不同覆盖方式对黄瓜生长发育及品质的影响

2021-12-25阎世江张继宁刘洁

中国瓜菜 2021年11期

阎世江张继宁刘洁

摘要：为了研究秸秆覆盖对黄瓜的生长发育及品质的影响，采用了不覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖3种处理方法调查株高、茎粗、株幅、叶面积、光合参数、产量及品质。结果表明，地膜覆盖、秸秆覆盖有利于黄瓜生长发育，其株高、茎粗、株幅、叶面积值均较大，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度上升，胞间CO2浓度下降，产量提高，品质改善，其中秸秆覆盖的效果最好。秸秆覆盖处理后黄瓜单株产量最高达14 kg，干物质含量（w，后同）为0.068 g·g-1，水分含量为0.932 g·g-1，纤维素含量为0.017 g·g-1，可溶性糖含量为0.010%，维生素C含量为16.060 mg·kg-1，可溶性蛋白质含量为3.825 mg·g-1。不覆盖处理黄瓜产量低、品质差。相关分析表明，黄瓜的产量与茎粗呈显著正相关。综上所述，地膜覆盖、秸秆覆盖均利于改善品质和提高产量，秸秆覆盖处理效果最佳，值得推广。

关键词：黄瓜;秸秆覆盖;生长发育;品质

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）11-074-06

Effects of different mulching methods on growth and quality of cucumber

YAN Shijiang1， ZHANG Jining1， LIU Jie2

（1. College of Horticultural， Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， Shanxi， China; 2. Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030031， Shanxi， China）

Abstract： In order to study the effects of straw mulching methods on the growth， quality of wintering cucumber. A field experiment was conducted to investigate the influence of different mulching treatments （no mulching， plastic film mulching， corn straw mulching） on growth， yield， quality of cucumber. Plant height， stem thickness， plant width， leaf area， photosynthetic parameters and quality were investigated. The results showed that plastic film mulching treatment and corn straw mulching treatment were beneficial to the growth and development of cucumber， compared with no mulching. The height， stem diameter， plant height and leaf area were higher in straw mulching than that of others. And net photosynthetic rate， transpiration rate， stoma conductance were increased， intercellular CO2 concentration decreased， the yield and fruit quality were improved. Among them， straw mulching was best. After corn straw mulching treatment， the yield per plant was the highest， reaching 14 kg， dry matter weight is 0.068 g·g-1， water content is 0.932 g·g-1， cellulose content is 0.017 g·g-1， soluble sugar content is 0.010%， vitamin C content is 16.060 mg·kg-1， soluble protein content up to 3.825 mg·g-1. The yield of no mulching was low and the quality was poor. Correlation analysis showed that the yield per plant of cucumber was significantly positively correlated with stem diameter. It indicated that the plastic film mulching and corn straw mulching were beneficial to improve the quality and yield of cucumber， and the corn straw mulching treatment was the best and worth promoting.

Key words： Cucumber; Straw mulching; Growth; Quality

黄瓜属喜温植物，在正常条件下只能在夏秋季露地栽培[1]，随着我国人民生活水平的提高，对设施黄瓜的需求量越来越大。目前在我国设施蔬菜栽培过程中多采用地膜覆盖的方法，這项技术有一定的优越性，能起到保温保湿的作用，但同时会造成“白色污染”、破坏农田生态环境。秸秆覆盖是新兴的一项技术，是指将玉米、小麦、高粱的秸秆经过粉碎后覆盖在土壤表面替代塑料地膜。该方法能促进土壤微生物的生长，改善土壤理化性质，提高土壤肥力，对作物有一定的增产效果[2-7]。该技术已在棉花[8]、小麦[9-11]、辣椒[12]上应用，效果明显。有关秸秆覆盖技术在黄瓜上应用的研究少见报道，为此，笔者在前人研究基础上，结合设施黄瓜的栽培特点，在栽培过程中采用不覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖等方法研究不同覆盖方式对黄瓜生长发育及品质的影响，为秸秆综合利用及设施农业持续发展奠定理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

