時(shí)振宇,陳 健,賈 凱,程云霞,劉遷杰,崔擁民,吳 慧
(1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與園藝學(xué)院,烏魯木齊 830052;2.和田地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,新疆和田 848000;3.新疆沙田農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)有限公司,新疆和田 848000)
【研究意義】黃瓜(CucumissativusL.)為葫蘆科甜瓜屬植物,是我國(guó)設(shè)施種植的主要作物之一[1]。黃瓜生長(zhǎng)需要良好的栽培基質(zhì),椰糠基質(zhì)雖然理化性質(zhì)好[2],但對(duì)于路途較遠(yuǎn)的新疆來(lái)說,購(gòu)買椰糠基質(zhì)存在運(yùn)輸不便、成本較高的問題,在新疆當(dāng)?shù)胤逊N植面積大,每年都會(huì)產(chǎn)生大量番茄秸稈廢棄物[3],如果利用腐熟發(fā)酵的番茄秸稈作為栽培基質(zhì),不僅是對(duì)農(nóng)業(yè)廢棄秸稈的合理利用,也是對(duì)當(dāng)?shù)剌^高成本椰糠栽培的替換,可有效降低基質(zhì)栽培的生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】任志雨等[4]研究小麥秸稈基質(zhì)對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的影響發(fā)現(xiàn)采用50%秸稈與50%草炭基質(zhì)配比栽培黃瓜,黃瓜植株的生長(zhǎng)勢(shì)、葉片葉綠素含量和光合參數(shù)、產(chǎn)量、品質(zhì)均高于對(duì)照。胡曉婷等[5]利用腐熟的番茄秸稈與園土混配種植番茄,結(jié)果表明,當(dāng)純番茄秸稈堆肥∶園土為1∶10時(shí),番茄植株株高、莖粗、葉片數(shù)分別較對(duì)照顯著增高66.07%、11.20%和36.80%,果實(shí)的可溶性固形物、可滴定酸和可溶性蛋白質(zhì)的含量均有提高,產(chǎn)量顯著增高。劉振國(guó)等[6]利用玉米秸稈復(fù)配基質(zhì)栽培黃瓜,結(jié)果表明,含有33%的秸稈基質(zhì)配比能滿足黃瓜根系對(duì)水、氣和肥的要求,有利于黃瓜生長(zhǎng)發(fā)育,對(duì)黃瓜的產(chǎn)量和品質(zhì)方面影響最為顯著?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前有關(guān)在和田地區(qū)沙漠日光溫室主要以沙為主及氣溫較高特殊自然條件下,研究不同配比番茄秸稈基質(zhì)對(duì)黃瓜生長(zhǎng)影響報(bào)道很少。【擬解決的關(guān)鍵問題】將番茄秸稈、椰糠、雞糞、沙子按照不同比例配制成不同栽培基質(zhì),通過對(duì)不同配比基質(zhì)條件下黃瓜生長(zhǎng)、產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)測(cè)定的比較,篩選出適合黃瓜植株生長(zhǎng)、產(chǎn)量高、品質(zhì)好的能夠部分或全部替代椰糠的最佳的復(fù)合基質(zhì)配比。
試驗(yàn)于2019年2~6月,在新疆和田市金葉村日光溫室內(nèi)進(jìn)行。供試黃瓜品種為中蔬128?;|(zhì)材料為椰糠、腐熟的番茄秸稈、沙子、雞糞;番茄秸稈取自和田市金葉村日光溫室廢棄番茄秸稈,充分曬干經(jīng)腐熟發(fā)酵后備用;椰糠、雞糞均來(lái)自新疆沙田農(nóng)業(yè)綜合有限公司;肥料為微量元素水溶肥和大量元素水溶肥。
1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
將處理好的腐熟番茄秸稈與椰糠、沙子、雞糞按不同體積比進(jìn)行復(fù)配,試驗(yàn)設(shè)置5個(gè)處理(T1、T2、T3、T4和T5),1個(gè)對(duì)照(CK),3次重復(fù),每個(gè)重復(fù)1個(gè)栽培槽,共設(shè)18個(gè)栽培槽,在棚內(nèi)排列采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。表1
表1 不同配比的復(fù)合基質(zhì)(體積百分比%)
