麻地膜對設(shè)施網(wǎng)紋甜瓜產(chǎn)量品質(zhì)與土壤環(huán)境的影響

田航飛，宋曉勇，韓 冰，徐雯琦，陳曉峰

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)煙臺研究院，山東 煙臺 264670）

0 引言

【研究意義】當(dāng)前，網(wǎng)紋甜瓜在國內(nèi)廣泛種植，海陽市為網(wǎng)紋甜瓜重要生產(chǎn)基地，所栽種的品種主要為魯厚甜1號，生產(chǎn)中多采用地膜覆蓋栽培措施，以解決低溫季節(jié)種植過程中因為低溫、低濕而導(dǎo)致的產(chǎn)量降低、小果、裂果、營養(yǎng)品質(zhì)差等現(xiàn)象[1]。自20世紀(jì)70年代末以來，地膜栽培在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到迅速地、大面積的推廣應(yīng)用[2]，其具有增溫保墑、抑制雜草等功效，可以促進作物的生長發(fā)育、提高作物產(chǎn)量以及農(nóng)業(yè)效益等[3]。但是，PE農(nóng)用薄膜在自然條件下很難降解，可在土壤中留存300年左右，其殘留物會形成“白色污染”，對土壤生態(tài)危害嚴重，也對設(shè)施作物的無公害生產(chǎn)造成巨大影響[4,5]。因此，使用地膜覆蓋栽培技術(shù)提高網(wǎng)紋甜瓜果實產(chǎn)量和品質(zhì)的同時，也要降低地膜對土壤生態(tài)的破壞。【前人研究進展】最近幾年，隨著麻地膜研究開發(fā)及利用[6?8]，其被廣泛應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中[9?15]。由于麻地膜是一種可完全降解植物纖維所制成的一種新型覆蓋材料，其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)栽培起到保溫、保濕、透氣、抑草、防病等功能，且降解后無污染，還可培肥土壤[15,16]。已有研究表明，麻地膜已在根莖類、瓜類、葉菜類等作物生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用[9?12]，在設(shè)施栽培中主要應(yīng)用于辣椒、綠蘆筍、烤煙、櫻桃等作物生產(chǎn)，在提高作物生長發(fā)育[9?13]、提高品質(zhì)[13,14]、降低土壤二次污染方面都具有重要作用[16]?！颈狙芯壳腥朦c】麻地膜在設(shè)施網(wǎng)紋甜瓜栽培上的應(yīng)用少見報道，其對土壤理化性狀和土壤微生物含量的影響是否與其他作物一致，對作物生長發(fā)育的影響是否與常規(guī)地膜覆蓋栽培之間存在明顯差異都是研究的重點?！緮M解決的關(guān)鍵問題】本研究為進一步驗證麻地膜覆蓋栽培在瓜類作物上的應(yīng)用效果，通過對比試驗比較麻地膜覆蓋栽培對網(wǎng)紋甜瓜生長微環(huán)境以及其生長發(fā)育的影響，明確其對促進作物生長、增產(chǎn)的機理，進而為麻地膜在設(shè)施栽培中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在山東省海陽市“海陽市農(nóng)道果蔬種植專業(yè)合作社”進行，合作社所建日光溫室面積為1080 m2（80 m×13.5 m）。試驗地為壤土，澆灌條件優(yōu)良，前茬作物為番茄。該溫室在整地前施充分腐熟發(fā)酵的雞糞8 m3作基肥，網(wǎng)紋甜瓜定植前測得溫室內(nèi)0～40 cm的土壤理化性狀為：有機質(zhì)17.5 g·kg?1，速效氮114 mg·kg?1，速效磷76 mg·kg?1，速效鉀255 mg·kg?1，全 氮1.17 g·kg?1，全鉀4.45 g·kg?1，pH為7.29。

1.2 試驗材料

供試網(wǎng)紋甜瓜種苗（魯厚甜1號）由煙臺愛農(nóng)農(nóng)資有限公司提供。麻地膜采用以苧麻纖維等為主要原料制成的白色膜，厚度1 mm，聚乙烯農(nóng)用地膜（ PE地膜）采用厚度為0.02 mm的黑色地膜。

