（3）样品测定，包括地膜降解率、地膜表面结构、地膜化学结构、土壤微生物生物量碳、氮、土壤酶活性等测定；（4）结果分析。本发明专利技术通过地膜的填埋培养试验，分析不同PBAT生物降解地膜的降解时间和降解程度，结合扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）分析，研究PBAT生物降解地膜在不同土壤水分条件下的降解特征，探讨其对土壤微生物及酶活性的影响，建立了地膜降解评价方法，为生物降解地膜的推广应用提供了理论依据。

An experimental method to study the response of film degradation characteristics to water conditions

【技术实现步骤摘要】
一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法
本专利技术涉及一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，属于地膜性能研究

技术介绍
自1970年引进地膜后，覆盖地膜极大地改变和影响了农业生产方式及农田种植结构。1986年地膜在国内的使用量已经达到世界首位，2018年使用量超过150万吨，稳居世界第一。但传统塑料地膜使用后受到机械损伤将以碎片的形式存在于环境中，随着覆盖时间的延长，地膜残留量逐渐增多，并且逐渐向深层土壤迁移。陈晶等人经过长期调查后发现，当覆膜年限较短时，71.8％的残膜分布于10cm耕作层之上，20～30cm土壤层次中仅占6％，当覆膜年限延长时，10～20cm土壤层次中所含残膜量最多，达到73.9％，且以小膜居多，中型膜、大型膜分布略少。武崇信等在华北地区棉田土壤进行试验，其结论显示0～10cm土壤残膜片数为58.5％～76.4％，10～20cm占22.3％～35.1％，20～30cm土层仅占1.3％～6.4％，因此残膜质量大小也呈现出0～10cm>10～20cm>20～30cm的趋势。研究表明，残留在土壤耕作层中的地膜会影响土壤理化性质及植物根系生长，土壤水分含量孔隙度均呈下降趋势，有机质含量呈上升趋势，采收期作物根长根重均随残膜量增加显著降低，其年根长、根重降低率为2.7％和3.4％。地膜的残留一方面影响下茬作物生长发育，破坏土壤结构，影响土壤通透性，水分和养分不能向作物正常运移，从而影响地上、地下部分的生长发育，导致作物减产。另一方面，对环境健康造成巨大的威胁，导致“白色污染”问题日趋严重，给农业可持续发展带来巨大挑战。降解地膜是应对“白色污染”的有效方法。近年来，在日本和欧洲，降解地膜在地膜市场占有的份额不断增加，目前已经超过10％，在某些行业(如日本蔬菜种植)和局部区域的应用比例已高达20％以上；而传统塑料地膜市场占有的份额则逐渐下降。2010年以来，国内外对降解地膜的研发和应用合作越来越广泛。日本昭和电工株式会社、德国BASF、法国Limagrain公司与中国农业科研和技术推广部门合作，在西北的新疆等地、西南的云南等地以及华北的北京等地开展了降解地膜的试验和示范工作，降解地膜的应用范围进一步拓宽，覆盖了如棉花、玉米、烟草、马铃薯等主要农作物。研究表明，降解地膜降解和应用是一个非常复杂的过程，同一种降解地膜应用在不同的气候条件，不同的土壤条件以及不同的作物条件下，降解的行为和降解周期有较大差异，环境因子特别是土壤微生物活性是决定降解地膜是否降解的重要因素。目前，围绕降解地膜的机械匹配性能、增温保墒与杂草防除能力、降解时间与程度、经济效益等开展应用研究较为普遍，获得了大量关于降解地膜在生产投入、田间管理、农作物产量增产、降解效果等方面的研究结果。但对于地膜的降解特征及环境影响因子仍不清楚，缺乏有效的评价方法，这大大制约了降解地膜技术的研发、生产及农业生产的广泛应用。
技术实现思路
基于上述，本专利技术提供一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，以为降解地膜的实际推广应用提供理论依据。本专利技术的技术方案是：一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，包括：(1)样品培养1.1裁剪待研究的降解地膜作为样品地膜；1.2将土质相同的土壤设为若干个实验组，并将各个实验组的含水量调整为不同；1.3将样品地膜埋入各个实验组的土壤中；1.4在相同温度下对各个实验组的土壤进行培养，并且定期补充各个实验组的土壤水分；(2)样品采集在设定时间采集各个实验组的地膜样品和土壤样品，将各个实验组的地膜样品洗净后阴干保存备用，将各个实验组的土壤样品分为两份，其中一份鲜样直接保存备用，另一份风干后过筛保存备用；(3)样品测定3.1地膜降解率对于各个实验组的地膜样品，埋膜前将地膜洗净于阴凉干燥处风干，并测得原始地膜样品的重量G0；每次取样清洗风干后用称重Gi，以两次测定质量的差值计算地膜的降解率，即地膜降解速率＝(G0-Gi)/G0；3.2地膜表面结构采用SEM扫描电镜，将处理后的地膜试样粘附在载物台后，对地膜降解前后样品表面分别进行溅射喷金处理，然后放大对各实验组的地膜表面的微观结构变化进行观察；3.3地膜化学结构将降解前后的地膜自然阴干后，酒精擦拭其表面，采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测定其红外光谱，波长范围4000～400cm-1；3.4土壤微生物生物量碳、氮采取氯仿熏蒸-硫酸钾浸提法，重铬酸钾外加热法测定MBC含量，半微量凯氏定氮法测定MBN含量；3.5土壤酶活性选择土壤脲酶、土壤过氧化氢酶、土壤多酚氧化酶活性进行测定；(4)结果分析研究降解地膜在不同土壤水分条件下的降解特征，以及对土壤微生物及酶活性的影响。可选的，在步骤3.5中，土壤脲酶利用靛酚蓝比色法测定其活性；土壤过氧化氢酶活性通过测定240nm处吸光度变化来反映其活性高低；土壤多酚氧化酶以邻苯三酚为基质，通过测定430nm处吸光度来取定其活性。可选的，在步骤(1)样品培养中，采用降解测试装置盛装各实验组的土壤进行培养，所述降解测试装置包括：培养箱，包括箱体；称重装置，设置在所述箱体内，用于称重；土壤容器，设置在所述承重装置上，所述土壤容器包括容器体和容器盖，所述容器盖用于扣盖在所述容器体上，所述容器体用于盛装土壤，所述容器体为长方形容器，在所述容器体的内壁上沿其高度方向设有高度刻度尺寸；水分补充装置，安装在所述培养箱上，所述水分补充装置包括水箱和补水管，所述补水管与所述水箱相连，所述补水管用于补充所述容器体内土壤水分。可选的，在所述容器体的内壁上沿其长度方向设有长度刻度尺寸，在所述容器体的内壁上沿其宽度方向设有宽度刻度尺寸。可选的，所述补水管上设有阀门，所述阀门为电动阀门，所述培养箱还包括控制器，所述称重装置包括称重传感器，所述称重传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端电气连接，所述控制器的信号输出端与所述电动阀门的控制端电气连接。可选的，所述补水管上设有水流量传感器，所述水流量传感器的信号输出端与所述控制器的信号输入端电气连接。可选的，所述称重装置还包括称重台，所述称重传感器安装在所述称重台上。可选的，所述容器体的侧面设有透气孔，以使所述容器体内部空间与外界环境相通。可选的，在所述容器盖上设有进水孔，所述进水孔与所述补水管相连，以将所述补水管中的水导引到所述容器体内。本专利技术的有益效果是：本专利技术建立了一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，通过地膜的填埋培养实验，分析不同降解地膜的降解时间和降解程度，结合扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)分析，研究PBAT生物降解地膜在不同土壤水分条件下的降解特征，探讨其对土壤微生物及酶活性的影响，建立地膜降解评价方法，为生物降解地膜的推广应用提供了理论依据。通过本专利技术研究表明，在适当的水分条本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，其特征在于，包括：/n(1)样品培养/n1.1裁剪待研究的降解地膜作为样品地膜；/n1.2将土质相同的土壤设为若干个实验组，并将各个实验组的含水量调整为不同；/n1.3将样品地膜埋入各个实验组的土壤中；/n1.4在相同温度下对各个实验组的土壤进行培养，并且定期补充各个实验组的土壤水分；/n(2)样品采集/n在设定时间采集各个实验组的地膜样品和土壤样品，将各个实验组的地膜样品洗净后阴干保存备用，将各个实验组的土壤样品分为两份，其中一份鲜样直接保存备用，另一份风干后过筛保存备用；/n(3)样品测定/n3.1地膜降解率/n对于各个实验组的地膜样品，埋膜前将地膜洗净于阴凉干燥处风干，并测得原始地膜样品的重量G

