商品巖棉條和椰糠條對黃瓜生長、光合、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

何立中 丁小濤 金海軍 張紅梅 崔佳維 周 強 余紀(jì)柱*

（1 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所，上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點試驗室，上海 201403；2 上海都市綠色工程有限公司，上海 201403）

基質(zhì)栽培是無土栽培中的重要栽培形式，也是現(xiàn)代玻璃溫室的主流栽培模式。巖棉和椰糠是目前溫室無土栽培中采用的兩種主要材料，分別占溫室蔬菜生產(chǎn)的57%和39%（劉湘?zhèn)?等，2019）。

巖棉作為一種工業(yè)材料，生產(chǎn)過程經(jīng)過高溫處理，無毒無菌，在栽培使用過程中能有效防止土傳病害的發(fā)生（丁小濤 等，2019），同時巖棉性質(zhì)穩(wěn)定，具有較高的孔隙度（90%以上），且不會與營養(yǎng)液成分發(fā)生置換，是無土栽培較理想的材料。但是目前巖棉產(chǎn)品多依賴進(jìn)口，且國內(nèi)的巖棉回收處理體系尚不完善，大量使用巖棉后會對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

椰糠作為目前園藝栽培中比較流行的栽培基質(zhì)，在番茄、黃瓜、甜瓜以及普通白菜等果蔬栽培上獲得廣泛應(yīng)用（任志雨和劉艷麗，2018；張明偉，2019）。椰糠與泥炭混配基質(zhì)對葉用萵苣生長的研究表明，椰糠可以作為葉用萵苣栽培的替代基質(zhì)（湯柔穎 等，2019）；同時設(shè)施內(nèi)用椰糠基質(zhì)對黃瓜進(jìn)行桶式栽培也獲得了成功（王玉 等，2020），表明椰糠基質(zhì)也適合黃瓜的設(shè)施栽培。雖然椰糠代替巖棉作為栽培基質(zhì)具有廣泛的應(yīng)用前景，但目前對椰糠栽培基質(zhì)的研究主要集中在對椰糠灌溉濃度（鐘澤 等，2019；岳煥芳 等，2020）以及椰糠和泥炭等混配基質(zhì)比例（劉佳 等，2019）等方面，而以商品化的椰糠和巖棉作為單一栽培基質(zhì)進(jìn)行比較的研究較少。本試驗以目前國內(nèi)較常見的椰糠和巖棉作為栽培基質(zhì)，選取國產(chǎn)和進(jìn)口2 個水果黃瓜品種進(jìn)行栽培比較，以期為椰糠基質(zhì)在溫室生產(chǎn)中的大面積推廣應(yīng)用提供技術(shù)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2020 年3——5 月在位于上海崇明的國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心現(xiàn)代化溫室進(jìn)行。所用黃瓜品種為溫室常用品種戴多星（荷蘭瑞克斯旺公司品種）和春秋王（由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所黃瓜育種課題組提供），巖棉塊（10 cm ×10 cm × 6.5 cm）和 巖 棉 條（100 cm × 2 cm × 7.5 cm）采用Grodon 進(jìn)口巖棉（由江蘇綠浥農(nóng)業(yè)科技股份有限公司提供），椰糠塊（10 cm × 10 cm × 6.5 cm）和椰糠條（100 cm × 20 cm × 8 cm）采用冉美椰糠（由青島冉美商貿(mào)有限公司提供）。

1.2 試驗方法

試驗設(shè)置4 個處理：①椰糠+春秋王（椰糠-春）：春秋王黃瓜在椰糠塊上出苗，后移栽至椰糠條上；② 椰糠+戴多星（椰糠-戴）：戴多星黃瓜在椰糠塊上出苗，后移栽至椰糠條上；③巖棉 +春秋王（巖棉-春）：春秋王黃瓜用巖棉塊出苗，后移栽至巖棉條上；④ 巖棉+戴多星（巖棉-戴）：戴多星黃瓜用巖棉塊出苗，后移栽至巖棉條上。巖棉塊和椰糠塊先用EC 值為1.8～2.0 dS·m-1，pH為5.8 的營養(yǎng)液浸泡，用于黃瓜播種出苗，每個巖棉塊或椰糠塊播種1 粒黃瓜種子，出苗后依據(jù)天氣情況，每3～4 d 澆灌1 次營養(yǎng)液（以巖棉塊的質(zhì)量不低于300 g 為準(zhǔn)）。每個處理育苗約500 株，每次測定重復(fù)3～5 次。

