全生物降解地膜栽培西瓜應(yīng)用效果初探

張?jiān)?艾興華 孫立軍 劉 偉 常風(fēng)華 賀小芹

（1.荊門(mén)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 湖北 荊門(mén) 448000；2.荊門(mén)市東寶區(qū)牌樓鎮(zhèn)農(nóng)技服務(wù)中心 湖北 荊門(mén) 448000；3.荊門(mén)掇刀雙井劉偉西瓜專業(yè)合作社 湖北 荊門(mén) 448000）

“荊雙井”西瓜是荊門(mén)市漳河新區(qū)雙井村劉偉西瓜專業(yè)合作社種植的優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品，于2010年通過(guò)原農(nóng)業(yè)部“農(nóng)產(chǎn)品地理標(biāo)志”認(rèn)證，2017年在中國(guó)（武漢）農(nóng)業(yè)博覽會(huì)上被評(píng)為金獎(jiǎng)農(nóng)產(chǎn)品，2018年獲得“綠色食品”認(rèn)證證書(shū)，同年雙井村被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部評(píng)為“一村一品”示范村?！扒G雙井”西瓜品牌已經(jīng)在荊門(mén)市乃至湖北省內(nèi)形成了較大的經(jīng)濟(jì)拉動(dòng)力和社會(huì)影響力。長(zhǎng)期以來(lái)，“荊雙井”早春西瓜種植采取的是PE塑料薄膜栽培技術(shù)，通過(guò)PE塑料薄膜起到保溫、保墑、抑草的效果，為瓜農(nóng)增產(chǎn)增收增效發(fā)揮了重要作用。但是隨著西瓜地連年耕種，西瓜成熟采收后，PE塑料薄膜不易完全清理干凈，白色污染日益嚴(yán)重。白色地膜微顆粒進(jìn)入土壤后，長(zhǎng)期不降解不腐爛，嚴(yán)重影響土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)和通透性、滲水性，影響后茬作物生長(zhǎng)，并引起土壤退化。為解決白色污染，在荊門(mén)市科技局重點(diǎn)科技項(xiàng)目支撐和荊門(mén)市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心的技術(shù)支持下，2021-2022年“荊雙井”西瓜合作社開(kāi)展了全生物降解地膜[1]覆蓋試驗(yàn)示范，以期為西瓜栽培提供一條可持續(xù)生產(chǎn)途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試的全生物降解地膜由湖北光合生物科技有限公司生產(chǎn)，有黑色全降解地膜和白色全降解地膜2種，厚度為0.012 mm，寬度為1 000 mm。對(duì)照使用的PE地膜從農(nóng)資市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)，厚度為0.015 mm，寬度為1 000 mm。供試土壤為黃棕壤，土壤基本理化性狀：土壤pH 6.3，有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量分別為21.32 g/kg、6.82 g/kg、0.47 g/kg、4.72 g/kg，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為161.21 mg/kg、52.56 mg/kg、76.31 mg/kg。供試西瓜品種為早佳8424[2]。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)3個(gè)處理，處理1：全降解黑色地膜覆蓋；處理2：全降解白色地膜覆蓋；處理3：PE地膜覆蓋。均在西瓜苗移栽時(shí)覆蓋整廂，覆蓋長(zhǎng)度600 m。

試驗(yàn)管理：西瓜于1月28日播種，2月7日葫蘆砧木嫁接，3月16日移栽，4月18日授粉。每畝底施有機(jī)肥300 kg+45%復(fù)合肥75 kg，提苗肥施沖施肥20 kg，坐果期施40%腐殖酸肥20 kg，西瓜一株留雙蔓一果。

1.3 調(diào)查項(xiàng)目

試驗(yàn)調(diào)查西瓜生育進(jìn)程中，全生物降解地膜對(duì)西瓜移栽后的土壤耕作層10 cm、20 cm地溫的影響，調(diào)查棚內(nèi)濕度的變化，西瓜覆蓋不同薄膜對(duì)產(chǎn)量和糖度的影響，不同薄膜材料的特性及最大拉伸負(fù)荷、斷裂伸長(zhǎng)率和降解程度等。

