无土基质栽培方式对设施黄瓜植株长势、产量及水分生产效率的影响

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无土基质栽培方式对设施黄瓜植株长势、产量及水分生产效率的影响

作者：张玉玲，蒙冠霖，虞　娜，范庆锋，邹洪涛，张玉龙

（沈阳农业大学土地与环境学院，农业部东北耕地保育重点实验室，辽宁沈阳１１０８６６）

基质栽培是利用有机、无机或有机－无机物合理混配固定植物根系，并通过基质吸收水分和养分的一种无土栽培方式。

无土基质栽培，可以有效克服土壤盐渍化、土传病虫害等连作障碍问题，并可减少农药用量，有效提高单位面积产量和产品品质，以其独特的优势被广泛应用。在无土基质栽培中，关于基质材料及其配比对作物生长影响的研究较多。雷喜红等研究发现不同栽培基质对番茄产量和品质均有显著影响，但对叶片叶绿素含量无明显影响。

刘振国等研究认为珍珠岩∶蛭石＝２∶１的混合基质具有良好的通气性，孔隙也较大，利于番茄根系的生长，提高了根系吸收养分的能力，有利于番茄后期高产。王爱华等研究表明玉米秸秆、蛭石、珍珠岩以体积比为１∶１∶１混合时是一个理想的基质条件，能满足黄瓜根系对水、气和肥的要求，有利于黄瓜生长发育。

目前生产中所选用的基质多为草炭、蛭石、珍珠岩、炉渣等材料，其配方多以草炭为主，由于草炭资源有限和价格较贵，生产者试图减少基质用量来降低生产成本，随着基质用量的减少，基质床高度及其养分数量等也将随之发生变化，这是否会对作物生长状况及产量造成一定的影响有待于进一步研究和探讨。现研究了不同基质栽培方式对设施黄瓜长势、产量及水分生产效率的影响，以期为无土基质栽培在设施生产中应用提供科学的指导作用。
 

１　材料与方法

１．１　试验材料

供试黄瓜品种为“中和Ｍ１２”。

试验基质材料：低基质床床高１０ｃｍ；炉渣（粉未状）、草碳、农家肥（干），其质量比为６∶４∶１；高基质床床高２０ｃｍ；在低基质床的基础上，补加炉渣（３～５ｃｍ块状）、草碳、农家肥（干）、生物有机肥，补加基质与原基质充分混合后，炉渣∶草碳∶农家肥∶生物有机肥的质量比约为１０∶６∶２∶１。直径为３ｃｍ左右砂砾（蛭石、珍珠岩）、０．１ｃｍ厚碳质黑色塑料薄膜和洁净尼龙丝袋备用。

１．２　试验方法

１．２．１　试验设计　

试验于２０１０年１０月２０日至２０１１年３月２０日在辽宁省朝阳市喀左县一农户大棚内实施。在第１年低基质床栽培的基础上进行，设Ａ（高基质床－底铺塑料膜非打孔区）、Ｂ（高基质床－底铺塑料膜打孔区，孔直径２～３ｃｍ）、Ｃ（高基质床－底铺塑料膜非打孔区－侧坑区，侧坑是指在基质床末端设置一小坑，坑深距地面１５～２０ｃｍ）３个处理；以低基质床－底铺塑料膜非打孔区为对照（ＣＫ），为当地无土基质栽培方式。

试验设计中底铺塑料膜打孔和侧坑的目的是排出基质床内多余水分，调节基质内水分状况。低基质床规格：长×宽×高＝７．０ｍ×０．４ｍ×０．１０ｍ；高基质床规格：长×宽×高＝７．０ｍ×０．４ｍ×０．２０ｍ。在基质床中间栽培黄瓜，间距为１７ｃｍ／株，４２株／床。每处理均为３个基质床，共１２６株；每个处理２次重复。每６６７ｍ２ 可制作８０个基质床。

１．２．２　基质填床　

１）棚内土壤整地作平。

２）栽培槽制作。栽培槽框架使用红砖作材料，内径为４０ｃｍ，低基质床高１０ｃｍ，高基质床高２０ｃｍ，２槽间距（内径间距）８０ｃｍ。

３）铺设塑料薄膜。隔离土壤的塑料薄膜厚０．１ｃｍ（两侧塑料薄膜压在第１块砖和第２块砖缝处）。该试验中隔离土壤的塑料膜铺设时设打孔（按种植作物移栽的株距打孔，孔直径约１～２ｃｍ左右）和非打孔２种类型。

