不同營養(yǎng)液滴灌量對設(shè)施黃瓜生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

曹云娥，張 燕，高艷明，李建設(shè)*

(1.寧夏大學農(nóng)學院，寧夏 銀川 750021；2.寧夏萬輝生物環(huán)?？萍加邢薰?，寧夏 銀川 750021)

【研究意義】隨著我國設(shè)施園藝迅猛發(fā)展，設(shè)施蔬菜種植面積占有比例不斷提高，從1978年的0.7 hm2到2014年386萬hm2[1]，從而成為了設(shè)施園藝生產(chǎn)大國。設(shè)施栽培領(lǐng)域?qū)儆诳茖W技術(shù)含量高、投入成本高、作物產(chǎn)出高、經(jīng)濟效益高的集約化、規(guī)?；藴驶r(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式[2-3]。設(shè)施園藝生產(chǎn)過程是一個多技術(shù)融合及相互協(xié)調(diào)的過程，其核心在于優(yōu)質(zhì)高效種植，而肥水措施管理是種植的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，正確的養(yǎng)分及水分的供給可顯著提高作物的品質(zhì)、產(chǎn)量、經(jīng)濟效益，更利于生態(tài)效益提高。當前設(shè)施栽培缺乏量化指標及配套的栽培技術(shù)，栽培管理多采用傳統(tǒng)的管理模式，為了追求產(chǎn)量，盲目進行“大水大肥”的粗放管理模式，使得水肥利用率占有比例不及施用量的一半，其中水利用率不到40 %，而肥料利用率只有30 %左右[4]，造成資源浪費、土壤和水體污染、生態(tài)環(huán)境的破壞[5]。不合理水肥管理導致肥水流失、病蟲害嚴重，化肥農(nóng)藥用量加大，土壤次生鹽漬化和酸化加劇，作物品質(zhì)劣、產(chǎn)量低、效益差[6-8]，嚴重制約了我國設(shè)施蔬菜優(yōu)質(zhì)高效的發(fā)展，更遏制了關(guān)鍵環(huán)節(jié)的突破。【前人研究進展】養(yǎng)液土耕技術(shù)起源于日本，有20年的發(fā)展史，我國引進已有10年左右，不管是技術(shù)要求還是核心內(nèi)容均已完善，其中園試以及山崎黃瓜營養(yǎng)液配方一直作為通用配方來用，不同地區(qū)得到的效果不一致，主要與作物品種、氣候環(huán)境以及不同的施肥方式有關(guān)。黃瓜(CucumissativusL.)作為一種重要的蔬菜，栽培面積逐年增加，其產(chǎn)值占到蔬菜產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的 10 %以上[12]，但水肥粗放式管理限制了設(shè)施黃瓜的良性發(fā)展。因此，黃瓜土壤栽培專用高效營養(yǎng)液配方的篩選是設(shè)施黃瓜高效發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)之一，合理的營養(yǎng)液配方、濃度以及營養(yǎng)液管理是平衡供應(yīng)黃瓜各個生長階段的需求的前提。【本研究切入點】本研究通過引進園試通用配方，山崎黃瓜配方以及山東農(nóng)業(yè)大學黃瓜配方，并以目標產(chǎn)量施肥量為對照，通過調(diào)整營養(yǎng)液濃度及施用量對黃瓜生長發(fā)育、產(chǎn)量與品質(zhì)的影響，篩選出適宜本地區(qū)設(shè)施黃瓜高效發(fā)展的適宜配方，完善我區(qū)黃瓜水肥高效利用理論?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為我區(qū)設(shè)施黃瓜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的水肥施用模式提出理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗位于寧夏賀蘭縣新平村(38°18′N，106°15′E)，該基地屬于國家級農(nóng)業(yè)示范園區(qū)，園區(qū)內(nèi)年降雨量180～200 mm，80 %的降雨量集中在6-8月，年平均氣溫8.8 ℃，無霜期160～170 d，屬中溫帶干旱氣候區(qū)，具典型的大陸性氣候特點。