2 結(jié)果與分析

2.1 耕作層地溫變化

每個(gè)處理的覆膜時(shí)間均為3月16日，西瓜移栽后立即覆膜壓實(shí)，調(diào)查地溫深度為10 cm、20 cm，調(diào)查時(shí)間均為上午10:30。由圖1、圖2可知，在西瓜幼苗期地溫均在6℃以下，藤蔓期8℃左右，坐果期12℃左右。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，PE膜保溫效果最好，透光率很高，全生物降解白色地膜保溫性能中等，全生物降解黑色地膜保溫效果最差。在抑制雜草生長(zhǎng)階段，白色PE膜因?yàn)橥腹饴矢?，保溫效果好，其膜?nèi)雜草生長(zhǎng)旺盛，殺草效果一般，但是黑色全生物降解地膜膜內(nèi)無(wú)雜草，白色全生物降解地膜膜內(nèi)雜草可控[3]。

2.2 大棚內(nèi)濕度變化

西瓜栽培屬于早春時(shí)節(jié)，1月28日播種均在大棚進(jìn)行，3月16日移栽后實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)濕度變化。由圖3可知，不同薄膜覆蓋西瓜，棚內(nèi)濕度在70%～80%之間，棚內(nèi)濕度變化無(wú)差異。全生物降解地膜透光性稍差一點(diǎn)，但是其透氣性強(qiáng)于PE地膜。全生物降解白色地膜對(duì)土壤微生物菌群繁殖極為有利，對(duì)西瓜根系生長(zhǎng)和吸收養(yǎng)分更為有利，全生物降解黑色地膜稍差。

2.3 藤蔓期主藤及果節(jié)生長(zhǎng)速率

西瓜覆膜栽培采取1株只留2個(gè)藤蔓、2個(gè)藤蔓只留1個(gè)西瓜的栽培技術(shù)模式，從移栽開(kāi)始測(cè)定西瓜藤蔓期藤蔓長(zhǎng)度和果節(jié)數(shù)量[4]。由圖4、圖5可知，移栽后20 d藤蔓生長(zhǎng)較慢，主藤蔓長(zhǎng)度在100 cm以下，果節(jié)數(shù)在15個(gè)以下。覆膜西瓜試驗(yàn)田于4月19日陸續(xù)授粉，授粉果節(jié)在第8～13果節(jié)，授粉后7～10 d開(kāi)始掛果，移栽后1個(gè)月即4月16日后生長(zhǎng)明顯加快，主藤蔓長(zhǎng)度達(dá)到250 cm左右，果節(jié)達(dá)到25個(gè)左右。不同模式栽培的西瓜藤蔓長(zhǎng)勢(shì)和果節(jié)數(shù)差異不大，PE膜西瓜長(zhǎng)勢(shì)稍快些，全生物降解白色地膜次之，全生物降解黑色地膜稍慢[4]。

2.4 不同處理西瓜產(chǎn)量

PE地膜覆蓋透光性好、保溫效果最佳，西瓜生長(zhǎng)速度最快，其收獲期較全生物降解黑色地膜提前4 d，較全生物降解白色地膜提前2 d，畝產(chǎn)量在2 600 kg左右，按上市期西瓜均價(jià)3元/kg計(jì)算，畝產(chǎn)值達(dá)到15 600元。全生物降解白色地膜處理收獲期在5月24日，畝產(chǎn)量2 550 kg左右，全生物降解黑色地膜收獲期在5月26日，生育期稍長(zhǎng)，畝產(chǎn)量2 500 kg左右。不同處理之間產(chǎn)量差異不明顯（表1）。

表1 不同薄膜覆蓋栽培西瓜產(chǎn)量

2.5 不同處理西瓜含糖量

由表2可知，每個(gè)處理之間的西瓜中糖含量和邊糖含量沒(méi)有差異[5]。以往文獻(xiàn)中關(guān)于紅色全生物降解地膜促進(jìn)瓜類含糖量增加有一定的理論基礎(chǔ)，下階段筆者將開(kāi)展紅色全生物降解地膜對(duì)西瓜含糖值變化的影響試驗(yàn)分析，以期更好地改善西瓜品質(zhì)[5]。

