






DOI:10.16861/j.cnki.zggc.2024.0208
摘""" 要:為探究不同顏色地膜和增施生物有機肥對甜瓜生長發育和光能利用效率的調控效應,在大田條件下以甜瓜為試材,研究了3種不同顏色地膜覆蓋[黑膜(B)、黑白相間膜(W)、上銀下黑雙色膜(S)]和3種生物有機肥施肥量[1800 kg·hm-2(H)、1200 kg·hm-2(M)、600 kg·hm-2(L)]對甜瓜生長發育、產量和光能利用效率(PUE)的影響。結果表明,不同顏色地膜處理下,S膜處理甜瓜的平均生物產量、經濟產量和PUE較覆透明膜不施生物有機肥(CK)分別顯著提高了23.35%、20.50%、23.61%,且顯著高于W膜和B膜。甜瓜生育前期,在提高甜瓜葉面積指數和比葉質量方面表現為S膜gt;W膜gt;B膜,生育后期為S膜gt;B膜gt;W膜。S膜覆蓋甜瓜果實可溶性糖和維生素C含量較CK分別顯著提高了13.52%和26.21%,可滴定酸含量顯著降低了17.07%。在不同處理組合下,SM、SH較其他組合處理增加了甜瓜全生育期的蔓長和比葉質量、果實膨大期和成熟期的葉面積指數及成熟期的莖粗,提高了甜瓜果實可溶性糖和維生素C含量,降低了可滴定酸含量。在產量和光能利用效率方面,SM、SH處理的生物產量、經濟產量和PUE較CK分別顯著提高了24.54%、22.98%、23.61%和24.95%、21.74%、25.00%。綜上,建議河西走廊沙漠綠洲灌區甜瓜種植地膜顏色為上銀下黑雙色膜,增施生物有機肥用量為1200 kg·hm-2。
關鍵詞:甜瓜;有色地膜;生物有機肥;生長發育;光能利用效率
中圖分類號:S652""""""""""""" 文獻標志碼:A""""""""""" 文章編號:1673-2871(2024)11-086-09
收稿日期:2024-03-27;修回日期:2024-07-08
基金項目:甘肅省青年科技基金項目(23JRRD0001);甘肅省水利科學試驗研究及技術推廣項目 (23GSLK041)
作者簡介:劉""" 斌,男,工程師,主要從事農業水利工程建設管理與作物栽培技術研究。E-mail:347582892@qq.com
通信作者:頡建明,男,教授,主要從事蔬菜栽培生理與生態研究。E-mail:1067151505@qq.com
Effects of different colors of film mulching and additional application of bio-organic fertilizer on the growth , light energy use efficiency and fruit quality of melons
LIU Bin1, 2, KOU Yanyan1, 2, CHEN Liang2, 3, YANG Shimei2, XIE Jianming2
(1. Gansu Jingtaichuan Irrigation Water Resources Utilization Center, Jingtai 730400, Gansu, China; 2. College of Horticulture, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, Gansu, China; 3. Gansu Provincial Institute of Agricultural Engineering and Technology, Wuwei 733006, Gansu, China)
Abstract: In order to investigate the regulatory effects of different colors of mulch and additional application of bio-organic fertilizer on the growth, development and light energy use efficiency of melons, the effects of 3 different colors of mulch [black mulch(B), black and white mulch(W), and top silver and bottom black mulch(S)] and 3 kinds of bio-organic fertilizers [1800 kg·hm-2(H), 1200 kg·hm-2(M), and 600 kg·hm-2(L)] on the growth, development, yield and light energy use efficiency(PUE)were investigated under field conditions. The results showed that under different colors of film treatment, the average biological yield, economic yield, and PUE of melons treated with S film were significantly increased by 23.35%, 20.50%, and 23.61%, respectively, compared to those treated with transparent film without bio-organic fertilizer (CK), and were significantly higher than that of W film and B film. The improvement of leaf area index and specific leaf mass showed S filmgt;W filmgt;B film in the early stage, and it was S filmgt;B filmgt;W film in the late stage. The soluble sugar content and vitamin C of melon fruits covered with S film were significantly increased by 13.52% and 26.21%, respectively, while the content of titratable acid was significantly reduced by 17.07%, compared to that of CK. Under different treatment combinations, SM and SH increased the vine length, specific leaf mass, and leaf area index throughout the entire growth period of melon, as well as the stem thickness during fruit enlargement and maturity. They also increased the soluble sugar and vitamin C content of melon fruits, while reducing the titratable acid content. In terms of yield and light energy use efficiency, SM and SH treatment significantly increased biological yield, economic yield and PUE by 24.54%, 22.98%, 23.61% and 24.95%, 21.74% and 25.00%, respectively, compared with CK. In conclusion, it is recommended that the color of the ground film for melon cultivation in the desert oasis irrigation area of the Hexi Corridor is upper silver and lower black bi-color film, and the fertilizer application rate of additional bio-organic fertilizer is 1200 kg·hm-2.