1.3 試驗設(shè)計

網(wǎng)紋甜瓜種苗于3月21日定植，小區(qū)面積23 m2，每小區(qū)栽60株，株距50 cm，單蔓整枝，只留1果，留瓜節(jié)位為主蔓的第14～18節(jié)，第25～28節(jié)打頂。網(wǎng)紋甜瓜整個生育期進行2次追肥，即在伸蔓期追施尿素14 kg，幼瓜長至雞蛋大小時追施N、P、K復(fù)合肥（20-20-20）30 kg。除處理不同，所有田間管理與常規(guī)生產(chǎn)管理相同[17]。

試驗采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，于日光溫室中部區(qū)域分別設(shè)麻地膜覆蓋（MDM）、PE農(nóng)用薄膜覆蓋（PEBM）和無覆蓋（CK）3個處理進行網(wǎng)紋甜瓜栽培，每個處理進行3次重復(fù)，隨機排列，共9個小區(qū)，每小區(qū)選定長勢相同、具有代表性的20株植株掛牌作為測定植株，定植后及時調(diào)查記錄網(wǎng)紋甜瓜的生育期（定植日期、授粉日期、采收日期）及單 瓜重，采收結(jié)束后計算小區(qū)產(chǎn)量。

1.4 項目測定

1.4.1 果實營養(yǎng)品質(zhì)測定 在網(wǎng)紋甜瓜達到商品成熟期后及時采摘，進行果實營養(yǎng)品質(zhì)測定?？扇苄怨绦挝锖坎捎肞R-101數(shù)字折射儀測定，可溶性糖含量的測定參照陳秀萍等的方法[18]，Vc采用2, 6-二氯酚靛酚氧化還原法測定，每份樣品每個指標(biāo)進行3 次平行重復(fù)檢測。

1.4.2 土壤理化性質(zhì)和微生物含量測定 每隔15 d為1測定日，測定20 cm與40 cm兩個深度土壤層在19:00時土壤溫度、土壤含水量。網(wǎng)紋甜瓜采收結(jié)束后，采用環(huán)刀法5點取樣采集定植行下0～40 cm的土壤樣品，混樣后分為2份，分別用于土壤理化性狀和土壤微生物含量測定。土壤理化性狀測定參考李文鳳等的方法[19]，土壤微生物（細菌、真菌及放線 菌）測定參考陸寧海等的方法[20]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2018和SPSS 18.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析 ，并進行LSD差異顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 麻地膜覆蓋栽培對網(wǎng)紋甜瓜生長發(fā)育的影響

表1表明，MDM、PEBM處理的網(wǎng)紋甜瓜授粉日期分別比CK提前了3、4 d，采收日期均提前了10 d左右。李文略等[13]研究發(fā)現(xiàn)麻地膜覆蓋處理也能促進綠蘆筍提早采收8 d，與本研究結(jié)果相符。果實發(fā)育期的縮短可以使網(wǎng)紋甜瓜提早上市，提高銷售價格。本研究中2種地膜覆蓋栽培下網(wǎng)紋甜瓜單瓜重?zé)o顯著差異，但均與CK有極顯著差異，MDM和PEBM處理下的單瓜重較CK提高了18.4%和14.7%。各處理下甜瓜產(chǎn)量明顯高于CK，MDM處理下增產(chǎn)效果更顯著，小區(qū)產(chǎn)量和單位面積產(chǎn)量均較PEBM處理提高了3%左右，這與麻地膜覆蓋栽培應(yīng)用于辣椒上的增產(chǎn)效果相似[10]?？梢姡琈DM處理可以促進果實發(fā)育。

表 1 不同處理對網(wǎng)紋甜瓜果實生長發(fā)育的影響Table 1 Effects of mulching with different films on growth and development of cantaloupes

2.2 麻地膜覆蓋栽培對網(wǎng)紋甜瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響

研究發(fā)現(xiàn)，MDM、PEBM處理的網(wǎng)紋甜瓜的果實可溶性、可溶性固形物、Vc含量均提高（表2）。MDM處理能將果實可溶性糖含量提高10.7%，高于PEBM處理；MDM處理可以增加果實可溶性固形物和Vc含量，但提高效果不及PEBM處理顯著。郭元成等[21]也發(fā)現(xiàn)麻地膜覆蓋栽培能顯著提高柑橘的可溶性固形物和Vc含量，改善果實品質(zhì)。

表 2 不同處理對網(wǎng)紋甜瓜果實營養(yǎng)品質(zhì)的影響Table 2 Effects of mulching with different films on nutritional quality of cantaloupes