４）膜上填铺砂砾层（蛭石、珍珠岩）。为保持基质槽内良好的通气渗水能力，塑料薄膜上填铺３～５ｃｍ厚砂砾层（蛭石、珍珠岩）。

５）铺设洁净的尼龙丝袋。为了防止基质混入其下的砂砾层，需在砂砾层上平铺２层洁净的尼龙丝袋。

６）填充基质。按上述步骤准备完毕后，向槽内填充配比好的基质（肥料已添加），填充高度与槽保持一致，即填充高度为２０ｃｍ，填充松紧度应适宜（边填充时边压实），一般填充基质的容重应控制在０．６０～０．６５ｇ／ｃｍ３为宜。

７）基质浇水，封闭消毒。基质填充好后浇透水，并用塑料进行封闭，以消灭病菌等。

１．２．３　水肥管理　

灌溉采用滴灌系统，滴灌带为双孔（两边各３０出水点），相同处双孔总流量为０．０９２ｋｇ／ｍｉｎ，黄瓜移载定植时（２０１１年１０月２０日）每基质床灌水４０ｍｉｎ，灌水至基质持水量达７０％～８０％；开花至见５ｃｍ长黄瓜期间（２０１１年１０月２８日至１１月１０日）灌水２次，每基质床单次灌水３０ｍｉｎ；黄瓜开始采收至采收结束期间（２０１１年１１月１９日至２０１２年３月２０日），１０ｄ左右灌１次水，每基质床单次灌水２０ｍｉｎ，灌水１２次。

在黄瓜整个生长期间，每基质床灌溉定额为０．９４ｍ３，每６６７ｍ２ 可制作８０个基质床，每６６７ｍ２ 灌溉定额为７５ｍ３。黄瓜从移栽至采收结束的整个生育期为２０１１年１０月２０日至２０１２年３月２０日。黄瓜生长期间肥料随水施入，施用的肥料主要为氮磷钾复合肥，根据作物生长状况调节肥料中氮磷钾比例。试验中低基质床处理施肥共计１２次，每基质床施用复合肥总量为４．０４ｋｇ，而高基质床处理施肥共计１３次，每基质床施用复合肥总量为４．３８ｋｇ，其它肥料各处理均相同。

１．３　项目测定

１．３．１　叶片长度　

２０１２年２月１９日在对高基质床处理进行疏叶之前，每基质床选代表性５株，每１株在相同节数的叶片测量叶片长度，每处理共测量１５个叶片长度，其平均值即为该处理黄瓜叶片长度。

１．３．２　植株节数　

在黄瓜生长接近结束时，于２０１２年３月１１日调查各处理黄瓜生长节数，每基质床选代表性５株，每处理共调查１５株，其平均值即为各处理黄瓜生长节数。

１．３．３　实测产量　

在黄瓜盛产期，分别于２０１２年１月２５日、１月２７日、２月６日、２月１７日和３月９日测定各处理产量。每次测产时，先从有黄瓜的节开始向上３节为测产的位置（认为１次可采摘的黄瓜数量）；再从每基质床选取代表性的５株，每个处理总计１５株；然后调查每株３节位置处黄瓜的个数（认为１次可采摘的黄瓜数量），并在每株上分别采摘１个黄瓜，１５个黄瓜称重并计算单个黄瓜的重量。各处理产量（ｋｇ／处理）＝平均单重（ｋｇ／个）×平均单株采摘数量（个／株）×１２６株。

１．３．４　估算产量　

将５次调查的各床采摘的黄瓜产量平均值作为黄瓜每次每床采摘的产量。黄瓜在整个生长期，共采摘３０次，其中黄瓜在初果期，平均６ｄ采摘１次，共采摘７次；黄瓜在盛果期，平均３ｄ采摘１次，共采摘１９次；黄瓜在接近结束期，平均１０ｄ采摘１次，共采摘４次。

根据黄瓜每次每床采摘的产量、黄瓜整个生长期采摘的次数及每６６７ｍ２ 基质床的数量，可进行黄瓜产量的估算，即黄瓜总产量（ｋｇ／６６７ｍ２）＝每次每床采摘产量（ｋｇ·床－１·次－１）×采摘次数（次）×每６６７ｍ２ 基质床数量（床／６６７ｍ２）。

１．４　数据分析

采用Ｅｘｃｅｌ　２００７和ＤＰＳ　７．５软件进行数据处理，采用ＬＳＤ法进行多重比较。所有数据均为２次重复的平均值。
 

２　结果与分析

２．１　不同处理黄瓜植株长势的比较

２．１．１　叶片长度

　２０１１年１２月９日，对各处理植株高度进行了调查，结果表明，３个高基质床处理的黄瓜植株高度平均比低基质床处理高３～５ｃｍ；在黄瓜盛产期，高基质床处理黄瓜叶片长势、密度及叶片大小明显好于低基质床处理，通风透光性减弱，为了保证产量，于２０１２年２月１９日对高基质床处理进行疏叶，叶片隔叶打，每株打５片，低基质床处理不进行疏叶。

