紀春艷，張 爽，李 慧，王 昊，郭振楠，賀國強

（1.牡丹江師范學院，黑龍江牡丹江157011；2.牡丹江煙草科學研究所，黑龍江牡丹江150000；3.哈爾濱煙葉公司，黑龍江哈爾濱150001）

地膜覆蓋栽培技術(shù)已成為我國北方農(nóng)業(yè)區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一項重要栽培技術(shù)措施［1－2］，覆蓋地膜可以在土壤表面形成物理阻隔層，在一定程度上減緩土壤與大氣之間水分的交換，使農(nóng)田土壤中的氣、熱、肥狀況得到改善［3］，具有明顯的增溫保墑、促進土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化的作用［4］。在農(nóng)用地膜被大面積投入使用的過程中，人們也逐漸發(fā)現(xiàn)了由此帶來的白色污染問題。在作物收獲后，煙農(nóng)從不揭膜可以節(jié)省大量人力的省工角度出發(fā)，不再對耕地中已用于覆蓋的農(nóng)膜進行清理與回收，殘膜的滯留造成土壤板結(jié)、通透性變差，使農(nóng)田土壤環(huán)境惡化。在煙株生長的中后期，如不及時進行揭膜，在環(huán)境溫度的影響下，過高的土壤溫度則會限制煙株根系的發(fā)育，使其后期的生長受到影響［5］。生物降解膜的發(fā)展是可解決此類問題的有效途徑，它的作用與普通地膜相同，但因具有可降解特性，使用的過程中在省去揭膜成本的同時還可以減少耕田的白色污染［6］。目前，覆蓋生物降解膜在水稻、花生、棉花、小麥等農(nóng)作物上已有研究應用，尹光華等研究表明，生物降解膜覆蓋可以提高花生飽果成熟期葉片的凈光合速率（Pn），增幅可達17%、21%，蒸騰速率（Tr）也提高了15%和52%，利于花生產(chǎn)量的提高［3］。梁美英等研究表明，覆蓋降解膜和普通地膜均有顯著的增溫保水作用，玉米產(chǎn)量和水分利用率（WUE）以降解膜覆蓋最高，普通地膜覆蓋次之［7］。何文清等對生物降解膜應用于棉花的研究表明，作物種類與作用區(qū)域的環(huán)境條件與降解膜的降解性能有著直接的關(guān)系［8］。在我國，有關(guān)生物降解膜對烤煙進行覆蓋栽培的研究少有報道，云南省煙草公司曾在2011年開展過生物降解膜應用于烤煙生產(chǎn)的同田對比試驗，而在北方煙區(qū)尚未出現(xiàn)相關(guān)的試驗研究。為探索和驗證生物降解膜的農(nóng)田生物效應，于2015年牡丹江煙區(qū)范家鄉(xiāng)開展了生物降解膜與普通農(nóng)膜覆蓋栽培的對比試驗，旨在驗證生物降解膜在黑龍江省的使用效果，為烤煙覆蓋栽培中生物降解膜的應用及推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與設(shè)計

1.1 試驗地概況

試驗地點位于黑龍江省牡丹江市寧安范家鄉(xiāng)。該地區(qū)屬第二積溫帶，無霜期130～140 d，≥10℃活動積溫2 600～2 900℃，土壤質(zhì)地為黏壤土。按植煙地塊土壤化驗結(jié)果施肥，所用肥料為高碳基土壤修復肥，土壤樣品分析結(jié)果：N含量為0.155%，C含量為 1.587%，S含量為 0.042%，C／N為10.238，有機質(zhì)含量為 2.612%，堿解氮含量為 76.973 mg／kg，有效磷含量為 19.916 mg／kg，速效鉀含量為 127.125 mg／kg，Cl－含量為0.036 g／kg，pH值為7.0。施氮量37.5 kg／hm2；施磷量 49.5 kg／hm2；施 鉀 量 120.0 kg／hm2；施 有 機 肥181.5 kg／hm2。試驗地塊前茬作物為大豆，秋翻秋起壟。

