随着地膜的广泛应用,残留在土壤中的地膜越来越多。水和氮是影响作物生长的主要因素,由于土壤中大量残膜的存在,残膜阻碍土壤水分和氮素在土壤中的运移和分布。根系是作物活跃的吸收器官和合成器官,残留地膜与根系直接接触,对根系的生长势必会造成影响。本研究通过模拟试验,设置7个残膜梯度,研究残留地膜对土壤水分运移和土壤水氮分布的影响,并探讨了残留地膜对作物根系的影响,从土壤水氮运移和作物根系的角度阐释了残膜污染的机理,为残膜污染的防治提供了理论依据。本文得到结论如下:(1)残膜会阻碍土壤湿润锋的运移,残膜量在0~360kg/hm~2区间,当湿润锋经过0~10cm土层,湿润锋横向距离随着残膜量的增加呈现先减小后增加的变化,当湿润锋经过10~20cm土层,横向距离随着残膜量的增加而逐渐降低,残膜对湿润锋的垂向运移有显著的阻碍作用,但残膜量的多少对湿润锋垂向距离变化没有显著影响。湿润体体积随着残膜量的增加而减小,土壤稳定入渗率随残膜量增加而增加;当残膜量大于360kg/hm~2时,残膜区土壤优势流明显,湿润锋的运移加快,湿润体体积增加,稳定入渗率降低;各处理湿润距离随灌水历时的变化过程遵循幂函数规律,湿润体的不规则程度随着残膜量的增加而增加。(2)饱和湿润区半径与残膜量呈线性关系,残膜量在0~360kg/hm~2区间,残膜的存在使部分水分滞留在土壤湿润体上部区域,水分在土壤湿润体内分布不均匀,残膜量越大,这种不均匀的程度越大;当残膜量大于360kg/hm~2时,由于优势流现象使湿润体下部区域土壤含水率增大;残留地膜在土壤分布的随机性加剧了水分分布的不均匀性,使残膜处理在垂直和水平方向的土壤含水率变化呈现无规律变化。(3)残膜量在0~360kg/hm~2区间,残膜的存在使部分硝态氮滞留在土壤湿润体内,并且硝态氮在土壤湿润体内分布不均匀,残膜量越大,这种不均匀的程度越大;当残膜量大于360kg/hm~2时,硝态氮在土壤湿润体内分布相较于其他处理均匀,湿润体边缘处积累的硝态氮含量增大;残分布的随机性加剧了硝态氮分布的不均匀性,使残膜处理在边缘处的硝态氮含量、垂直和水平方向的硝态氮含量变化呈现无规律变化。(4)随着残膜量的增加,棉花和玉米的根系生长和生理指标都呈现先增加后降低的趋势,根长和根表面积以及根系活力、过氧化物酶和过氧化氢酶活性的最大值出现在90或180kg/hm~2梯度上。残膜量在90~180kg/hm~2区间内,残膜会作为一种适度胁迫,作物苗期根系会主动进行适应性的生长,超过该范围残膜会对作物根系的生长造成阻碍作用。