楊??? 姚文英 彭翠蘭
摘要 為了探究一種適宜南疆日光溫室蔬菜栽培的復(fù)混基質(zhì)。以蛭石、粗砂、樹葉、菇渣、鋸末5種材料為試材,按不同體積比設(shè)置10種配方,以粗砂基質(zhì)為對(duì)照,進(jìn)行番茄栽培試驗(yàn),通過對(duì)基質(zhì)的理化性質(zhì)、根區(qū)環(huán)境參數(shù)(溫度、濕度)和番茄生長(zhǎng)、生物量指標(biāo)的測(cè)定。結(jié)果表明,與CK相比,10個(gè)復(fù)混處理基質(zhì)的理化性質(zhì)均優(yōu)于CK,T4與T6處理表現(xiàn)最佳;根區(qū)溫度T6表現(xiàn)最優(yōu),較CK提高了2.38 ℃;T8保水能力最好,平均含水量較CK提高了11.58%;植株生物量綜合表現(xiàn)最好的為T6。綜合對(duì)比認(rèn)為,復(fù)混基質(zhì)因其相對(duì)理想的理化性質(zhì),改善了根際生長(zhǎng)環(huán)境,有利于番茄根系的擴(kuò)展延伸,對(duì)番茄的生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用。
關(guān)鍵詞 基質(zhì)栽培;復(fù)混基質(zhì);根區(qū)溫度;根區(qū)含水率
中圖分類號(hào) S626 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A
文章編號(hào) 0517-6611(2020)10-0031-05
doi:10.3969/j.issn.0517-6611.2020.10.010
Abstract In order to explore a compound matrix suitable for vegetable cultivation in solar greenhouse in Southern Xinjiang,vermiculite, coarse sand, leaves, mushroom residue and sawdust were used as test materials, 10 formulations were set according to different volume ratios, and the coarse sand matrix was used as control for tomato cultivation experiments. The physicochemical properties of the matrix, the environmental parameters (temperature and humidity) of the root zone, and the indexes of tomato growth and biomass were determined.The result showed that compared with CK, the physical and chemical properties of the 10 complex mixing matrices were superior to CK, and the T4 and T6 treatments had the best performance.The temperature in the root region was T6, which was 2.38 ℃ higher than that of CK.T8 had the best water retention capacity, and the average water content was 11.58% higher than CK.The best comprehensive performance of plant biomass was T6.The comprehensive comparison showed that the remixed matrix, due to its relatively ideal physical and chemical properties, improved the rhizosphere growth environment, facilitated the extension of tomato roots, and promoted the growth of tomato to some extent.
