張澤錦，王力明，雷曉葵，唐麗*，李躍建

（1.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，蔬菜種質(zhì)與品種創(chuàng)新四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610066；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南地區(qū)園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610066；3.四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，成都610066）

0 引言

【研究意義】地膜覆蓋不僅能夠改善土壤溫度，提高土壤對(duì)水分的保蓄能力，并且能夠減少水土流失，為作物生長(zhǎng)提供適宜的水熱等條件，從而提高作物產(chǎn)量[1]。地膜在棉花、玉米、小麥、水果和蔬菜的增產(chǎn)中起著重要作用，因此，地膜是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中僅次于化肥和農(nóng)藥的第三大農(nóng)業(yè)資材[2]?！狙芯窟M(jìn)展】由于不同顏色地膜對(duì)短波和長(zhǎng)波輻射的吸收、反射和透射的作用不一樣，因此不同顏色的地膜通過(guò)改變土壤溫度來(lái)影響作物的生長(zhǎng)[3-4]。梁傳靜[5]研究表明，不同地膜覆蓋均可以提高辣椒根區(qū)溫度，黑色膜增溫最高可達(dá)10℃，但是農(nóng)夫一品地膜覆蓋的根區(qū)溫度升高較緩慢，增溫在0.7～2.0℃，其可以保證辣椒根部溫度，同時(shí)又透氣散熱，不會(huì)造成辣椒根部溫度過(guò)高，從而促進(jìn)辣椒生長(zhǎng)。劉莉莎等[6]研究了地膜覆蓋對(duì)甘薯土層溫度的影響，發(fā)現(xiàn)黑膜覆蓋在08:00—14:00 能有效提高0～30 cm 土層的土壤溫度，有利于甘薯根系的早期發(fā)育，促進(jìn)甘薯植株的生長(zhǎng)，有利于產(chǎn)量提高和提前收獲。楊世佳等[7]研究發(fā)現(xiàn)，白色地膜和黑色地膜處理均能夠增加玉米土壤溫度，黑色地膜增溫1.08～1.66℃，白色地膜增溫2.02～2.49℃，均提高了玉米產(chǎn)量。目前，關(guān)于不同顏色（黑、白、紅、銀、銀灰色等）的塑料薄膜對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的影響已有一定的研究報(bào)道，與不覆蓋相比，覆蓋黑色薄膜和透明薄膜促進(jìn)了黃瓜提早成熟，并且提高了產(chǎn)量[8-10]。【切入點(diǎn)】但是，已有報(bào)道的地膜覆蓋試驗(yàn)大多在春季和夏季進(jìn)行，其光照和溫度均適合黃瓜生長(zhǎng)，然而秋季弱光條件下地膜覆蓋對(duì)黃瓜的生長(zhǎng)和產(chǎn)量的研究鮮有報(bào)道。在四川秋季生產(chǎn)黃瓜會(huì)增加其市場(chǎng)供應(yīng)，從而增加農(nóng)民的收入?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】因此，本試驗(yàn)選用四川常用的透明膜、黑色膜和銀灰色膜為覆蓋材料，研究其對(duì)土壤溫度、黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，以期為四川秋季弱光條件下黃瓜生產(chǎn)中地膜選擇提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

以“川翠3 號(hào)”黃瓜品種為試驗(yàn)材料，地膜（透明膜、黑色膜、銀灰膜）寬為1.4 m，厚為0.025 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2014年7—12月在四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院新都現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園的塑料大棚中進(jìn)行。2014年7月，選擇籽粒飽滿的黃瓜種子，浸種催芽，2～3 d 后露白播種于32 孔育苗穴盤中。8月12日，挑選長(zhǎng)勢(shì)一致的黃瓜幼苗定植于塑料大棚試驗(yàn)小區(qū)中，小區(qū)長(zhǎng)3.6 m，寬1.5 m，每個(gè)小區(qū)種植18 株，行距40 cm，株距40 cm。定植前按照667 m2施復(fù)合肥50 kg、磷酸二氫鉀50 kg 作為底肥并覆膜，后期追肥4 次，每次667 m2施入尿素4 kg，中微量元素2 kg。采用水肥一體化進(jìn)行水肥灌溉，通過(guò)自動(dòng)灌溉系統(tǒng)進(jìn)行，土壤含水率控制在田間持水率的60%～70%之間。試驗(yàn)共4個(gè)處理：透明膜（T1）、黑色膜（T2）、銀灰膜（T3），以不覆蓋（CK）為對(duì)照，每個(gè)處理完全隨機(jī)排列，重復(fù)3 次。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

