不同地膜覆蓋對土壤溫度及大蒜保護酶活性的影響

陸信娟，劉燦玉，樊繼德，趙永強，張碧薇，楊 峰

(江蘇徐淮地區徐州農業科學研究所，江蘇 徐州 221121)

地膜覆蓋是一項重要的農業栽培措施，不同的地膜類型具有不同的作用，如防草、保溫、降溫、保墑、驅避蚜蟲、反射光照、提高產量與品質等作用[1-4]。不同作物或同一作物不同栽培地域對地膜類型要求都不一樣。前人研究發現，覆蓋雙色膜有利于促進煙草生長[5]，甘蔗覆蓋綠色地膜有利于出苗分蘗[6]，而不同地區馬鈴薯覆蓋黑膜對產量的影響不完全相同[7-9]。因此，地膜覆蓋栽培中地膜類型的選擇應當根據作物生長環境條件并切合作物生長特性進行選擇。目前，大蒜生產主要采用普通透明地膜覆蓋，具有增溫、保墑、促進大蒜生長及提高大蒜產量的作用[10]，但是經過長期研究發現透明地膜覆蓋也存在較多的缺陷，如覆蓋透明地膜易滋生雜草[11]；水分與養分消耗大，作物生長后期土壤易缺水、缺肥，長期全程覆蓋導致土壤生態條件惡化[12-13]。大蒜為喜冷涼作物，生育期比較長。采用普通透明膜覆蓋在大蒜生育前期具有保墑、保溫作用，可以促進大蒜生長；生育后期外界環境溫度逐漸攀升，覆蓋透明膜不利于大蒜的生長。因此選擇適宜大蒜整個生育期覆蓋的地膜類型，對大蒜的生產具有重要意義。在大蒜地膜覆蓋研究方面，除了常規的透明膜，前人還研究了黑膜與生物降解膜覆蓋對大蒜生長發育及產量的影響[14-15]，但是尚未對生產上常用地膜進行系統篩選。本研究采用7種不同顏色地膜覆蓋大蒜，調查各生育期土壤溫度日變化及大蒜保護酶活性變化，以期揭示不同顏色地膜覆蓋對大蒜所造成的影響，探明其影響大蒜生長的機制，為進一步篩選大蒜的最佳地膜覆蓋類型，確保大蒜高效、優質、安全生產提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

以本所育成的大蒜新品種徐蒜917為材料。

1.2 試驗設計與方法

試驗于2016～2017年在徐州農科院試驗示范基地進行，播前常規處理，2016年10月8日播種，隨機區組設計，3次重復，株行距12 cm×20 cm，小區面積30 m2(5 m×6 m)，每小區播種株數為1250株，播后噴施大蒜專用除草劑并地膜覆蓋。根據覆蓋地膜顏色，試驗設為6個處理：紅膜(RF)、綠膜(GF)、銀黑膜(SBF)、白黑膜(WBF)、黑膜(BF)、銀膜(SF)，以透明膜(CK)為對照。生長期常規管理。

于大蒜苗期、越冬期、返青期、抽薹期、鱗莖膨大期進行地溫日變化觀測與酶活性取樣調查。選擇晴朗天氣，采用曲管地溫計(置于兩行大蒜正中位置)測定不同處理地面下10 m 深度處的土壤溫度日變化，觀測時間為7：00～17：00，每隔1 h觀察1次，3次重復。大蒜葉片與根部SOD、POD、CAT活性的測定參照高俊鳳[16]的方法。

1.3 數據處理

采用Excel進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 不同地膜覆蓋對地溫日變化的影響

圖1為不同顏色地膜覆蓋后大蒜各生育期地溫日變化情況。覆蓋地膜后地溫日變化趨勢一致，不同顏色地膜覆蓋處理地溫雖表現差異較小，但在苗期至返青期，銀膜(SF)覆蓋處理的日變化曲線始終位于最高位。抽薹期外界溫度迅速上升，膜下溫度日變化也隨之發生變化，具體表現為透明膜(CK)與綠膜(GF)覆蓋的地溫上升至與銀膜(SF)相同水平。鱗莖膨大期透明膜(CK)覆蓋處理12:00與13:00時的地溫超過所有處理，分別為29.8 ℃和31.2 ℃；而白黑膜(WBF)覆蓋的處理于15:00地溫攀升至最高，達到30.5 ℃。根據圖1，在大蒜生育前期，銀膜(SF)覆蓋能夠為大蒜前期(苗期、越冬期、返青期)生長提供更有效的增溫保溫作用；而在大蒜生育后期(鱗莖膨大期)，銀膜(SF)覆蓋處理地溫變化相較于透明膜(SF)、白黑膜(WBF)與綠膜(GF)覆蓋處理，變化趨勢相對緩和，同時，此時期銀黑膜(SBF)與黑膜(BF)覆蓋處理與透明膜(CK)相比，在高溫時間段內(13:00～15:00)具有明顯的降低地溫的效果。

圖1 不同地膜覆蓋下10 cm土層地溫日變化規律

2.2 不同地膜覆蓋對大蒜保護酶活性的影響

2.2.1 不同地膜覆蓋對大蒜葉片與根SOD活性的影響 圖2為不同地膜覆蓋處理大蒜葉片與根SOD活性變化。葉片SOD活性變化主要表現為先降后升。大蒜生長前期(苗期至抽薹期)，銀膜覆蓋處理(SF)的大蒜葉片SOD活性始終處于最高位；鱗莖膨大期其余覆膜處理大蒜葉片SOD活性大幅上升，而銀膜覆蓋處理的變幅較小。根部SOD酶活性變化的規律與葉片相似。結合地溫日變化結果，其主要原因可能歸結于生長前期銀膜起到了較好的保溫增溫效果，促進了大蒜的生長，繼而提高了大蒜SOD活性；生育后期銀膜覆蓋保持了相對較平穩的地溫日變化，SOD活性低于地溫日變化幅度較大的透明膜(CK)與白黑膜(WBF)處理。