試驗溫室為寧夏二代日光溫室，長100 m，跨度6.8 m，脊高4.4 m，后墻高度4.7 m。試驗時間2016年2-6月，前茬作物為辣椒。

日光溫室供試土壤為壤土，pH 8.75，EC值0.34 mS·cm-1，有機質(zhì)含量9.52 g·kg-1，速效氮9.22 mg·kg-1，速效磷3.18 mg·kg-1，速效鉀184.4 mg·kg-1，脲酶活性0.11 g·kg-1，蔗糖酶活性4.31 g·kg-1，磷酸酶活性7.32 g·kg-1。

1.2 試驗材料

供試黃瓜品種為博美626， 由寧夏天雨潤種苗有限公司育成，具有耐低溫、弱光，商品性好，產(chǎn)量高特性。

供試肥料為農(nóng)用CO(NH2)2(濟南魯元化工有限公司，N 46.3 %)、NH4H2PO4(青島日晟源作物營養(yǎng)有限公司，N11.8 %、P2O561 %)、KNO3(青島日晟源作物營養(yǎng)有限公司，N13.5 %、K2O 44.5 %)、K2SO4(青島日晟源作物營養(yǎng)有限公司，K2O 52 %)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用單因素完全隨機設(shè)計。底肥施入2～3 t/667m2腐熟秸稈，過磷酸鈣(臨沂寶豐化肥有限公司， P2O516 %)15 kg·667m-2，硫酸鎂(山東壽光匯鑫經(jīng)貿(mào)有限公司，MgO 16.20 %)15 kg·667m-2以及微量元素螯合肥(江蘇友峰化肥有限公司，51 %)2 kg·667m-2。追肥采用營養(yǎng)液供給，設(shè)置4個處理，根據(jù)生產(chǎn)1000 kg黃瓜需要N3.4 kg、P2O51.8 kg、K2O7kg(來源于農(nóng)業(yè)部官網(wǎng))，設(shè)定目標產(chǎn)量為5000 kg，需要N 17 kg、P2O59 kg、K2O 35 kg，需要硫酸二氫銨14.75 kg，硝酸鉀33.03 kg，硫酸鉀39.04 kg，尿素21.35 kg(目標產(chǎn)量)、日本園試營養(yǎng)液配方(園試)、日本山崎營養(yǎng)液配方(山崎)、山東農(nóng)業(yè)大學黃瓜營養(yǎng)液配方(山東)(表1)微量元素為通用配方(表2)，根據(jù)黃瓜不同生育期設(shè)置不同的濃度梯度，苗期為1/2標倍準濃度營養(yǎng)液，開花期為2/3倍標準濃度營養(yǎng)液、結(jié)果期為標準濃度營養(yǎng)液。定值后澆足緩苗水3.16 m3·667 m-2，目標產(chǎn)量處理緩苗期之后根據(jù)土壤濕度確定灌水時間，自根瓜座住后每 10～15 d追肥1次，全生育期共追肥8次，其他處理滴液量(表3)。

試驗小區(qū)面積6.5 m×8 m =52 m2，保護行0.14 m，每個小區(qū)定植 260 株。雙行栽培，壟寬0.8 m，壟距0.6 m，壟高0.2 m，每壟定植2行，黃瓜行距 0.5 m，株距 0.4 m，3次重復，隨機排列。地膜采用黑色聚乙烯材料薄膜，厚度 0.008 mm，寬度 1.2 m。相鄰小區(qū)間留有保護行，并做防護措施，下埋深度50 cm塑料薄膜隔開，防止水分和養(yǎng)分橫向移動。每壟布置2條滴灌帶，滴灌管采用內(nèi)鑲式圓柱滴頭滴灌管，滴頭間距0.3 m，滴灌管內(nèi)徑為 8 mm，滴頭流量2.3 L·h-1，滴灌工作壓力為 0.3 MPa。

表1 番茄大量元素營養(yǎng)液配方

表2 微量元素通用營養(yǎng)液配方

表3 黃瓜不同生育期營養(yǎng)液供應(yīng)量

注：黃瓜拉秧前10 d只滴清水。

Notes: Only drip water before ten days of tomato uproot.