Table 1 Composite matrix with different ratios (% by volume)
處理Treatment番茄秸稈Tomato straw椰糠Coconut bran雞糞Chicken manure沙子SandCK0252550T110152550T220102050T3405550T4600040T5800020
1.2.2 秸稈堆漚發(fā)酵及栽培基質(zhì)的配制
2018年8月初將充分曬干后的番茄秸稈粉碎后,放到室外墊有塑料薄膜的溝中,按質(zhì)量比加入0.5% 的尿素和0.5% 的EM菌劑(微生物菌劑,成都生物技術(shù)有限公司研制),在發(fā)酵的過程中番茄秸稈含水量保持在60%左右,每隔15 d翻堆1次。堆體65℃以上持續(xù)5 d,之后堆體溫度逐漸趨于環(huán)境溫度。
1.2.3 定植前及定植后管理
將籽粒飽滿的黃瓜種子浸種催芽后,于2019年1月30日播種50孔穴盤內(nèi),2月28日定植。栽培槽類型為半地上式,槽長(zhǎng)7.0 m,地下部槽深20.0 cm,槽寬70.0 cm,地上部倒梯形,下底寬70.0 cm,上底寬40.0 cm,高為35.0 cm,槽間距40.0 cm。每個(gè)栽培槽放置2根滴灌帶,并覆蓋塑料薄膜。定植時(shí),每個(gè)栽培槽定植2行,采用“品”字形定植,株距30.0 cm,澆透定植水。緩苗后澆1次清水、緩苗后至開花前每隔4 d澆1次清水、初花期每隔3 d澆1次清水、結(jié)果期每隔2 d澆1次清水并按3 kg/667m2隨水加入大量元素水溶肥,另外,分別在緩苗后、初花期、根瓜采收后各噴施1次250倍微量元素水溶肥。
定植后,通過保溫被的揭蓋、后墻通氣孔關(guān)合使白天溫度控制在18~30℃,夜間溫度控制在15~18℃。黃瓜整枝以主蔓結(jié)瓜為主,側(cè)蔓及早打掉,后期及時(shí)清除老葉。發(fā)現(xiàn)蚜蟲后及時(shí)噴施1 000倍吡蟲啉藥劑進(jìn)行防治。
1.2.4 測(cè)定指標(biāo)1.2.4.1 栽培基質(zhì)理化性質(zhì)
定植前,取部分配好風(fēng)干基質(zhì)采取郭世榮的方法[7]測(cè)定基質(zhì)容重、總孔隙度、通氣孔隙、持水孔隙度、氣水比、pH值和EC值。
1.2.4.2 黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)
定植后,分別在黃瓜的初花期、盛果期,每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取6株,用卷尺測(cè)量幼苗株高,游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗,最大葉長(zhǎng)、最大葉寬,根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)及以下公式計(jì)算出葉面積。最大葉面積 = 14.61 -5 L+ 0.94 L + 0.47 W + 0.63W - 0.62 LW[8];第一坐果節(jié)位:從子葉節(jié)向上數(shù)黃瓜坐果的節(jié)位數(shù);3月29日至5月16日,每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取10株,統(tǒng)計(jì)黃瓜產(chǎn)量,用0.01 g電子天平稱取黃瓜單果重,統(tǒng)計(jì)單株結(jié)果數(shù),計(jì)算每個(gè)處理的總產(chǎn)量。另外,統(tǒng)計(jì)每株的雌花數(shù)并根據(jù)已測(cè)定的單株結(jié)果數(shù),計(jì)算出坐果率。每個(gè)重復(fù)隨機(jī)選取長(zhǎng)勢(shì)一致的黃瓜果實(shí)采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定可溶性蛋白含量[9],蒽酮比色法測(cè)定可溶性糖含量[10],二甲苯萃取比色法測(cè)定VC含量[11],水楊酸比色法測(cè)定硝酸鹽含量[12],取平均值。