Key words Substrate culture; Mixed substrate;Root zone temperature;Root zone moisture content
基質(zhì)栽培(substrate culture)是無(wú)土栽培的一種模式,通過人工選取非土壤材料在隔絕土壤的條件下通過水肥一體化措施進(jìn)行作物栽培[1]。目前用農(nóng)業(yè)廢棄物(玉米稈、玉米芯、向日葵稈、菇渣、鋸末、花生殼、椰子殼等)作為草炭、蛭石和珍珠巖等基質(zhì)的替代物用作無(wú)土栽培基質(zhì)已進(jìn)入生產(chǎn)實(shí)用階段,從而大大降低了無(wú)土栽培基質(zhì)的成本[2],這使基質(zhì)栽培向自然條件惡劣的偏遠(yuǎn)地區(qū)推廣成了可能,尤其南疆地處天山山脈以南,昆侖山以北,地域面積廣,年平均降水量100.8 mm,年平均氣溫13.2 ℃,平均日照時(shí)數(shù)2 689.5 h[3],主要農(nóng)事活動(dòng)以環(huán)塔里木盆地區(qū)域綠洲開展農(nóng)業(yè)為主,獨(dú)特的自然區(qū)位優(yōu)勢(shì)極有利于發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè),但該地區(qū)由于水資源匱乏、土壤鹽堿普遍偏重,尤其在多茬次種植后的土壤問題導(dǎo)致的減產(chǎn)現(xiàn)象嚴(yán)重,因此日光溫室基質(zhì)栽培成為南疆設(shè)施農(nóng)業(yè)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的趨勢(shì)。
目前關(guān)于復(fù)混基質(zhì)栽培研究較多,其中楊敬華等[4]利用沼渣-沼液進(jìn)行茄子栽培,發(fā)現(xiàn)其能夠促進(jìn)茄子幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育,提高茄子產(chǎn)量,改善果實(shí)品質(zhì);邊三根等[5]在老蔬菜基地大棚中用中藥渣作基質(zhì)進(jìn)行番茄無(wú)土栽培,發(fā)現(xiàn)其與常規(guī)栽培比較,番茄根系發(fā)達(dá),生長(zhǎng)青秀,無(wú)雜草,病蟲害發(fā)生輕,果穗多,結(jié)果多,果型好,產(chǎn)量高和效益好;焦娟等[6]利用稻殼、牛糞等配成的基質(zhì)可以為番茄苗期生長(zhǎng)提供豐富的養(yǎng)分,栽培中結(jié)合滴灌進(jìn)行水肥一體化供給技術(shù),節(jié)省了勞動(dòng)力并減少了肥料的使用量;姜玲[7]使用椰糠基質(zhì)栽培番茄,表明椰糠基質(zhì)對(duì)植株的生長(zhǎng)發(fā)育有良好的影響,在株高、莖粗、葉長(zhǎng)、葉寬、葉片數(shù)和單果重量等方面,椰糠基質(zhì)栽培均優(yōu)于蛭石基質(zhì)栽培;朱普生等[8]研究發(fā)現(xiàn)腐熟甘草渣基質(zhì)能顯著提高番茄果實(shí)總糖、蛋白質(zhì)和類黃酮的含量;張?jiān)剖娴萚9]研究表明蘑菇渣復(fù)合基質(zhì)的容重、總孔隙度都在育苗基質(zhì)適宜的范圍之內(nèi),蘑菇渣復(fù)合基質(zhì)速效磷、速效鉀的含量均明顯高于傳統(tǒng)基質(zhì),速效氮含量也處于較高水平。綜上所述,有機(jī)材料配比的栽培基質(zhì)優(yōu)勢(shì)突出,有一定現(xiàn)實(shí)意義,但就使用面積廣、取材相對(duì)困難的區(qū)域使用單一基質(zhì)會(huì)受到原材料體量限制,因此使用多種材料復(fù)混形成的復(fù)混基質(zhì),對(duì)單一材料的依賴性降低,能通過改變不同配比滿足不同作物對(duì)根系環(huán)境的需求,還能在滿足生產(chǎn)需求的情況下通過及時(shí)改變配比解決某一材料不足的問題。因此復(fù)混基質(zhì)栽培生產(chǎn)所需的成本低、便于操作、穩(wěn)定性好,也可改善作物生長(zhǎng)狀況,提高生產(chǎn)效益,對(duì)南疆貧困地區(qū)發(fā)展設(shè)施農(nóng)業(yè)有積極意義。
1 材料與方法