圖2 不同地膜覆蓋對大蒜葉片與根SOD活性的影響

2.2.2 不同地膜覆蓋對大蒜葉片與根POD活性的影響 不同顏色地膜覆蓋處理后大蒜葉片與根POD酶活性變化趨勢有一定的差異(圖3)。葉片POD活性變化表現為除銀膜覆蓋(SF)外，其余的處理基本上保持了由高至低的變化趨勢。返青期銀膜覆蓋(SF)大蒜葉片POD活性高于其它處理，且表現為上升的趨勢；不同處理大蒜根部POD活性變化趨勢相似，但是于返青期與抽薹期，銀膜覆蓋處理(SF)POD活性最高，說明銀膜覆蓋有利于提高大蒜快速生長期POD活性。鱗莖膨大期根部POD活性透明膜處理(CK)與白黑膜處理(WBF)較高，此現象與同時期SOD活性相似。

圖3 不同顏色地膜覆蓋對大蒜葉片與根POD活性的影響

2.2.3 不同地膜覆蓋對大蒜葉片與根CAT活性的影響 葉片CAT活性變化趨勢與SOD相似(圖4)，主要表現在越冬期至抽薹期銀膜覆蓋處理(SF)CAT活性高于其它處理；鱗莖膨大期葉片CAT活性透明膜(CK)與白黑膜(WBF)處理升至最高，根部CAT活性于此時期也有相同的表現。說明大蒜生育后期采用透明膜與白黑膜覆蓋處理對大蒜保護酶活性影響較大，造成此結果可能與這兩種膜覆蓋后形成較高且不穩定的地溫有關。

3 討論與結論

地膜覆蓋具有提高土壤溫度、保持土壤水分的作用。不同類型作物或相同作物不同生育期對溫度的需求各不相同，如喜涼作物馬鈴薯，覆蓋普通透明地膜可促進馬鈴薯前期生長，但生長后期形成的土壤高溫對馬鈴薯反而造成危害[1]。大蒜與馬鈴薯相似，也屬于喜涼作物，適宜的生長溫度為12～26 ℃[17]。秋播地區的大蒜生育期橫跨兩年度，大蒜生長前期適當的增溫保墑有利于促進大蒜地上部的生長；而在大蒜鱗莖膨大期，外界環境溫度已達到大蒜生長適溫最高臨界值，此時期適當的降溫處理，可能更有利于大蒜鱗莖的生長與產量的形成。因此，篩選生長前期保溫，生長后期有效調控土壤溫度的覆膜類型對大蒜生產具有重要意義。前人對不同顏色地膜覆蓋的保溫增溫效果進行了研究，發現不同顏色的地膜保溫效果各不一樣，總結保溫性能由高到低為：透明膜>綠色膜>黑色膜>銀灰膜[1,6]，主要原因是淺色膜透光性優于深色膜，可產生溫室效應，提高膜下土壤溫度[18]；但也有研究發現深色地膜覆蓋能形成較高的土壤溫度，加快生長和提高作物產量[19]。本研究采用不同顏色地膜覆蓋，分析其10 cm土壤溫度日變化發現，大蒜生育前期(苗期至返青期)銀膜覆蓋處理的地溫始終高于其它處理；而生育后期(鱗莖膨大期)透明膜與白黑膜處理的土壤溫度增幅較大且于下午13:00以及15:00分別出現最高值。說明大蒜生育前期銀膜覆蓋對土壤的保溫效果優于其它處理，此結果不同于銀膜在甘蔗[6]及洋蔥[20]上應用的結果，說明地膜覆蓋對土壤保溫效果因區域、環境及覆蓋時間的不同而有差異。大蒜生育后期(鱗莖膨大期)銀膜覆蓋的降溫作用雖不及黑膜與銀黑膜，但也未出現最高溫，說明銀膜覆蓋既可以保證大蒜生育前期對溫度的要求，又不形成高溫對大蒜生長造成危害。

圖4 不同顏色地膜覆蓋對大蒜葉片與根CAT活性的影響

SOD、POD和CAT是植物體內重要的保護酶，其酶活性的高低反映了植物的生長狀況及外界環境對植物造成的影響。有研究發現，合理的栽培管理措施可在一定程度上提高SOD、POD與CAT活性[21]；同時，高溫脅迫也能導致作物體內SOD、POD與CAT活性升高[22-23]。本試驗中，銀膜覆蓋處理10 cm地溫于苗期至返青期始終處于最高水平，而此時期外界環境溫度較低，適當提高土壤溫度，有利于促進大蒜植株的生長；此時間段銀膜覆蓋的大蒜SOD、POD與CAT(葉片)活性有不同程度的提高，說明適宜的溫度促進了大蒜的生長并提高了SOD、POD與CAT的活性。在鱗莖膨大期，透明膜與白黑膜覆蓋出現了膜下最高溫，在一定程度上對大蒜植株造成脅迫，導致SOD(根部)、POD與CAT活性高于其它處理。以上結果說明，銀膜覆蓋能夠在大蒜生育前期實現最大程度保溫，在生育后期起到適當調控土壤溫度的作用，是一種適于大蒜生產的新型覆膜技術。