不同流出率對(duì)黃瓜椰糠栽培的影響

鐘 澤，許光利，程 果，陳秀楠，楊云云，李文虎

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹(shù)研究所 鄭州 450009； 2.江蘇綠港現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司 江蘇宿遷 223800）

現(xiàn)代溫室無(wú)土栽培中，營(yíng)養(yǎng)液的管理受到普遍重視。黃瓜是無(wú)土栽培的主要作物之一，針對(duì)黃瓜灌溉營(yíng)養(yǎng)液配方、營(yíng)養(yǎng)液濃度和灌溉量的試驗(yàn)都有較多報(bào)道。灌溉是種植的重要環(huán)節(jié)，合理的灌溉才能體現(xiàn)無(wú)土栽培的產(chǎn)量和品質(zhì)優(yōu)勢(shì)。曹云娥等的研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜種植過(guò)程中，不同生育期要采用不同的灌溉量。王鐵臣等利用不同灌溉量對(duì)春大棚黃瓜的研究表明，隨著灌水量的增加，產(chǎn)量、效益也呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。方棟平等的研究同樣證實(shí)，滴灌施肥比例和水分與黃瓜的株高、葉面積、干物質(zhì)量、產(chǎn)量和品質(zhì)均呈正相關(guān)關(guān)系。但是，一味地提高灌溉量并不能同步提升經(jīng)濟(jì)效益。趙青松等利用醋糟基質(zhì)進(jìn)行的試驗(yàn)表明，隨著灌水量的增加，黃瓜產(chǎn)量增加但水分利用效率下降。吳興彪的研究也發(fā)現(xiàn)，日光溫室越冬茬黃瓜的滴灌量普遍偏高。智能玻璃溫室無(wú)土栽培多采用高架、基質(zhì)袋和少量多次的灌溉方式，該模式下的試驗(yàn)報(bào)道尚不多。目前，這類(lèi)園區(qū)流出液的再利用率也不高，原因是流出液的凈化、殺菌不僅需要設(shè)備投入和大量的運(yùn)行成本，同時(shí)還面臨殺菌不徹底帶來(lái)的病害傳播風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于開(kāi)放式無(wú)土栽培系統(tǒng)，流出液的排放就是肥水的損失。所以，灌溉量的多少對(duì)提高肥水利用率具有重要的意義。高架無(wú)土栽培中，流出率常作為灌溉量的控制指標(biāo)。資料顯示，黃瓜高架無(wú)土栽培流出率一般控制在10%～35%之間。由于這個(gè)區(qū)間較寬，種植者面臨如何選擇的難題。因此筆者在玻璃溫室椰糠栽培中，設(shè)置不同的流出率指標(biāo)，觀察灌溉量對(duì)黃瓜生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響，為水肥管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)在江蘇省宿遷市南蔡鄉(xiāng)江蘇綠港科技園2號(hào)玻璃溫室西區(qū)進(jìn)行，總面積1680 m，種植面積1440 m，6 個(gè)種植區(qū)。試驗(yàn)在其中的4 個(gè)種植區(qū)進(jìn)行，每個(gè)區(qū)安裝氟碳基質(zhì)槽栽培架4 行，長(zhǎng)24 m，行間距1.4 m。開(kāi)放式灌溉系統(tǒng)，由1 臺(tái)施肥機(jī)、1 個(gè)配液罐和相互獨(dú)立的4 套儲(chǔ)液罐、施肥泵、水表、管道和滴箭等組成，按4×4 拉丁方布局，滿足4 個(gè)處理、4 次重復(fù)的田間試驗(yàn)要求。

椰糠種植條長(zhǎng)1 m，寬18 cm，吸水膨脹后高約8 cm，平放在栽培架上，每行放置22 條。定植前，用灌溉水飽和基質(zhì)，浸泡24 h 后，在底部與側(cè)面交接處，兩邊各開(kāi)6 個(gè)流液口，讓游離水自由排出，隨后用灌溉水繼續(xù)沖洗基質(zhì)至流出液EC 值低于2.0 mS·cm。每個(gè)椰糠條定植4 株，株距0.25 m，每行種植88 株。

灌溉水為深度100 m 的井水，主要指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 灌溉水主要指標(biāo)

試驗(yàn)品種為江蘇綠港現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展股份有限公司（簡(jiǎn)稱江蘇綠港）選育的小果型水果黃瓜綠美1號(hào)，72 孔穴盤(pán)育苗，2 葉1 心時(shí)定植。試驗(yàn)肥料為江蘇綠港研發(fā)的黃瓜椰糠種植專用肥，分A、B 兩種，分別包裝。使用時(shí)先配制成10%的母液A 和母液B，另配制5%的硝酸母液C。施肥機(jī)根據(jù)設(shè)定的EC 和pH 值，自動(dòng)吸取A、B 和C 配制灌溉液，輸送到各處理的儲(chǔ)液罐中。

