麻地膜对设施网纹甜瓜产量品质与土壤环境的影响

田航飞，宋晓勇，韩 冰，徐雯琦，陈晓峰

（中国农业大学烟台研究院，山东 烟台 264670）

0 引言

【研究意义】当前，网纹甜瓜在国内广泛种植，海阳市为网纹甜瓜重要生产基地，所栽种的品种主要为鲁厚甜1号，生产中多采用地膜覆盖栽培措施，以解决低温季节种植过程中因为低温、低湿而导致的产量降低、小果、裂果、营养品质差等现象[1]。自20世纪70年代末以来，地膜栽培在农业生产中得到迅速地、大面积的推广应用[2]，其具有增温保墒、抑制杂草等功效，可以促进作物的生长发育、提高作物产量以及农业效益等[3]。但是，PE农用薄膜在自然条件下很难降解，可在土壤中留存300年左右，其残留物会形成“白色污染”，对土壤生态危害严重，也对设施作物的无公害生产造成巨大影响[4,5]。因此，使用地膜覆盖栽培技术提高网纹甜瓜果实产量和品质的同时，也要降低地膜对土壤生态的破坏。【前人研究进展】最近几年，随着麻地膜研究开发及利用[6−8]，其被广泛应用到农业生产中[9−15]。由于麻地膜是一种可完全降解植物纤维所制成的一种新型覆盖材料，其在农业生产栽培起到保温、保湿、透气、抑草、防病等功能，且降解后无污染，还可培肥土壤[15,16]。已有研究表明，麻地膜已在根茎类、瓜类、叶菜类等作物生产中得到广泛的应用[9−12]，在设施栽培中主要应用于辣椒、绿芦笋、烤烟、樱桃等作物生产，在提高作物生长发育[9−13]、提高品质[13,14]、降低土壤二次污染方面都具有重要作用[16]。【本研究切入点】麻地膜在设施网纹甜瓜栽培上的应用少见报道，其对土壤理化性状和土壤微生物含量的影响是否与其他作物一致，对作物生长发育的影响是否与常规地膜覆盖栽培之间存在明显差异都是研究的重点。【拟解决的关键问题】本研究为进一步验证麻地膜覆盖栽培在瓜类作物上的应用效果，通过对比试验比较麻地膜覆盖栽培对网纹甜瓜生长微环境以及其生长发育的影响，明确其对促进作物生长、增产的机理，进而为麻地膜在设施栽培中的应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在山东省海阳市“海阳市农道果蔬种植专业合作社”进行，合作社所建日光温室面积为1080 m2（80 m×13.5 m）。试验地为壤土，浇灌条件优良，前茬作物为番茄。该温室在整地前施充分腐熟发酵的鸡粪8 m3作基肥，网纹甜瓜定植前测得温室内0～40 cm的土壤理化性状为：有机质17.5 g·kg−1，速效氮114 mg·kg−1，速效磷76 mg·kg−1，速效钾255 mg·kg−1，全 氮1.17 g·kg−1，全钾4.45 g·kg−1，pH为7.29。

1.2 试验材料

供试网纹甜瓜种苗（鲁厚甜1号）由烟台爱农农资有限公司提供。麻地膜采用以苎麻纤维等为主要原料制成的白色膜，厚度1 mm，聚乙烯农用地膜（ PE地膜）采用厚度为0.02 mm的黑色地膜。

1.3 试验设计

网纹甜瓜种苗于3月21日定植，小区面积23 m2，每小区栽60株，株距50 cm，单蔓整枝，只留1果，留瓜节位为主蔓的第14～18节，第25～28节打顶。网纹甜瓜整个生育期进行2次追肥，即在伸蔓期追施尿素14 kg，幼瓜长至鸡蛋大小时追施N、P、K复合肥（20-20-20）30 kg。除处理不同，所有田间管理与常规生产管理相同[17]。

试验采用单因素随机区组设计，于日光温室中部区域分别设麻地膜覆盖（MDM）、PE农用薄膜覆盖（PEBM）和无覆盖（CK）3个处理进行网纹甜瓜栽培，每个处理进行3次重复，随机排列，共9个小区，每小区选定长势相同、具有代表性的20株植株挂牌作为测定植株，定植后及时调查记录网纹甜瓜的生育期（定植日期、授粉日期、采收日期）及单 瓜重，采收结束后计算小区产量。

1.4 项目测定

1.4.1 果实营养品质测定 在网纹甜瓜达到商品成熟期后及时采摘，进行果实营养品质测定。可溶性固形物含量采用PR-101数字折射仪测定，可溶性糖含量的测定参照陈秀萍等的方法[18]，Vc采用2, 6-二氯酚靛酚氧化还原法测定，每份样品每个指标进行3 次平行重复检测。