Key words: Melon; Colored mulch; Bio-organic fertilizer; Growth and development; Light energy use efficiency
地膜覆蓋栽培是旱地農業高效節水用水和作物高產、穩產的關鍵實用技術[1]。研究表明,地膜覆蓋能節水抗旱、保墑增墑,降低土壤水分的熱能消耗,在一定程度上減少地表徑流和肥料的揮發、淋溶和流失,可營造抑制雜草、增光提溫及改善作物生長的非生物環境,提高作物水肥光利用效率,進一步促進作物生長發育,提質增產,廣泛推廣應用于小麥、玉米等糧食作物和蔬菜、果樹等經濟作物[2-5]。研究表明,透明地膜和白色地膜白天增溫效果明顯,但夜間保溫性較差,膜下雜草叢生,不利于作物生長,且容易造成白色污染[6]。覆蓋白色地膜可以顯著促進作物生育前期的生長,但是土壤水肥過早的消耗會導致作物生長后期土壤水肥水平低下,出現早衰減產的現象[7]。為了改善和解決透明地膜和白色地膜覆蓋的缺點及造成的生態問題,有色地膜[8]、除草地膜[9]、可降解地膜[10]、液態地膜和營養地膜[6]等不同功能和材質的地膜得到了開發和應用。
有色地膜是根據不同顏色染料對太陽光譜的透射、吸收和反射及作物、害蟲對顏色的反應規律,在普通地膜中加入不同顏色的染料制成的[11]。研究表明,有色地膜不僅可以改善土壤環境,抑制田間雜草的發生和生長,還可以通過吸收和反射不同光線從而影響作物對光敏色素的吸收,進一步影響作物生長發育和產量[12]。研究表明,不同作物對不同顏色地膜的反應存在較大差異,青椒覆蓋銀灰色、無色及黑色地膜的產量均顯著提高[13]。在果樹行間鋪設銀灰色地膜能有效增加梨、蘋果樹冠下部葉片的光照,促進葉片的光合作用和花芽的形成,從而提高果實的成熟度和可溶性固形物含量,并且果實著色較好[14]。
研究表明,生物有機肥與無機化肥相比,養分長效、全面、均衡,施用后可以顯著提高土壤中有機碳的含量,有效改善作物的品質和提高作物產量[15]。生物有機肥增施底肥或追肥,可顯著改善作物光合特性,促進養分均衡吸收,提高作物的產量和品質[16]。王玉紅等[17]研究表明,增施生物有機肥能有效促進黃瓜植株生長,顯著提高了株高、莖粗、果實縱徑及橫徑,增產率為10.5%。張昆等[18]研究表明,增施有機肥可以提高茶葉氨基酸、咖啡堿和水浸出物的含量,進而提高茶葉產量與口感品質。
河西走廊沙漠綠洲灌區是我國西北地區重要的旱作農業區,具有光熱資源豐富、土壤結構疏松等特性,是優質甜瓜的生產基地[19]。但近年來,民勤綠洲降水較少且為短時強降雨,土壤水分蒸發強烈,農業生產水分利用率低,瓜農為了獲得高產和高效益,長期大量施用化肥導致的土壤理化性狀降低等問題日益凸顯,造成甜瓜產量和品質明顯下降,農民收入和經濟效益顯著降低。長期以來,甜瓜增產提質的栽培措施大多集中在間套作[20]、水肥調控[21]等方面,而利用不同顏色地膜和增施生物有機肥等綜合栽培措施對甜瓜生長發育、產量、品質和光能利用效率影響的研究鮮有報道。因此,筆者以甜瓜為試料,選用3種不同顏色地膜和增施不同生物有機肥施肥量,研究不同顏色地膜覆蓋和增施生物有機肥量對甜瓜生長發育、產量、品質和光能利用效率的影響,探索適宜河西走廊沙漠綠洲灌區甜瓜種植較佳的地膜顏色和生物有機肥增施量,以期為優化甜瓜高產高效、優質栽培關鍵技術提供理論依據。