試驗(yàn)于2019 年10 月17 日定植，2020 年3 月2 日結(jié)束，共進(jìn)行137 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

按流出率不同，試驗(yàn)設(shè)置T1=15%、T2=20%、T3=25%和T4=30%共4 個(gè)處理。試驗(yàn)期間，選擇一個(gè)區(qū)組測(cè)定各處理的流出率，根據(jù)當(dāng)日流出率與設(shè)定值的差異，調(diào)節(jié)第2 天的灌溉量。每天的灌溉量由灌溉次數(shù)和每次灌溉時(shí)長(zhǎng)來(lái)確定，處理間的差異通過(guò)每次灌溉時(shí)長(zhǎng)來(lái)調(diào)節(jié)，即各處理每天的灌溉次數(shù)相同，每次灌溉的起始時(shí)間相同，但結(jié)束時(shí)間不一樣。灌溉由施肥機(jī)上設(shè)置的太陽(yáng)輻射累積值來(lái)觸發(fā)，當(dāng)輻射積累達(dá)到設(shè)定值時(shí)灌溉1 次，這樣，當(dāng)天的灌溉次數(shù)就與光照度相關(guān)，實(shí)現(xiàn)灌溉量與天氣狀況相結(jié)合。田間排列按隨機(jī)區(qū)組法。

1.3 測(cè)試項(xiàng)目與方法

1.3.1 流出率 各處理固定一行，用水桶收集當(dāng)天的流出液，第2 天早上測(cè)定體積算出總流出量，同時(shí)根據(jù)水表算出總灌溉量。流出率/%=流出量÷灌溉量×100。

1.3.2 流出液EC 和pH 值 記錄流出液體積后取樣，用上海雷磁DZB-712 多參數(shù)分析儀測(cè)定。

1.3.3 灌溉液EC 和pH 值 每天17:00，從各處理的儲(chǔ)液罐中取樣測(cè)定，儀器同上。

1.3.5 產(chǎn)量 每次采收時(shí)，按小區(qū)記錄采收的量，最后匯總。

1.3.6 蔓長(zhǎng) 試驗(yàn)結(jié)束時(shí)，各小區(qū)取3 株，用卷尺測(cè)定。

1.3.7 葉數(shù) 測(cè)定蔓長(zhǎng)后，通過(guò)葉痕計(jì)算葉數(shù)。

1.3.8 肥料用量 按實(shí)際肥料總用量和各處理的灌溉量來(lái)計(jì)算各處理的肥料用量。

1.3.9 肥料生產(chǎn)力 肥料生產(chǎn)力=產(chǎn)量÷肥料用量。

1.3.10 數(shù)據(jù)處理 試驗(yàn)數(shù)據(jù)用Excel 2007 軟件進(jìn)行處理。差異顯著性按《農(nóng)業(yè)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法》，用Excel 2007 函數(shù)和計(jì)算功能進(jìn)行檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 各處理灌溉液的EC、pH值的比較

灌溉液由施肥機(jī)自動(dòng)配制，設(shè)置EC=2.0 mS·cm，pH=6.0，精度為±0.2，即當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液同時(shí)達(dá)到EC 1.8 ～2.2 mS·cm和pH 5.8～6.2 時(shí)，結(jié)束配液并輸送到對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)液罐中。為了防止灌溉液出現(xiàn)異常波動(dòng)，每天下午從各處理的儲(chǔ)液罐中取樣進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 各處理灌溉液EC、pH 平均值的比較

從表2 可以看到，T1 的EC 和pH 最高，T2 和T4 最低。EC 最高2.09 mS·cm，較最低2.06 mS·cm僅高出0.03 mS·cm；pH 最高6.02，較最低5.98 高出0.04，方差分析差異都不顯著。檢測(cè)值與設(shè)定值的最大差異EC 為0.09 mS·cm，pH 為0.02，都小于配肥精度±0.2?？梢哉J(rèn)為，試驗(yàn)期間，各處理灌溉液保持了良好的一致性。