1.2 試驗材料與設(shè)計

供試品種為當?shù)刂髟钥緹燒埥?11。本試驗設(shè)計3種處理，每個處理3次重復，共計9小區(qū)，區(qū)組設(shè)通道，四周設(shè)置保護行，處理設(shè)置見表1。于3月13日播種，5月8日覆膜移栽，全生育期覆膜，8月5日第1次采收烘烤。行距1.07 cm，株距50 cm，密度18 691株／m2，留葉數(shù)18張左右。本試驗田間管理措施按優(yōu)質(zhì)特色低危害煙葉生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范進行，各項農(nóng)事操作及時一致，同一管理措施在同1 d內(nèi)完成。

表1 不同處理設(shè)計

1.3 測定指標與方法

1.3.1 光合作用氣體交換參數(shù)的測定 于7月21日，采用美國CID公司生產(chǎn)的 CI－340便攜式光合儀，在晴天09：00—11：00，有效光合輻射值 1 500～2 200μmol／（m2·s），于每小區(qū)選取長勢均勻一致、有代表性的煙株3株進行指標測定，避開主葉脈測定葉片的光合氣體交換參數(shù)，讀數(shù)1 min，得到自然光照下的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度、細胞間隙CO2濃度等。

1.3.2 葉綠素熒光動力學參數(shù) 于7月20日09：00—11：30時段，采用德國WALZ公司生產(chǎn)的MINI－PAM超便攜式調(diào)制葉綠素熒光儀，每小區(qū)選田間長勢均勻一致、有代表性的煙株5株（五點取樣法），首先用暗適應葉夾對中部葉片進行20 min暗處理，然后測定光誘導曲線。直接測定葉片的實際熒光 F，給出飽和脈沖光，測定光下最大熒光 Fm′［9］，得到PSⅡ 的最大光化學量子產(chǎn)量，即 ΦPSⅡ＝ΔF／Fm′＝（Fm′－F）／Fm′等各項參數(shù)。

1.3.3 農(nóng)藝性狀的觀測 依照煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查方法（YC／T 142—2010《煙草農(nóng)藝性狀調(diào)查測量方法》）測定打頂后煙株株高、莖圍、有效葉數(shù)，3個性狀于各小區(qū)調(diào)查10株。

1.3.4 煙根干物質(zhì)積累 煙株移栽后不定期采取整株煙株，將根洗凈晾干，烘干后稱量干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel2007軟件處理試驗數(shù)據(jù)；SPSS 16.0軟件進行方差分析，多重比較采用Duncans新復極差法，顯著性水平為 005。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物降解膜覆蓋對烤煙中部葉葉片光合參數(shù)的影響

由表2可知，3個處理在凈光合速率方面差異顯著，其中生物降解膜覆蓋（DFM）處理的凈光合速率比CK增加了738%；3個處理在蒸騰速率、氣孔導度與細胞間隙CO2濃度3個方面差異不顯著，生物降解膜覆蓋（DFM）處理的蒸騰速率與細胞間隙CO2濃度均高于CK，分別比CK高出7.92%和4.81%，普通地膜覆蓋（OFM）處理的胞間CO2濃度比CK高出12.70%，生物降解膜覆蓋（DFM）處理在葉片氣孔導度方面比普通地膜覆蓋（OFM）處理高出11.44%。

表2 不同覆蓋處理下烤煙中部葉片的光合特性

2.2 生物降解膜覆蓋對烤煙葉片熒光特性的影響

如表3所示，總體上，生物降解膜覆蓋（DFM）處理的下部葉NPQ值比CK低，與普通地膜覆蓋（OFM）處理差異不顯著；上部葉NPQ值生物降解膜覆蓋（DFM）的處理最低，比CK低0.259，CK處理NPQ最高。不同部位各處理間，生物降解膜覆蓋（DFM）的處理下部葉有效光化學量子產(chǎn)量相對較高，比CK高0.069，差異顯著；中部葉生物降解膜覆蓋（DFM）處理有效光化學量子產(chǎn)量高于普通地膜覆蓋（OFM）處理，且差異顯著。