1 材料與方法
1.1 試驗區概況
試驗在甘肅省民勤縣農業技術推廣中心試驗站進行。試驗區位于甘肅河西內陸東段的民勤綠洲,為半封閉內陸荒漠區,溫帶大陸性極干旱氣候,年均降水量115 mm,且多為低于5 mm的無效降水,年蒸發量2644 mm。冬冷夏熱,光照充足,晝夜溫差25.2 ℃,年均氣溫7.8 ℃,日照時數3073 h,無霜期162 d。
1.2 材料
供試甜瓜品種為民勤綠洲灌區主栽的早熟品種金紅寶,由甘肅宇海農業科技有限公司選育。供試生物有機肥為沃華農生物有機肥,以乳酸菌及酵母菌為主體,其中有效菌數為5000萬·g-1以上,活性成分:(氮+磷+鉀)含量(w,后同)≥5%,有機質含量45%,由山東沃華農業科技股份有限公司提供;供試地膜為黑膜、黑白相間膜、上銀下黑雙色膜和透明膜,由甘肅省武威市大和塑業有限公司提供。
1.3 試驗設計
試驗采用二因素裂區試驗設計。設地膜覆蓋顏色為主區,增施生物有機肥施肥量為副區。地膜覆蓋顏色設3個水平,分別為黑膜(B)、黑白相間膜(W)、上銀下黑雙色膜(S);增施生物有機肥施肥量設3個水平,分別為高(1800 kg·hm-2,H)、中(1200 kg·hm-2,M)、低(600 kg·hm-2,L),共9個處理組合,分別為BH、BM、BL、WH、WM、WL、SH、SM、SL,以覆透明膜不施生物有機肥為對照(CK)(表1)。試驗共10個組合處理,3次重復,30個小區,小區面積為2 m×20 m=40 m2。甜瓜于2021年5月2日種植,8月8日收獲。
甜瓜采用水旱塘栽培方式,水旱塘寬2 m,水溝寬70 cm,旱塘寬130 cm,株距45 cm,保苗數為22 000株·hm-2,雙蔓整枝,每株留1果。播種開溝時,將生物有機肥與傳統基肥(當地施肥習慣為不施用生物有機肥)一次性集中施入,基肥為磷酸二銨[64%(w,后同)(N含量18%;P2O5含量46%),云南三環中化化肥有限公司生產]150 kg·hm-2、尿素[N含量≥46.4%,甘肅劉化(集團)有限責任公司生產]300 kg·hm-2、過磷酸鈣(P2O5含量≥12%,山東科達化肥有限責任公司生產)750 kg·hm-2。坐瓜后追施尿素150 kg·hm-2、硫酸鉀[K2O含量≥52%,甘肅劉化(集團)有限責任公司生產]75 kg·hm-2,在果實膨大期追施尿素75 kg·hm-2。果實膨大期用尼龍網墊墊瓜,其他田間管理按常規進行。
1.4 測定指標與方法
蔓長、莖粗測定:在甜瓜開花坐果期(7月3日)、果實膨大期(7月16日)、成熟期(8月8日),每個小區選長勢一致的10株分別用鋼卷尺、游標卡尺測定蔓長、莖粗。
比葉質量、葉面積測定:葉面積采用相關系數法測定,葉面積=長×寬×0.68[22]。在甜瓜開花坐果期、果實膨大期、成熟期,每個小區選取長勢均勻的3株,測定每株葉片總數,并取1片功能葉片測定葉面積,將葉片于105 ℃下殺青0.5 h后,然后在80 ℃下烘至恒質量,用于計算比葉質量。比葉質量/(mg·cm-2)=葉干質量/葉面積。葉面積指數(LAI)= 綠葉面積/土地面積。
