麻地膜對設施網紋甜瓜產量品質與土壤環境的影響

田航飛，宋曉勇，韓 冰，徐雯琦，陳曉峰

（中國農業大學煙臺研究院，山東 煙臺 264670）

0 引言

【研究意義】當前，網紋甜瓜在國內廣泛種植，海陽市為網紋甜瓜重要生產基地，所栽種的品種主要為魯厚甜1號，生產中多采用地膜覆蓋栽培措施，以解決低溫季節種植過程中因為低溫、低濕而導致的產量降低、小果、裂果、營養品質差等現象[1]。自20世紀70年代末以來，地膜栽培在農業生產中得到迅速地、大面積的推廣應用[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育、提高作物產量以及農業效益等[3]。但是，PE農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”，對土壤生態危害嚴重，也對設施作物的無公害生產造成巨大影響[4,5]。因此，使用地膜覆蓋栽培技術提高網紋甜瓜果實產量和品質的同時，也要降低地膜對土壤生態的破壞。【前人研究進展】最近幾年，隨著麻地膜研究開發及利用[6?8]，其被廣泛應用到農業生產中[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，其在農業生產栽培起到保溫、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、葉菜類等作物生產中得到廣泛的應用[9?12]，在設施栽培中主要應用于辣椒、綠蘆筍、烤煙、櫻桃等作物生產，在提高作物生長發育[9?13]、提高品質[13,14]、降低土壤二次污染方面都具有重要作用[16]。【本研究切入點】麻地膜在設施網紋甜瓜栽培上的應用少見報道，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，對作物生長發育的影響是否與常規地膜覆蓋栽培之間存在明顯差異都是研究的重點。【擬解決的關鍵問題】本研究為進一步驗證麻地膜覆蓋栽培在瓜類作物上的應用效果，通過對比試驗比較麻地膜覆蓋栽培對網紋甜瓜生長微環境以及其生長發育的影響，明確其對促進作物生長、增產的機理，進而為麻地膜在設施栽培中的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在山東省海陽市“海陽市農道果蔬種植專業合作社”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，澆灌條件優良，前茬作物為番茄。該溫室在整地前施充分腐熟發酵的雞糞8 m3作基肥，網紋甜瓜定植前測得溫室內0～40 cm的土壤理化性狀為：有機質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

供試網紋甜瓜種苗（魯厚甜1號）由煙臺愛農農資有限公司提供。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，聚乙烯農用地膜（ PE地膜）采用厚度為0.02 mm的黑色地膜。

1.3 試驗設計

網紋甜瓜種苗于3月21日定植，小區面積23 m2，每小區栽60株，株距50 cm，單蔓整枝，只留1果，留瓜節位為主蔓的第14～18節，第25～28節打頂。網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復合肥（20-20-20）30 kg。除處理不同，所有田間管理與常規生產管理相同[17]。

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

1.4 項目測定

1.4.1 果實營養品質測定 在網紋甜瓜達到商品成熟期后及時采摘，進行果實營養品質測定。可溶性固形物含量采用PR-101數字折射儀測定，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，每份樣品每個指標進行3 次平行重復檢測。

1.4.2 土壤理化性質和微生物含量測定 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。網紋甜瓜采收結束后，采用環刀法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 數據分析

采用Excel 2018和SPSS 18.0對數據進行統計分析 ，并進行LSD差異顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 麻地膜覆蓋栽培對網紋甜瓜生長發育的影響

表1表明，MDM、PEBM處理的網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]研究發現麻地膜覆蓋處理也能促進綠蘆筍提早采收8 d，與本研究結果相符。果實發育期的縮短可以使網紋甜瓜提早上市，提高銷售價格。本研究中2種地膜覆蓋栽培下網紋甜瓜單瓜重無顯著差異，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%。各處理下甜瓜產量明顯高于CK，MDM處理下增產效果更顯著，小區產量和單位面積產量均較PEBM處理提高了3%左右，這與麻地膜覆蓋栽培應用于辣椒上的增產效果相似[10]。可見，MDM處理可以促進果實發育。