2.2 各處理灌溉量和流出率的比較

從表3 流出率數(shù)據(jù)看，各處理實(shí)測(cè)值分別是14.72%、18.77%、24.02%和28.41%，都比設(shè)定的值稍低。差異最小的處理1 比設(shè)定值低0.28%，最大的處理4 比設(shè)定值低1.59%。由于氣候環(huán)境和作物生長(zhǎng)的不確定性，實(shí)際流出率與設(shè)定值完全吻合是很難做到的。從總體看，處理間流出率體現(xiàn)了階梯變化，T2 比T1 高4.05 個(gè)百分點(diǎn)，T3 比T2 高5.25個(gè)百分點(diǎn)，T4 比T3 高4.39 個(gè)百分點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)分析都達(dá)到極顯著差異水平，每株的灌溉量也呈現(xiàn)了逐級(jí)增加的趨勢(shì)。所以，試驗(yàn)過(guò)程中，流出率的實(shí)際結(jié)果體現(xiàn)了處理間的差異。

表3 各處理灌溉量、流出率的統(tǒng)計(jì)比較

2.3 各處理流出液EC、pH的比較

從表4 可知，處理間EC 和pH 的方差分析都未達(dá)到顯著差異水平。盡管處理3 的EC 比處理2高出0.01 mS·cm，但總體趨勢(shì)是隨著流出率的增加，EC 和pH 呈遞減的趨勢(shì)。由于流出液的EC、pH 都高于灌溉液，所以，隨著流出率的增加，流出液的EC 和pH 更接近于灌溉液的EC 和pH。

表4 各處理流出液EC、pH 平均值的比較

2.4 各處理流出液中主要營(yíng)養(yǎng)元素和鈉、氯含量的比較

從表5 可以看到，由于樣品取自不同生育期，測(cè)定值波動(dòng)較大，方差分析沒(méi)有顯著性差異。流出液中大量元素和中量元素的含量與流出率也沒(méi)有正相關(guān)或負(fù)相關(guān)的關(guān)系，說(shuō)明流出率在15%～30%之間時(shí)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的含量沒(méi)有產(chǎn)生明顯影響。鈉和氯離子是土壤和基質(zhì)栽培主要監(jiān)測(cè)的鹽漬化離子，特別是鈉離子，它不是植物必須營(yíng)養(yǎng)元素，地下水中含量又較高。從數(shù)據(jù)看，除T2 中氯離子含量（，后同）比T1 略高1.19 mg·L外，鈉、氯兩種離子的含量都隨流出率的增加呈遞減的趨勢(shì)，說(shuō)明灌溉量的增加減輕了該類(lèi)離子的積累。灌溉水中，鈉離子含量是59.13 mg·L，氯離子含量是10.03 mg·L。流出液T4 中鈉含量最低（142.28 mg·L），比灌溉水高83.15 mg·L，高出140.62%。T1 最高（181.96 mg·L），比灌溉水高122.83 mg·L，高出207.73%；氯離子含量T4 最低（16.91 mg·L），比灌溉水高6.88 mg·L，高出68.59%。T2 最高（30.32 mg·L），比灌溉水高20.29 mg·L，高出202.29%。由此可見(jiàn)，2 種離子的積累都比較明顯。

表5 各處理流出液中主要營(yíng)養(yǎng)元素和鈉、氯含量平均值的比較 （mg·L-1）

2.5 各處理間單株產(chǎn)量、蔓長(zhǎng)和葉片數(shù)的比較

從表6 可以看出，T1 產(chǎn)量最高（每株3.39 kg），比最低的T2 和T4（每株3.16 kg）高出0.23 kg，但統(tǒng)計(jì)分析沒(méi)有顯著性差異，也沒(méi)有趨勢(shì)性的變化。所以，流出率對(duì)產(chǎn)量沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。從蔓長(zhǎng)和葉片數(shù)來(lái)看，隨著流出率的增加，有先增后降的趨勢(shì)。T3 比T1 的蔓長(zhǎng)多0.45 m，葉數(shù)多3.0 片，方差分析也達(dá)到了5%顯著差異水平。但流出率最高的T4，蔓長(zhǎng)和葉數(shù)都較T3 低。蔓長(zhǎng)和葉數(shù)增加但產(chǎn)量不增加，說(shuō)明在對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)促進(jìn)的同時(shí)，抑制了生殖生長(zhǎng)，導(dǎo)致坐瓜率降低。流出率過(guò)高時(shí)，對(duì)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)同樣有不利的影響。

表6 各處理間單株產(chǎn)量、蔓長(zhǎng)和葉片數(shù)的比較

2.6 處理間肥料生產(chǎn)力的比較

從表7 看，隨著流出率的增加，用肥量逐級(jí)增加。T4 分別比T3、T2 和T1 多用肥4.99、9.82、14.39 kg，多出10.55%、23.12%和37.96%。相反，T1的肥料生產(chǎn)力比T2、T3 和T4 分別高5.28、7.42、10.18 kg·kg，達(dá)到20.16%、30.85%和47.82%，T1與T3 相比達(dá)到了顯著差異水平，與T4 相比達(dá)到了極顯著差異水平。