測(cè)定土壤表面以下5、10 cm 和15 cm 處的土壤溫度。數(shù)據(jù)記錄儀（RC-4HC，精創(chuàng)，徐州）每5 min 記錄1 次，并存儲(chǔ)每日最高，最低和平均土壤溫度（從2014年10月21日—11月22日）。土壤溫度日積累度（DDsoil）的計(jì)算式為：DDsoil=（Tmax+Tmin）/2-Tbase[11-12]，Tmax和Tmin是每日的最高和最低土壤溫度，Tbase是基準(zhǔn)溫度（10℃）。利用光照測(cè)量?jī)x（UA-002-64，HOBO，USA）每5 min 記錄1 次大棚內(nèi)的光照強(qiáng)度。

9月中旬對(duì)植株第4 片至第6 片葉（從上到下）采樣用于光合參數(shù)和葉綠素量測(cè)定。葉綠素量用80%丙酮萃取，使用分光光度計(jì)在波長(zhǎng)663 nm 和645 nm的吸光度水平下進(jìn)行測(cè)定，然后根據(jù)Arnon 方程進(jìn)行計(jì)算。使用具有標(biāo)準(zhǔn)葉室的便攜式光合作用系統(tǒng)（LI-6400）測(cè)量?jī)鬋O2交換率。在標(biāo)準(zhǔn)葉片室中，光強(qiáng)度、空氣溫度、氣流速度和CO2分別設(shè)置為800μmol/（m2?s）、20℃、500 μmol/s 和400 μmol/mol。根據(jù)楊勁峰等[13]的方法測(cè)定葉面積。

10月上旬，黃瓜盛期測(cè)量黃瓜果實(shí)單果質(zhì)量；12月試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測(cè)量黃瓜的株高、兩果實(shí)節(jié)間距。果實(shí)質(zhì)量使用電子秤測(cè)量。黃瓜產(chǎn)量根據(jù)黃瓜成熟情況，實(shí)時(shí)進(jìn)行采摘稱質(zhì)量記錄，于12月試驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行總產(chǎn)量的計(jì)算。

利用Excel 2007 和SPSS 18.0 軟件分析處理數(shù)據(jù)。在0.05 顯著性水平利用LSD 法進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 地膜覆蓋對(duì)根區(qū)溫度的影響

由表1 可知，3 種顏色地膜覆蓋土壤不同深度下根區(qū)溫度最大值、最小值和平均值均高于CK，但是3 種地膜覆蓋之間黃瓜的根區(qū)溫度基本相同。在5、10 和15 cm 的深度下，T1、T2 和T3 處理的平均根區(qū)溫度分別比CK 高0.8～0.9、0.5～0.6 和0.2～0.6℃。隨著土壤深度的增加，日根區(qū)溫度差值逐漸減小，在15 cm 深度下日根區(qū)溫度差值大概是1℃，與5cm 深度的值相比，T1、T2 和T3 處理分別降低了70.6%、66.7%和66.7%。不同顏色地膜覆蓋在5、10 和15cm深度土壤溫度日積累度均高于CK，且隨著土壤深度的加深，土壤溫度日積累度越大。其中，15cm 處T1、T2 和T3 處理的土壤溫度日積累度為175、179 和179，與CK 相比分別提高了12.18%、14.74%和14.74%。總體而言，地膜覆蓋增加了四川弱光條件下土壤深度為5～15cm 下的土壤溫度。

表1 地膜覆蓋下黃瓜的根區(qū)溫度Table 1 Theroot zone temperature of cucumbers by plastic film mulching