从图１可以看出，与低基质床－非打孔处理相比，３个高基质床处理叶片长度均有不同程度的增加，其中，高基质床－非打孔处理增加幅度为１．４６％，与低基质床－非打孔处理之间叶片长度的差异未达５％显著水平，而高基质床－打孔和高基质床－侧坑处理的增加幅度几乎相同，均约为２．６９％，与低基质床－非打孔处理之间叶片长度差异均达５％显著水平。由此可见，高基质床处理可明显增加叶片的长势，可以促进光合作用，尤其以高基质床－打孔和高基质床－侧坑处理最为明显，这也说明在高基质床的基础上，采用相应的调控基质内水分条件，对黄瓜生长具有一定的促进作用。

２．１．２　植株节数　

从图２可以看出，３个高基质床处理黄瓜植株节数明显多于低基质床处理，且与低基质床处理之间差异均达１％显著水平，而３个高基质床处理之间差异均未达５％显著水平。与低基质床－非打孔处理相比，高基质床－非打孔、高基质床－打孔和高基质床－侧坑处理增加节数的幅度分别为９．７４％、１０．６７％和９．５５％，以高基质床－打孔处理增加幅度最大。

２．２　不同处理黄瓜产量的比较

２．２．１　不同处理实测产量的比较

　从图３不同时期各处理产量的测定结果可以看出，各处理产量均呈“Ｓ”型曲线增加趋势。在相同测定时期，与低基质床处理相比，３个高基质床处理的产量均有不同程度的增加，其中，在２０１２年１月２５日和２月１７日，３个高基质床处理与低基质床处理之间产量均达１％差异显著水平；在２０１２年１月２７日和２月６日，３个高基质床处理与低基质床处理之间产量均未达５％差异显著水平；在２０１２年３月９日，高基质床－非打孔和低基质床－非打孔处理之间产量未达５％差异显著水平，而高基质床－打孔与低基质床－非打孔处理之间产量达１％差异显著水平，高基质床－侧坑与低基质床－排打孔处理之间产量达５％差异显著水平。

在５个测定时期，３个高基质床处理之间产量均未达５％差异显著水平，但３个高基质床处理之间则以高基质床－打孔处理增产最为明显。该结果显示，黄瓜基质栽培中，基质配比及基质床高度是影响黄瓜产量最为关键的因素，在保证基质合理配比及基质床高度的基础上，进行合理的基质水分调控对提高黄瓜产量有一定促进作用。

２．２．２　不同处理估算的总产量比较

　由图４各处理黄瓜估算的总产量结果可以看出，低基质床栽培黄瓜产量可达２２　２５４．４ｋｇ／６６７ｍ２，而３个高基质床栽培的黄瓜产量为２３　９３１．０～２４　５５１．９ｋｇ／６６７ｍ２，与低基质床栽培相比，提高黄瓜产量的幅度为７．５３％～１０．３２％，以高基质床－打孔处理提高幅度最大，以高基质床－非打孔处理提高幅度最小，且３个高基质床处理与低基质床处理之间产量均达１％差异显著水平，而３个高基质床处理之间产量则未达５％差异显著水平。

２．３　不同处理黄瓜的水分生产效率比较

在黄瓜整个生长期，各处理灌水的总量相同，即均为７５ｍ３／６６７ｍ２，因此，各处理可根据黄瓜估算产量及灌水总量推求各处理黄瓜的水分生产效率。从图５可以看出，低基质床－非打孔处理为２９６．７２ｋｇ／ｍ３，高基质床－非打孔、高基质床－打孔和高基质床－侧坑处理分别为３１９．０８、３２７．３９、３２２．５９ｋｇ／ｍ３，均显著高于低基质床－非打孔处理，其提高幅度分别为７．５３％、１０．３２％和８．７２％，以高基质床－打孔处理提高幅度最大。另外，３个高基质床处理之间水分生产效率差异不显著，但与低基质床－非打孔处理之间均达１％差异显著水平。

３　结论

该试验结果表明，与低基质床－非打孔处理相比，高基质床－非打孔、高基质床－打孔和高基质床－侧坑３个处理显著提高了黄瓜植株长势、产量和水分生产效率，但以高基质床－打孔处理提高最为明显，说明高基质床－打孔处理从基质配比、基质床高度以及水分调节措施方面能很好地协调无土基质栽培的水、肥、气、热的环境条件，有利于黄瓜生长发育。

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