选用的黄瓜品种为中农116号，在当地种子市场购买。该品种是中国农业科学院蔬菜花卉研究所育成的一代杂交种，属华北型保护地品种，植株生长势中等，秋季延迟栽培生长期约150 d。皮深绿色、有光泽，瘤小，刺密，棱沟不明显;果肉浅绿色，风味品质好。

1.2 试验设计

试验从2019年10月至2020年6月在山西省农业科学院东阳试验示范基地日光温室内进行。2019年10月采用50孔穴盘育苗，11月定植，小区宽1.2 m，长8 m，面积9.6 m2。定植时行距60 cm，株距45 cm，每小区28株，定植缓苗后按试验设计进行地面覆盖处理，设3个处理，随机区组，3次重复。处理1：不覆盖，处理2：地膜覆盖，地膜厚度0.01 mm，覆膜后四周用土压实;处理3：秸秆覆盖，将玉米秸秆采用粉碎机粉碎为长度为10 cm的碎屑，均匀铺撒在小区畦面上，并适当压实，厚度约5 cm，用量为4500 kg·hm-2。其他管理方法相同。

1.3 指标测定

分别于黄瓜的结果初期（2019年12月10日）、盛果期（2020年3月10日）和结果末期（2020年6月15日）在每个小区随机选取5株测量株高、茎粗、株幅、叶面积（等腰三角形法）[13]，净光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度（光合参数采用LI-6400便携式光合作用仪，于晴天11：40—14：30测定植株上部展开叶片）。试验结束后核算单株产量。在盛果时每小区采收5个果实，调查干物质质量、果实水分含量、纤维素含量（酸性洗涤法）[14]、可溶性糖含量（蒽酮比色法）[14]、维生素C含量（2，6-二氯酚靛酚滴定法）[14]、可溶性蛋白质含量（考马斯亮蓝G-250 法）[14]等品质性状。

1.4 数据处理

数据分析采用DPS 7.05软件进行，采用Microsoft Excel 2007绘制图表。

2 结果与分析

2.1 覆盖方式对黄瓜农艺性状指标的影响

由图1可以看出，3种处理黄瓜株高均呈现出随生长时间延长而上升趋势，在相同时期内各处理间株高差异极显著，且在各个时期均以秸秆覆盖处理为最高，而不覆盖处理为最低。在结果初期，在不覆盖、地膜覆盖、秸秆覆盖情况下黄瓜株高分别为80、90、100 cm;在盛果期、结果末期，在盛果期3种处理的株高分别为110、150、180 cm，在进入结果末期时，上升速度渐缓，株高分别为130、185、210 cm。

由图2可以看出，3种处理黄瓜茎粗呈现出随生长时间延长而上升趋势，且在各个时期均以秸秆覆盖处理为最高，而不覆盖处理为最低。在结果初期3种处理的黄瓜茎粗在6.0～7.5 mm之间，且处理2和处理3间茎粗差异不显著，但二者均与处理1差异极显著。随着黄瓜的生长发育，各处理间茎粗差异逐渐增大，在盛果期3种处理间黄瓜茎粗差异极显著，分别达8.3、9.4、10.1 mm。在进入结果末期时，3种处理茎粗上升趋势渐缓，分别达9.1、9.8、10.3 mm。

由图3可以看出，随着黄瓜的生长3种处理株幅均呈现出逐渐上升趋势，且在各个时期均以秸秆覆盖处理为最高，而不覆盖处理为最低，在各个时期处理2和处理3间差异不显著，但处理1与其他2个处理之间差异极显著。秸秆覆盖处理黄瓜株幅在结果初期、盛果期、结果末期均保持最高水平，分别达50、64、70 cm，不覆盖处理处于最低水平，在3个时期分别为45、55、61 cm，地膜覆盖处理处在中间位置。

由图4可以看出，在叶面积这个指标中，3个处理所表现出的变化趋势与株幅类似，均是秸秆覆盖处理的较高，不覆盖处理较低，地膜覆盖处理的居中。

通过比较不同地面覆盖方式对黄瓜株高、茎粗、株幅、叶面积的影响，可以看出，地面覆盖与不覆盖处理相比，黄瓜农艺性状指标升高，对黄瓜的生长有利，且秸秆覆盖处理后黄瓜株高、茎粗、株幅、叶面积值最大，表明秸秆覆盖有利于黄瓜的生长发育，是一种最佳覆盖方式。