生物產量:在甜瓜成熟時,每個小區選取5株,整株于105 ℃殺青30 min,80 ℃烘干至恒質量,測定干物質量。
經濟產量:在甜瓜成熟時,每個小區采收全部果實計產。
選取5個果實測定果實品質。采用WYT-A型手持糖度折光儀測定可溶性固形物含量;采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[23];采用2,6二氯靛酚法測定維生素C含量[23]。采用GMK-855F型酸度計測定可滴定酸含量[23]。
甜瓜生育期總輻射用HOBO氣象觀測系統(H21型)自動獲取。甜瓜生育期(5月2日至8月8日)總日射量累積為1.72×1013 J·hm-2。光能利用效率(PUE)/%=(H×M)/E×100。式中:H為單位干物質所放出熱量,一般采用平均值1.779×104 J·g-1;M為單位面積上平均物質收獲量(g·hm-2);E為農作物生育期間的總日射量累計值(J·hm-2)[24]。
1.5 數據處理
采用SPSS 19.0 軟件進行數據統計分析,基于試驗設計,因地膜覆蓋比增施生物有機肥對甜瓜生產和產量的影響顯著,以地膜覆蓋顏色進行主因素分析,采用新復極差法(Duncan)比較不同處理間的差異顯著性,采用Excel 2007 軟件制圖。
2 結果與分析
2.1 不同顏色地膜覆蓋和生物有機肥施肥量對甜瓜植株生長的影響
2.1.1 蔓長 在甜瓜的果實膨大期和成熟期,與CK相比,有色地膜覆蓋均能促進蔓的生長,隨著生育期的推進,增長速率呈下降的趨勢(表2)。不同顏色地膜覆蓋下,S膜、W膜平均蔓長較CK在甜瓜開花坐果期、果實膨大期、成熟期分別顯著增長了21.85%、18.31%、13.47%和10.47%、12.29%、8.59%。S膜和W膜的平均蔓長在甜瓜開花坐果期和果實膨大期均顯著高于B膜,處理效果為S膜gt;W膜gt;B膜。同一顏色地膜不同有機肥施肥量下,甜瓜各生育期的蔓長均無顯著差異。
不同組合處理下,在甜瓜開花坐果期,各處理水平下SH處理的蔓長最大,為79.67 cm,與SM、SL處理差異不顯著,但顯著高于其他處理,較CK(60.56 cm)顯著增長31.56%;WH(68.13 cm)、WL(67.24 cm)的蔓長均顯著高于CK,CK的蔓長高于BH、BM、BL處理,與BH處理差異顯著,與BM、BL處理差異不顯著。在甜瓜果實膨大期,各處理水平下SH的蔓長(96.87 cm)分別顯著高于BH、BM、BL、WM、WL和CK 18.50%、17.21%、15.01%、11.05%、10.66%和23.53%,與其他處理差異不顯著;WM(87.23 cm)、WL(87.54 cm)處理的蔓長顯著高于CK,與除SH外的其他處理差異不顯著。在甜瓜成熟期,各處理水平下SM的蔓長最大,為93.67 cm,較CK顯著增長14.85%,與其他處理差異不顯著,SH的蔓長顯著大于CK,其他處理與CK差異不顯著。以上結果表明,SH、SM、SL較其他處理可以促進甜瓜開花坐果期、果實膨大期蔓的伸長生長,SH、SM較其他處理可以促進甜瓜成熟期蔓的伸長生長。