1.3 項目測定

1.3.1 不同處理下苗期生長量的測定 待黃瓜第1片真葉展開后，從2020 年3 月1——26 日，每兩天測1 次黃瓜幼苗的株高、莖粗以及第1～4 片真葉的葉長（從葉尖至葉柄基部的長度）和葉寬（葉片最寬處的長度），葉面積估算參照Cho 等（2007）的方法進(jìn)行計算。每個處理隨機選取5 株進(jìn)行測定。

1.3.2 不同處理下苗期群體光合和成株氣體交換參數(shù)的測定 利用漢莎科技集團(tuán)有限公司的CIRAS-3光合/熒光儀系統(tǒng)（PP Systems，Amesbury，MA，美國）及與之配套的群體同化室測定苗期群體光合，利用公式：Pn（μmol·s-1·株-1）=A × Area ×0.14/3，計算整個植株的光合速率Pn。3 月28 日，待黃瓜六葉一心時移栽至溫室，定植15 d 后選擇新展開的功能葉，用CIRAS-3 光合/熒光儀系統(tǒng)測定凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間二氧化碳濃度（Ci）等參數(shù)，光強設(shè)置為600 μmol·m-2·s-1，CO2濃度400 μmol·mol-1，溫度、濕度依賴于溫室的自然條件。所有處理隨機選取3 株進(jìn)行測定，結(jié)果以平均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示。

1.3.3 不同處理下成株的株高、節(jié)數(shù)、葉面積、產(chǎn)量、干物質(zhì)分配和果實品質(zhì)的測定 定植20 d 后測定株高、節(jié)數(shù)，第1～15 片功能葉葉面積。從4月21 日至5 月23 日，采收黃瓜果實，測定干、鮮質(zhì)量，每個處理隨機選取3 株進(jìn)行測定。同時記錄每次摘除老葉的葉、柄的干、鮮質(zhì)量，再利用黃瓜果實的干質(zhì)量計算不同處理下黃瓜植株的干物質(zhì)分配情況。各處理取同一批次采收的黃瓜果實，使用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司提供的試劑盒進(jìn)行可溶性蛋白、可溶性糖、VC、硝酸鹽、亞硝酸鹽含量的測定。每個處理隨機選取3 個果實進(jìn)行測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

用Prism 8 軟件對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和作圖，采用SPSS Statistics 20.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對黃瓜幼苗株高、莖粗、葉面積的影響

如圖1-A 所示，3 月26 日，即第1 片真葉展開后26 d，椰糠和巖棉處理下的戴多星黃瓜幼苗的株高均顯著高于春秋王，而同一品種在不同基質(zhì)處理下的株高差異不顯著。3 月26 日戴多星、春秋王在椰糠栽培下的幼苗莖粗分別比巖棉栽培高16.7%、13.3%，均達(dá)到顯著差異，而相同基質(zhì)處理下2 個品種間的莖粗差異不顯著（圖1-B）。

如圖2 所示，椰糠栽培下戴多星幼苗第2～4片真葉的葉面積均大于其他處理，表明戴多星比較適合用椰糠基質(zhì)進(jìn)行育苗。3 月26 日，即第1 片真葉展開后26 d，椰糠+戴多星處理的第2、3、4片真葉葉面積分別比巖棉+戴多星處理大26.9%、16.0%、19.2%，并且均表現(xiàn)為差異顯著；而椰糠 +春秋王處理的第3 片真葉葉面積顯著小于巖棉+春秋王處理，第2 片、第4 片真葉則差異不顯著。

2.2 不同處理對黃瓜幼苗群體光合的影響

用椰糠栽培的戴多星黃瓜群體光合速率較高，達(dá)到3.83 μmol·s-1·株-1，比椰糠+春秋王處理高8.7%，比巖棉+戴多星處理高3.4%，比巖棉 +春秋王處理高5.0%，但處理間均未達(dá)到顯著差異水平。

