設(shè)施黃瓜全營養(yǎng)栽培基質(zhì)配方應(yīng)用效果比較

李洪卓，林 娜，楊 媛，寇津銘，李佳瑩，潘 凱*

（1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150030；2.濱州職業(yè)學(xué)院，山東 濱州 256600）

黃瓜（Cucumis sativus L.），葫蘆科，別名胡瓜、王瓜，為1年生攀援草本植物[1]。黃瓜作為我國設(shè)施栽培的主要蔬菜之一，因其果實(shí)具有特殊的芳香氣味以及清脆多汁的口感深受人們的喜愛[2]。

隨著黑龍江省設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，設(shè)施內(nèi)高強(qiáng)度生產(chǎn)及較高的復(fù)種指數(shù)所帶來的諸多問題不容忽視。大量施用化肥引起的土壤鹽漬化問題日益突出。土壤鹽漬化使土壤滲透能力下降，蔬菜根部無法吸收足夠的養(yǎng)分，阻礙了蔬菜的健康生長[3]。此外，在設(shè)施蔬菜施肥的過程中，大多農(nóng)戶喜歡偏施氮肥、鉀肥，對(duì)有機(jī)質(zhì)肥料的施入較少，這就使得土壤中的微量元素缺失嚴(yán)重[4]。

為解決設(shè)施園藝中存在的上述土壤問題，農(nóng)業(yè)有機(jī)物料基質(zhì)化的合理利用應(yīng)運(yùn)而生。國內(nèi)已經(jīng)在基質(zhì)配方篩選方面做了大量的研究[5-7]，提出了可以利用當(dāng)?shù)刈魑锝斩捵鳛樵耘嗷|(zhì)原料的建議。農(nóng)業(yè)有機(jī)物料基質(zhì)化不施化肥或者少施化肥，能有效降低農(nóng)產(chǎn)品中的硝酸鹽含量、顯著改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，同時(shí)還可以有效緩解土壤次生鹽漬化及土壤連作障礙[8]。王天曉[9]的研究表明，用不經(jīng)腐熟的玉米秸稈與爐渣以體積比2∶1配比的基質(zhì)栽培黃瓜，其生長狀況良好，產(chǎn)量和品質(zhì)都較土和草炭有所提高。

黑龍江省作為物質(zhì)資源大省，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的有機(jī)廢棄物較多，發(fā)展農(nóng)業(yè)廢棄物再利用的優(yōu)勢(shì)明顯，農(nóng)業(yè)廢棄物的運(yùn)用既能循環(huán)利用可再生資源，又能解決當(dāng)?shù)丨h(huán)境污染問題，變廢為寶，對(duì)于促進(jìn)黑龍江省經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展、實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)將起到十分重要的作用。

試驗(yàn)著重將玉米秸稈、腐熟牛糞、稻殼、爐渣等有機(jī)廢棄物作為原料，以目前設(shè)施栽培面積較大的黃瓜為試驗(yàn)材料，進(jìn)行低成本、高質(zhì)量栽培效果研究。通過分析不同基質(zhì)配方對(duì)黃瓜果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的影響，探索在減少化肥用量的情況下保證黃瓜穩(wěn)產(chǎn)的可能性，以期為基質(zhì)栽培蔬菜增加產(chǎn)量、提高品質(zhì)開拓思路，并為進(jìn)一步在非耕地發(fā)展有機(jī)生態(tài)型無土栽培蔬菜和充分利用當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)資源提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試作物：津早1號(hào)黃瓜由天津科潤津豐種業(yè)有限責(zé)任公司提供。

供試基質(zhì)物料：粉碎的玉米秸稈、腐熟牛糞、稻殼、爐渣均由雙城市達(dá)盛化工有限公司提供，蚯蚓糞由沈陽尊龍生物技術(shù)有限公司提供。

供試肥料：尿素由中共石油天然氣股份有限公司提供，硫酸鉀由國投新疆羅布泊鉀鹽有限公司提供。

輔助物質(zhì)：交聯(lián)丙烯酰胺-丙烯酸鉀共聚物（CP載體），由北京漢力葆科貿(mào)中心提供。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2016年9月—2017年10月在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝設(shè)施工程中心進(jìn)行。黃瓜進(jìn)行常規(guī)土壤育苗，當(dāng)幼苗生長至4葉1心時(shí)，選擇長勢(shì)一致的幼苗，定植到不同處理的栽培槽中。試驗(yàn)以土壤為對(duì)照（CK），黃瓜栽培基質(zhì)基礎(chǔ)物料（S1）為秸稈∶牛糞∶稻殼∶爐渣＝2∶3∶3∶2（體積比），根據(jù)不同的配方比和添加化肥量共設(shè)置6個(gè)處理（表1）。栽培槽用普通磚搭建而成，槽的規(guī)格為長×寬×高＝（480×48×20）cm，槽間距為50 cm。槽底部鋪1層塑料棚膜起到貯水和防滲漏的作用。