1.4.2 土壤理化性质和微生物含量测定 每隔15 d为1测定日，测定20 cm与40 cm两个深度土壤层在19:00时土壤温度、土壤含水量。网纹甜瓜采收结束后，采用环刀法5点取样采集定植行下0～40 cm的土壤样品，混样后分为2份，分别用于土壤理化性状和土壤微生物含量测定。土壤理化性状测定参考李文凤等的方法[19]，土壤微生物（细菌、真菌及放线 菌）测定参考陆宁海等的方法[20]。

1.5 数据分析

采用Excel 2018和SPSS 18.0对数据进行统计分析 ，并进行LSD差异显著性检验。

2 结果与分析

2.1 麻地膜覆盖栽培对网纹甜瓜生长发育的影响

表1表明，MDM、PEBM处理的网纹甜瓜授粉日期分别比CK提前了3、4 d，采收日期均提前了10 d左右。李文略等[13]研究发现麻地膜覆盖处理也能促进绿芦笋提早采收8 d，与本研究结果相符。果实发育期的缩短可以使网纹甜瓜提早上市，提高销售价格。本研究中2种地膜覆盖栽培下网纹甜瓜单瓜重无显著差异，但均与CK有极显著差异，MDM和PEBM处理下的单瓜重较CK提高了18.4%和14.7%。各处理下甜瓜产量明显高于CK，MDM处理下增产效果更显著，小区产量和单位面积产量均较PEBM处理提高了3%左右，这与麻地膜覆盖栽培应用于辣椒上的增产效果相似[10]。可见，MDM处理可以促进果实发育。

表 1 不同处理对网纹甜瓜果实生长发育的影响Table 1 Effects of mulching with different films on growth and development of cantaloupes

2.2 麻地膜覆盖栽培对网纹甜瓜果实营养品质的影响

研究发现，MDM、PEBM处理的网纹甜瓜的果实可溶性、可溶性固形物、Vc含量均提高（表2）。MDM处理能将果实可溶性糖含量提高10.7%，高于PEBM处理；MDM处理可以增加果实可溶性固形物和Vc含量，但提高效果不及PEBM处理显著。郭元成等[21]也发现麻地膜覆盖栽培能显著提高柑橘的可溶性固形物和Vc含量，改善果实品质。

表 2 不同处理对网纹甜瓜果实营养品质的影响Table 2 Effects of mulching with different films on nutritional quality of cantaloupes

2.3 麻地膜覆盖栽培对日光温室内土壤环境的影响

2.3.1 麻地膜覆盖对温室内土壤温度的影响 定植1周后对土壤温度进行测定，结果见表3。覆膜处理的地温均高于无覆膜处理，MDM处理的不同土层温度显著高于CK，PEBM处理的地温普遍高于MDM处理。整个网纹甜瓜生长发育期，MDM、PEBM处理的20 cm处地温比CK分别高3.1～3.4 ℃和3.2～3.6 ℃，40 cm处地温比CK分别高3.0～3.3 ℃和3.1～3.4 ℃。可见，MDM处理有明显增加土壤温度的效果，李萍等[22]研究发现麻地膜覆盖应用于设施蔬菜栽培可提高浅层地表温度，与本研究结果相似。刘巧真等[14]研究发现在不同天气情况下麻地膜覆盖具有维持土壤温度的作用，应用于夏季也不会导致膜下 高温。

2.3.2 麻地膜覆盖栽培对土壤含水量的影响 农作物吸收水分的主要来源是土壤水分，因而在一定范围内土壤中的水分含量增加有助于植株的生长发育。李萍等[22]研究发现，可降解麻地膜覆盖栽培可使0～20 cm土壤水分含量明显提高，与塑料地膜效果相当，刘巧真等[14]研究发现，麻地膜较塑料地膜提高了土壤含水量。由表4可知，MDM、PEBM处理的土壤含水量均比CK高，说明地膜覆盖对土壤保水作用良好；PEBM处理比MDM处理土壤含水量稍高 ，二者差异不明显，与李萍等的研究结果相似[22]。

2.3.3 麻地膜覆盖栽培对土壤养分和土壤pH的影响

网纹甜瓜主要根系多集中在深度40 cm以下，因而土壤养分含量对网纹甜瓜生长发育具有重要作用。由表5可知，网纹甜瓜采收后，不同处理下土壤速效养分含量及pH均下降。与CK相比，MDM、PEBM处理的土壤速效氮分别下降了13.0、9.0 mg·kg−1，土壤速效磷分别下降17.0、9.0 mg·kg−1，土壤速效钾分别下降33、24 mg·kg−1，可见，速效钾含量减少是覆膜栽培的典型表现。采收结束后，各处理间土壤全效养分含量变化不显著，全氮含量呈整体下降趋势，全钾含量基本呈增加趋势，变化不大；各处理土壤pH变化波动范围比较小，但整体表现为下降趋势，推测原因为覆膜处理下地表接触更紧密，导致膜内CO2累积，土壤肥料转化过程中产生的酸性离子不断积累，从而导致pH降低，具体原因仍有待于进一步研究。舒英杰等[10]研究发现地膜覆盖可显著降低土壤pH和有机质含量，且MDM处理的下降幅度大于PEBM处理，本研究与其结果相似。