1.4 土壤樣品采集

取樣時間：初花期(2016年3月20日)、盛果期(2016年4月23日)、末瓜期(2016年5月28日)。取樣方法：采用五點采樣法，各小區(qū)選取5個樣點，用土鉆(直徑10.0 cm)采集自植物根圍(距離植株莖5 cm左右，深度0～30 cm)土層土樣，先將土壤樣品混勻后，去除其中的雜物、砂礫及作物細根，分成2份：1份風干后過1 mm的篩測定理化性質(zhì)；1份過2 mm的篩保存在-4 ℃冰箱測定微生物。

1.5 試驗方法

1.5.1 生長指標的測定 分別在黃瓜始花期、盛瓜期與末瓜期，測定黃瓜的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積。黃瓜葉片葉綠素含量測定采用丙酮提取-分光光度計法測定。參照趙世杰，采用TTC法測定黃瓜根系活力[11]。

1.5.2 光合作用參數(shù) 采用LI-6400xt便攜式光合儀測定(透明葉室，光強300 μmol/m2/s，CO2濃度500 μmol/mol，葉溫25 ℃，相對濕度55 %～75 %)測定光合作用參數(shù)，主要有凈同化速率、最大真葉胞間二氧化碳濃度、蒸騰系數(shù)、氣孔導度等。

1.5.3 產(chǎn)量和品質(zhì)的測定 采用蒽酮法測定可溶性糖，采用2,6-二氯酷靛酷比色法測定維生素C，采用NaOH滴定法測定可滴定酸，采用水楊酸銷化比色法[12]測定硝酸鹽，采用考馬斯亮藍G-250法[11]測定可溶性蛋白。

黃瓜經(jīng)濟產(chǎn)量的統(tǒng)計：每處理每小區(qū)選定一畦計產(chǎn)，記錄每次摘瓜質(zhì)量。

果實水分利用效率以公式WUE=Y/I計算得到。

1.5.4 土壤酶和微生物量測定 參考關(guān)松蔭[13]，測定土壤酶活性。采用苯酚-次氯酸鈉比色法測定土壤脲酶；采用高錳酸鉀滴定法測定土壤過氧化氫酶。

土壤微生物數(shù)量測定采用稀釋平板計數(shù)法，細菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基；真菌采用孟加拉紅-鏈霉素選擇性培養(yǎng)基；放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基[14]。

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

用Excel 2003進行數(shù)據(jù)的相關(guān)統(tǒng)計分析與制圖，用SPSS進行統(tǒng)計分析，處理間差異顯著性分析采用 Duncan 新復極差法進行單因素的方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液配方對黃瓜植株生長的影響

由表4可知，在整個生育過程中，黃瓜株高、莖粗、葉面積、根系活力持續(xù)增加，苗期最低，拉秧期達到最大。施用不同營養(yǎng)液均顯著提高了黃瓜株高、莖粗、葉面積、根系活力。在經(jīng)不同配方營養(yǎng)液處理后，在不同生育期，黃瓜株高均大于對照(目標產(chǎn)量)，其中增幅最大的是園試配方處理，較對照提高了13.99 % (末瓜期)，增幅最小的山東黃瓜配方處理，較對照提高了4.83 %；各處理與對照相比均顯著增加了葉面積，處理效果為園試>山崎>山東>目標產(chǎn)量(CK)；各處理黃瓜根系活力分別較對照提高了4.95 %～36.19 %、6.93 %～40.76 %、0.49 %～19.43 %；莖粗處理間無顯著性差異。