2.2 覆盖方式对黄瓜叶片光合参数的影响

由图5可以看出，3种处理黄瓜叶片净光合速率呈现出随生长时间延长而上升趋势，且在各个时期均以秸秆覆盖处理为最高，而不覆盖处理为最低。在结果初期3个处理黄瓜叶片净光合速率为13.670～19.536 µmol·m-2·s-1，且处理1和处理2之间差异不显著，但二者均与处理3差异极显著;在盛果期净光合速率为16.333～25.590 µmol·m-2·s-1，在结果末期为22.598～36.595 µmol·m-2·s-1，且3个处理之间差异达到极显著水平。

由图6可以看出，在结果初期秸秆覆盖处理的黄瓜叶片蒸腾速率达2.477 mmol·m-2·s-1，显著高于其他2个处理;在盛果期蒸腾速率继续上升，3个处理分别上升至1.325、1.814、3.120 mmol·m-2·s-1;在结果末期上升速度加快，分别达1.930、3.562、8.515 mmol·m-2·s-1，且3个处理间差异达极显著水平。

由图7可以看出，随着黄瓜的生长，气孔导度出现先上升随后逐渐减缓趋势，且秸秆覆盖处理一直保持最高水平，并且与地膜覆盖、不覆盖处理差距不断扩大，不覆盖处理后气孔导度一直处于最低水平。在结果初期，秸秆覆盖处理后，黄瓜叶片气孔导度为0.096 mol·m-2·s-1，极显著高于其他2个处理;在结果末期黄瓜叶片气孔导度分別达0.056、0.144、0.518 mol·m-2·s-1，且3个处理间差异极显著。

由图8可以看出，黄瓜叶片胞间CO2浓度的变化趋势与前述3个光合参数趋势相反，不覆盖处理最高，而秸秆覆盖处理最低，地膜覆盖处理所表现的胞间CO2浓度处于中间水平。在结果初期分别为96.230、62.822、53.549 µmol·m-2·s-1，在盛果期分别为119.680、86.240、67.734 µmol·m-2·s-1，在结果末期分别达190.531、119.875、81.801 µmol·m-2·s-1，且3个处理间差异极显著。

2.3 覆盖方式对黄瓜产量与品质的影响

由表1可以看出，各处理间黄瓜单株产量、纤维素含量、可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量均达极显著差异水平。其中，不覆盖处理单株产量最低，秸秆覆盖最高，达14.0 kg。地膜覆盖、秸秆覆盖处理黄瓜干物质含量、水分含量均相同，且2個处理干物质含量均显著高于不覆盖处理，含水量均显著低于不覆盖处理。不覆盖处理纤维素含量最高，可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量最低，品质最差。秸秆覆盖则表现相反，果实纤维素含量最低，可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量均最高，分别为0.017 g·g-1、0.010%、16.060 mg·kg-1、3.825 mg·g-1。

这表明采用秸秆覆盖、地膜覆盖后，均较不覆盖处理能改善黄瓜的品质，在秸秆覆盖、地膜覆盖中尤以秸秆覆盖的效果最好，因此这种方式对改善黄瓜的品质有利，值得推广。

2.4 秸秆覆盖下各指标的相关分析

产量是黄瓜栽培过程中最重要的指标，在本项研究中测定的指标较多，为进一步明确各指标间的关系，分别将单株产量与秸秆覆盖下的农艺性状指标、光合参数、品质指标进行相关分析。由表2～4可以看出，单株产量与茎粗呈显著正相关关系，与其他农艺性状指标的相关性未达显著水平;单株产量与干物质质量、可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量、净光合速率、蒸腾速率、气孔导度呈正相关关系，与水分含量、胞间CO2浓度、纤维素含量呈负相关关系，但均未达显著水平。这表明黄瓜的产量与茎粗关系密切。