采用WPS 2019軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,利用DPS v7.05軟件進(jìn)行方差分析(P<0.05),利用隸屬函數(shù)對(duì)黃瓜的生長(zhǎng)發(fā)育及品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià),隸屬函數(shù)所用公式為R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),反隸屬函數(shù)公式為R’(Xi)= 1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin),公式中Xi為指標(biāo)測(cè)定值,Xmax、Xmin為所有參試材料某一指標(biāo)的最大值和最小值[13]。
研究表明,隨著番茄秸稈比例增加,容重整體上在減小,容重最大的是對(duì)照(CK),為0.81 g/cm3,最小的是處理T5,為0.52 g/cm3;總孔隙度在74.74%~83.84% ,最大的是處理T5,為83.40%;通氣孔隙在18.12%~30.13%,最大的是處理T5;基質(zhì)持水孔隙最大的是處理T1,氣水比最大的是處理T5。隨著秸稈比例的增加,基質(zhì)的pH值和EC值均增大,對(duì)照(CK)的pH值和EC值均為最小,分別為8.03、1.10 mS/cm,處理T5的pH值和EC值均為最大,分別為8.15、1.30 mS/cm。表2
表2 栽培基質(zhì)理化性質(zhì)
Table 2 Physical and chemical properties of cultivated substrates
處理Treatment容重Unit weight(g/cm3)總孔隙度Total porosity(%)通氣孔隙度Ventilation porosity(%)持水孔隙度Water holding porosity(%)氣水比Gas water ratiopHEC(mS/cm)CK0.8174.7419.7854.960.368.031.10T10.7479.2818.1261.160.308.071.12T20.7578.8719.3759.510.338.081.13T30.7279.7619.2560.510.328.091.14T40.5182.6825.5657.120.458.091.18T50.5283.4030.1353.270.578.151.30
研究表明,無(wú)論是黃瓜生長(zhǎng)的初花期還是在盛果期,隨著番茄秸稈比例的增加各處理生長(zhǎng)指標(biāo)值基本呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)。其中,T3處理下初花期株高最高,為64.97 cm,T2和T3間差異不顯著,但T2、T3顯著大于其他處理;莖粗最大的是T3,為8.00 mm,CK、T1、T2、T3之間無(wú)差異;葉面積最大的是T2,為187.38 cm2,處理T2和T3間無(wú)差異但顯著高于CK;葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)最大的是T3為41.36,最小的是T5只有37.63。初花期到盛果期株高增長(zhǎng)最快的是處理T2,增加了156.55 cm,莖粗增長(zhǎng)最快的是處理T4,增加了2.05 cm,對(duì)照增長(zhǎng)最慢,只有1.42 mm,葉面積增長(zhǎng)最快的是處理T2,增加282.98 cm2,初花期到盛果期葉片葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)呈上升趨勢(shì),上升幅度最大的是處理T1,增大了20.73,上升幅度最小的是處理T3,增大了11.97。在盛果期,株高最高的是T2,為221.9 cm,T2和T3差異不顯著,但顯著大于其他處理;莖粗最大的是T3,為9.88 mm,顯著大于其他處理;葉面積最大的是T2,為470.36 cm2,T2和CK差異不顯著,T2和CK顯著大于其他處理;葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)最大的是T1,為56.63,最小的是T5,為51.30。表3
研究表明,在黃瓜坐果方面,處理T1、T2、T3、T4的坐果率顯著大于CK、T5,處理T1、T2、T3、T4差異不顯著,坐果率大小依次是T4 > T3 > T2 > T1 > CK > T5,當(dāng)秸稈含量不超過60%時(shí),基質(zhì)中增加秸稈比例,可以提高黃瓜的坐果率。坐果節(jié)位的高低是影響植株的早晚熟重要因素,處理T4的第1坐果節(jié)位最大,顯著大于對(duì)照及其它處理,處理T1、T2、T3、CK顯著大于T5,T1、T2、T3、CK之間差異不顯著,處理T5坐果節(jié)位最低,有利于黃瓜提早開花結(jié)果,促進(jìn)早熟栽培。