1.1 試驗(yàn)材料 供試番茄為山東澤汶種子有限公司生產(chǎn)品種“歐曼”。試驗(yàn)于2019年3月5日在新疆兵團(tuán)第一師十團(tuán)七連溫室基地進(jìn)行,溫室長(zhǎng)192 m,跨度12 m,脊高5 m;番茄4葉1心定植,單行種植,單干整枝,株間距20 cm,各處理栽培過程中水肥管理及農(nóng)藝措施均一致。
1.2 試驗(yàn)方法 采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),設(shè)3次重復(fù),栽培槽采用下挖式,北高南低。槽長(zhǎng)11 m,底寬0.3 m,槽口寬0.35 m,北部深0.2 m,中部深0.25 m,南部深0.3 m,槽心的間距為1.4 m,底部槽心線開0.1 m深溝,以供排除積水;在開好槽內(nèi)平鋪0.1 mm塑料薄膜,(膜規(guī)格:11.3 m×1.0 m),均勻填充復(fù)配基質(zhì),鋪平基質(zhì),使基質(zhì)略高于地平面;在填充好的基質(zhì)槽中心線2 m間隔打孔,孔直徑1 cm,大水均勻澆透基質(zhì)后以備定植。
將所選基質(zhì)原材料按照表1進(jìn)行均勻復(fù)配,填充于栽培槽內(nèi),一切準(zhǔn)備工作就緒后,按照株距20 cm定植4葉1心番茄苗。
1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法
1.3.1 基質(zhì)理化性質(zhì)及根區(qū)環(huán)境指標(biāo)。基質(zhì)理化性質(zhì)分別在定植0 d、定植120 d 2次測(cè)定。原材料及復(fù)配后基質(zhì)容重、總孔隙度按照郭世榮等[10]原理,參照頡旭等[11]的測(cè)定方法:取已知容積(V)的容器,稱得質(zhì)量為W1,將試材加入到容器中,加滿水稱重W2,并用紗布皮筋封口,置于水中一晝夜(24 h),取出后稱重W3,并將紗布與皮筋稱重W4。并按如下公式計(jì)算:
容重(BD)(g/cm3)=(W2-W1)/V
總孔隙度(TP)(%)=(W3-W2-W4)×100/V
基質(zhì)(EC)采用雷磁DDS-307儀器測(cè)定,pH采用雷磁METLER TOLEO320儀器測(cè)定。
根區(qū)溫度、濕度使用北京凱安達(dá)儀器儀表有限公司生產(chǎn)多通道環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè),測(cè)點(diǎn)位于每處理行中部與栽培槽中線結(jié)合點(diǎn),傳感器探針插入根基15 cm范圍10 cm深,監(jiān)測(cè)間隔為1 h,主要對(duì)6月16日07:00—6月19日07:00 3個(gè)灌溉周期進(jìn)行截取分析。
1.3.2 番茄植株生長(zhǎng)及生物量。使用卷尺測(cè)定株高,游標(biāo)卡尺測(cè)定莖粗,分別在定植后20、30、40、50、60 d測(cè)定。在番茄進(jìn)入采收期,每處理選取9株,把地上部與地下部分開,測(cè)定鮮重;在烘箱105 ?℃殺青10 min,80 ?℃恒溫烘至恒重,測(cè)定干重。
根幅寬度為根系自然展開平鋪后的寬度,用卷尺測(cè)定。
根冠比=(根部鮮重/地上部鮮重)×100%
1.4 數(shù)據(jù)處理 利用Excel 2007和DPS 7.05版軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 不同復(fù)混基質(zhì)理化性質(zhì)的變化
2.1.1 物理性質(zhì)。容重和總孔隙度是基質(zhì)滿足栽培條件的重要性能指標(biāo)。由表2可知,定植0 d,所有處理容重均顯著小于CK,其中T6容重最小;所有處理總孔隙度均顯著大于CK,其中T6總孔隙度最大。定植120 d,所有處理容重均顯著小于CK,其中T6、T9容重最小;所有處理總孔隙度均顯著大于CK,其中T1、T6總孔隙度最大。綜合比較發(fā)現(xiàn),CK、T1、T2處理容重減小,其他處理容重均增加,T8和T10變化最大,T2變化最小,說明T2在所有處理中容重最穩(wěn)定;所有處理總孔隙度都不同程度降低。
