全生物降解地膜栽培西瓜应用效果初探
张元虎 艾兴华 孙立军 刘 伟 常风华 贺小芹
（1.荆门市农业技术推广中心 湖北 荆门 448000；
2.荆门市东宝区牌楼镇农技服务中心 湖北 荆门 448000；
3.荆门掇刀双井刘伟西瓜专业合作社 湖北 荆门 448000）
“荆双井”西瓜是荆门市漳河新区双井村刘伟西瓜专业合作社种植的优质农产品，于2010年通过原农业部“农产品地理标志”认证，2017年在中国（武汉）农业博览会上被评为金奖农产品，2018年获得“绿色食品”认证证书，同年双井村被农业农村部评为“一村一品”示范村。“荆双井”西瓜品牌已经在荆门市乃至湖北省内形成了较大的经济拉动力和社会影响力。长期以来，“荆双井”早春西瓜种植采取的是PE塑料薄膜栽培技术，通过PE塑料薄膜起到保温、保墒、抑草的效果，为瓜农增产增收增效发挥了重要作用。但是随着西瓜地连年耕种，西瓜成熟采收后，PE塑料薄膜不易完全清理干净，白色污染日益严重。白色地膜微颗粒进入土壤后，长期不降解不腐烂，严重影响土壤的团粒结构和通透性、渗水性，影响后茬作物生长，并引起土壤退化。为解决白色污染，在荆门市科技局重点科技项目支撑和荆门市农业技术推广中心的技术支持下，2021-2022年“荆双井”西瓜合作社开展了全生物降解地膜[1]覆盖试验示范，以期为西瓜栽培提供一条可持续生产途径。
1.1 试验材料
供试的全生物降解地膜由湖北光合生物科技有限公司生产，有黑色全降解地膜和白色全降解地膜2种，厚度为0.012 mm，宽度为1 000 mm。对照使用的PE地膜从农资市场上购买，厚度为0.015 mm，宽度为1 000 mm。供试土壤为黄棕壤，土壤基本理化性状：土壤pH 6.3，有机质、全氮、全磷、全钾含量分别为21.32 g/kg、6.82 g/kg、0.47 g/kg、4.72 g/kg，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别为161.21 mg/kg、52.56 mg/kg、76.31 mg/kg。供试西瓜品种为早佳8424[2]。
1.2 试验设计
试验设3个处理，处理1：全降解黑色地膜覆盖；
处理2：全降解白色地膜覆盖；
处理3：PE地膜覆盖。均在西瓜苗移栽时覆盖整厢，覆盖长度600 m。
试验管理：西瓜于1月28日播种，2月7日葫芦砧木嫁接，3月16日移栽，4月18日授粉。每亩底施有机肥300 kg+45%复合肥75 kg，提苗肥施冲施肥20 kg，坐果期施40%腐殖酸肥20 kg，西瓜一株留双蔓一果。
1.3 调查项目
试验调查西瓜生育进程中，全生物降解地膜对西瓜移栽后的土壤耕作层10 cm、20 cm地温的影响，调查棚内湿度的变化，西瓜覆盖不同薄膜对产量和糖度的影响，不同薄膜材料的特性及最大拉伸负荷、断裂伸长率和降解程度等。
2.1 耕作层地温变化
每个处理的覆膜时间均为3月16日，西瓜移栽后立即覆膜压实，调查地温深度为10 cm、20 cm，调查时间均为上午10:30。由图1、图2可知，在西瓜幼苗期地温均在6℃以下，藤蔓期8℃左右，坐果期12℃左右。调查发现，PE膜保温效果最好，透光率很高，全生物降解白色地膜保温性能中等，全生物降解黑色地膜保温效果最差。在抑制杂草生长阶段，白色PE膜因为透光率高，保温效果好，其膜内杂草生长旺盛，杀草效果一般，但是黑色全生物降解地膜膜内无杂草，白色全生物降解地膜膜内杂草可控[3]。
2.2 大棚内湿度变化
西瓜栽培属于早春时节，1月28日播种均在大棚进行，3月16日移栽后实时监测大棚内湿度变化。由图3可知，不同薄膜覆盖西瓜，棚内湿度在70%～80%之间，棚内湿度变化无差异。全生物降解地膜透光性稍差一点，但是其透气性强于PE地膜。全生物降解白色地膜对土壤微生物菌群繁殖极为有利，对西瓜根系生长和吸收养分更为有利，全生物降解黑色地膜稍差。
2.3 藤蔓期主藤及果节生长速率
西瓜覆膜栽培采取1株只留2个藤蔓、2个藤蔓只留1个西瓜的栽培技术模式，从移栽开始测定西瓜藤蔓期藤蔓长度和果节数量[4]。由图4、图5可知，移栽后20 d藤蔓生长较慢，主藤蔓长度在100 cm以下，果节数在15个以下。覆膜西瓜试验田于4月19日陆续授粉，授粉果节在第8～13果节，授粉后7～10 d开始挂果，移栽后1个月即4月16日后生长明显加快，主藤蔓长度达到250 cm左右，果节达到25个左右。不同模式栽培的西瓜藤蔓长势和果节数差异不大，PE膜西瓜长势稍快些，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 不同处理西瓜产量