由表4可知，覆膜的處理下，中部葉F0隨生育期呈下降趨勢，而上部葉 F0隨生育期為上升趨勢，普通地膜覆蓋（OFM）處理上部葉Fm、Fv均隨葉片部位的升高而降低；生物降解膜覆蓋（DFM）的處理中部葉的Fm、F0低于下部葉和上部葉，CK、普通地膜覆蓋（OFM）處理上部葉Fm相對于中部葉分別下降了 20.95%、13.58%，F(xiàn)0升高了 10.12%、2080%，而生物降解膜覆蓋（DFM）的處理上部葉Fm、F0則分別比中部葉增加了9.29%和24.02%，覆降解膜處理與CK差異性顯著；3個處理上部葉PSⅡ最大光化學效率方面表現(xiàn)為生物降解膜覆蓋（DFM）＞普通地膜覆蓋（OFM）＞CK，且差異顯著。

表3 生物降解膜覆蓋對烤煙葉片PSⅡ?qū)嶋H光化學量子產(chǎn)量的影響

表4 生物降解膜覆蓋對烤煙葉片PSⅡ最大光化學效率的影響

2.3 生物降解膜覆蓋對烤煙農(nóng)藝性狀的影響

從圖1可以看出，生物降解膜覆蓋（DFM）處理與CK在有效葉數(shù)上存在較大差異，與普通地膜覆蓋（OFM）處理相比，生物降解膜覆蓋（DFM）處理的葉數(shù)多約2張；總體上，生物降解膜覆蓋（DFM）處理煙株莖圍、株高、有效葉數(shù)的數(shù)值均為最高，在圓頂期，生物降解膜覆蓋（DFM）處理莖圍比CK增加1.7 cm，差異顯著；中部葉采收前株高在各處理的差異表現(xiàn)為生物降解膜覆蓋（DFM）＞普通地膜覆蓋（OFM）＞CK，生物降解膜覆蓋（DFM）處理株高比CK高15.8 cm，差異顯著；生物降解膜覆蓋（DFM）處理圓頂期有效葉數(shù)與CK差異顯著。

2.4 生物降解膜覆蓋對煙根干物質(zhì)積累的影響

由圖2可知，生物降解膜覆蓋（DFM）下的煙株在生長發(fā)育過程中，干物質(zhì)積累呈穩(wěn)定增加的趨勢，移栽70～80 d，普通地膜覆蓋（OFM）處理煙根干物質(zhì)積累量比CK日均增加2.02%，生物降解膜覆蓋（DFM）處理比CK日均增加271%；移栽88～117 d，普通地膜覆蓋（OFM）處理煙根干物質(zhì)積累量比CK日均增加1.39%，生物降解膜覆蓋（DFM）處理與CK對比增加了1.18%，普通地膜覆蓋（OFM）處理和生物降解膜覆蓋（DFM）處理煙根干物質(zhì)積累速率在移栽后88 d時高于同期CK，從高到低依次為生物降解膜覆蓋（DFM）＞普通地膜覆蓋（OFM）＞CK。

3 討論

3.1 生物降解膜覆蓋對烤煙中部葉片光和特性及葉綠素熒光特性的影響

植物的光合作用對環(huán)境的變化十分敏感，是一個由內(nèi)外因子共同作用的復雜過程，在生態(tài)系統(tǒng)能量流動與物質(zhì)循環(huán)中起著極其重要的作用，同時也決定著作物的產(chǎn)量與質(zhì)量，影響到作物的農(nóng)藝性狀［10］。在本研究中，生物降解膜覆蓋處理下的葉片凈光合速率有一定程度的提高，可知生物降解膜覆蓋可以使葉片制造較多的光合產(chǎn)物，可能與農(nóng)膜覆蓋起到的保溫保濕作用有關(guān)，促進了煙株的早生快發(fā)，而隨生長期的推進，這類可降解農(nóng)膜逐步產(chǎn)生降解，這個過程中產(chǎn)生的有機物又可作用于土壤，使土壤活性產(chǎn)生變化，進而促進農(nóng)田土壤中養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，增強葉片光合產(chǎn)物制造的強度。

