液体地膜覆盖对加工番茄产量与品质的影响_颉健辉.pdf

北方园艺 （）：研究论文第一作者简介：颉健辉（），男，硕士，助理研究员，现主要从事加工番茄育种与栽培等研究工作。：责任作者：杨相昆（），男，博士，研究员，现主要从事加工番茄育种与栽培等研究工作。：基金项目：新疆农垦科学院大豆与经济作物育种创新团队资助项目（）；“兵团英才”第二周期第二层次培养人选资助项目（）；谷物品质与遗传改良兵团重点实验室基金资助项目（）。收稿日期：液体地膜覆盖对加工番茄产量与品质的影响颉 健 辉，张 占 琴，李艳，王 建 江，杨 相 昆，（新疆农垦科学院 作物研究所，新疆 石河子 ；谷物品质与遗传改良兵团重点实验室，新疆 石河子 ）摘要：以加工番茄品种“”为试材，采用随机区组设计，设置了个不同成分的液体地膜处理（和），以塑料地膜覆盖为对照，研究了滴灌条件下液体地膜与塑料地膜覆盖土壤水热状况的差异，以期明确液体地膜对加工番茄产量和品质的影响程度。结果表明：液体地膜处理各土层平均温度较对照显著降低，、处理分别较对照降低了 和 ，各土层处理间累积温差无显著差异；地膜处理 土壤水分含量显著高于对照，以下土层处理间无显著性差异，、处理在 土层分别较对照提高了 和 ；液体地膜处理的产量显著高于对照，处理 和 分别较对照提高了 和 ；与对照相比，液体地膜处理对加工番茄可溶性固形物含量、番茄红素、色差等加工品质无显著影响。因此，液体地膜覆盖能够满足加工番茄生长对水分和热量的需求，具有增产液体的效果，对品质无显著影响。关键词：液体地膜；土壤温度；土壤水分；产量；品质中图分类号：文献标识码：文章编号：（）加工番茄（）是普通番茄中的一种栽培类型，在我国主要集中在新疆，用来生产番茄酱、番茄沙司、番茄红素等产品，据统 计，年 新 疆 加 工 番 茄 种 植 面 积 万，产量 万，产量和出口量已占全国 以上。研究表明，合理的栽培措施可以增加光热和水分资源利用效率，提高番茄的产量和品质，新疆绿洲农业区塑料地膜覆盖膜下滴灌是主要的栽培方式之一，膜下滴灌技术有利于番茄水分利用效率和品质的提高。但随着塑料地膜的连年使用，农田中残膜大量聚集，耕作层土壤结构严重破坏，作物根系发育受阻，对水分和养分的吸收能力下降，最终会造成负面影响。为了应对残膜污染问题，开发利用可降解材料地膜成为关键的技术措施之一，但不同材料制成的可降解膜，其对作物生长产生的影响又有很大的差异，近年来，一种具有生物降解特性，由生物蛋白、多糖、植物树脂、水溶性高分子材料合成的新型液体地膜应用逐渐广泛，其母液与水按一定比例混合喷洒后与地表黏结，形成肉眼不可见膜状结构，能起到固定表土，增温保墒的作用。针对液体地膜的研究已经在棉花和玉米等作物上开展了很多，但随着作物的不同，受其生长特性、使用环境等的影响，在降解速率以及作物产量上的研究结果并不一致，过早降解可能会减弱覆盖的保墒效果，从而导致番茄产量的下降 ，而滴灌则在一定程度克服了该不利影响。因此，研究滴灌条件下液体地膜在加工番茄上的应用效果很有必要。年，在新疆农垦科学院作物研究所试验田，以自主培育的加工番茄品种“”为对象，研究了液体地膜覆盖对土壤水热状况、番茄产量以及加工品质（可溶性固形物、番茄红素、胡萝卜素含量、色差等 ）的影响，以期为进一步推广使用液体地膜，促进新疆地区加工番茄绿色、高效生产提供参考依据。材料与方法 试验地概况试验于 年在新疆石河子市新疆农垦科学院育种试验基地进行，该地区属于典型的干旱气候区，年平均气温 ，日照 ，无 霜 期 ，年 降 雨 量 ，年蒸发量 ，活动积温 。试验地土壤为粘壤土，耕层（）土壤基本理化性状见表。表土壤 基础理化性质 项目 有机质 （）全盐 （）全氮 （）全磷 （）全钾 （）速效氮 （）有效磷 （）速效钾 （）含量 试验材料供试材料为新疆农垦科学院作物研究所培育的加工番茄品种“”，液体地膜母液材料由陕西金土丰新材料有限公司提供。