露地不同地膜覆蓋效應及對荔浦芋產量品質的影響

江解增， 吳桓銳， 李東昇， 劉輝， 呂艷， 蔡秀健， 楊倩倩

(揚州大學 園藝與植物保護學院，江蘇 揚州 225009)

地膜覆蓋栽培是常見的農藝措施，具有增溫保墑、防治病蟲草害、促進作物早熟和增產的效果。地膜覆蓋技術能使經濟作物增產20%～60%[1]。傳統地膜在自然條件下降解性能極差，且我國地膜回收率不到60%。大量殘膜存留于耕地中，可能會破壞土壤結構，影響農作物的種植與生長，導致土壤水分下滲和上滲系數降低，不利于作物根系對土壤深層水的吸收利用，從而造成減產[2]。全生物降解地膜具有與普通膜相類似的增溫、保墑效果，在改善土壤性狀及促進作物生長方面甚至優于普通PE地膜，而且還具有自然降解能力[3-4]。全生物降解地膜在持續崩解過程中可為土壤微生物提供養分，促進微生物碳代謝，增加生物多樣性，提高作物產量，且在降雨少的年份效果尤為明顯[5]。但也有研究指出，與普通白色地膜相比，黑色地膜、生物可降解地膜處理下花生產量分別減少17%和9%[6]。由于作物種類、區域氣候條件、地膜特性等差異，可降解地膜對作物的影響也不盡相同[7]。白娜玲等[8]以不覆膜作為對照比較了普通白色非降解地膜、黑色生物降解地膜、棕色生物降解地膜對芋艿產量的影響，發現不同地膜覆蓋處理均可提高芋艿產量10.20%～29.61%。目前不同種類的地膜覆蓋在荔浦芋上的應用研究未見報道。本試驗選用具有抑制雜草功能的3種黑色全生物降解地膜為試材，以常規黑色PE地膜為對照，開展露地覆蓋地膜栽培荔浦芋試驗，比較不同地膜對表層土壤的增溫效果、荔浦芋產量、土壤理化性質的影響，期望為荔浦芋生產及地膜的選擇應用提供技術數據。

1 材料與方法

本試驗于2019年4—11月在揚州大學蔬菜試驗田進行。所用的全生物降解地膜分別為上海弘睿生物科技有限公司提供的厚度為4、8 μm黑色膜和南通華盛新材料股份有限公司提供的10 μm黑色膜，以山東省淄博市塑料制品有限公司生產的厚度10 μm聚乙烯黑色地膜為對照，寬幅均為1.2 m。試驗選用荔浦芋品種桂芋1號，是廣西農業科學院生物技術研究所采用組織培養快繁技術方法，用優良荔浦芋單株的莖尖經離體培養篩選培育的優良品種。

4月15日大田耕翻時按每667 m2施用100 kg菜籽餅+45%(氮、磷、鉀養分含量各15%)三元復合肥30 kg做基肥，耕翻后南北向按畦面寬80 cm、畦溝寬40 cm、深30 cm作畦。按梅花形采樣法采集畦面0～20 cm土壤樣品，風干后過篩、裝袋，保存于實驗室陰涼通風處。同日在相鄰的5條畦上按每6 m為1個試驗小區，覆蓋試驗地膜，隨機區組設計。4月21日將大棚育苗、高度約50 cm左右的芋苗移栽至試驗小區，每畦雙行種植，株距40 cm。5月10日在每個小區中間部位插入江蘇省精創電氣股份有限公司生產的RC-4HA迷你型溫濕度記錄儀地溫計探頭，入土5 cm，每1 h記錄1次溫度，測定至6月26日降解地膜處理均有較大裂口(開裂期)、并有較多雜草萌生時結束。荔浦芋按常規管理，于11月28日收獲并統計小區荔浦芋產量。每小區隨機選取3個荔浦芋球莖，削皮后測量鮮重、體積，切片后烘箱烘干，稱取干重，粉碎后過篩，測定品質指標。各小區再按梅花形采樣法采集0～20 cm的土壤樣品，風干后過篩，連同試驗前的土壤樣品一起測定土壤性質指標。