2.1.2 莖粗 由表3可以看出,在甜瓜的各生育期,與CK相比,有色地膜覆蓋均能促進莖的增粗,隨著生育期的推進,增長速率呈下降的趨勢。不同顏色地膜覆蓋下,S膜的平均莖粗在甜瓜開花坐果期、果實膨大期、成熟期分別顯著高于CK18.99%、17.35%、13.46%,但與B膜、W膜差異不顯著。B膜和W膜的平均莖粗在甜瓜開花坐果期與CK差異不顯著,但在甜瓜成熟期均顯著高于CK。以上結果表明不同顏色地膜覆蓋有利于甜瓜生育后期莖的加粗生長,處理效果為S膜gt;B膜gt;W膜,同一顏色地膜不同有機肥施肥量下,開花坐果期SH、SL處理莖粗顯著高于SM,果實膨大期BH莖粗顯著高于BL,成熟期WH處理莖粗顯著高于WM。
不同組合處理下,在甜瓜開花坐果期,各處理水平下SH的莖粗最大,為0.98 cm,與BL、SL差異不顯著,顯著高于其他處理,較CK(0.79 cm)顯著增長24.05%;BM、WH、WM和SM處理分別顯著高于CK10.13%、10.13%、8.86%和12.66%,與BH、BL、WL處理差異不顯著。在甜瓜果實膨大期,各處理水平下BH的莖粗(1.21 cm)顯著高于BL、WM、WL和CK,與其他處理差異不顯著;BL較CK顯著增長12.24%,除與BH和CK呈顯著差異外,與其他處理差異不顯著;WM、WL和CK之間差異不顯著。在甜瓜成熟期,各處理水平下SH、BH、WH和SM的莖粗均顯著高于WM、CK,與其他處理之間差異不顯著,分別較WM顯著增長12.04%、9.26%、8.33%、9.26%,分別較CK顯著增長16.35%、13.46%、12.50%、13.46%;WM、CK與BM、BL、WL、SL處理之間差異不顯著。以上結果表明,SH、SL較其他處理可以促進甜瓜開花坐果期莖的加粗生長,BH、SH、SM、WH較其他處理可以有效促進甜瓜果實膨大期和成熟期莖的加粗生長。
2.1.3 比葉質量 由表4可以看出,在甜瓜的各生育期,與CK相比,有色地膜覆蓋能有效提高葉片的比葉質量。不同顏色地膜覆蓋下,S膜甜瓜的平均比葉質量在開花坐果期、果實膨大期、成熟期均最高,較CK分別顯著增長20.78%、16.89%、18.61%。與W膜、B膜相比,S膜顯著提高了甜瓜開花坐果期和成熟期葉片的平均比葉質量,果實膨大期顯著高于W膜,但與B膜差異不顯著。與CK相比,W膜可以顯著提高甜瓜開花坐果期的平均比葉質量,而B膜可以顯著提高甜瓜果實膨大期和成熟期的平均比葉質量。同一顏色地膜在不同有機肥施肥量下,除甜瓜開花坐果期BM與BL處理呈顯著差異外,其他各生育期的比葉質量均無顯著差異。
不同組合處理下,在甜瓜開花坐果期,各處理水平下SH、SM、SL的比葉質量除與WH差異不顯著外,均顯著高于其他處理,其中SM的比葉質量最大,為7.38 mg·cm-2;BM、 WL顯著高于BL,與B膜、W膜其他處理及CK差異不顯著。在甜瓜果實膨大期,SM的比葉質量(8.05 mg·cm-2)最高,與SH、SL差異不顯著,但顯著高于其他處理;BH、BM、WH的比葉質量均顯著高于CK,與除SM處理外的其他處理差異不顯著;CK的比葉質量最小,為6.75 mg·cm-2。在甜瓜成熟期,SM的比葉質量最大,為8.86 mg·cm-2,與SH、SL差異不顯著,但顯著高于其他處理;BH、BM、WH的比葉質量均顯著高于CK,與除SM處理外的其他處理差異不顯著。以上結果表明,SH、SM、SL處理增加甜瓜各生育期比葉質量的效果優于其他處理。