【技术特征摘要】
1.一种研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，其特征在于，包括：
(1)样品培养
1.1裁剪待研究的降解地膜作为样品地膜；
1.2将土质相同的土壤设为若干个实验组，并将各个实验组的含水量调整为不同；
1.3将样品地膜埋入各个实验组的土壤中；
1.4在相同温度下对各个实验组的土壤进行培养，并且定期补充各个实验组的土壤水分；
(2)样品采集
在设定时间采集各个实验组的地膜样品和土壤样品，将各个实验组的地膜样品洗净后阴干保存备用，将各个实验组的土壤样品分为两份，其中一份鲜样直接保存备用，另一份风干后过筛保存备用；
(3)样品测定
3.1地膜降解率
对于各个实验组的地膜样品，埋膜前将地膜洗净于阴凉干燥处风干，并测得原始地膜样品的重量G0；每次取样清洗风干后用称重Gi，以两次测定质量的差值计算地膜的降解率，即地膜降解速率＝(G0-Gi)/G0；
3.2地膜表面结构
采用SEM扫描电镜，将处理后的地膜试样粘附在载物台后，对地膜降解前后样品表面分别进行溅射喷金处理，然后放大对各实验组的地膜表面的微观结构变化进行观察；
3.3地膜化学结构
将降解前后的地膜自然阴干后，酒精擦拭其表面，采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测定其红外光谱，波长范围4000～400cm-1；
3.4土壤微生物生物量碳、氮
采取氯仿熏蒸-硫酸钾浸提法，重铬酸钾外加热法测定MBC含量，半微量凯氏定氮法测定MBN含量；
3.5土壤酶活性
选择土壤脲酶、土壤过氧化氢酶、土壤多酚氧化酶活性进行测定；
(4)结果分析
研究降解地膜在不同土壤水分条件下的降解特征，以及对土壤微生物及酶活性的影响。


2.根据权利要求1所述的研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，其特征在于，在步骤3.5中，土壤脲酶利用靛酚蓝比色法测定其活性；土壤过氧化氢酶活性通过测定240nm处吸光度变化来反映其活性高低；土壤多酚氧化酶以邻苯三酚为基质，通过测定430nm处吸光度来取定其活性。


3.根据权利要求1所述的研究地膜降解特征对水分条件响应的实验方法，其特征在于，在步骤(1)样品培养中，采用降解测试装置盛...

【专利技术属性】
技术研发人员：高维常，蔡凯，武洲，吴思，邱雪柏，陈伟，
申请(专利权)人：贵州省烟草科学研究院，
类型：发明
国别省市：贵州;52