2.3 不同處理對黃瓜成株的株高、節(jié)數(shù)和葉面積的影響

如圖3 所示，在定植20 d 后，2 種基質(zhì)處理下的戴多星黃瓜成株的株高均較高，椰糠+戴多星處理較椰糠+春秋王處理高16.0%，巖棉+戴多星處理較巖棉+春秋王處理高14.2%，相同基質(zhì)處理下2 個品種間的差異顯著。類似地，戴多星植株的節(jié)數(shù)較多，平均比春秋王多2 節(jié)左右。

如圖4 所示，定植20 d 后處理間的第1～10片功能葉葉面積差異不大。巖棉+春秋王處理的黃瓜植株第11 片功能葉葉面積最大，而椰糠+春秋王處理的黃瓜植株最大葉面積出現(xiàn)在第12 片功能葉，巖棉+戴多星和椰糠+戴多星處理的黃瓜植株最大葉面積均出現(xiàn)在第13 片功能葉。

2.4 不同處理對黃瓜成株氣體交換參數(shù)的影響

如表1 所示，椰糠處理的黃瓜葉片凈光合速率（Pn）高于巖棉處理，椰糠+春秋王處理比巖棉 +春秋王高19%，椰糠+戴多星處理比巖棉+戴多星處理高18%，且差異顯著。胞間二氧化碳濃度（Ci）椰糠處理與巖棉處理間差異不顯著，而椰糠處理的2 個黃瓜品種葉片氣孔導(dǎo)度（Gs）均顯著高于巖棉處理。

表1 不同處理對黃瓜植株氣體交換參數(shù)的影響

2.5 不同處理對黃瓜單株產(chǎn)量和干物質(zhì)分配的影響

如圖5 所示，不同處理下的黃瓜產(chǎn)量在采收前期（4 月21 日至5 月15 日）差異不顯著，采收25 d，即5 月15 日后椰糠栽培的黃瓜單株產(chǎn)量逐漸高于巖棉栽培，并且差異顯著。通過比較果實、莖、葉干質(zhì)量可以發(fā)現(xiàn)，椰糠處理下果實干質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例較高，椰糠+春秋王處理果實干質(zhì)量占比34.5%，椰糠+戴多星處理果實干質(zhì)量占比39.6%（圖6）。

2.6 不同處理對黃瓜果實品質(zhì)的影響

由表2 可以看出，椰糠栽培的2 個黃瓜品種的可溶性糖、VC 和亞硝酸鹽含量高于巖棉栽培，如椰糠栽培的春秋王可溶性糖含量分別比巖棉栽培的春秋王和戴多星高18.0%和9.8%，差異顯著；椰糠栽培的戴多星VC 含量分別比巖棉栽培的戴多星和春秋王高43.6%和32.0%，差異顯著；椰糠栽培的春秋王亞硝酸鹽含量分別高于巖棉栽培的春秋王和戴多星19.8%和27.1%，差異顯著。

表2 不同處理對黃瓜果實品質(zhì)的影響

3 結(jié)論與討論

基質(zhì)栽培是目前現(xiàn)代化溫室的主要栽培模式，基質(zhì)可固定植物根系，影響植物根系對水分和養(yǎng)分的吸收。由于巖棉的回收利用較困難，會造成一定環(huán)境污染，用有機基質(zhì)代替無機基質(zhì)是綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢。研究表明，在泥炭等基質(zhì)中混入適量的椰糠基質(zhì)能夠提高黃瓜的根系活力，將黃瓜產(chǎn)量提高22.72%（狄文偉 等，2008）。辣椒育苗時添加33%的椰糠能夠顯著提高幼苗的各項生長指標(biāo)，表明椰糠能夠在一定程度上替代泥炭成為優(yōu)良的育苗基質(zhì)（劉娟 等，2019）。椰糠作為基質(zhì)材料在吸水能力、吸水時間、持水能力、使用壽命、坍塌性、反復(fù)吸水能力、土壤改良和陽離子交換能力等指標(biāo)上明顯優(yōu)于泥炭（張明偉，2019）。本試驗中，第1 片真葉展開后26 d，椰糠栽培的2 個黃瓜品種幼苗莖粗顯著高于巖棉栽培（圖1），通過對苗期真葉葉面積的比較發(fā)現(xiàn)，椰糠栽培的戴多星幼苗第2、3、4 片真葉葉面積顯著大于巖棉栽培的戴多星（圖2）。結(jié)果表明和商品化的巖棉塊相比，用商品化的椰糠塊栽培黃瓜可以獲得更高的育苗質(zhì)量，椰糠可以替代巖棉進(jìn)行溫室黃瓜育苗生產(chǎn)。