2.2 不同配方營養(yǎng)液對葉綠素含量和光合作用的影響

由表5可知，隨著黃瓜生育期的進程，Chl含量增加后減少。施用不同營養(yǎng)液顯著增加了黃瓜葉片Chl含量，其中園試配方處理Chl含量最高，其次是山崎配方處理，山東黃瓜營養(yǎng)配方處理最低，與對照相比，各處理分別增加Chl含量18.18 %～38.86 %、10.61 %～30.80 %、2.02 %～20.37 %。

光合作用是產(chǎn)生有機物的主要生化過程。表5可知，隨著黃瓜生育期的進程，凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)與胞間 CO2濃度(Ci)先增加后減少，氣孔導度(Gs)逐漸增加。施用不同營養(yǎng)液提高了黃瓜葉片光合能力。與對照相比各處理均顯著提高了葉片凈光合速率(Pn)，園試配方處理Pn最高，增幅為12.55 %～22.09 %，山崎配方與山東黃瓜配方處理Pn在初花期差異達到顯著性，生長后期差異一直不顯著；各處理均顯著提高胞間 CO2濃度(Ci)，顯著增加氣孔導讀(Gs)，顯著降低蒸騰速率(Tr)，其中園試配方處理Ci最高、Tr最低，山崎配方處理Gs最大。

2.3 不同配方營養(yǎng)液對黃瓜品質(zhì)的影響

從表 5可以看出，施用不同配方營養(yǎng)液顯著提高了黃瓜果實的品質(zhì)，與對照相比，各處理均顯著提高可溶性蛋白的含量，處理間差異不顯著；各處理均顯著提高了果實中可溶性糖和可溶性固形物的含量，處理效果為園試>山崎>山東>目標產(chǎn)量(CK)；各處理均顯著降低了果實可滴定酸含量，降幅最大的園試配方處理其果實的可滴定酸含量較對照降低了31.37 %，最小的山崎配方處理較對照降低了17.64 %；各處理均顯著降低了果實中硝酸鹽含量，處理間硝酸鹽含量也達到了顯著性差異，其園試配方處理顯著最低，其次是山崎配方處理，最后是山東黃瓜配方處理，較對照分別降低硝酸鹽含量11.33 %、8.84 %、7.03 %；果實中 VC的含量處理間無顯著差異。

表4 不同配方營養(yǎng)液對黃瓜生長的影響

注：數(shù)據(jù)采用LSD方差分析方法，同一行不含相同字母表示差異顯著，小寫字母表示不同處理間差異顯著(P<0.05)。下同。

Notes: The data were analyzed with LSD analysis, same letter means no significant difference among the data in the same column. Lowercase means significant difference at 0.05 level between the different treatments. The same as below.

表5 不同配方營養(yǎng)液對黃瓜功能葉片葉綠素和光合作用的影響

2.4 不同配方營養(yǎng)液對土壤速效養(yǎng)分的影響

從表 7可以看出，施用不同配方營養(yǎng)液顯著提高了土壤中速效養(yǎng)分的含量。與對照相比各處理均顯著提高了土壤中速效磷含量，處理效果以山東黃瓜配方處理較顯著，增幅為28.31 %；各處理土壤中速效鉀含量與對照相比均有顯著提高，其中園試配方處理與山崎配方處理差異不顯著，顯著高于山東黃瓜配方處理速效磷含量顯著高于與山崎配方處理，園試、山崎、山東配方處理較對照分別增加了31.99 %、25.80 %、14.45 %；土壤中堿解氮含量處理間無顯著差異。

表6 不同配方營養(yǎng)液對黃瓜果實品質(zhì)的影響

表7 不同配方營養(yǎng)液對土壤速效養(yǎng)分的影響

表8 不同配方營養(yǎng)液對土壤微生物的影響

2.5 不同配方營養(yǎng)液對土壤微生物的影響

微生物的主要組成成分有細菌、放線菌和真菌，在耕作層中細菌數(shù)量居多，其次為放線菌，真菌最少，主要作用是分解土壤中的有機化合物和促進土壤中腐殖質(zhì)的合成。從表 8 中可以看出，施用不同配方營養(yǎng)液顯著提高了土壤可培養(yǎng)微生物的數(shù)量。與對照相比，各處理提高細菌數(shù)量13.62 %～23.43 %，其中園試配方處理增幅最大，山東黃瓜配方處理增幅最??；土壤中放線菌和真菌數(shù)量處理間無顯著差異。