單株結(jié)果數(shù)決定了產(chǎn)量的大小,單株結(jié)果數(shù)最大的是T3,顯著大于其它處理,單株結(jié)果數(shù)大小依次是T3 > CK > T2 > T4 > T1 > T5。處理T3的單果重最大,比對(duì)照重15.9 g,處理T4單果重最小,為201.02 g,單果重大小依次是T3 > T1 > T2 > CK > T4 > T5,單株產(chǎn)量最大的是處理T3,為2.71 kg,顯著大于其他各處理,單株產(chǎn)量大小依次是T3 > T2 > T1 > CK > T5 > T4,667 m2產(chǎn)量最大是處理T3,比對(duì)照高1 264.00 kg,顯著大于其它處理,產(chǎn)量最小的是處理T5,比對(duì)照低1 229.33 kg,667 m2產(chǎn)量大小依次是T3 > CK > T2 > T1 > T4 > T5。當(dāng)秸稈比例不超過40%時(shí),隨著秸稈比例的增加,黃瓜的產(chǎn)量逐漸提高,秸稈比例超過60%時(shí),黃瓜產(chǎn)量明顯下降。表4
表3 不同配比基質(zhì)條件下黃瓜生長(zhǎng)指標(biāo)比較
Table 3 Comparison of Growth Indicators of Cucumber under Different Ratios of Matrix
處理Treatment生育期Growth stage株高Plant height(cm)莖粗Stem diameter(mm)葉面積Leaf area(cm2)葉綠素相對(duì)含量(SPAD值)Chlorophyll content(SPAD value)CKT1T2T3T4T5初花期62.96b7.83a182.82b38.90b62.86b7.85a184.04ab35.90e64.76a7.88a187.38a38.01c64.97a8.00a187.08a41.36a55.16c7.13c154.95c37.63d55.43c7.45b155.66c37.73dCKT1T2T3T4T5盛果期216.52b9.25c452.82ab51.40c211.01c9.49b421.24d56.63a221.90a9.51b470.36a52.30bc220.66ab9.88a443.89bc53.33b199.22d9.18c430.03cd52.96b185.66e9.22c349.29e51.30c
注:表中同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)
Note: Different lowercase letters after the same column data in the Table indicate significant difference (P<0.05)
表4 不同配比復(fù)合基質(zhì)下黃瓜坐果率、坐果節(jié)位及產(chǎn)量變化
Table 4 Effects of Different Proportion of Composite Substrates on Fruit Setting Rate, Fruit Setting and Yield of Cucumber
處理Treatment坐果率Fruit setting rate(%)第一坐果節(jié)位First fruit setting(節(jié))單株結(jié)果數(shù)Number of Single Leave Results(個(gè))單果重Single fruit weight(g)單株產(chǎn)量Single plant yield(kg)產(chǎn)量Output per(kg/667m2)CK41.16b5.81b12.00b210.33c2.58c10 314.66bT143.46a5.76b11.81d218.67b2.59c10 385.34bT243.66a5.89b11.99b218.33b2.62b10 477.33bT345.01a5.84b12.26a226.32a2.71a10 870.67aT445.06a6.24a11.94c201.02d2.40d9 606.67cT537.93c5.38c11.15e203.33d2.27e9 085.35d
注:表中同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)
Note: Different lowercase letters after the same column data in the Table indicate significant difference (P<0.05)