高產(chǎn)和高品質(zhì)是溫室栽培生產(chǎn)的最終目的。在椰糠和泥炭栽培的對比試驗中，椰糠基質(zhì)栽培的普通白菜生長更加穩(wěn)健，不易徒長，鮮質(zhì)量增加顯著，春茬可增產(chǎn)6.7%，冬茬可增產(chǎn)6.5%（張明偉，2019）。在葉用萵苣栽培中，加入一定比例的椰糠基質(zhì)能夠增加葉用萵苣的發(fā)芽指數(shù)、地上部和地下部的干鮮質(zhì)量以及葉綠素含量（湯柔穎 等，2019）。日光溫室中椰糠基質(zhì)栽培的櫻桃番茄較傳統(tǒng)土壤栽培提早7 d 左右進(jìn)入開花坐果期，較土壤栽培增產(chǎn)21%，土傳病害的發(fā)生也大大減輕（王佳佳和楊兵麗，2020）。本試驗研究表明，與椰糠栽培相比，巖棉栽培的春秋王第11 片功能葉之后的葉片葉面積顯著下降，而椰糠栽培的春秋王的葉片葉面積能維持穩(wěn)定。椰糠栽培的黃瓜葉片光合速率（Pn）和氣孔導(dǎo)度（Gs）顯著高于巖棉處理（表1）。椰糠栽培的黃瓜植株后期（采收25 d 后）單株產(chǎn)量顯著高于巖棉栽培（圖5），并且椰糠栽培的黃瓜果實干質(zhì)量占總干物質(zhì)量的比例較高，表明椰糠栽培的黃瓜植株能夠把更多的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)移到果實中，促進(jìn)了養(yǎng)分的利用效率（圖6）。果實品質(zhì)是蔬菜產(chǎn)品的重要指標(biāo)，在本試驗中，椰糠基質(zhì)栽培黃瓜的可溶性糖、VC 和亞硝酸鹽含量高于巖棉栽培的黃瓜?？扇苄蕴鞘侵参矬w內(nèi)的一種滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，植物在逆境脅迫下其體內(nèi)可溶性糖含量的增加可以提高細(xì)胞液濃度，降低細(xì)胞的水勢，從而促進(jìn)對水分的吸收（李志 等，2021）。本試驗中椰糠基質(zhì)栽培的黃瓜可溶性糖含量顯著高于巖棉栽培，也許是由于椰糠基質(zhì)中鹽分更易積累，而適度的高電導(dǎo)率可增加植物的抗逆性和糖分含量（王素平 等，2006）。VC 作為蔬菜品質(zhì)中的重要成分，具有防止自由基對細(xì)胞的氧化傷害，治療壞血病，提高人體免疫功能等作用。本試驗結(jié)果表明椰糠基質(zhì)栽培能夠促進(jìn)黃瓜VC 的積累。椰糠栽培的黃瓜出現(xiàn)亞硝酸鹽含量的積累則還需進(jìn)一步研究，但根據(jù)無公害蔬菜質(zhì)量要求，蔬菜的亞硝酸鹽含量不高于4 mg·kg-1，本試驗中各處理的亞硝酸鹽含量均低于這一指標(biāo)42.5%以上，表明用椰糠基質(zhì)栽培的黃瓜是安全的。

綜上所述，通過比較椰糠基質(zhì)和巖棉基質(zhì)對黃瓜苗期和成株生長的影響發(fā)現(xiàn)，椰糠基質(zhì)作為一種環(huán)?？稍偕幕|(zhì)，相比巖棉具有一定優(yōu)勢，可以滿足現(xiàn)代溫室內(nèi)黃瓜的育苗和生產(chǎn)需求，可以作為黃瓜綠色高品質(zhì)栽培基質(zhì)推廣和使用。