表 1 不同處理對網紋甜瓜果實生長發育的影響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紋甜瓜果實營養品質的影響

研究發現，MDM、PEBM處理的網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]也發現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。

表 2 不同處理對網紋甜瓜果實營養品質的影響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土壤環境的影響

2.3.1 麻地膜覆蓋對溫室內土壤溫度的影響 定植1周后對土壤溫度進行測定，結果見表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。整個網紋甜瓜生長發育期，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 ℃。可見，MDM處理有明顯增加土壤溫度的效果，李萍等[22]研究發現麻地膜覆蓋應用于設施蔬菜栽培可提高淺層地表溫度，與本研究結果相似。劉巧真等[14]研究發現在不同天氣情況下麻地膜覆蓋具有維持土壤溫度的作用，應用于夏季也不會導致膜下 高溫。

2.3.2 麻地膜覆蓋栽培對土壤含水量的影響 農作物吸收水分的主要來源是土壤水分，因而在一定范圍內土壤中的水分含量增加有助于植株的生長發育。李萍等[22]研究發現，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，劉巧真等[14]研究發現，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，與李萍等的研究結果相似[22]。

2.3.3 麻地膜覆蓋栽培對土壤養分和土壤pH的影響

網紋甜瓜主要根系多集中在深度40 cm以下，因而土壤養分含量對網紋甜瓜生長發育具有重要作用。由表5可知，網紋甜瓜采收后，不同處理下土壤速效養分含量及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。采收結束后，各處理間土壤全效養分含量變化不顯著，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，但整體表現為下降趨勢，推測原因為覆膜處理下地表接觸更緊密，導致膜內CO2累積，土壤肥料轉化過程中產生的酸性離子不斷積累，從而導致pH降低，具體原因仍有待于進一步研究。舒英杰等[10]研究發現地膜覆蓋可顯著降低土壤pH和有機質含量，且MDM處理的下降幅度大于PEBM處理，本研究與其結果相似。

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]研究發現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處理的對土壤內微生物的數量有較大影響，引起土壤中細菌、真菌數量增長，與CK相比數量提升101.6%和70.66%，對放線菌數量影響不大，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量的影響Table 6 Effects of mulching with different films on soil microbial counts

3 討論與結論

通過試驗發現，2種覆膜栽培方式對網紋甜瓜生長發育均具有明顯的促進效果，表現為植株高大，葉片大，葉色濃綠，瓜大且瓜紋明顯而細密（結果未顯示）。麻地膜與PE農用薄膜覆蓋栽培均可縮短網紋甜瓜的果實發育期，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果相似。在此基礎上，本研究發現網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果相似[21]。但也有研究發現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]，應用于蠶豆栽培，對其他生理學指標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紋甜瓜葉片色素以及呼吸作用等生理指標進行測定。

網紋甜瓜植株高大，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，麻地膜覆蓋能平穩提高土壤溫度，夏季也不會出現膜下高溫情況[12]，此外，舒英杰等[10]研究發現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紋甜瓜，并未發現膜下高溫以及某一時段內地表溫度下降現象。此外，李萍等[22]研究發現麻地膜覆蓋栽培可明顯提高土壤含水量，與PE農業薄膜差異不大，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育產生積極的影響[11?14]。優良品質的網紋甜瓜在生長發育過程中需要更多的養分，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分，麻地膜覆蓋栽培還可以促進作物對土壤養分的吸收，進而導致土壤速效養分的含量均顯著下降，但這一養分虧缺問題可由麻地膜還田解決[24]，故而在設施栽培中，針對不同作物以及不同栽培季節，可適時采用不同厚度麻地膜進行覆蓋栽培，以期生產周期結束時麻地膜已經開始降解或降解完成。

綜上所述，麻地膜在實際應用中表現良好，可以促進網紋甜瓜生產，改善土壤性質，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，對未來無公害設施栽培具有重要的利用價值。