2.1.4 葉面積指數 由表5可以看出,在甜瓜的各生育期,與CK相比,有色地膜覆蓋能提高甜瓜的葉面積指數。不同顏色地膜覆蓋下,S膜甜瓜的平均葉面積指數在開花坐果期、果實膨大期、成熟期均最高,較CK分別顯著增長13.92%、16.47%、32.61%。與W膜相比,S膜顯著提高了甜瓜成熟期的葉面積指數;與B膜相比,S膜顯著提高了甜瓜開花坐果期和果實膨大期的葉面積指數。與CK相比,W膜可以有效提高甜瓜開花坐果期和果實膨大期的葉面積指數,而B膜可以有效提高甜瓜成熟期的葉面積指數。同一顏色地膜在不同有機肥施肥量下,除甜瓜成熟期SH與SL處理呈顯著差異外,其他各生育期的葉面積指數均無顯著差異。
不同組合處理下,在甜瓜開花坐果期,各處理水平下SH(0.94)、SL(0.90)甜瓜的葉面積指數分別顯著高于BH、BM、BL、WL、CK 20.51%、17.50%、11.90%、14.63%、18.99%和15.38%、12.50%、7.14%、9.76%、13.92%,與其他處理差異不顯著;CK與除SH、SL處理外的其他處理差異不顯著。在甜瓜果實膨大期,SH甜瓜的葉面積指數最大,為1.02,顯著高于BH、BM、BL、WM、WL和CK,與其他處理差異不顯著;WH、WM、SH、SM和SL甜瓜的葉面積指數分別顯著高于CK10.59%、8.24%、20.00%、14.12%和14.12%,CK與BH、BM、BL、WL處理差異不顯著。在甜瓜成熟期,SH甜瓜的葉面積指數與SM處理差異不顯著,顯著高于其他處理;BH、BM、BL和SL處理均顯著高于WH、WM和CK;CK的葉面積指數(0.92)最低,顯著低于其他處理。以上結果表明,SH、SM、SL處理增加甜瓜各生育期葉面積指數的效果優于其他處理。
2.2 不同顏色地膜和生物有機肥施肥量對甜瓜產量和光能利用效率的影響
由表6可以看出,不同顏色地膜覆蓋下,S膜甜瓜的平均生物產量、經濟產量分別顯著高于B膜、W膜和CK 9.42%、13.92%、23.35%和8.84%、13.01%、20.50%。B膜、W膜甜瓜的平均生物產量較CK分別顯著提高了12.73%、8.28%,B膜甜瓜的平均經濟產量較CK顯著提高了11.18%,而W膜與CK之間差異不顯著。B膜、W膜甜瓜的平均生物產量和經濟產量之間均無顯著差異。不同組合處理下,SH、SM和SL甜瓜的生物產量均顯著高于BM、BL、WH、WM、WL和CK,較CK分別顯著提高了24.95%、24.54%、20.56%,3個處理之間差異不顯著。除WH處理外,其他組合處理甜瓜的生物產量均顯著高于CK。SM、SH組合處理甜瓜的經濟產量顯著高于BM、BL、WH、WM、WL,較CK分別顯著提高了22.98%、21.74%。BM、BL、WL甜瓜的經濟產量顯著高于CK,但與BH、WH、WM、SL處理之間差異不顯著。以上結果表明,3種顏色地膜均可以顯著提高甜瓜的生物產量,S膜和B膜均可以顯著提高甜瓜的經濟產量,SM、SH較其他組合處理提高甜瓜的生物產量和經濟產量的效果更好。