2.1.2 化學(xué)性質(zhì)。由表3可知,定植0 d,所有處理均呈弱堿性,與CK相比,除T4和T9外,其余處理均有顯著性差異,其中T10處理的pH最高;所有處理的EC值均顯著高于CK,其中T6表現(xiàn)最好,比CK高931 μS/cm。定植120 d,基質(zhì)仍呈弱堿性,T4、T5、T7、T9與CK有顯著性差異,其中T7處理pH最低;所有處理的EC值除T9外,其余處理均與CK呈顯著性差異,其中T6的EC值最高。綜合分析可得,定植120 d內(nèi)基質(zhì)pH均降低,其中T7變化幅度最大,超過了CK變化幅度0.61,T4、T6變化最小,2次測(cè)量值相差僅為0.33;所有處理和CK定植120 d時(shí)EC值較定植0 d時(shí)均升高,T4、T6增量最多。
2.2 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄根區(qū)環(huán)境的影響
2.2.1 根區(qū)溫度。不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄根區(qū)溫度影響較大,由圖1和圖2可知,6月17日07:00—10月19日07:00,不同處理番茄最低根區(qū)溫度均出現(xiàn)在10:30左右,最高根區(qū)溫度均出現(xiàn)在19:00左右,T9部分時(shí)段低于CK,其他所有處理的根區(qū)溫度均高于CK,其中以T6、T8和處理的根區(qū)溫度最高。綜合分析,復(fù)混基質(zhì)能不同程度地提高番茄的根區(qū)溫度,配方為粗砂∶蛭石∶菇渣∶樹葉∶鋸末=2.52.5∶1∶2∶2時(shí)表現(xiàn)最好,配方為粗砂∶蛭石∶菇渣∶樹葉∶鋸末=2.52.5∶2∶2∶1表現(xiàn)最差,最高日平均溫度較CK高2.38 ℃,說明試驗(yàn)處理復(fù)混基質(zhì)對(duì)根區(qū)溫度有較大影響。
2.2.2 根區(qū)濕度。根區(qū)含水率隨時(shí)間變化是研究基質(zhì)蓄水能力的關(guān)鍵因素。由圖3可知,基質(zhì)含水率受灌水影響較大,在6月17日07:00—10月19日07:00這段時(shí)間內(nèi)含水率呈波峰狀變化,在10:00左右達(dá)到最小值,12:00左右達(dá)到最大值,所有處理含水率均在所有時(shí)段高于CK,T8、T10表現(xiàn)最好,比CK增加了11.58%、6.56%,說明復(fù)混基質(zhì)吸水及保水能力強(qiáng)于CK。
2.3 不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)的影響
2.3.1 株高和莖粗。由圖4可知,不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄植株的生長(zhǎng)影響差異較大,所有處理中,定植60 d內(nèi)不同復(fù)混基質(zhì)株高均隨定植時(shí)間的延長(zhǎng)而升高,表現(xiàn)為“先快后慢”,其中CK表現(xiàn)最為突出,在定植20~40 d CK株高顯著高于其他處理,且長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于其他處理,但50 d后CK長(zhǎng)勢(shì)變緩,并在60 d 低于其他處理,各處理在30~50 d差異很大,由此可見,復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄定植30~50 d生長(zhǎng)作用大。由圖5可知,莖粗隨定植時(shí)間的延長(zhǎng)不斷變化,0~30 d時(shí)CK莖粗顯著高于其他處理,當(dāng)定植30 d后莖粗增長(zhǎng)勢(shì)頭明顯變?nèi)?,到定?0 d時(shí)CK莖粗小于除T1、T10其他處理,到定植60 d時(shí),莖粗差異明顯,T4、T9表現(xiàn)最好。綜上所述,復(fù)混基質(zhì)對(duì)株高、莖粗的影響相較于CK在20~40 d影響較小,甚至弱于CK,40 d后對(duì)莖粗影響較大。說明復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)相對(duì)滯后。
2.3.2 番茄植株生物量。由圖6可知,不同復(fù)混基質(zhì)對(duì)番茄各器官生物量累積影響顯著,T4、T6處理番茄植株總鮮物質(zhì)質(zhì)量均顯著高于CK,分別較CK提高了29.37%、34.77%。其余處理高于CK,但與CK無(wú)顯著差異。說明復(fù)混基質(zhì)能促進(jìn)作物對(duì)養(yǎng)分的吸收和轉(zhuǎn)化。