试验方法试验以普通塑料地膜覆盖为对照（），共设置个不同成分的液体地膜处理，其中，处理材料为母液与高分子油 脂 类物 质 各 占一半 质量（母液高分子油脂类物质），处理材料为完全母液，种材料均与水按：比例混合后均匀喷洒到地面，二者单价均为 元，处理用量为 ，材料成本为 元；处理用量为 ，材料成本为 元。各处理均设次重复，每 个 小 区 长 ，宽 ，小 区 面 积 。利用机械一次性完成地膜和滴灌带的铺设，采用 宽塑料薄膜，每膜中间铺设根滴灌带，条膜中心点间距 。铺膜后滴水，水量为 。移栽前利用机械在滴灌带两侧打孔，打孔深度，行距 ，株距 ，一般移栽密度在 株，具体设计见图，液体膜处理在秧苗移栽后人工揭除原有的塑料膜，将母液与水按的比例混匀后，用喷壶将配制好的材料均匀喷洒到之前塑料地膜覆盖的区域。其它管理方式同大田一致。年月日将番茄苗人工移栽到试验田，月 日左右进入开花期，月日为坐果期，到月 日成熟收获，生育期共计 。全生育期累计灌水 ，随水滴施 、。年全生育期灌水及施肥情况见表。项目测定 土壤温度测定移栽前将以色列 公司生产的 盘式温度计埋于距小区中心 的滴灌带下方土壤中（图），埋深分别为、。设定为每 记录一次温度，：的 平均值为该天土壤平均温度。土壤累积温度、土壤 温 差、土 壤 累 积 温 差 的 计 算 参 考 陈 军胜 的计算方法。第第期期 北方园艺表全生育期灌水和施肥情况 项目 日期 （月日）灌水 （）（）施肥 （）（）图田间布置示意图 土壤水分含量测定预先将与 土壤剖面水分速测仪（英国 公司）配套的 管埋设在各小区中间位置滴灌带下方，具体位置见图，平衡周左右开始测量。从第次灌水后开始，每次灌水前后以及次灌水中间各测一次土壤体积含水率，测定深度为、。可溶性固形物含量测定用 （日本爱宕品牌）手持折射仪测定可溶性固形物含量。田间收获时从植株中上部选取个充分成熟果实，横切后将番茄汁倒入仪器进行读数。番茄红素和色差测定番茄果实、值和番茄红素的测定用意大利玛萨莉（）色差仪（）测定。每个小区取中上部 个果实，从中随机选择个充分成熟的果实，每个果从中间连续纵切次，各取混匀后打成果浆，取出份（各 ）分别测定得出番茄红素和、的数值。色差相关指标计算公式如下。色度值；色调值 （）（且）；色光值 。数据分析采用 、软件进行数据分析与作图，不同处理间的比较采用 新复极差法（）。结果与分析 液体地膜处理对土壤温度的影响从图可以看出，移栽后的个月内，由于植北方园艺月月（上上）注：为土壤 平均温度；为土壤 平均温度；为土壤 平均温度；为各土壤平均温度。：；图土层 平均温度随时间变化的趋势 株生长量较小，阳光照射地面较多，普通地膜覆盖有较好的增温作用，其 各土层温度明显高于液体地膜处理。各处理 土壤在 达到最高温度，该时期正是番茄开花坐果期，随着植株生长量的增加，叶面积增加，地面接收的太阳辐射较少，塑料地膜的保温作用逐渐减弱，处理间土壤温度差异逐渐变小。至收获前半个月，各土层液体地膜处理温度高于对照。从全生育期土壤平均温度来看（图），随土层的加深，平均温度逐渐降低，各土层液体地膜的平均土 壤 温 度 显 著 低 于 对 照，随 土 层 的 加 深，处理较对照降低了 、，处理较对照降低了 、。处理的平均温度在 和 土层显著低于处理，分别降低了 和 。土壤温差是指土壤日最高温度与最低温度的差值，土壤累积温差是指某一阶段土壤温差的累积；将各个时期不同层次土壤的日平均温度累加，得到各个时期土壤累积温度，类似于气温的积温。从图可以看出，随着土层深度的加深，累积温差注：相同土层不同小写字母表示在 水平上处理间差异显著，下同。：，图不同处理生育期内土壤平均温度 逐渐减小，各土层处理的累积温差随土层增加分别较对照高 、，各土层 处理的累积温差随土层增加分别较对照降低了 、，相同土层各处理间第第期期 北方园艺差异不显著。就累积温度而言，随土层深度的加深，各处理累积温度逐渐降低。