表7 各處理間肥料生產(chǎn)力的比較

3 討論與結(jié)論

椰糠具有良好的理化性質(zhì)，已逐步代替泥炭、巖棉成為最廣泛的栽培基質(zhì)。因?yàn)槎嘤嗟乃梢约皶r(shí)流出椰糠，再大的灌溉量也不會(huì)對(duì)作物產(chǎn)生澇害，所以生產(chǎn)中灌溉量普遍偏高。然而資料顯示，灌溉量達(dá)到某一適宜值時(shí)，作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)液的吸收和利用最佳，過(guò)高或過(guò)低均會(huì)影響作物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的利用效果。試驗(yàn)中，蔓長(zhǎng)和葉片數(shù)呈現(xiàn)先增加后減少的現(xiàn)象，驗(yàn)證了這一結(jié)論。從產(chǎn)量方面看，流出率從15%增加到30%時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)趨勢(shì)性的變化，沒(méi)有顯著性差異，也部分驗(yàn)證了黃瓜無(wú)土栽培流出率應(yīng)控制在10%～35%之間的可行性。

無(wú)土栽培中，實(shí)現(xiàn)設(shè)定的流出率指標(biāo)并不是一件容易的事。因?yàn)闅夂虻淖兓遣淮_定的，作物對(duì)水肥的需求是品種、光照、溫度、濕度等多種因素綜合影響的結(jié)果。目前，還沒(méi)有好的量化工具和實(shí)用的預(yù)測(cè)模型。生產(chǎn)上，當(dāng)日的流出率，要等灌溉結(jié)束后才能計(jì)算。對(duì)次日灌溉參數(shù)的調(diào)整，是基于當(dāng)日的氣候特點(diǎn)進(jìn)行的，很容易出現(xiàn)偏差。利用太陽(yáng)輻射能積累的方式來(lái)控制灌溉，使灌溉次數(shù)隨光照度變化自動(dòng)增減，大幅度降低了偏差。在連續(xù)晴天或連續(xù)陰雨天時(shí)，流出率實(shí)測(cè)值與設(shè)定值容易一致；但從晴天變陰雨天時(shí)，流出率往往偏大；從陰雨天變晴天時(shí)，流出率容易偏小。

適宜的流出率需要有好的灌溉方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)土栽培時(shí)，不是每次灌溉都會(huì)有流出液產(chǎn)生，更不是每次灌溉的流出率都相同。一般情況下，灌溉是在日出后1 h 和日落前1 h 之間進(jìn)行，夜間不灌溉。流出液是在灌溉3～4 次后產(chǎn)生，隨后逐漸增多。所以，要得到相應(yīng)的流出率，不僅要合理設(shè)置施肥機(jī)的輻射積累值來(lái)調(diào)節(jié)1 d 的總灌溉次數(shù)，還要精細(xì)調(diào)整每次的灌溉時(shí)長(zhǎng)，同時(shí)，在每天灌溉結(jié)束前，要根據(jù)流出情況決定是否增加或減少一次灌溉，這樣才能使實(shí)際流出率與目標(biāo)流出率接近一致。

通過(guò)此次黃瓜椰糠栽培試驗(yàn)，可以得出流出液EC、pH 隨流出率提高而更加接近灌溉液EC、pH，但營(yíng)養(yǎng)元素含量沒(méi)有發(fā)生規(guī)律性的變化，對(duì)流出液的化學(xué)性質(zhì)沒(méi)有產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響。流出率的提高，對(duì)基質(zhì)中Na、Cl 離子有更強(qiáng)的沖洗作用，更能防止基質(zhì)次生鹽漬化的產(chǎn)生。所以，流出率的設(shè)定要依據(jù)灌溉水中Na、Cl 及其他元素含量來(lái)綜合確定，防止非營(yíng)養(yǎng)元素積累產(chǎn)生危害。對(duì)于黃瓜等果菜來(lái)說(shuō)，過(guò)旺的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)會(huì)降低坐果率或抑制果實(shí)膨大。當(dāng)出現(xiàn)旺長(zhǎng)時(shí)，降低灌溉量是一個(gè)有效的途徑。適宜的灌溉量不僅能平衡營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)的關(guān)系，更能有效地提高肥料生產(chǎn)力。綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，當(dāng)灌溉水中鈉離子含量不超過(guò)60 mg·L時(shí)，15%流出率可以作為黃瓜椰糠栽培適宜的灌溉量指標(biāo)，這對(duì)相同地下水質(zhì)的黃河故道等地區(qū)有較好的借鑒作用。