試驗(yàn)的水分管理均采用滴箭式系統(tǒng)，定植后用滴灌方式進(jìn)行灌溉，每個(gè)植株1個(gè)滴頭，水直接由滴管滴到植株的根部，并只澆灌清水。定植后10、20、30、40 d，從栽培槽中取樣進(jìn)行植株生長指標(biāo)（株高、莖粗）測(cè)定，果實(shí)成熟后對(duì)生理指標(biāo)（根系體積、根系活力）、果實(shí)品質(zhì)（可溶性糖、可溶性蛋白、抗壞血酸、有機(jī)酸、果實(shí)硬度）和產(chǎn)量進(jìn)行測(cè)定；定植后10、20、30、80 d測(cè)量不同基質(zhì)的理化性質(zhì)，包括pH值、電導(dǎo)率和速效養(yǎng)分（N、P、K）含量。試驗(yàn)各處理的田間管理措施與當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)管理措施一致。

表1 黃瓜栽培基質(zhì)和肥料配方處理

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 生長和生理指標(biāo)的測(cè)定

株高、莖粗，采用常規(guī)方法測(cè)定；植株根系體積采用水取代法測(cè)定[10]；植株根系活力采用TTC法[11]。

1.3.2 果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量的測(cè)定

可溶性糖和總糖含量測(cè)定參照高俊鳳[10]的蒽酮法進(jìn)行測(cè)定；可溶性固形物的測(cè)定參照王晶英[12]的阿貝折射儀法測(cè)定；有機(jī)酸含量測(cè)定參照蔡永萍[13]的滴定法進(jìn)行測(cè)定；可溶性蛋白質(zhì)含量測(cè)定參照高俊鳳[10]的考馬斯亮藍(lán)染色法進(jìn)行測(cè)定。

產(chǎn)量的測(cè)定采用單株測(cè)產(chǎn)法，每個(gè)處理取6株。

1.3.3 基質(zhì)理化性質(zhì)的測(cè)定

基質(zhì)pH值、EC值分別按照水土比5∶1的浸提方法用酸度計(jì)、電導(dǎo)率儀進(jìn)行測(cè)定[14]；速效氮含量采取堿解擴(kuò)散—容量法進(jìn)行測(cè)定；速效磷含量采取M3浸提—鉬銻抗比色法進(jìn)行測(cè)定；速效鉀含量采取M3浸提—火焰光度法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)中所測(cè)得的原始數(shù)據(jù)使用Microsoft Excel（Office 2003）軟件完成整理；數(shù)據(jù)處理采用SAS 9.1 軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同配方基質(zhì)對(duì)黃瓜生長勢(shì)的影響

由圖1可知，黃瓜的植株高度隨定植時(shí)間的延長而增長。不同處理間比較，在第10天時(shí)，各處理間無顯著差異；在第20、30天時(shí)，S1T3處理顯著低于其他處理，其他各處理之間無顯著差異；在第40天時(shí)，株高依次為S1T1＞S1T5＞CK＞S1T4＞S1T2＞S1T3。

分析在不同基質(zhì)配方處理對(duì)黃瓜植株莖粗的影響中（圖2），在第10天時(shí)，CK、S1T1、S1T3低于S1T4處理且差異顯著；在第20天時(shí)，S1T4顯著高于S1T3處理，其他處理之間差異不顯著，在第40天時(shí)，各處理之間差異不顯著。在各處理中，S1T4和S1T5處理莖粗相對(duì)較粗。

2.2 不同配方基質(zhì)對(duì)黃瓜根系的影響

由圖3可知，不同基質(zhì)配方對(duì)黃瓜植株根體積無顯著影響，且各組處理之間差異不顯著。其中S1T3處理低于對(duì)照及其他處理。S1T4和S1T5處理的黃瓜植株根體積較大，高于對(duì)照及其他處理。

由圖4可知，S1T3處理的根系活力最低，其次是S1T2處理，二者均顯著低于對(duì)照及其他處理；S1T1處理高于對(duì)照處理但低于S1T4、S1T5處理。S1T4、S1T5處理的黃瓜根系活力較高，高于對(duì)照及其他處理，且差異顯著。