3 讨论与结论

有关地面覆盖与作物株高、茎粗、株幅、叶面积等指标关系的研究已有报道，多认为地面覆盖后使生长指标、产量同时上升。赵丽丽等[15]以番茄为研究对象，指出与不覆盖相比较，地面覆盖促进番茄株高、茎粗的增长，其中秸秆覆盖的效果显著。许宁等[16]研究地面覆盖物对水青树幼苗生长发育的影响，表明地面覆盖灌草丛后，水青树幼苗叶面积增加。

笔者研究认为，秸秆覆盖、地膜覆盖促进了黄瓜株高、茎粗、株幅、叶面积的增加，对其生长发育有利，秸秆覆盖处理后的株高、茎粗、株幅、叶面积均高于地膜覆盖处理，这与上述学者的结论一致。其可能的原因是秸秆覆盖能减少土壤水分蒸发、减少水分无效消耗，稳定土层温度，不会导致黄瓜植株在温度快速上升或下降时引起器官衰竭，为黄瓜生长提供较好的生长环境。同时土壤养分充足，促进了黄瓜生长，使产量提高。地膜覆盖或不覆盖条件下升温或降温的速度过快，且养分流失较多，不利于黄瓜的生长。地膜覆盖虽然使田间持水量升高，但水分含量过高不利于蔬菜的生长，容易引起病虫害的发生，对黄瓜生长不利。

净光合速率指光合作用产生的糖类减去呼吸作用消耗的糖类（即净光合作用产生的糖类）的速率，可以直接用来表征光合作用强弱[17]。蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量，通过水分间接用来表征光合作用强弱[17]。气孔是植物叶片与外界进行气体交换的主要通道，它在控制水分损失和获得碳素即生物量产生之间的平衡中起着关键的作用。气孔导度表示的是气孔张开的程度，它是影响植物光合作用的主要因素[17]。胞间CO2浓度指生物体细胞间的二氧化碳的浓度，CO2使植物进行光合作用的原料之一，其浓度与光合作用呈正相关关系[17]。有关地面覆盖对黄瓜光合参数影响的研究报道较少，李宏建等[18]研究地面覆盖对苹果树体生长和果实品质的影响，指出采用农用地毯、碎木屑、园艺地布等地面覆盖后与不覆盖相比较，有效提高净光合速率，这与本项研究的结论类似。笔者认为，采用地面覆盖后，能起到保温保湿的作用，对黄瓜的生长尤其是对黄瓜根系的生长有利，如在地面不覆盖的情况下，水分散发过快，不利于黄瓜的光合作用，光合参数值较低。秸秆覆盖与地膜覆盖相比较，秸秆具有良好的渗水性和透气性，在黄瓜结果盛期，天气炎热，受太阳辐射的影响，地温和气温升高速度较快，秸秆覆盖升温降温的速度慢，而地膜覆盖温度的持续升高反而会抑制根系活力，抑制光合作用，从而影响植株地上部生长。

单株产量、纤维素含量、可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量是描述产量与品质的重要性状，有关地面覆盖物对黄瓜产量、果实品质影响的报道较少。周翠等[19]、吴卫华等[20]、杜荣州[21]、王福琪等[22]的研究表明，覆盖稻草、玉米秸秆使马铃薯可增产20.2%以上。张晓霞等[23]报道，秸秆覆盖改善了葡萄的品质。上述的研究结论与笔者研究类似。秸秆覆盖提高黄瓜产量的原因是土壤温度较高、养分充足、光合作用旺盛，促进了产量的提升。吕家龙等 [24]认为蔬菜果实中如纤维素含量较低，可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量较高，则品质较好。笔者研究表明，采用秸秆覆盖后黄瓜的纤维素含量降低，可溶性糖含量、维生素C含量、可溶性蛋白质含量升高，品质得到改善，表现较好。其原因是地面覆盖后能保温、保水、保肥，较不覆盖能促进黄瓜品质的提升，而秸秆覆盖与地膜覆盖相比较，除了可改善土壤的水、气、热条件之外，还增强了土壤微生物活性，提高有机质含量、氮磷钾含量、改善土壤理化性质，进一步改善了果实的产量与品质。

综上所述，秸秆覆盖有效利用了农田的废弃物——玉米秸秆，使其得到无害化的处理，节约了地膜，降低了白色污染，改善了土壤环境，提高了蔬菜产量与品质，是值得推广的一项技术。

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