不同顏色地膜覆蓋下,S膜、B膜的平均PUE較CK分別顯著提高了23.61%、12.50%,W膜與CK之間差異不顯著(表6)。S膜較B膜、W膜分別顯著提高了9.88%、14.10%。在不同有機肥施肥量下,3種顏色地膜甜瓜的PUE無顯著差異。不同組合處理下,SH、SM和SL甜瓜的PUE均顯著高于BM、BL、WH、WM、WL和CK,較CK分別顯著提高了25.00%、23.61%、20.83%,3個處理之間差異不顯著。除WH和WM外,其他組合處理甜瓜PUE均顯著高于CK。以上結果表明,S膜、B膜可以顯著提高甜瓜的PUE。SH、SM、SL較其他組合處理(BH除外)可以顯著提高甜瓜的PUE。
2.3 不同顏色地膜和生物有機肥施肥量對甜瓜果實品質的影響
由表7可以看出,不同顏色地膜甜瓜果實可溶性固形物含量與CK無顯著差異,但S膜、W膜甜瓜果實可溶性固形物含量均顯著高于B膜。在不同組合處理下,BL甜瓜果實可溶性固形物含量顯著低于其他組合處理和CK。在可溶性糖含量方面,S膜、W膜均顯著高于B膜和CK,較CK分別顯著提高了13.52%、13.11%,B膜和CK之間差異不顯著。在不同組合處理下,BL甜瓜果實可溶性糖含量最低,為9.08%,CK次之,為9.69%,二者均顯著低于其他處理。SH、SM甜瓜果實可溶性糖含量均顯著高于BM、BL和CK,與其他組合處理差異不顯著。不同顏色地膜甜瓜果實維生素C含量均顯著高于CK,其中S膜最高,為11.04 mg·100 g-1,W膜次之,B膜為9.88 mg·100 g-1,較CK分別顯著提高26.21%、23.45%、12.87%。在不同組合處理下,CK甜瓜維生素C含量最低,除與BH差異不顯著外,顯著低于其他組合處理。甜瓜果實維生素C含量位居前三的組合處理表現為SMgt;WHgt;SH,均顯著高于BM、BH,但與其他組合處理差異不顯著,較CK分別顯著提高30.47%、29.94%和28.91%。在可滴定酸含量方面,S膜、B膜均顯著低于W膜和CK,較CK分別顯著降低了17.07%、10.98%,W膜和CK之間差異不顯著。在不同組合處理下,BM、SH、SM、SL組合處理的可滴定酸含量顯著低于WH、WL和CK,與其他組合處理差異不顯著,CK與WH和WL之間無顯著差異。
以上結果表明,與CK相比,S膜、W膜、B膜可以顯著提高甜瓜果實維生素C含量,S膜、W膜可以顯著提高甜瓜果實可溶性糖含量,S膜、B膜可以顯著降低甜瓜果實可滴定酸含量;BL顯著降低了甜瓜果實可溶性固形物含量;除BH外,其他組合處理均顯著提高甜瓜果實維生素C含量,SM、WH和SH較其他組合處理效果更優;BM、SH、SM、SL可顯著降低甜瓜果實的可滴定酸含量,較其他組合處理效果更優。
3 討論與結論
良好的營養生長是作物實現高產的物質基礎。多數研究表明,有色地膜覆蓋和增施有機肥均能促進作物株高、莖粗、葉面積等農藝性狀指標增大[25-26]。本研究結果表明,與CK相比,B膜、W膜、S膜較透明地膜覆蓋均能夠增加甜瓜全生育期的莖粗、比葉質量、葉面積指數,為甜瓜植株生長提供了良好的營養成分,從而達到了增加產量的目的,可能原因是S膜和B膜覆蓋在甜瓜生育后期起到保溫效果的同時也在高溫條件下起到了降溫的效果,為甜瓜根系提供了適宜的水熱環境,促進了甜瓜根系對水分和營養物質的吸收與利用,加之增施生物有機肥的緩釋作用,高施肥量和中施肥量處理在甜瓜生育后期緩釋提供的養分水平高于低施肥量處理,在一定程度上緩解了土壤脫肥、脫水和早衰現象[27],這與本研究中B膜、W膜、S膜覆蓋和生物有機肥施肥量處理的甜瓜經濟產量增產效果一致,這可能與有色覆膜和增施生物有機肥從土壤水熱綜合效應、土壤營養水平和微生物活力等方面影響甜瓜生長發育和產量形成有關,還需對土壤濕度、土壤營養水平及微生物活力變化等方面進行研究。