同一土层各处理对累积温度的影响达到显著水平，且均表现为对照最大，处理 次之，随土层的加深较对照分别降低了 、和 ，处理最小，随土层的加深较对照分别降低了 、和 。处理在 和 土层与 处理间差异显著，分别降低了 和 。图液体地膜对土壤 累积温差和累积温度的影响 液体地膜处理对土壤水分含量的影响从图可以看出，随着土层的加深，土壤平均含水量逐渐增加，在 土层，液体地膜处理土壤水分含量高于对照，以下液体地膜处理和对照间差异逐渐缩小且对照逐渐大于液体地膜处理，说明普通地膜覆盖的土壤水分更多的是向土壤深层迁移。全生育期平均土壤含水量表现为：在 土层处理最高，在 土层处理最高，以下对照土壤含水量最高。液体地膜处理在 土层显著（）高于对照，处理在、和 分别较对照提高 、和 ，处理在 和 分别较对照提高 和 ；在 以下土层，对照和液体地膜处理间差异不显著。处理土壤水分含量在 土层显著（）高于处理，处理在 和 较 处理降低了 和 。液体地膜处理对加工番茄产量的影响从表可以看出，液体地膜处理的番茄单果质量与对照相比有所降低，但不存在显著性差异。液体地膜处理显著提高了番茄单位面积产量，处理 和分别较对照提高 和 ，个液体地膜处理间差异显著，处理较 处理提高了 ，按市价计算的单位面积收入增加了 元，与 处理相比，处理材料用量增加了倍，成本也相应增加了 元，处理较处理单位面积多收入 元，所以，处理在增产增收的效果优于处理，完全母液材料的液体地膜的综合效益最高。液体地膜处理对加工番茄果实品质的影响从表可以看出，液体地膜处理下可溶性固形物、番茄红素和胡萝卜素含量均较对照有所降低，但处理间差异不显著，总体表现为对照较高，处理次之，处理最小。处理可溶性固形物、番茄 红 素 和 胡 萝 卜 素 含 量 分 别 较 对 照 降 低 、和 ，处理分别较对照降低了 、和 。处 理 个 指 标 较处理分别降低 、。液体地膜处理对体现番茄品质的各指标影响较小。色度值反映色素的浓度，色度越大，颜色越鲜艳；色调值反映基本色之间的过渡颜色，表示纯绿色，表示橙色，表示橘红色，表示纯红色；色光值反映物质的表面颜色。从表可以看出，值和色调值表现为处理对照 处理，其它指标均表现为对照最大，液体膜处理次之，但北方园艺月月（上上）注：图、分别为 、土层土壤含水量随时间变化的趋势。：，图不同土层土壤含水量随时间变化的趋势 图 液体地膜处理对 土壤平均含水量的影响 第第期期 北方园艺表液体地膜对加工番茄产量和生产效益的影响 处理 收获株数 株单果质量 产量 （）收入 （元）地膜材料投入 （元）其它物化投入 （元）纯收入 （元）注：不同小写字母表示在 水平差异显著，下同。加工番茄原料收购价格按 年平均收购价 元 计算。其它物化投入包括种子、农药、化肥、灌水、机耕费，等。：，表液体地膜处理对加工番茄品质的影响 处理 可溶性固形物含量 番茄红素含量 （）胡萝卜素含量 表液体地膜处理对加工番茄色差的影响 处理 值 值 值 色度值 色调值 （）色光值 各处理在色差有关指标均不存在显著性差异，说明液体地膜处理能起到保持番茄色差的作用。讨论 液体地膜对土壤水热状况的影响土壤水分是影响作物生长的重要因素，保蓄土壤水分是旱区农业可持续发展的关键，覆盖有效减少了土壤和大气之间的水热交换，起到保水和调水作用，改善土壤水热状况 ，与露地栽培相比有较好的生态效益和经济效益，但随着塑料地膜的常年使用，残膜污染已经成为亟待解决的生态问题，可降解地膜为此提供了新的方向。李开宇等、李云光 在液体地膜上的研究发现，液体地膜覆盖较露地栽培有较好的增温和保墒作用，但其效果低于塑料地膜，该研究也发现，液体地膜处理的土壤平均温度显著低于对照，累积温差和累积温度均较对照降低，这是由于液体膜的增温作用较弱。随材料中母液比例的增加，土壤温度逐渐降低，这可能是由于该材料喷洒量较大，覆盖材料和土壤颗粒黏结，土壤空隙减少，不利于土壤和空气进行热交换所致。