非光化學淬滅（NPQ）反映的是PSⅡ天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散掉的光能部分，基本反映了葉黃素循環(huán)的非輻射耗散途徑的強弱，而有效光化學量子產(chǎn)量反映的則是PSⅡ反應中心原初光能捕獲效率［11］。通過對熒光參數(shù)結(jié)果的分析可以看出，生物降解膜處理，煙葉具有較高的PSⅡ光化學活性；各處理NPQ的強弱存在差異，覆降解膜的處理NPQ較小，說明通過非輻射耗散的熱能較少，而F0的上升則可能是由于PSⅡ反應中心破壞或逆失活，F(xiàn)0增幅較小，反應受破壞程度較低。

3.2 生物降解膜覆蓋下煙株農(nóng)藝性狀對環(huán)境的響應

合理的栽培措施可以使根系發(fā)育免受制約，進而提高煙葉產(chǎn)質(zhì)量。侯加民等認為，根系的發(fā)育與土壤環(huán)境有關(guān)［12］。生物降解膜進行覆蓋可以避免由普通地膜覆蓋后因回收困難所帶來的土壤板結(jié)、通透性變差的問題。土壤與大氣之間氣體交換的不暢以及土壤環(huán)境的持續(xù)惡化都會阻礙根系的正常發(fā)育。馬新明等研究表明，烤煙的根數(shù)量與株高、葉數(shù)呈顯著正相關(guān)［13］。通過本試驗對生物降解膜覆蓋下烤煙農(nóng)藝性狀的調(diào)查可以看出，覆蓋生物降解膜的處理葉數(shù)與株高顯著高于對照組，這說明覆蓋所形成的農(nóng)田小氣候會對烤煙植株生長產(chǎn)生一定的影響，體現(xiàn)在膜下土壤水分的調(diào)控、膜內(nèi)土壤溫度的保持，這些因素都會在促進根系發(fā)育的同時在一定程度上促進烤煙地上部的生長。

3.3 生物降解膜覆蓋下烤煙生育期干物質(zhì)總量的變化

干物質(zhì)的合成主要來源于煙葉的光合作用，經(jīng)篩管輸送至根、莖，在烤煙的生長過程中，干物質(zhì)會不斷合成，且合成的量會隨煙株的生長發(fā)育呈現(xiàn)出不同變化［14］。在烤煙移栽后的一段時間內(nèi)外界環(huán)境溫度較低，覆蓋栽培有利于煙株的快速還苗進入生長期，相對延長處于旺長期的天數(shù)。旺長期是煙株及葉片生理活動最旺盛的時期，也是干物質(zhì)制造和積累的高峰期，在旺長前期，煙株只進行營養(yǎng)生長，干物質(zhì)積累較少，而隨著生長期的推進，干物質(zhì)積累迅速增加，養(yǎng)分的吸收強度也隨之提高［15］。同一時期，覆蓋生物降解膜的處理雖與覆地膜的處理相比較干物質(zhì)積累量達不到顯著差異，但從數(shù)據(jù)來看，覆蓋生物降解膜的處理煙株根干物質(zhì)的積累仍會在一定程度上有所提高。

4 結(jié)論

本試驗所采用的金發(fā)科技研發(fā)生產(chǎn)的降解膜與普遍使用的聚乙烯薄膜具有相同程度的覆蓋栽培效果，北方煙區(qū)冬季異常寒冷，在煙苗進行移栽時環(huán)境溫度較低，而覆蓋栽培則可以增溫保濕，使煙株可以快速還苗進入旺長期，改善根系生長發(fā)育的不利條件，增加干物質(zhì)的積累強度，因其對具有土壤及周圍環(huán)境無污染的優(yōu)點，適合在我國北方煙區(qū)推廣使用。

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