土壤酶是土壤生物化學過程的主要參與者。其中，脲酶促進尿素轉(zhuǎn)化為氨供植物吸收利用，用來表征土壤的氮素狀況；過氧化氫酶分解土壤中對活細胞有害的過氧化氫，其活性與微生物數(shù)量、土壤呼吸強度及土壤肥力密切相關(guān)。從表 8 中可以看出，施用不同配方營養(yǎng)液顯著提高了土壤中酶活性。各處理均顯著提高了土壤過氧化氫酶活性，其中增幅最大的園試配方處理，較對照提高了46.33 %，增幅最小的山東黃瓜配方處理，較對照提高了15.44 %；各處理與對照相比均顯著提高脲酶活性，處理效果為：園試>山崎>山東>目標產(chǎn)量(CK)，增幅為14.18 %～68.06 %。

2.6 不同配方營養(yǎng)液對產(chǎn)量與肥水利用效率的影響

從表9中可以看出，施用不同配方營養(yǎng)液顯著提高黃瓜產(chǎn)量，較對照提高了4.15 %～11.77 %，其中園試配方處理產(chǎn)量顯著最高，山東黃瓜配方處理產(chǎn)量最低；各處理顯著提高黃瓜水分生產(chǎn)率，園試配方處理最高，為108.24 kg·m-2，其次是山崎配方處理，山東黃瓜配方處理最低。

由表10可以看出，追肥主要以N、P2O5、K2O為主，各處理顯著降低追肥總量，較對照降低了10.08 %～30.65 %，其中園試配方處理N、K2O較高，山東黃瓜配方處理P2O5較高。

表9 不同配方營養(yǎng)液對黃瓜產(chǎn)量和水分利用率的影響

表10 不同配方營養(yǎng)液的總施肥量比較

3 討 論

本研究通過對不同配方營養(yǎng)液以及不同施用量的營養(yǎng)液條件下黃瓜生長發(fā)育的研究，研究結(jié)果表明，營養(yǎng)液滴灌每天均勻供液，養(yǎng)分供給均衡，促進根系發(fā)育，可以顯著提高根系活力，地上部養(yǎng)分供應(yīng)充足，植株長勢健壯，利于莖稈發(fā)育，促進葉綠素積累，品質(zhì)好、產(chǎn)量高，這與李邵[15]關(guān)于不同營養(yǎng)液濃度對溫室盆栽黃瓜產(chǎn)量與品質(zhì)的研究結(jié)果一致。黃瓜苗期施用1/2標倍準濃度營養(yǎng)液，開花期2/3倍標準濃度營養(yǎng)液，結(jié)果期為標準濃度營養(yǎng)液管理方式更利于黃瓜的生長發(fā)育，這與蔣衛(wèi)杰等[16]研究結(jié)果一致，但與呂炯璋[17]的研究結(jié)果番茄苗期施用標準濃度的荷蘭番茄配方的營養(yǎng)液對植株株高、莖粗、鮮重、干重和葉面積的增長方面效果最好，其次是1/2倍有出入，可能與營養(yǎng)液管理方法不同有關(guān)。