將各個不同處理的留樣芋削皮洗凈擦干后放置電子天平上記錄鮮樣的質量；體積使用溢水法測量；測完體積后的芋切小塊放置105 ℃烘箱中殺青30 min，將溫度調至75 ℃烘干至恒重，電子天平稱量干樣的質量。總淀粉含量按高氯酸-蒽酮比色法測定[9]；黃酮、總酚、DPPH自由基清除率按謝冬惠等[10]的方法測定；土壤有機質采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定(NY/T 1121.6—2006)；土壤蔗糖酶活性測定采用3， 5-二硝基水楊酸比色法。

用Excel 2007和DPS 7.05軟件進行數據整理與分析。

2 結果與分析

2.1 不同地膜覆蓋對表土溫度的影響

選擇全生物降解地膜處于完整階段的5月11日(晴天)、出現小裂縫進入誘導期的5月21日(晴天)和出現較大裂口進入開裂期的6月21日(陰天)，比較各地膜處理地表5 cm處的全天溫度平均值變化(圖1)。從圖1可以看出，在全生物降解地膜覆蓋25 d后的地膜完整階段及35 d后出現小裂縫的誘導期，晴天的各處理與對照間表土溫度雖有差異，但日溫差較大，說明各處理與對照均有較好的保溫效果；覆蓋65 d后降解膜進入裂解期，此時到了初夏階段，較厚的10 μm降解膜裂口較多但較小，表土溫度雖比對照較高，但差異不明顯；較薄的降解膜處理裂口較多而且大，土表光照較多，表土溫度反而較高。

圖1 不同地膜表土溫度日變化動態

各處理間的差異表現為5月11日4種地膜均處于完整狀態，中午時段宏睿8 μm降解膜和淄博10 μm PE膜表土溫度明顯高于宏睿4 μm降解膜和華盛10 μm降解膜處理，其中宏睿4 μm降解膜處理為最低，早晚時段各處理及對照間表土溫度差異很小。5月21日3種降解膜處理均已出現不同程度的小裂縫，田間觀察發現宏睿4 μm降解膜處理的小裂縫明顯多于其他處理及對照，這與其早晚時段的表土溫度明顯低于其他處理及對照相對應，說明較薄的降解膜較易裂解，保溫性能較差；各處理及對照間中午時段的表土溫度差異較小，并以對照的土溫相對最高，一方面說明3種降解膜由于出現裂縫而明顯降低了保溫性能，另一方面也與5月下旬試驗點所在地區中午溫度較高相關。6月21日4種地膜表土溫度以宏睿4 μm降解膜處理為最高，其次為宏睿8 μm降解膜處理，華盛10 μm降解膜處理與對照淄博10 μm PE膜處理表土溫度相近，且以對照最低，田間觀察宏睿4 μm降解膜裂口較大且較多，宏睿8 μm降解膜次之，華盛10 μm降解膜裂口較小且較少，對應試驗點所在地已進入初夏季節，說明黑色地膜體現出其降溫的效果；各處理及對照溫度變幅較小，則與觀察日前幾天為晴天而當天為陰天有關。

2.2 不同地膜覆蓋對荔浦芋產量及品質的影響

由表1可見，宏睿8 μm降解膜和華盛10 μm降解膜處理產量與對照相比稍低，但差異不顯著，宏睿4 μm處理則顯著低于對照。其原因既可能與降解膜裂解破損后雜草滋生消耗土壤養分有關，也可能與荔浦芋生長前期降解膜裂解后保溫性能下降、植株長勢較弱相關，還可能由于荔浦芋生長需要較高土壤濕度，而降解膜破損后土壤保濕性能下降加上雜草滋生的蒸騰失水導致土壤濕度較低所致。從各處理及對照荔浦芋的干物率和體現產品緊實度的單位體積干物質重指標也可以看出，雖然各處理與對照間差異不顯著，但對照的干物率和單位體積干物質重平均值均最低，說明對照產品的平均含水率最高，也可以印證對照的土壤保濕性能較好。