表 3 不同处理对土壤温度影响Table 3 Effect of mulching with different films on soil temperature （单位：℃）

表 4 不同处理对土壤含水量的影响Table 4 Effect of mulching with different films on soil moisture content

2.3.4 麻地膜覆盖栽培对土壤微生物含量的影响

土壤微生物在作物生产过程中必不可少，微生物可以促进土壤有机物的分解再利用，利用释放出来的营养元素补充生长所需，因为土壤微生物也被看作是土壤重要的组成部分[23]。石磊等[8]研究发现麻地膜覆盖下细菌和放线菌的增长最快, 塑料地膜次之，真菌增长速度与塑料地膜相近，本研究较之不同。由表6可知，MDM处理的对土壤内微生物的数量有较大影响，引起土壤中细菌、真菌数量增长，与CK相比数量提升101.6%和70.66%，对放线菌数量影响不大，与CK相比只有微弱的增长，高23.24%；PEBM处理对土壤微生物含量影响与MDM处理无显著差异，与CK相比，细菌、真菌和放线菌含 量分别提高127.2%、41.92%和14.59%。

表 6 不同处理对土壤微生物数量的影响Table 6 Effects of mulching with different films on soil microbial counts

3 讨论与结论

通过试验发现，2种覆膜栽培方式对网纹甜瓜生长发育均具有明显的促进效果，表现为植株高大，叶片大，叶色浓绿，瓜大且瓜纹明显而细密（结果未显示）。麻地膜与PE农用薄膜覆盖栽培均可缩短网纹甜瓜的果实发育期，提早10 d左右采收，其他研究也表明麻地膜覆盖处理能促进绿芦笋等作物提早采收[13]。此外，在麻地膜覆盖栽培下，单瓜重明显增加，较CK果实单瓜重提高18.4%，该结果与安霞等[9]、舒英杰等[10]对麻地膜覆盖栽培对黄瓜和辣椒的研究结果相似。在此基础上，本研究发现网纹甜瓜果实中的可溶性糖含量也有明显提高，这与麻地膜覆盖栽培柑橘的研究结果相似[21]。但也有研究发现麻地膜覆盖栽培对辣椒中Vc含量及辣椒叶片SPAD值影响不显著[10]，应用于蚕豆栽培，对其他生理学指标如叶片中叶绿素的含量提升较大[22]，本研究未对不同覆膜栽培处理下网纹甜瓜叶片色素以及呼吸作用等生理指标进行测定。

网纹甜瓜植株高大，根系深，对温度、湿度要求较高。本研究测定了不同深层土壤温度，麻地膜覆盖栽培可将20 cm和40 cm的土层温度均提高3 ℃以上。一般覆膜处理下，塑料膜覆盖下土壤温度高于麻地膜覆盖[14]，但塑料地膜覆盖下土壤温度波动较大，麻地膜覆盖能平稳提高土壤温度，夏季也不会出现膜下高温情况[12]，此外，舒英杰等[10]研究发现光照最强烈时间段麻地膜覆盖栽培还具有降低地表温度的作用。本研究中主要种植冬春茬网纹甜瓜，并未发现膜下高温以及某一时段内地表温度下降现象。此外，李萍等[22]研究发现麻地膜覆盖栽培可明显提高土壤含水量，与PE农业薄膜差异不大，本研究也证实了这一点。研究表明，麻地膜覆盖显著提高土壤温湿度，适宜的温湿度条件必然对作物生长发育产生积极的影响[11−14]。优良品质的网纹甜瓜在生长发育过程中需要更多的养分，麻地膜覆盖栽培明显增加土壤中微生物的含量，加快有机物分解的速度，为作物生长提供更多养分，麻地膜覆盖栽培还可以促进作物对土壤养分的吸收，进而导致土壤速效养分的含量均显著下降，但这一养分亏缺问题可由麻地膜还田解决[24]，故而在设施栽培中，针对不同作物以及不同栽培季节，可适时采用不同厚度麻地膜进行覆盖栽培，以期生产周期结束时麻地膜已经开始降解或降解完成。

综上所述，麻地膜在实际应用中表现良好，可以促进网纹甜瓜生产，改善土壤性质，增加土壤微生物含量。作物收获后，麻地膜还可直接在土壤中降解，无污染，对未来无公害设施栽培具有重要的利用价值。