不同配方營養(yǎng)液對黃瓜生長發(fā)育的影響存在差異。本研究結(jié)果表明，園試配方較對照株高提高了13.99 %，顯著增加葉面積，提高根系活力4.95 %～36.19 %，對莖粗影響差異不顯著，其次是山崎配方；促進葉綠素積累，增強光合作用，其中園試配方葉綠素含量增加18.18 %～38.86 %，凈光合速率增幅為12.55 %～22.09 %；改善品質(zhì)，促進果實內(nèi)維生素 C、總糖、可溶性蛋白和游離氨基酸含量的提高，顯著降低了果實中硝酸鹽和有機酸含量，處理效果為園試>山崎>山東>目標產(chǎn)量(CK)；提高黃瓜產(chǎn)量，提高了4.15 %～11.77 %，提高黃瓜水分生產(chǎn)率，降低肥料使用量10.08 %～30.65 %，其中園試配方增產(chǎn)11.77 %，水分生產(chǎn)率為108.24 kg·m-2，說明園試配方利于養(yǎng)分與水分的優(yōu)化管理，改善土壤環(huán)境，黃瓜根系活力增強，促進對養(yǎng)分與水分的深層吸收，促進凈光合速率與胞間 CO2濃度的增加，提高有機物的積累，提高產(chǎn)量，增加水肥利用率。

土壤速效養(yǎng)分為土壤中作物直接吸收利用的礦物質(zhì)養(yǎng)分，其含量的高低直接影響著作物地上部。本試驗結(jié)果表明，山東配方顯著提高了土壤中速效磷含量，園試配方顯著提高速效鉀含量，對堿解含量差異不顯著，說明山東黃瓜配方利于磷素的釋放，而園試配方更利于鉀素的釋放。

土壤微生物參與了土壤性質(zhì)的發(fā)生及變化，土壤同時為微生物的生長、繁育提供生活環(huán)境，土壤性質(zhì)及田間管理均顯著影響著土壤微生物種群及數(shù)量[18]，包括土壤溫濕度、作物根系分泌物、灌溉、施肥等均是影響土壤微生物因素，其中水肥是影響土壤微生物主要因素。研究表明，氮肥有利于細菌的繁育，還可以通過改變養(yǎng)分的有效性而直接影響其它微生物群落[19]。韋澤秀[20]研究表明，當土壤相對含水量為70 %～80 %時，增加施肥量能提高土壤中微生物多樣性。本試驗結(jié)果表明，營養(yǎng)液配方增加細菌數(shù)量13.62 %～23.43 %，對真菌和放線菌的數(shù)量影響差異不顯著，其中園試配方細菌數(shù)增幅最大，說明園試配方養(yǎng)分供給利于養(yǎng)分管控，水分均衡，利于土壤微環(huán)境緩沖，改善土壤性狀，土壤微環(huán)境發(fā)展提供了較優(yōu)越的條件，利于微生物生長。土壤酶活性與土壤微生物直接相關(guān)，促使物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程的完成，是一切生化反應(yīng)的原動力。本研究中，營養(yǎng)液配方顯著提高了土壤過氧化氫酶和脲酶的活性，處理效果為：園試>山崎>山東>目標產(chǎn)量(CK)，說明提高土壤微生物群落數(shù)量從而間接地促進土壤酶活性的提高，促進根系活力，減少鹽分積累。

4 結(jié) 論

本試驗研究表明，不同配方營養(yǎng)液處理均能促進黃瓜生長發(fā)育、改善果實品質(zhì)、提高產(chǎn)量及水肥利用率，園試配方處理增加株高、根系活力、有效光合葉面積及葉綠素含量，利于果實中糖的積累，顯著降低了硝酸鹽含量11.33 %，促進土壤中速效鉀含量，改善土壤微生物環(huán)境，增加過氧化氫酶和脲酶活性，提高產(chǎn)量11.77 %，降低施肥總量30.65 %，水分生產(chǎn)率為108.24 kg·m-2；山東配方提高了土壤中速效磷含量。

綜上所述，結(jié)合對果實品質(zhì)、產(chǎn)量，以及土壤養(yǎng)分的變化等綜合因素的影響，本試驗認為園試配方營養(yǎng)液處理效果最佳，可促進黃瓜的營養(yǎng)生長，有利于提高果實產(chǎn)量和品質(zhì)，提高肥料利用率，建議推廣使用。