表2 不同薄膜覆蓋西瓜含糖量

2.6 不同薄膜特性分析

所有薄膜的長(zhǎng)度均為600 m，卷重8 kg，全生物降解地膜厚度均為0.012 mm，PE地膜的厚度為0.015 mm。由表3可知，最大拉伸負(fù)荷值[6]，PE膜最強(qiáng)，縱向達(dá)3.44 N，橫向達(dá)3.01 N，比全生物降解白色地膜的縱向最大拉伸負(fù)荷值（3.2 N）高0.24 N，高6.9%，比橫向最大拉伸負(fù)荷值（2.25 N）高0.76 N，高2.5%；PE膜比全生物降解黑色地膜的縱向最大拉伸負(fù)荷值（2.9 N）高0.54 N，高15.7%，比橫向最大拉伸負(fù)荷值（2.05 N）高0.96 N，高31.9%。斷裂伸長(zhǎng)率，全生物降解地膜均高于PE膜，全生物降解白色地膜縱向斷裂伸長(zhǎng)率191%，比PE膜縱向（153%）高28%，增幅14.7%，全生物降解白色地膜橫向498%，比PE膜橫向（330%）高168%，增幅33.7%；全生物降解黑色地膜縱向斷裂伸長(zhǎng)率242%，比PE膜縱向（153%）高89%，增幅36.8%，全生物降解黑色地膜橫向445%，比PE膜橫向（330%）高115%，增幅25.8%。說(shuō)明PE膜最大拉伸強(qiáng)，而斷裂伸長(zhǎng)率低，全生物降解地膜更容易降解。

表3 不同薄膜材料規(guī)格、特性及測(cè)試應(yīng)用結(jié)果

3 討論與結(jié)論

3.1 全生物降解地膜可減輕農(nóng)業(yè)污染

全生物降解地膜沒(méi)有白色污染，其主要成分是PBAD、聚乳酸[7]等高分子材料和淀粉等，在西瓜等經(jīng)濟(jì)作物覆膜生長(zhǎng)過(guò)程中可自動(dòng)裂解，通過(guò)氧化作用、微生物消化吸收利用，變?yōu)镃O2、水和腐殖質(zhì)，融入到土壤中，不需要人工回收，即使剩余未及時(shí)全部降解的地膜也可以直接翻耕混入泥土而自然降解。而對(duì)照PE膜主要成分是聚乙烯，屬于不可降解的地膜，人工回收不完全會(huì)殘留部分在土壤中極難分解，PE膜殘留物會(huì)阻礙土壤中水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸，也破壞土壤結(jié)構(gòu)，造成土壤環(huán)境惡化，影響農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育，導(dǎo)致減產(chǎn)，形成白色污染。

3.2 全生物降解地膜保濕、保溫、保肥效果好

全生物降解地膜不僅能夠自動(dòng)完全降解，保濕、保溫的效果也很突出。本試驗(yàn)表明，覆蓋全生物降解地膜后，土壤濕潤(rùn)有利于農(nóng)作物根系生長(zhǎng)，并能有效防止雨水沖刷，提高土壤肥力，為西瓜營(yíng)造一個(gè)良好的生長(zhǎng)環(huán)境。但是西瓜栽培有其特殊性，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段和生殖生長(zhǎng)階段，需要施用提苗肥和坐果肥，且施用方式為滴灌沖施，因?yàn)橛袥_力，在PE膜和全生物降解地膜不同覆蓋處理時(shí)有所差異。PE膜較為結(jié)實(shí)，沖施時(shí)不易沖破，保肥保水效果更好，而全生物降解地膜開(kāi)始裂解氧化后容易造成破損，導(dǎo)致肥水有所流失。

3.3 白色地膜適合早春栽培

早春栽培地溫低，全生物降解白色地膜相較于全生物降解黑色地膜更有優(yōu)勢(shì)。全生物降解黑色地膜在西瓜栽培過(guò)程中，太陽(yáng)光輻射吸收光能效果好，但是光線不能進(jìn)入膜內(nèi)，地溫回升慢。全生物降解黑色地膜在早春栽培中應(yīng)用對(duì)雜草封閉效果較好，雜草因?yàn)楹谀?dǎo)致沒(méi)有光合作用而停滯生長(zhǎng)。全生物降解白色地膜和PE膜由于薄膜的透光性好，能有效地使太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變成熱能，由于熱效能作用，土壤中的水分會(huì)沿著毛細(xì)管上移，經(jīng)薄膜阻擋在膜底聚成水滴而滴回土壤，使水分呈上下運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，保持土壤濕潤(rùn)、疏松，土壤中的微生物數(shù)量增加，有利于西瓜生長(zhǎng)，適合早春栽培應(yīng)用。