全球对蔬菜的需求量在增加,预计未来这一趋势将会持续。蔬菜可很好地适应轮作,富含营养和矿物质,具有丰富的多样性,可为解决粮食安全挑战做出有效贡献。茄子(Solanum melongena L.)又名落苏,起源于印度,是热带和亚热带地区的一种重要蔬菜,主要集中在亚洲少数几个国家种植。根据联合国粮食及农业组织(FAO)的统计数据,2022年全球茄子产量为5 931.26万t,其中我国茄子产量为3 828.49万t,占全球茄子产量的64.55%,是全球最大的茄子生产国。茄子含有多种对人体健康有益的物质,如维生素、酚类化合物和抗氧化物质等,其中,酚类化合物可作为外源抗氧化剂,帮助人们应对细胞内新陈代谢过程产生的活性氧。此外,传统医学中,茄子被用于治疗多种疾病,具有保护心脑血管,防癌抗癌,防治甲状腺功能亢进、慢性肾炎等功效。
自1978年推广以来,地膜覆盖在中国得到了广泛的应用。地膜覆盖具有保持土壤水分,提高土壤温度和控制杂草,改变植物表面的辐射收支等作用,直接影响植物周围的小气候,相比无地膜覆盖,地膜覆盖对作物的生长影响显著。未来可持续农业生产的最大挑战可能是水资源供应。随着地下水位不断下降,有限的水资源正以惊人的速度被消耗,农业用水与城市和工业用水需求之间的竞争日益加剧。此外,过度使用除草剂来控制杂草,导致许多作物产生了抗药性。在这种背景下,地膜覆盖的优势变得尤为突出。地膜的颜色会影响其能量辐射行为以及植物周围的小气候环境。黑色地膜是农作物生产中最常用的颜色,通过优化地膜向土壤传递热量的条件,提高了土壤的升温效率。
然而,传统农用地膜(PE地膜)主要由低密度聚乙烯制成,随着其使用量的增加,负面影响日益显著。使用PE地膜的主要问题在于回收处理困难。由于回收PE地膜在费用和时间上存在问题,实际生产中只有少量PE地膜被回收,大部分仍残留在田间,或被农民焚烧,产生对环境有害的物质。PE地膜残留物会破坏土壤结构,与作物根系纠缠在一起,抑制水分和养分的吸收,从而影响作物产量,限制农业的可持续发展。研究表明,在每1 h㎡ PE膜残留量1 000 kg和2 000 kg的情况下,棉花产量分别下降13.5%~18.1%和38.3%~45.2%。生物降解地膜指的是一类可通过自然界中的微生物以100%降解率进行分解的地膜。这类地膜的成分主要为淀粉、纤维素、壳聚糖等天然多糖材料。在自然环境下,这些材料最终会被分解成水和二氧化碳,不会对土壤造成破坏。使用生物降解地膜可能是保留传统普通PE膜的优点和克服其缺点的替代方法之一,是传统普通PE地膜的可行替代品。生物降解地膜可以直接混入土壤,或在作物季节结束后进入堆肥系统,由土壤中的微生物进行生物降解。目前,一些生物降解地膜已在辣椒、大白菜、南瓜、黄瓜、西瓜、油菜等作物的生产中表现出一定的效果。
鉴于茄子在经济和营养方面的重要性,以及缓解农膜污染问题的紧迫性,选用4种不同规格的生物降解地膜覆盖,研究其对茄子农艺性状和产量的影响,以筛选出适合茄子生长发育的生物降解地膜,为茄子的生物降解地膜覆膜技术推广提供依据。
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材料与方法
1.1 试验材料
试验茄子品种为紫秀,由金华金麦田种业有限公司提供。供试PE地膜为市售普通PE地膜,以及生物降解地膜(T1、T2、T3、T4)。具体规格型号及生产企业见表1。
1.2 试验设计
试验在金华市农业科学研究院基地进行。于2022年7月27日铺膜,7月28日进行茄子定植。试验共设置5个处理(表1),每个处理3次重复,采用随机区组排列,株距70 cm,畦宽1.2 m,茄子定植在垄面上,双畦种植。每小区随机选取10株长势一致的茄子植株,测量茄子株高、茎粗、叶绿素含量等指标,于8月29日开始进行第1次测量,以后每15 d左右测量1次,并在茄子果实进入成熟期后,采收成熟的果实测定产量。
1.3 试验方法
①生长指标的测定 参照高文瑞等的方法,使用直尺测量从根茎部到茄子生长点最高处的高度,即株高。参照陈娟娟等的方法,使用游标卡尺测量距离根茎部1 cm处的直径,即茎粗。参照穆晓国等的方法,利用叶绿素测定仪SPAD-502测定叶绿素含量。
②产量测定 单独采收每小区的茄子果实,用电子秤称出各处理的产量后统计不同处理的小区产量,并折算667 ㎡产量。
1.4 数据分析
用Excel 2010软件进行数据统计,用Duncan's新复极差法进行多重比较。
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结果与分析