PE地膜覆盖透光性好、保温效果最佳，西瓜生长速度最快，其收获期较全生物降解黑色地膜提前4 d，较全生物降解白色地膜提前2 d，亩产量在2 600 kg左右，按上市期西瓜均价3元/kg计算，亩产值达到15 600元。全生物降解白色地膜处理收获期在5月24日，亩产量2 550 kg左右，全生物降解黑色地膜收获期在5月26日，生育期稍长，亩产量2 500 kg左右。不同处理之间产量差异不明显（表1）。
表1 不同薄膜覆盖栽培西瓜产量
2.5 不同处理西瓜含糖量
由表2可知，每个处理之间的西瓜中糖含量和边糖含量没有差异[5]。以往文献中关于红色全生物降解地膜促进瓜类含糖量增加有一定的理论基础，下阶段笔者将开展红色全生物降解地膜对西瓜含糖值变化的影响试验分析，以期更好地改善西瓜品质[5]。
表2 不同薄膜覆盖西瓜含糖量
2.6 不同薄膜特性分析
所有薄膜的长度均为600 m，卷重8 kg，全生物降解地膜厚度均为0.012 mm，PE地膜的厚度为0.015 mm。由表3可知，最大拉伸负荷值[6]，PE膜最强，纵向达3.44 N，横向达3.01 N，比全生物降解白色地膜的纵向最大拉伸负荷值（3.2 N）高0.24 N，高6.9%，比横向最大拉伸负荷值（2.25 N）高0.76 N，高2.5%；
PE膜比全生物降解黑色地膜的纵向最大拉伸负荷值（2.9 N）高0.54 N，高15.7%，比横向最大拉伸负荷值（2.05 N）高0.96 N，高31.9%。断裂伸长率，全生物降解地膜均高于PE膜，全生物降解白色地膜纵向断裂伸长率191%，比PE膜纵向（153%）高28%，增幅14.7%，全生物降解白色地膜横向498%，比PE膜横向（330%）高168%，增幅33.7%；
全生物降解黑色地膜纵向断裂伸长率242%，比PE膜纵向（153%）高89%，增幅36.8%，全生物降解黑色地膜横向445%，比PE膜横向（330%）高115%，增幅25.8%。说明PE膜最大拉伸强，而断裂伸长率低，全生物降解地膜更容易降解。
表3 不同薄膜材料规格、特性及测试应用结果
3.1 全生物降解地膜可减轻农业污染
全生物降解地膜没有白色污染，其主要成分是PBAD、聚乳酸[7]等高分子材料和淀粉等，在西瓜等经济作物覆膜生长过程中可自动裂解，通过氧化作用、微生物消化吸收利用，变为CO2、水和腐殖质，融入到土壤中，不需要人工回收，即使剩余未及时全部降解的地膜也可以直接翻耕混入泥土而自然降解。而对照PE膜主要成分是聚乙烯，属于不可降解的地膜，人工回收不完全会残留部分在土壤中极难分解，PE膜残留物会阻碍土壤中水分和养分的运输，也破坏土壤结构，造成土壤环境恶化，影响农作物生长发育，导致减产，形成白色污染。
3.2 全生物降解地膜保湿、保温、保肥效果好
全生物降解地膜不仅能够自动完全降解，保湿、保温的效果也很突出。本试验表明，覆盖全生物降解地膜后，土壤湿润有利于农作物根系生长，并能有效防止雨水冲刷，提高土壤肥力，为西瓜营造一个良好的生长环境。但是西瓜栽培有其特殊性，在营养生长阶段和生殖生长阶段，需要施用提苗肥和坐果肥，且施用方式为滴灌冲施，因为有冲力，在PE膜和全生物降解地膜不同覆盖处理时有所差异。PE膜较为结实，冲施时不易冲破，保肥保水效果更好，而全生物降解地膜开始裂解氧化后容易造成破损，导致肥水有所流失。
3.3 白色地膜适合早春栽培
早春栽培地温低，全生物降解白色地膜相较于全生物降解黑色地膜更有优势。全生物降解黑色地膜在西瓜栽培过程中，太阳光辐射吸收光能效果好，但是光线不能进入膜内，地温回升慢。全生物降解黑色地膜在早春栽培中应用对杂草封闭效果较好，杂草因为黑膜导致没有光合作用而停滞生长。全生物降解白色地膜和PE膜由于薄膜的透光性好，能有效地使太阳光转变成热能，由于热效能作用，土壤中的水分会沿着毛细管上移，经薄膜阻挡在膜底聚成水滴而滴回土壤，使水分呈上下运动状态，保持土壤湿润、疏松，土壤中的微生物数量增加，有利于西瓜生长，适合早春栽培应用。
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