2.3 不同配方基質(zhì)對(duì)黃瓜產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同配方基質(zhì)的黃瓜平均單果質(zhì)量在0.18～0.20 kg，其中S1T5平均單果質(zhì)量最大，為0.20 kg；S1T5的平均每株果數(shù)最多且與各組處理差異顯著，S1T3處理的平均每株果數(shù)最少。黃瓜667 m2產(chǎn)量在4 075.11～9 857.13 kg，S1T5處理的黃瓜667 m2產(chǎn)量為各組處理最高，其次是S1T4處理，S1T5處理與其他各組處理間差異顯著。綜合來看，S1T4和S1T5處理的黃瓜產(chǎn)量指標(biāo)優(yōu)于其他處理。

圖1 不同配方基質(zhì)處理下黃瓜植株株高

圖2 不同配方基質(zhì)處理下黃瓜植株莖粗

2.4 不同配方基質(zhì)對(duì)黃瓜品質(zhì)的影響

由表3可知，S1T5處理的可溶性糖含量最高，S1T3處理含量最低，S1T5和S1T3處理間差異顯著；除S1T3處理外，其余處理均高于對(duì)照處理，但差異不顯著。S1T2、S1T5處理的黃瓜果實(shí)可溶性蛋白含量最高，均顯著高于S1T3處理；除S1T3和S1T1處理外，其余處理均高于對(duì)照處理，但差異不顯著。S1T5、S1T4處理抗壞血酸含量顯著高于其他處理，且兩組處理間也有顯著差異。S1T5的有機(jī)酸含量最低，且顯著低于S1T3。各處理間果實(shí)硬度無顯著差異。

2.5 不同配方基質(zhì)理化性質(zhì)的變化

2.5.1 不同配方基質(zhì)pH值的變化

圖5表示不同黃瓜栽培基質(zhì)pH值的變化，在第10天時(shí)，各處理基質(zhì)pH值無顯著差異；在第20天時(shí)，S1T2基質(zhì)的pH值高于其他各處理，S1T3基質(zhì)的pH值低于其他各處理，且兩者之間差異顯著；在第30天時(shí)，CK、S1T3和S1T5基質(zhì)的pH值低于其他各處理，且與其他處理差異顯著；在第80天時(shí)，各處理基質(zhì)pH值無顯著差異。

2.5.2 不同配方基質(zhì)EC值的變化

由圖6可知，在第10天時(shí)，CK、S1T1和S1T2處理的EC值低于其他各處理，且與S1T3、S1T5處理差異顯著；在第20天時(shí)，各處理基質(zhì)EC值無顯著差異；第30天時(shí)，S1T3基質(zhì)的EC值高于其他各處理，且與S1T2、S1T4和S1T5處理差異顯著；第80天時(shí)，各處理基質(zhì)EC值無顯著差異。

圖3 不同配方基質(zhì)處理下黃瓜植株根體積

圖4 不同配方基質(zhì)處理下黃瓜植株根系活力

表2 不同栽培基質(zhì)的黃瓜產(chǎn)量

表3 不同黃瓜栽培基質(zhì)對(duì)黃瓜果實(shí)品質(zhì)的影響

2.5.3 不同配方基質(zhì)速效養(yǎng)分含量的變化

由圖7可知，除CK外，各組處理中栽培基質(zhì)在整個(gè)生長期的速效氮含量呈先下降后上升的趨勢(shì)。在黃瓜定植后第10天，S1T2速效氮含量最低，CK含量最高；第20、30天，S1T5處理速效氮含量最高，但各組之間差異不顯著；第80天，除CK以外，各處理速效氮含量呈顯著上升趨勢(shì)，且各組處理速效氮含量均高于對(duì)照且差異顯著，其中，S1T5處理速效氮含量最高，其次是S1T3處理。

由圖8可知，在第10、20、30天基質(zhì)速效磷含量變化不大；在第80天時(shí)，CK速效磷含量下降幅度最大，顯著低于其他處理，其中S1T5速效磷含量最高。

由圖9可知，在第10、20、30天，不同處理黃瓜栽培基質(zhì)中速效鉀含量的變化均無顯著差異；到第80天時(shí)，速效鉀含量下降明顯，其中CK、S1T3、S1T4速效鉀含量較低，S1T2速效鉀含量最高，S1T5次之。