2.1 不同规格生物降解地膜覆盖对茄子株高的影响
由图1可知,随着茄子的生长,每处理的茄子株高呈逐渐增加的趋势。在移栽后的5次株高测量中,4种生物降解地膜覆盖处理的茄子株高总体高于普通PE地膜(CK)覆盖处理。其中,T2、T3、T4处理的第1次和第2次测量的茄子株高显著高于普通PE地膜(CK)覆盖处理,以T2处理的株高最高。T2、T3处理的第3次和第4次测量的茄子株高显著高于普通PE地膜(CK)覆盖处理,以T3处理的株高最高。所有处理第5次测量的茄子植株的株高均达到最大值,其中T3处理的茄子株高最高,为65.12 cm,普通PE地膜(CK)覆盖处理的茄子株高为60.52 cm,T3处理较普通PE地膜(CK)覆盖处理显著增加7.60%;T2处理的茄子株高为63.32 cm,较普通PE地膜(CK)覆盖处理增加4.63%;T1处理的茄子株高为62.19 cm,较普通PE地膜(CK)覆盖处理增加2.76%;T4处理的茄子株高为61.96 cm,较普通PE地膜(CK)覆盖处理增加2.38%;4种生物降解地膜覆盖处理间无显著性差异。
4种生物降解地膜对茄子生长过程中株高的增加有促进作用,在第1次和第5次测量的31 d中,5个处理的茄子株高分别增加18.87 cm(T1)、15.99 cm(T2)、18.98 cm(T3)、15.54 cm(T4)、17.57 cm(CK),平均增长速率分别为0.337 cm/d(T1)、0.286 cm/d(T2)、0.339 cm/d(T3)、0.278 cm/d(T4)、0.314 cm/d(CK)。另外,前2次测量(茄子生长前期)中,T2处理对茄子株高增加的促进效果最好;后3次测量中,T3处理对茄子株高增加的促进效果最好。
综上所述,在本试验条件下,T2、T3处理对茄子株高的增加具有明显促进作用。
2.2 不同规格全生物降解地膜覆盖对茄子茎粗的影响
从图2可看出,不同生物降解地膜处理与普通PE膜(CK)处理间无显著性差异,即地膜的种类在茄子不同生育期对茎粗没有明显影响。
2.3 不同规格生物降解地膜覆盖对茄子叶绿素含量的影响
由图3可知,在5次调查中,4种生物降解地膜覆盖处理的茄子叶绿素含量均高于普通PE地膜(CK)覆盖处理。其中,T4处理第1次测定的叶绿素含量显著高于普通PE膜(CK)处理,其他处理与普通PE地膜(CK)覆盖无显著差异。T3、T4处理第2次测定的叶绿素含量显著高于普通PE地膜(CK)覆盖处理,且T3处理的叶绿素含量显著高于T1、T2、T4处理。第3次测定时,仅T3处理的叶绿素含量显著高于普通PE地膜(CK)覆盖处理。最后2次测定结果表明,各处理间的叶绿素含量无显著差异。
综上,在茄子生长前期,T3、T4处理对茄子叶绿素含量的增加有显著促进作用。
2.4 不同规格生物降解地膜覆盖对茄子产量的影响
由图4可知,T1、T2、T3、T4处理的茄子667 ㎡产量分别为2 940.68 kg、2 815.00 kg、3 362.28 kg、1 828.88 kg,较普通PE地膜(CK)覆盖处理分别增长19.16%、14.07%、36.24%、-25.89%,其中T4处理明显减产,其他处理均明显增产。各处理间均无显著性差异。
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结论与讨论
以紫秀品种茄子为材料开展生物降解地膜覆盖与普通PE地膜(CK)覆盖比较试验,结果表明,4种生物降解地膜(T1、T2、T3、T4)处理对茄子株高的增加均有促进作用,其中T2、T3处理的效果最好;4种生物降解地膜处理下茄子的茎粗与普通PE地膜(CK)覆盖处理差异不大;茄子生长前期,T3、T4处理对茄子叶绿素含量的增加有显著促进作用;产量方面,T4处理较普通PE地膜(CK)覆盖处理减产,其他处理均较普通PE地膜(CK)覆盖处理增产,以T3处理增产最多。综上,生物降解地膜覆盖可一定程度上促进茄子生长、提升产量,综合茄子的生长性状和产量,以T3处理(即覆家乐蜜地膜)表现最好。
生物降解地膜是一种有前景的替代方案,可保留传统地膜的优势并克服其缺点。且生物降解地膜可改变土壤温度、湿度等微环境,从而促进作物生长和提高产量,与聚乙烯覆盖材料相比具有一定优势,因此具有广阔的应用前景。
原标题:《不同降解地膜覆盖对茄子农艺性状和产量的影响》
作者介绍
何晓婵(1988-),女,硕士,农艺师,主要从事植保技术研究与推广工作,E-mail:164607454@163.com
周小军(1974-),男,通讯作者,硕士,正高级农艺师,主要从事植保技术研究与推广工作