研究表明,隨著番茄秸稈比例的增加,可溶性糖呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì),其中,處理T3最高,比對(duì)照高出0.35%且顯著大于其它處理,處理T4最低,比對(duì)照低0.49%;在可溶性蛋白上,處理T3最高,其次是T2,處理T2、T3分別比對(duì)照高出1.39、0.41 mg/g,處理T5最低;在VC含量上,CK含量最低,VC含量大小依次是T2 > T3 > T1 > T4 > T5 > CK;隨著秸稈比例的增加,硝酸鹽含量呈現(xiàn)上升趨勢(shì),其中,硝酸鹽含量最低的是T1,為227.50 mg/kg,最高的是T5,為289.10 mg/kg。表5
將各處理黃瓜的株高、莖粗、葉綠素相對(duì)含量、最大葉面積、可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量、硝酸鹽含量、坐果率、單果重、單株產(chǎn)量、667 m2產(chǎn)量這12項(xiàng)指標(biāo),利用隸屬函數(shù)平均值進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),研究表明,處理T3的綜合評(píng)價(jià)值最大為0.76,處理T5的最小只有0.18,CK為0.52,綜合評(píng)價(jià)順序依次是T3 > T2 > T1 > CK > T4 > T5。表6
表5 不同配比基質(zhì)下黃瓜生理指標(biāo)變化
Table 5 Effects of Different Proportioning Substrates on Physiological Indexes of Cucumber
處理Treatment可溶性糖含量Soluble sugar(%)可溶性蛋白Soluble protein(mg/g)VC含量VC(mg/100 g)硝酸鹽含量Nitrate(mg/kg)CK1.54b6.08bc9.96b229.23cT11.17c5.84bc12.25ab227.50cT21.53b6.49ab18.83a246.99bcT31.89a7.47a14.58ab268.32abT41.05c5.87bc12.24ab276.93aT51.08c5.20c11.08b289.10a
注:表中同列數(shù)據(jù)后的不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)
Note: Different lowercase letters after the same column data in the Table indicate significant difference (P<0.05)
表6 各處理黃瓜生長(zhǎng)、品質(zhì)及產(chǎn)量的隸屬函數(shù)
Table 6 Analysis of membership function of cucumber growth, quality and yield
指標(biāo)IndexT1T2T3T4T5CKR(1)0.71.000.970.370.000.85R(2)0.440.471.000.000.060.10R(3)0.591.000.780.670.000.86R(4)1.000.190.380.310.000.02R(5)0.110.561.000.000.040.58R(6)0.280.571.000.30.000.39R(7)0.261.000.520.260.130.00R(8)1.000.680.340.030.200.97R(9)0.480.800.991.001.000.45R(10)0.700.681.000.000.090.37R(11)0.730.801.000.300.000.70R(12)0.310.270.220.000.701.00S(1)0.550.660.760.270.180.52
注:R(1)、R(2)、R(3)、R'(4)、R(5)、R(6)、R(7)、R(8)、R(9)、R(10)、R(11)、R(12),分別表示株高、莖粗、葉面積、葉綠素、可溶性糖、可溶性蛋白、VC、硝酸鹽含量的反隸屬函數(shù)值、坐果率、單果重、單株產(chǎn)量、畝產(chǎn)量的隸屬函數(shù)值,S(1)表示各指標(biāo)隸屬函數(shù)平均值