2.2 地膜覆蓋對(duì)黃瓜葉片葉綠素、葉面積和凈CO2 交換率的影響

表2 為地膜覆蓋下黃瓜的含葉綠素量、葉面積和凈CO2交換率。由表2 可知，與不覆蓋（CK）相比，T1 處理和T3 處理增加了黃瓜葉綠素a、葉綠素b 量和葉綠素總量，T2 處理降低了黃瓜葉綠素a、葉綠素b 和葉綠素總量，但是3 種地膜覆蓋和露地間均無(wú)顯著差異。葉綠素a/葉綠素b 與葉綠素a 相反，T1和T3 處理降低了葉綠素a/葉綠素b，T2 處理增加了葉綠素a/b，4 個(gè)處理間也無(wú)顯著差異。T1、T2 處理和T3 處理對(duì)黃瓜葉面積影響較小，與CK 相比，T1和T2 處理降低了黃瓜葉面積，T3 處理增加了黃瓜葉面積，但所有處理間差異均不顯著。地膜覆蓋與不覆蓋間凈CO2交換率差異均不顯著。說(shuō)明在秋季弱光條件下不同顏色薄膜覆蓋對(duì)黃瓜的光合作用沒(méi)有明顯影響。

表2 地膜覆蓋下黃瓜的葉含綠素量、葉面積和凈CO2 交換率Table 2 Chlorophyll content, leaf area, and net CO2 exchange rate of cucumbers by plastic film mulching

2.3 地膜覆蓋對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響

表3 顯示了黃瓜株高、果實(shí)節(jié)間距、單株果實(shí)數(shù)和單果質(zhì)量。不同顏色地膜覆蓋均增加了黃瓜株高，果實(shí)節(jié)間距、單株果實(shí)數(shù)。與CK 相比，T1、T2 處理和T3 處理的黃瓜株高分別增加了6.9%、8.7%和15.3%，果實(shí)節(jié)間距分別增加了23.3%、11.0%和24.7%，單株果實(shí)數(shù)分別增加了20.6%、20.6%和8.8%。但是地膜覆蓋之間黃瓜株高，果實(shí)節(jié)間距、單株果實(shí)數(shù)均無(wú)顯著差異。地膜覆蓋（T1、T2 處理和T3 處理）和不覆蓋（CK）間均無(wú)顯著差異。節(jié)間距的改變和單株果實(shí)數(shù)的增加可能是由于株高的增加引起。與CK相比，地膜覆蓋對(duì)早期收獲（9月）和晚期收獲（12月）的黃瓜產(chǎn)量均無(wú)顯著差異。但是，中期10月和11月，地膜覆蓋顯著增加了黃瓜小區(qū)產(chǎn)量，與CK 相比，10月T1 處理和T3 處理的黃瓜小區(qū)產(chǎn)量分別增加了17.29%和13.32%。11月T1、T2 和T3 處理的黃瓜小區(qū)產(chǎn)量分別增加了35.82%、43.48%和43.06%，可能是地膜對(duì)土壤具有保溫升溫作用，促進(jìn)了根系生長(zhǎng)，從而促進(jìn)了黃瓜產(chǎn)量的增加。地膜覆蓋均增加了試驗(yàn)地塊黃瓜的總產(chǎn)量，與CK 相比，T1、T2 和T3處理分別增加了19.25%、7.18%和16.24%，但是3種地膜覆蓋之間總產(chǎn)量無(wú)顯著差異。該結(jié)果表明在秋季弱光條件下地膜覆蓋增加了黃瓜的產(chǎn)量，但是覆蓋地膜的顏色之間對(duì)黃瓜產(chǎn)量無(wú)顯著影響。

表3 地膜覆蓋下黃瓜的生長(zhǎng)指標(biāo)和產(chǎn)量Table 3 The growth parameters andyield of cucumber by plastic film mulching