3 結(jié)論與討論

大量研究表明，有機(jī)基質(zhì)能為作物的生長發(fā)育提供良好的水、肥、氣等根際環(huán)境。株高、莖粗是植物植株比較直觀的形態(tài)指標(biāo)，能直接反應(yīng)植株生長狀況。經(jīng)研究證明，不同的栽培基質(zhì)配方對(duì)作物生長有不同的影響。劉振國等[15]究表明V（草炭）∶V（蛭石）∶V（珍珠巖）＝4∶3∶3栽培基質(zhì)處理的黃瓜株高最高，V（玉米秸稈）∶V（蛭石）∶V（珍珠巖）＝1∶1∶0的栽培基質(zhì)黃瓜莖粗最大、產(chǎn)量和品質(zhì)較優(yōu)。

本試驗(yàn)也證明不同配比基質(zhì)的黃瓜株高和產(chǎn)量有不同的差異，合理配比的基質(zhì)能明顯提高黃瓜的植株生長量和產(chǎn)量。在所有處理中，S1T5處理無論是品質(zhì)還是產(chǎn)量均為最高，原因可能是向有機(jī)基質(zhì)中添加了適量的尿素和硫酸鉀，兩者相互補(bǔ)充，既能充分發(fā)揮有機(jī)基質(zhì)養(yǎng)分齊全、肥效持久的優(yōu)勢(shì)又能利用化肥養(yǎng)分集中、肥效快的特點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到提高蔬菜產(chǎn)量的目的；S1T1和S1T3處理也添加了不同比例的尿素和硫酸鉀，但效果不理想；因此，S1T5處理的基本物料體積比最適宜作為黃瓜栽培基質(zhì)配方。

試驗(yàn)測(cè)得，黃瓜栽培基質(zhì)在各時(shí)期pH值始終保持穩(wěn)定，其中S1T4、S1T5處理pH值均穩(wěn)定維持在6.0～7.0，是較為理想的黃瓜栽培基質(zhì)；S1T4和S1T5配方的基質(zhì)理化性狀更適宜黃瓜植株生長。S1T3處理與其他處理相比，根體積小、根系活力最差，進(jìn)而影響到地上部生長，原因可能是配方中含有較多的秸稈，秸稈在降解過程中導(dǎo)致根系微生物活動(dòng)增強(qiáng)，可能影響了黃瓜根系的生長，導(dǎo)致植株生長狀況較差。

有機(jī)物經(jīng)微生物分解可轉(zhuǎn)化成蔬菜可吸收利用的有效養(yǎng)分，肥效長而穩(wěn)。在定植后，基質(zhì)本身轉(zhuǎn)化釋放的養(yǎng)分就可滿足作物吸收利用的要求[16]。試驗(yàn)中，從基質(zhì)氮、磷、鉀養(yǎng)分釋放動(dòng)態(tài)可以看出，從黃瓜定植后至開花期栽培基質(zhì)的速效N含量呈下降趨勢(shì)，直到黃瓜整個(gè)生長發(fā)育周期的最后階段又呈上升的趨勢(shì)，這與朱詠莉等[17]的研究結(jié)果一致，這可能是微生物促使基質(zhì)中物質(zhì)分解使速效氮含量增加的緣故。在黃瓜生長的前期栽培基質(zhì)的速效磷含量一直保持較高的水平，在黃瓜生長發(fā)育后期栽培基質(zhì)的速效磷含量下降十分明顯，但未影響黃瓜的生長，這與朱國梁等[18]的研究保持一致。

圖5 不同處理黃瓜栽培基質(zhì)pH值的變化

圖6 不同處理黃瓜栽培基質(zhì)EC值的變化

圖7 不同處理黃瓜栽培基質(zhì)中速效氮含量的變化

圖8 不同處理黃瓜栽培基質(zhì)中速效磷含量的變化

圖9 不同處理黃瓜栽培基質(zhì)中速效鉀含量的變化

通過對(duì)不同栽培基質(zhì)配方的比較，綜合來看，S1T4和S1T5兩個(gè)基質(zhì)配方最好。無論在黃瓜的生長勢(shì)，還是在產(chǎn)量和品質(zhì)方面都是較為理想的基質(zhì)配比，可以推廣應(yīng)用。其中S1T4處理為不加肥的配方，不僅增加了基質(zhì)栽培的經(jīng)濟(jì)效益，而且還符合國家提倡的減肥的政策。S1T3處理在各個(gè)檢測(cè)指標(biāo)中，均低于對(duì)照，且前期緩苗比較困難，不考慮實(shí)踐應(yīng)用。