不同地膜覆盖对土壤温度及大蒜保护酶活性的影响

陆信娟，刘灿玉，樊继德，赵永强，张碧薇，杨 峰

(江苏徐淮地区徐州农业科学研究所，江苏 徐州 221121)

地膜覆盖是一项重要的农业栽培措施，不同的地膜类型具有不同的作用，如防草、保温、降温、保墒、驱避蚜虫、反射光照、提高产量与品质等作用[1-4]。不同作物或同一作物不同栽培地域对地膜类型要求都不一样。前人研究发现，覆盖双色膜有利于促进烟草生长[5]，甘蔗覆盖绿色地膜有利于出苗分蘖[6]，而不同地区马铃薯覆盖黑膜对产量的影响不完全相同[7-9]。因此，地膜覆盖栽培中地膜类型的选择应当根据作物生长环境条件并切合作物生长特性进行选择。目前，大蒜生产主要采用普通透明地膜覆盖，具有增温、保墒、促进大蒜生长及提高大蒜产量的作用[10]，但是经过长期研究发现透明地膜覆盖也存在较多的缺陷，如覆盖透明地膜易滋生杂草[11]；水分与养分消耗大，作物生长后期土壤易缺水、缺肥，长期全程覆盖导致土壤生态条件恶化[12-13]。大蒜为喜冷凉作物，生育期比较长。采用普通透明膜覆盖在大蒜生育前期具有保墒、保温作用，可以促进大蒜生长；生育后期外界环境温度逐渐攀升，覆盖透明膜不利于大蒜的生长。因此选择适宜大蒜整个生育期覆盖的地膜类型，对大蒜的生产具有重要意义。在大蒜地膜覆盖研究方面，除了常规的透明膜，前人还研究了黑膜与生物降解膜覆盖对大蒜生长发育及产量的影响[14-15]，但是尚未对生产上常用地膜进行系统筛选。本研究采用7种不同颜色地膜覆盖大蒜，调查各生育期土壤温度日变化及大蒜保护酶活性变化，以期揭示不同颜色地膜覆盖对大蒜所造成的影响，探明其影响大蒜生长的机制，为进一步筛选大蒜的最佳地膜覆盖类型，确保大蒜高效、优质、安全生产提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

以本所育成的大蒜新品种徐蒜917为材料。

1.2 试验设计与方法

试验于2016～2017年在徐州农科院试验示范基地进行，播前常规处理，2016年10月8日播种，随机区组设计，3次重复，株行距12 cm×20 cm，小区面积30 m2(5 m×6 m)，每小区播种株数为1250株，播后喷施大蒜专用除草剂并地膜覆盖。根据覆盖地膜颜色，试验设为6个处理：红膜(RF)、绿膜(GF)、银黑膜(SBF)、白黑膜(WBF)、黑膜(BF)、银膜(SF)，以透明膜(CK)为对照。生长期常规管理。

于大蒜苗期、越冬期、返青期、抽薹期、鳞茎膨大期进行地温日变化观测与酶活性取样调查。选择晴朗天气，采用曲管地温计(置于两行大蒜正中位置)测定不同处理地面下10 m 深度处的土壤温度日变化，观测时间为7：00～17：00，每隔1 h观察1次，3次重复。大蒜叶片与根部SOD、POD、CAT活性的测定参照高俊凤[16]的方法。

1.3 数据处理

采用Excel进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同地膜覆盖对地温日变化的影响

图1为不同颜色地膜覆盖后大蒜各生育期地温日变化情况。覆盖地膜后地温日变化趋势一致，不同颜色地膜覆盖处理地温虽表现差异较小，但在苗期至返青期，银膜(SF)覆盖处理的日变化曲线始终位于最高位。抽薹期外界温度迅速上升，膜下温度日变化也随之发生变化，具体表现为透明膜(CK)与绿膜(GF)覆盖的地温上升至与银膜(SF)相同水平。鳞茎膨大期透明膜(CK)覆盖处理12:00与13:00时的地温超过所有处理，分别为29.8 ℃和31.2 ℃；而白黑膜(WBF)覆盖的处理于15:00地温攀升至最高，达到30.5 ℃。根据图1，在大蒜生育前期，银膜(SF)覆盖能够为大蒜前期(苗期、越冬期、返青期)生长提供更有效的增温保温作用；而在大蒜生育后期(鳞茎膨大期)，银膜(SF)覆盖处理地温变化相较于透明膜(SF)、白黑膜(WBF)与绿膜(GF)覆盖处理，变化趋势相对缓和，同时，此时期银黑膜(SBF)与黑膜(BF)覆盖处理与透明膜(CK)相比，在高温时间段内(13:00～15:00)具有明显的降低地温的效果。

图1 不同地膜覆盖下10 cm土层地温日变化规律

2.2 不同地膜覆盖对大蒜保护酶活性的影响

2.2.1 不同地膜覆盖对大蒜叶片与根SOD活性的影响 图2为不同地膜覆盖处理大蒜叶片与根SOD活性变化。叶片SOD活性变化主要表现为先降后升。大蒜生长前期(苗期至抽薹期)，银膜覆盖处理(SF)的大蒜叶片SOD活性始终处于最高位；鳞茎膨大期其余覆膜处理大蒜叶片SOD活性大幅上升，而银膜覆盖处理的变幅较小。根部SOD酶活性变化的规律与叶片相似。结合地温日变化结果，其主要原因可能归结于生长前期银膜起到了较好的保温增温效果，促进了大蒜的生长，继而提高了大蒜SOD活性；生育后期银膜覆盖保持了相对较平稳的地温日变化，SOD活性低于地温日变化幅度较大的透明膜(CK)与白黑膜(WBF)处理。