杨青华等 对液体地膜保墒效应的研究表明，液体地膜处理的保墒效果明显低于塑料地膜处理，但显著地优于露地栽培，且用量的不同对不同土层土壤含水量有影响，主要受喷洒后成膜质量的影响，塑料地膜在 土层的保水效果最突出，而该研究对土壤水分的研究表明，液体地膜处理的水分含量在 土层高于塑料地膜，且在耕层（）达到显著水平，以下土层中塑料地膜土壤含水量高于液体膜处理但处理间差异北方园艺月月（上上）不显著，说明液体地膜处理的水分与塑料地膜相比不易向深层迁移，更多的是保留在耕层，更有利于作物吸收利用，这可能是由于液体地膜母液中含有的高分子亲水基团对水分的吸附所造成。液体地膜对加工番茄产量和品质的影响申丽霞等 通过比较前人在生物降解膜和液体地膜对棉花和玉米等作物产量表现时发现，可降解地膜在田间的应用效果基本一致，均能提高出苗率，增加株高、叶面积、干物质积累等，但液体地膜对产量是否增加的结论不一致，张杰等 关于旱作农区集雨栽培玉米的试验结果表明，液体地膜处理的籽粒产量与对照差异不显著；王兴文等 关于马铃薯的研究表明，其它可降解材料较对照显著提高马铃薯产量，而液体膜处理与对照之间无明显差异；石长江等 对液态地膜在玉米田的使用效果进行了研究，结果表明液态地膜对土壤具有增温保墒作用，能使玉米出苗提前，产量提高 ；张春艳等 研究了液态地膜与其它覆盖方式对玉米生长发育和产量构成的影响，结果表明液态地膜处理能使玉米产量提高 ，并且液态地膜结合大垄沟种植玉米在当地是非常适宜的。该试验表明，液体地膜处理下加工番茄产量显著高于对照，处理和处理分别较对照提高了 和 ，随着材料中母液比例的增加，产量也显著增加，处理较 处理也显著提高了 。除去材料的投入，处理较处理综合效益增加了 元。综合土壤水热和产量结果可知，虽然液体地膜处理下土壤温度显著低于塑料膜处理，但增加了土壤 土壤含水量，且随着生育进程的推进，液体地膜开始降解，其所含的生物有机物质在一定程度上为番茄生长提供一定的养分，进而最终达到番茄产量的大幅度提高，说明液体地膜能为番茄生长提供有利条件，从而提高番茄产量。此外，夏冬等的研究表明可降解地膜较其它地面覆盖可显著提高产品品质，而该试验对加工番茄果实品质和色差等结果分析表明，液体地膜处理下番茄加工品质与普通地膜覆盖的差异均不显著，可能受到番茄品种自身基因型的影响，或者是母液材料、用量等原因还没有达到提高品质的水平，这也是后续研究的方向。该研究中未涉及液体地膜与露地栽培的比较，是因为覆盖的增温保墒和增产效果明显优于露地，该试验主要研究覆盖材料之间产生的差异。结论在新疆石河子垦区种植加工番茄时，采用液体地膜覆盖可以提高温度、保蓄水分，维持番茄生长所需的条件，达到增产的效果；加工品质略有降低，但影响不显著。处理的产量表现最佳，纯收益最好，因此，可以在该地区加工番茄种植时推荐使用该配方的液体地膜。参考文献高卫 红，韩 嵘新 疆 统 计 年 鉴 北 京：中 国 统 计 出 版社，夏冬，李洁英，王广龙，等不同覆盖方式对土壤肥力和番茄产量及品质的影响 生态学杂志，（）：赵伟，唐磊，杨圆圆，等 不同灌水方式对番茄品质、土壤养分及地温的影响 北方园艺，（）：李玉义，逄焕成，陈阜，等 膜下滴灌对加工番茄水分利用效率与品质的影响灌溉排水学报，（）：高继华，马富裕，崔静，等干旱区地下滴灌对加工番茄生长的调控效应干旱区研究，（）：刘晓伟，殷涛，李元桥，等新疆地区不同农田管理模式的残膜污染现状中国农学通报，（）：李凤民，鄢珣，王俊，等地膜覆盖导致春小麦产量下降的机理中国农业科学，（）：刘群，穆兴民，袁子成，等生物降解地膜自然降解过程及其对玉米生长发育和产量的影响水土保持通报，（）：谷晓博，李援农，银敏华，等降解膜覆盖对油菜根系、产量和水分利用效率的影响农业机械学报，（）：贾璇，傅晨星，张军平，等可降解液体地膜的研究现状及应用展望中国塑料，（）：佚名陕西研发 成 功 隐 形 绿 色 地 膜 中 国 蔬 菜，（）：申丽霞，王璞，张丽丽 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