3 討論

不同顏色地膜的保溫性能不同，黑色地膜吸收了96%的短波輻射，其幾乎不發(fā)生透射和反射[14]。前人研究表明，深色膜比淺色膜反射和透射的短波輻射少，其吸收的短波輻射比淺色膜的短波輻射多，因此，將深色膜用于覆蓋時(shí)，增加了表土的溫度[10,15]。本研究結(jié)果表明，在四川盆地秋季弱光條件下，與CK 相比，3 種顏色地膜覆蓋均增加了不同深度土壤的根區(qū)平均溫度、根區(qū)最高溫度、根區(qū)最低溫度、日根區(qū)溫度差值及土壤溫度日積累度，且隨著土壤深度增加，地膜對(duì)土壤溫度的影響逐漸降低，但是3 種顏色地膜覆蓋之間根區(qū)溫度無(wú)顯著差異。這與蘭印超等[16]研究結(jié)果一致。說(shuō)明這3 種顏色地膜具有相似的保溫升溫作用。

有色覆蓋物主要通過(guò)改變植物周圍的光照環(huán)境來(lái)影響植物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量[17]。Ibarra-Jimenez 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，使用黑色覆蓋物會(huì)降低黃瓜葉片的凈CO2交換速率，使用銀色覆蓋物會(huì)提高黃瓜葉片的凈CO2交換率，到達(dá)地表的光被銀色覆蓋物部分反射，該反射光可以被葉片利用，從而增加黃瓜葉片的凈CO2交換率。本研究結(jié)果表明，T1、T2 和T3 處理對(duì)黃瓜光合作用影響較小，與CK 相比，葉綠素和凈光合速率均無(wú)顯著差異。產(chǎn)生這種不一致結(jié)果的原因有可能是秋季弱光條件的限制。前人研究表明，地膜覆蓋的株高顯著高于露地植物[18]。這可能是地膜覆蓋增加了土壤溫度，從而增加了植物莖葉的生長(zhǎng)[19]。植物生長(zhǎng)受植物激素如ABA（脫落酸），IAA（吲哚-3-乙酸），GA（赤霉素），CTK（細(xì)胞分裂素）等的調(diào)節(jié)，而激素水平會(huì)受到根區(qū)溫度的影響。當(dāng)根區(qū)溫度下降時(shí)，黃瓜根系中的GA 和IAA 降低，其抑制了植物生長(zhǎng)[20]。本研究可能因?yàn)楦鶇^(qū)溫度的變化導(dǎo)致了植物激素水平發(fā)生改變，其可能導(dǎo)致露地的黃瓜株高和單株果實(shí)數(shù)量減少。前人研究表明，地膜覆蓋能夠增加玉米株高和莖粗，構(gòu)建高壯的高產(chǎn)株型，增加穗長(zhǎng)、行粒數(shù)，降低禿尖長(zhǎng)度，營(yíng)造良好的產(chǎn)量構(gòu)成因素，從而達(dá)到增加產(chǎn)量的效果[7]。王磊等[21]研究結(jié)果表明，黑色地膜覆蓋增加了不同株型春玉米的產(chǎn)量。宗睿等[22]在地膜覆蓋對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響中也得到了相同的結(jié)果。本試驗(yàn)中，覆蓋3 種顏色地膜均提高了黃瓜產(chǎn)量，這與黃淺等[23]在辣椒中的研究結(jié)果一致。說(shuō)明這3 種顏色地膜對(duì)四川盆地秋季弱光條件下黃瓜的產(chǎn)量均有促進(jìn)作用。可能是因?yàn)榈啬じ采w提高土壤溫度，促進(jìn)了根系生長(zhǎng)，使根系吸收更多的營(yíng)養(yǎng)，從而達(dá)到增產(chǎn)的效果。

4 結(jié)論

1）地膜覆蓋增加了四川弱光條件下土壤深度5～15cm 下的土壤溫度。

2）四川盆地秋季弱光條件下，地膜覆蓋與不覆蓋之間的黃瓜葉綠素量和凈CO2交換速率差異均不顯著。說(shuō)明黃瓜光合作用受到了秋季弱光的限制。

3）地膜覆蓋均增加了黃瓜株高、單株果實(shí)數(shù)，總產(chǎn)量，但是3 種顏色地膜之間株高、果實(shí)數(shù)和總產(chǎn)量均無(wú)顯著差異。