图2 不同地膜覆盖对大蒜叶片与根SOD活性的影响

2.2.2 不同地膜覆盖对大蒜叶片与根POD活性的影响 不同颜色地膜覆盖处理后大蒜叶片与根POD酶活性变化趋势有一定的差异(图3)。叶片POD活性变化表现为除银膜覆盖(SF)外，其余的处理基本上保持了由高至低的变化趋势。返青期银膜覆盖(SF)大蒜叶片POD活性高于其它处理，且表现为上升的趋势；不同处理大蒜根部POD活性变化趋势相似，但是于返青期与抽薹期，银膜覆盖处理(SF)POD活性最高，说明银膜覆盖有利于提高大蒜快速生长期POD活性。鳞茎膨大期根部POD活性透明膜处理(CK)与白黑膜处理(WBF)较高，此现象与同时期SOD活性相似。

图3 不同颜色地膜覆盖对大蒜叶片与根POD活性的影响

2.2.3 不同地膜覆盖对大蒜叶片与根CAT活性的影响 叶片CAT活性变化趋势与SOD相似(图4)，主要表现在越冬期至抽薹期银膜覆盖处理(SF)CAT活性高于其它处理；鳞茎膨大期叶片CAT活性透明膜(CK)与白黑膜(WBF)处理升至最高，根部CAT活性于此时期也有相同的表现。说明大蒜生育后期采用透明膜与白黑膜覆盖处理对大蒜保护酶活性影响较大，造成此结果可能与这两种膜覆盖后形成较高且不稳定的地温有关。

3 讨论与结论

地膜覆盖具有提高土壤温度、保持土壤水分的作用。不同类型作物或相同作物不同生育期对温度的需求各不相同，如喜凉作物马铃薯，覆盖普通透明地膜可促进马铃薯前期生长，但生长后期形成的土壤高温对马铃薯反而造成危害[1]。大蒜与马铃薯相似，也属于喜凉作物，适宜的生长温度为12～26 ℃[17]。秋播地区的大蒜生育期横跨两年度，大蒜生长前期适当的增温保墒有利于促进大蒜地上部的生长；而在大蒜鳞茎膨大期，外界环境温度已达到大蒜生长适温最高临界值，此时期适当的降温处理，可能更有利于大蒜鳞茎的生长与产量的形成。因此，筛选生长前期保温，生长后期有效调控土壤温度的覆膜类型对大蒜生产具有重要意义。前人对不同颜色地膜覆盖的保温增温效果进行了研究，发现不同颜色的地膜保温效果各不一样，总结保温性能由高到低为：透明膜>绿色膜>黑色膜>银灰膜[1,6]，主要原因是浅色膜透光性优于深色膜，可产生温室效应，提高膜下土壤温度[18]；但也有研究发现深色地膜覆盖能形成较高的土壤温度，加快生长和提高作物产量[19]。本研究采用不同颜色地膜覆盖，分析其10 cm土壤温度日变化发现，大蒜生育前期(苗期至返青期)银膜覆盖处理的地温始终高于其它处理；而生育后期(鳞茎膨大期)透明膜与白黑膜处理的土壤温度增幅较大且于下午13:00以及15:00分别出现最高值。说明大蒜生育前期银膜覆盖对土壤的保温效果优于其它处理，此结果不同于银膜在甘蔗[6]及洋葱[20]上应用的结果，说明地膜覆盖对土壤保温效果因区域、环境及覆盖时间的不同而有差异。大蒜生育后期(鳞茎膨大期)银膜覆盖的降温作用虽不及黑膜与银黑膜，但也未出现最高温，说明银膜覆盖既可以保证大蒜生育前期对温度的要求，又不形成高温对大蒜生长造成危害。

图4 不同颜色地膜覆盖对大蒜叶片与根CAT活性的影响

SOD、POD和CAT是植物体内重要的保护酶，其酶活性的高低反映了植物的生长状况及外界环境对植物造成的影响。有研究发现，合理的栽培管理措施可在一定程度上提高SOD、POD与CAT活性[21]；同时，高温胁迫也能导致作物体内SOD、POD与CAT活性升高[22-23]。本试验中，银膜覆盖处理10 cm地温于苗期至返青期始终处于最高水平，而此时期外界环境温度较低，适当提高土壤温度，有利于促进大蒜植株的生长；此时间段银膜覆盖的大蒜SOD、POD与CAT(叶片)活性有不同程度的提高，说明适宜的温度促进了大蒜的生长并提高了SOD、POD与CAT的活性。在鳞茎膨大期，透明膜与白黑膜覆盖出现了膜下最高温，在一定程度上对大蒜植株造成胁迫，导致SOD(根部)、POD与CAT活性高于其它处理。以上结果说明，银膜覆盖能够在大蒜生育前期实现最大程度保温，在生育后期起到适当调控土壤温度的作用，是一种适于大蒜生产的新型覆膜技术。