2.3.3 番茄根幅、根冠比。根幅代表著根系在基質(zhì)中的生長(zhǎng)情況[12],根冠比則表示植株整體生長(zhǎng)的相關(guān)性[13]。由表4可知,根幅寬度中CK除與T10無(wú)顯著差異,與其他各處理差異均顯著,且處于最低水平,表明復(fù)混基質(zhì)通過改善根系環(huán)境,促進(jìn)側(cè)根擴(kuò)散,從而提高根幅寬度。在根冠比中,不同處理復(fù)混基質(zhì)與CK均有顯著差異,具體表現(xiàn)為T5>CK>T2>T1>T6>T3>T4>T10>T7>T9>T8,研究表明,根冠比一般受根區(qū)水分影響較大,水分含量高,促進(jìn)地上部生長(zhǎng),而導(dǎo)致根冠比偏低,反之則會(huì)使根冠比偏高。結(jié)合圖5,表明T8濕度高導(dǎo)致根冠比偏低,CK與T5濕度低而根冠比偏大。
3 結(jié)論與討論
南疆日光溫室蔬菜生產(chǎn)中,以粗砂為基質(zhì)進(jìn)行栽培番茄,雖能有效隔絕土壤避免土壤鹽堿危害,但粗砂容重大,孔隙度小,蓄水保肥能力弱,造成水資源的嚴(yán)重浪費(fèi),大大提高了生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)成本。該研究針對(duì)粗砂基質(zhì)的諸多問題,進(jìn)行基質(zhì)復(fù)混,對(duì)番茄定植0、120 d的理化性質(zhì)、根區(qū)溫度、含水率和番茄植株生長(zhǎng)進(jìn)行研究,結(jié)果顯示復(fù)混基質(zhì)能降低基質(zhì)容重,提高孔隙度,T4、T6理化性質(zhì)表現(xiàn)最好,主要表現(xiàn)在降低容重,增加孔隙度,pH前后變化最理想,EC變化最大;T4、T6根區(qū)溫度最高,平均溫度較CK提高了2.38 ℃,T8吸水及保水能力最好,平均含水量較CK提高了11.58%;T4、T6處理為植株根系提供較理想的生長(zhǎng)環(huán)境以促進(jìn)生長(zhǎng)植株,主要表現(xiàn)在提高番茄株高與莖粗,提高番茄植株總鮮重,根幅與根冠比表現(xiàn)也相對(duì)較好,尤其根冠比低于最高值,高于最低值,說明此配比復(fù)混基質(zhì)能夠使番茄地上部與地下部共同生長(zhǎng),利于植株養(yǎng)分吸收轉(zhuǎn)化。
目前,復(fù)混基質(zhì)在生產(chǎn)上應(yīng)用較多,基質(zhì)理化性狀直接影響作物的生長(zhǎng)發(fā)育。王娟等[14]認(rèn)為基質(zhì)是決定作物根系生長(zhǎng)環(huán)境的最主要因素,穩(wěn)定良好的根際環(huán)境主要決定于基質(zhì)理化性質(zhì)。隨著定植時(shí)間的延長(zhǎng)復(fù)混基質(zhì)容重變大、總孔隙度變小,pH變小,EC值變大,此研究與李斗爭(zhēng)等[15]的研究結(jié)果一致,劉晚茍等[16]研究表明,土壤容重可反映土壤的緊實(shí)程度和孔隙狀況, 其大小可影響土壤機(jī)械阻力、含水量、通氣性以及植物對(duì)水肥的利用率。復(fù)混基質(zhì)由不同的原料混合而成,因此在溫度、水、氣、肥的協(xié)調(diào)方面要比單一基質(zhì)強(qiáng)很多。根區(qū)環(huán)境作為驗(yàn)證基質(zhì)栽培番茄根區(qū)環(huán)境的指標(biāo)研究較少,李宗耕等[17]研究表明,不同配比混合基質(zhì)的持水能力存在較大差異, 而含水量對(duì)溫度變化具有較大影響。白登忠[18]認(rèn)為番茄根系為了盡可能供給冠層水分,根系不斷的延伸生長(zhǎng)以尋求利用更多的土壤空間,以增加根系總體積來應(yīng)對(duì)水分虧缺對(duì)植物根系吸水能力的減弱。綜上所述,該試驗(yàn)通過對(duì)根區(qū)環(huán)境的測(cè)定,對(duì)比根區(qū)溫度、濕度差異,基質(zhì)濕度高的處理溫度變化差異相對(duì)較小,且最低溫度明顯高于濕度低的處理;根區(qū)濕度對(duì)根冠比也有較大影響。
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