2.3 麻地膜覆蓋栽培對日光溫室內(nèi)土壤環(huán)境的影響

2.3.1 麻地膜覆蓋對溫室內(nèi)土壤溫度的影響 定植1周后對土壤溫度進行測定，結(jié)果見表3。覆膜處理的地溫均高于無覆膜處理，MDM處理的不同土層溫度顯著高于CK，PEBM處理的地溫普遍高于MDM處理。整個網(wǎng)紋甜瓜生長發(fā)育期，MDM、PEBM處理的20 cm處地溫比CK分別高3.1～3.4 ℃和3.2～3.6 ℃，40 cm處地溫比CK分別高3.0～3.3 ℃和3.1～3.4 ℃?？梢姡琈DM處理有明顯增加土壤溫度的效果，李萍等[22]研究發(fā)現(xiàn)麻地膜覆蓋應(yīng)用于設(shè)施蔬菜栽培可提高淺層地表溫度，與本研究結(jié)果相似。劉巧真等[14]研究發(fā)現(xiàn)在不同天氣情況下麻地膜覆蓋具有維持土壤溫度的作用，應(yīng)用于夏季也不會導(dǎo)致膜下 高溫。

2.3.2 麻地膜覆蓋栽培對土壤含水量的影響 農(nóng)作物吸收水分的主要來源是土壤水分，因而在一定范圍內(nèi)土壤中的水分含量增加有助于植株的生長發(fā)育。李萍等[22]研究發(fā)現(xiàn)，可降解麻地膜覆蓋栽培可使0～20 cm土壤水分含量明顯提高，與塑料地膜效果相當(dāng)，劉巧真等[14]研究發(fā)現(xiàn)，麻地膜較塑料地膜提高了土壤含水量。由表4可知，MDM、PEBM處理的土壤含水量均比CK高，說明地膜覆蓋對土壤保水作用良好；PEBM處理比MDM處理土壤含水量稍高 ，二者差異不明顯，與李萍等的研究結(jié)果相似[22]。

2.3.3 麻地膜覆蓋栽培對土壤養(yǎng)分和土壤pH的影響

網(wǎng)紋甜瓜主要根系多集中在深度40 cm以下，因而土壤養(yǎng)分含量對網(wǎng)紋甜瓜生長發(fā)育具有重要作用。由表5可知，網(wǎng)紋甜瓜采收后，不同處理下土壤速效養(yǎng)分含量及pH均下降。與CK相比，MDM、PEBM處理的土壤速效氮分別下降了13.0、9.0 mg·kg?1，土壤速效磷分別下降17.0、9.0 mg·kg?1，土壤速效鉀分別下降33、24 mg·kg?1，可見，速效鉀含量減少是覆膜栽培的典型表現(xiàn)。采收結(jié)束后，各處理間土壤全效養(yǎng)分含量變化不顯著，全氮含量呈整體下降趨勢，全鉀含量基本呈增加趨勢，變化不大；各處理土壤pH變化波動范圍比較小，但整體表現(xiàn)為下降趨勢，推測原因為覆膜處理下地表接觸更緊密，導(dǎo)致膜內(nèi)CO2累積，土壤肥料轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的酸性離子不斷積累，從而導(dǎo)致pH降低，具體原因仍有待于進一步研究。舒英杰等[10]研究發(fā)現(xiàn)地膜覆蓋可顯著降低土壤pH和有機質(zhì)含量，且MDM處理的下降幅度大于PEBM處理，本研究與其結(jié)果相似。

表 3 不同處理對土壤溫度影響Table 3 Effect of mulching with different films on soil temperature （單位：℃）

表 4 不同處理對土壤含水量的影響Table 4 Effect of mulching with different films on soil moisture content

2.3.4 麻地膜覆蓋栽培對土壤微生物含量的影響

土壤微生物在作物生產(chǎn)過程中必不可少，微生物可以促進土壤有機物的分解再利用，利用釋放出來的營養(yǎng)元素補充生長所需，因為土壤微生物也被看作是土壤重要的組成部分[23]。石磊等[8]研究發(fā)現(xiàn)麻地膜覆蓋下細菌和放線菌的增長最快, 塑料地膜次之，真菌增長速度與塑料地膜相近，本研究較之不同。由表6可知，MDM處理的對土壤內(nèi)微生物的數(shù)量有較大影響，引起土壤中細菌、真菌數(shù)量增長，與CK相比數(shù)量提升101.6%和70.66%，對放線菌數(shù)量影響不大，與CK相比只有微弱的增長，高23.24%；PEBM處理對土壤微生物含量影響與MDM處理無顯著差異，與CK相比，細菌、真菌和放線菌含 量分別提高127.2%、41.92%和14.59%。