表1 不同地膜處理對荔浦芋產量及物理品質的影響

表2為各處理及對照產品淀粉含量和主要功能成分指標。由表2可見，各處理產品干物質中淀粉含量總體較高，但差異不顯著；黃酮、總酚含量和DPPH自由基清除率差異也均未達到顯著水平，說明不同地膜覆蓋處理只是對產量產生影響，對產品品質影響不明顯。

表2 不同地膜對荔浦芋淀粉含量及功能性指標的影響

2.3 不同地膜處理對土壤性質的影響

從表3可以看出，與試驗前土壤相比，試驗結束后各處理及對照土壤有機碳含量均有不同程度的提升。其中宏睿4 μm降解膜處理與試驗前達到顯著差異水平，對照田間觀察，該處理地膜裂解最快，雜草滋生嚴重，其原因可能是除草后雜草及其根系腐解所致；各處理及對照土壤有機碳含量總體均高于試驗前，則還可能與長達7個月的荔浦芋生長過程中較多的老根死亡后腐解相關。與土壤碳代謝相關的土壤蔗糖酶活性表現為對照顯著低于試驗前、也顯著低于3種降解膜處理，可能與荔浦芋生長過程中土壤濕度較大有關，而對照PE膜破損較少，土壤保濕性較好，導致土壤蔗糖酶在厭氧環境下活性下降；3種降解膜處理的土壤蔗糖酶活性顯著高于對照PE膜，一方面可能因降解膜裂解而使土壤水分含量下降、通氣性較好，另一方面也可能因全生物降解地膜在降解過程中產生較多的碳代謝，釋放CO2而致土壤蔗糖酶活性上升。

表3 覆蓋不同地膜對土壤性質的影響

3 討論

本試驗中，宏睿8 μm降解膜和華盛10 μm全生物降解地膜覆蓋后荔浦芋產量比對照淄博10 μm PE地膜下降20%左右，與王斌等[11-13]試驗產量略有下降的結果相似。本試驗全生物降解地膜覆蓋后荔浦芋產量下降還可能與其群體封行前地膜裂解滋生較多雜草相關，生產上若在覆蓋全生物降解地膜前畦面上施用長效封閉性除草劑，結合相應的補水措施，是否能保證荔浦芋群體的正常生長并達到與常規PE地膜相當的產量品質還需進一步試驗驗證。本試驗所用的全生物降解地膜中，上海宏睿公司的為PPAT+PLA類型，江蘇華盛公司的為PPAT+PPC類型，相同類型的宏睿4和8 μm降解膜處理相比，4 μm降解膜裂解較快，雜草滋生，保水性能下降，導致產量最低；但宏睿8 μm降解膜處理與華盛10 μm降解膜處理相比，宏睿8 μm降解膜處理的產量平均值較高。所以尚需與地膜生產企業協作，針對不同類型及添加劑配方的全生物降解地膜開展進一步試驗研究。

荔浦芋生長過程中對土壤水分要求較高，本試驗實施過程中經常灌水保持土壤濕度80%左右，試驗結束后對照PE膜覆蓋處理因土壤長期處于厭氧環境，致其土壤蔗糖酶活性顯著下降。目前對于全生物降解地膜覆蓋研究除了作物的產量品質差異外，土壤性質側重于水分蒸散、土壤養分等指標[11,13]，但全生物降解地膜中仍存在10-3含量級的其他添加劑成分，如果長期使用，這些成分多年累積是否會對土壤微生物菌群的平衡產生影響，需要進行長期定點試驗研究。

結合4種地膜的降解情況及其對荔浦芋產量影響的綜合評價認為，長季節栽培作物露地栽培條件下，降解較慢的全生物降解地膜可以替代常規PE地膜。