可溶性固形物、可溶性糖和維生素C等是甜瓜果實重要的內含物,其含量高低直接決定著甜瓜的營養價值和口味[28]。前人研究表明,有色地膜和增施生物有機肥均能提高作物的品質[29-30]。本研究結果表明,與CK相比,有色地膜覆蓋提高了甜瓜果實的可溶性固形物、可溶性糖和維生素C含量,降低了可滴定酸含量,這與前人的研究結果一致[14,31]。其中S膜覆蓋在提高甜瓜果實可溶性糖和維生素C含量及降低可滴定酸含量方面優于W膜和B膜,這與張航等[7]的研究結果類似,銀灰膜在提高作物產量和提高品質方面的綜合效果較其他有色膜效果更優。本研究發現,生物有機肥高施肥量和中施肥量在提高品質方面優于低施肥量,可能原因是高施肥量和中施肥量處理在甜瓜生育后期緩釋提供的養分水平高于低施肥量處理,進一步提高了甜瓜果實內含物含量,改善了營養品質及果實風味。
經濟產量是衡量農業生產活動的重要指標,也是農業技術和產品在生產實際中能否推廣應用的決定因素之一[32]。前人研究表明,地膜覆蓋和增施生物有機肥作為重要的栽培措施,均能顯著提高作物的產量[6-7,17,30]。本研究表明,與CK相比,有色地膜覆蓋均能顯著提高甜瓜的生物產量,S膜和B膜在經濟產量方面增產顯著,與其他研究結果類似[13,33]。光能是農業生產系統初級生產的主要驅動力,目前大田作物全年實際光能利用率為0.1%~1.0%,遠低于太陽輻射利用理論值5%~6%,表明限制作物在大田條件下產量提高的主要因素不是光能不足,而是光能利用率低,因此提高作物光能利用效率(光能截獲率×光能轉化效率)是增產的根本途徑[34]。本研究結果表明,S膜、B膜的光能利用效率顯著高于CK,而W膜與CK差異不顯著,并且S膜光能利用效率顯著高于B膜和W膜,這與本研究中甜瓜的生物產量和經濟產量均呈正相關,與李子梅等[35]的研究結果一致。而同一顏色地膜覆蓋時,生物有機肥施肥量對產量影響差異不顯著,說明了甜瓜產量的增加主要原因為覆膜,可能是有色地膜對不同波長的太陽光譜具有不同的透射、反射與吸收作用,因而改變了地表土壤的光輻射水平,進一步改變了土壤水熱狀況的時空分布,從而調節甜瓜植株生長發育和產量形成。
綜上所述,與CK相比,有色地膜覆蓋均能夠增加甜瓜全生育期的莖粗、比葉質量、葉面積指數,提高甜瓜果實的可溶性糖含量和維生素C含量,降低可滴定酸含量,提高甜瓜的產量和光能利用效率。在不同組合處理下,SM、SH較其他組合處理增加了甜瓜全生育期的蔓長和比葉質量、果實膨大期和成熟期的葉面積指數及成熟期的莖粗,提高了甜瓜果實可溶性糖和維生素C含量與產量及光能利用效率,降低了可滴定酸含量。建議河西走廊沙漠綠洲灌區甜瓜種植地膜顏色為上銀下黑雙色膜,增施生物有機肥用量為1200 kg·hm-2。
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