表 6 不同處理對土壤微生物數(shù)量的影響Table 6 Effects of mulching with different films on soil microbial counts

3 討論與結(jié)論

通過試驗發(fā)現(xiàn)，2種覆膜栽培方式對網(wǎng)紋甜瓜生長發(fā)育均具有明顯的促進效果，表現(xiàn)為植株高大，葉片大，葉色濃綠，瓜大且瓜紋明顯而細密（結(jié)果未顯示）。麻地膜與PE農(nóng)用薄膜覆蓋栽培均可縮短網(wǎng)紋甜瓜的果實發(fā)育期，提早10 d左右采收，其他研究也表明麻地膜覆蓋處理能促進綠蘆筍等作物提早采收[13]。此外，在麻地膜覆蓋栽培下，單瓜重明顯增加，較CK果實單瓜重提高18.4%，該結(jié)果與安霞等[9]、舒英杰等[10]對麻地膜覆蓋栽培對黃瓜和辣椒的研究結(jié)果相似。在此基礎(chǔ)上，本研究發(fā)現(xiàn)網(wǎng)紋甜瓜果實中的可溶性糖含量也有明顯提高，這與麻地膜覆蓋栽培柑橘的研究結(jié)果相似[21]。但也有研究發(fā)現(xiàn)麻地膜覆蓋栽培對辣椒中Vc含量及辣椒葉片SPAD值影響不顯著[10]，應(yīng)用于蠶豆栽培，對其他生理學(xué)指標(biāo)如葉片中葉綠素的含量提升較大[22]，本研究未對不同覆膜栽培處理下網(wǎng)紋甜瓜葉片色素以及呼吸作用等生理指標(biāo)進行測定。

網(wǎng)紋甜瓜植株高大，根系深，對溫度、濕度要求較高。本研究測定了不同深層土壤溫度，麻地膜覆蓋栽培可將20 cm和40 cm的土層溫度均提高3 ℃以上。一般覆膜處理下，塑料膜覆蓋下土壤溫度高于麻地膜覆蓋[14]，但塑料地膜覆蓋下土壤溫度波動較大，麻地膜覆蓋能平穩(wěn)提高土壤溫度，夏季也不會出現(xiàn)膜下高溫情況[12]，此外，舒英杰等[10]研究發(fā)現(xiàn)光照最強烈時間段麻地膜覆蓋栽培還具有降低地表溫度的作用。本研究中主要種植冬春茬網(wǎng)紋甜瓜，并未發(fā)現(xiàn)膜下高溫以及某一時段內(nèi)地表溫度下降現(xiàn)象。此外，李萍等[22]研究發(fā)現(xiàn)麻地膜覆蓋栽培可明顯提高土壤含水量，與PE農(nóng)業(yè)薄膜差異不大，本研究也證實了這一點。研究表明，麻地膜覆蓋顯著提高土壤溫濕度，適宜的溫濕度條件必然對作物生長發(fā)育產(chǎn)生積極的影響[11?14]。優(yōu)良品質(zhì)的網(wǎng)紋甜瓜在生長發(fā)育過程中需要更多的養(yǎng)分，麻地膜覆蓋栽培明顯增加土壤中微生物的含量，加快有機物分解的速度，為作物生長提供更多養(yǎng)分，麻地膜覆蓋栽培還可以促進作物對土壤養(yǎng)分的吸收，進而導(dǎo)致土壤速效養(yǎng)分的含量均顯著下降，但這一養(yǎng)分虧缺問題可由麻地膜還田解決[24]，故而在設(shè)施栽培中，針對不同作物以及不同栽培季節(jié)，可適時采用不同厚度麻地膜進行覆蓋栽培，以期生產(chǎn)周期結(jié)束時麻地膜已經(jīng)開始降解或降解完成。

綜上所述，麻地膜在實際應(yīng)用中表現(xiàn)良好，可以促進網(wǎng)紋甜瓜生產(chǎn)，改善土壤性質(zhì)，增加土壤微生物含量。作物收獲后，麻地膜還可直接在土壤中降解，無污染，對未來無公害設(shè)施栽培具有重要的利用價值。