Note: R (q), R (t), R (w), R'(x), R (dc), R (y) and R (z) represent the anti-membership function values of soluble protein, soluble sugar, vitamin C, nitrate content, plant yield, chlorophyll content and the total membership function values of each index respectively, the same as the Table above
作為理想基質(zhì)其容重0.1~0.8 g/cm3、總孔隙度為60%~90%、通氣孔隙為15%~30%、持水孔隙為40%~75%、氣水比為0.25~0.50[15-16],pH在5.5~7.5,EC值小于2.6 mS/cm[17],能夠?yàn)楦H提供良好的水、肥、氣、熱等環(huán)境,從而促進(jìn)作物的生長(zhǎng)發(fā)育并能獲得高產(chǎn)。試驗(yàn)中,各處理基質(zhì)容重0.51~0.81 g/cm3,總孔隙度74.74%~83.4%,通氣孔隙18.12%~ 21.56%,持水孔隙54.96%~64.27%,氣水比0.3~0.36,pH值8.03 ~8.15,EC值在1.1~1.3 mS/cm。除了pH值,其它指標(biāo)均在基質(zhì)理想范圍內(nèi),各處理的pH值較正常值偏高,在8.03~8.15,這可能與椰糠、腐熟雞糞、當(dāng)?shù)氐纳匙蛹胺呀斩捚珘A性有關(guān)[18],但試驗(yàn)黃瓜生長(zhǎng)狀況良好。栽培過程中施用適量的腐殖酸肥料來(lái)調(diào)節(jié)栽培基質(zhì)的酸堿度,使基質(zhì)的理化性質(zhì)保持在理想范圍內(nèi)。
番茄秸稈的比例在10%(T1)、20%(T2)、40%(T3)時(shí),黃瓜的生長(zhǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量均優(yōu)于對(duì)照,黃瓜長(zhǎng)勢(shì)較好,植株健壯,產(chǎn)量高,這與胡曉婷等[5]研究的番茄秸稈堆肥能夠促進(jìn)番茄生長(zhǎng)和增產(chǎn)的影響結(jié)果相似,周志紅等[19]研究的番茄植株水提液對(duì)黃瓜植株生長(zhǎng)有抑制作用,但試驗(yàn)中T1、T2、T3處理的黃瓜植株生長(zhǎng)良好,表明番茄秸稈經(jīng)過EM菌劑和尿素腐熟發(fā)酵之后,番茄秸稈的抑制作用減小,對(duì)黃瓜生長(zhǎng)的表現(xiàn)為促進(jìn)作用。當(dāng)番茄秸稈達(dá)到60%(T4)和80%(T5)時(shí),基質(zhì)通氣孔隙增大,持水能力相對(duì)降低,黃瓜屬于淺根系植物,根系主要分布在淺土層[1],因此,黃瓜根系在水分和養(yǎng)分上受到限制,造成黃瓜長(zhǎng)勢(shì)較弱,生長(zhǎng)指標(biāo)及產(chǎn)量各方面均小于對(duì)照,這與王濤等[1]研究的菇渣復(fù)合基質(zhì)對(duì)黃瓜生長(zhǎng)影響時(shí),表明通氣孔隙較大的配方會(huì)對(duì)黃瓜的生長(zhǎng)受到抑制的結(jié)果相符合。因此,番茄秸稈比例在40%(T3)以下時(shí),對(duì)黃瓜生長(zhǎng)有促進(jìn)作用,番茄秸稈比例大于60%時(shí),不利于黃瓜植株的生長(zhǎng)。
果實(shí)中可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量是影響果實(shí)品質(zhì)和價(jià)值的主要因素[20-21]。硝酸鹽也是影響果實(shí)品質(zhì)的重要因素,果實(shí)硝酸鹽含量小于432.00 mg/kg,可以安全生食[22-23]。試驗(yàn)研究結(jié)果表明,可溶性糖、可溶性蛋白最高的均是處理T3,VC含量最高的是T2;另外,隨著番茄秸稈比例的增加,黃瓜果實(shí)硝酸鹽含量呈上升趨勢(shì),處理T1硝酸鹽含量最低,為227.50 mg/kg,最高處理T5,為289.10 mg/kg,在栽培基質(zhì)中加入適量的番茄秸稈作為可以改善黃瓜果實(shí)的品質(zhì)。
T3(番茄秸稈∶椰糠∶雞糞∶沙子=40∶5∶5∶50)在株高、莖粗、葉面積,可溶性糖、可溶性蛋白、產(chǎn)量方面均優(yōu)于對(duì)照,為最佳的黃瓜栽培基質(zhì)配方。在新疆和田地區(qū)沙漠溫室黃瓜生產(chǎn)過程中,可將腐熟的番茄秸稈部分代替椰糠。