一種針氈式植物輸液器的設計及其在三葉木通富硒栽培中的應用

向來+覃大吉+楊永康+殷紅清+萬海英+陳菲菲+馬進+田騰飛+謝剛毅+王孝元

摘要：設計了一種針氈式植物輸液器，并將其應用于三葉木通[Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.]的富硒栽培。結果表明，該輸液器輸液速度穩定，吸收率高，成本低，使用簡便，且對植物葉片無損傷，將其運用于三葉木通的富硒栽培，具有高效、簡便的優點。

關鍵詞：針氈式植物輸液器；三葉木通[Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.]；富硒栽培

中圖分類號：S147.32；S237；S567 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2017）23-4552-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.034

Abstract： A needle felt type plant infusion apparatus was designed and used for selenium enrichment cultivation of Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.. The results showed that，the apparatus has the advantages of stable infusion speed，high rate of nutrient absorption，low cost， easy to use，and no damage to plant leaves. Selenium enrichment cultivation of A. trifoliata （Thunb） Koidz was high efficient and simple by using the needle felt type plant infusion apparatus.

Key words： needle felt type plant infusion apparatus；Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.；selenium enrichment cultivation

作物根外追肥具有肥效快、利用率高、簡便易行等優點， 但要做到科學合理施用，需要注意肥料品種要適宜、噴灑濃度要適宜、要有針對性、在需肥的關鍵期噴施、噴施的部位要得當等諸多問題[1，2]。根據作物冠層的形態結構和葉片面積指數大小采用不同的根外追肥方法[3]是作物促成栽培廣泛推廣應用的技術，一種是配制成一定濃度的營養液直接葉面噴灑，這樣容易污染環境，同時吸收率也不高；另一種是通過針刺輸液的方式從莖部追施[4，5]。針刺輸液的方式主要分為兩大類，一類類似于醫學上的人體輸液，另一類利用電能實現定壓輸液，但這兩類輸液器均需要人工調整輸液針插入植物內部的深度，難以保證準確地刺入植株最易吸收藥液的部位。

三葉木通[Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.]是一種重要的藥用植物，其莖藤入藥，習稱“木通”[6]，臨床用于胸中煩熱、喉痹咽痛、尿赤、五淋、水腫、周身攣痛、經閉乳少等癥[7]。其果實較大，皮厚，俗稱八月瓜。八月瓜因其果肉富含蛋白質、脂肪、淀粉及各種可溶性糖，還含有鈣、磷、鐵、有機酸、維生素B、維生素C及維生素E等[8]，是一種非常好的水果，可鮮食、釀酒、制飲料[9]。八月瓜傳統觀念上僅作為野生的特色果品由當地農民采食或在產地農貿市場自銷，隨著人們對綠色保健食品的日益重視，其開發利用價值已得到消費者和生產者的認同，野生的八月瓜果品已不能滿足市場需求。植物有機硒是人類營養硒來源的基本渠道， 因此， 植物硒資源的狀況直接影響到人類的硒營養狀況[10]。篩選硒富集能力強、有機化轉化率高的植物進行無機硒向有機硒產品的初級生產，再通過檢測和加工進行安全轉化，最后供給人類作為補硒食物或營養是一條科學可行的方法。

三葉木通具有較強的硒吸收轉化能力，栽培管理簡單、植株利用期長，其果實八月瓜產量高、傳統食用等特性，正好滿足富硒水果開發與富硒飲料加工的需要。但目前為止，鮮見關于高效硒富集栽培三葉木通生產八月瓜的報道。為此，開發一種輸液速度穩定，吸收率高，節約成本，操作簡單，對植物葉片無損傷，移動性強，且能夠準確刺入植株最易吸收輸液部位的植物輸液器，利用該輸液器進行三葉木通硒富集栽培，以期給富硒八月瓜的生產提供參考。

1 設計內容

1.1 增壓式輸液袋的結構與功能

如圖1所示，設計的針氈式植物輸液器包括增壓式輸液袋1和通過輸液管3與增壓式輸液袋1連接的針氈式輸液墊2。

增壓式輸液袋1包括上部的增壓式儲水部11，下部的工作液儲液部12，用于分隔增壓式儲水部11和工作液儲液部12的曲面隔膜13，增壓式儲水部11上部設有上注液口14，工作液儲液部12下部設有下注液口15和出液口16。

在使用針氈式植物輸液器時，先從下注液口15向工作液儲液部12注入工作液，此時曲面隔膜13為向上凸起的拱形，再從上注液口14向增壓式儲水部11注入增壓液，增壓式儲水部11中的增壓液通過重力的作用向下壓曲面隔膜13，以形成穩定的輸液壓。隨著工作液的減少，曲面隔膜13變為向下凹陷的弧形，直到工作液完全從出液口16流出。避免了工作液的浪費，有效降低種植者的成本，且穩定輸液壓的形成能夠保證工作液被勻速地注入到植物內部，增加工作液的吸收率。工作液可以為液體肥料、營養液、藥液等。

1.2 針氈式輸液墊的結構與功能

如圖2所示，針氈式輸液墊2包括平行間隔排列的輸液針21，輸液針21的針尾端固接于上層氈22，輸液針21的中部設有下層氈23，上層氈22與下層氈23之間的輸液針21上還設有連通管網24，連通管網24與輸液針21相連通，連通管網24上還設有進液口25。

在使用針氈式植物輸液器時，工作液通過進液口25進入連通管網24中，通過與平行排列的輸液針21相連通的連通管網24均勻地進入每根輸液針21中，實現一個輸液袋對應多根輸液針，增加輸液的效率。

1.3 針氈式植物輸液器的使用方法

增壓式輸液袋1上的出液口16通過輸液管3與針氈式輸液墊2上的進液口25相連接。輸液管3上還設有流速調節器31。

在使用針氈式植物輸液器時，注意覆蓋有針氈式輸液墊2的植株表皮下面是否有液體流出，若有液體流出則流速過快，若無濕潤現象出現則流速過慢，以表皮下面顯現微濕為正常流速，根據需要，使用者可適應性地通過流速調節器31調整輸液速度。

輸液管3與進液口25相接的一端還設有連接管32，連接管32與進液口25可拆卸連接。連接管32可以為橡膠管或硅膠管。連接管32一端連接于輸液管3，另一端與進液口25可拆卸連接，當需要更換增壓式輸液袋1時，將連接管32從進液口25拆下即可，避免了每次更換增壓式輸液袋1還需拔出輸液針21，移動性強，使操作更簡便的同時保護植株表皮免于針扎的多次傷害。且連接管32的彈性材料可以保證輸液管3與針氈式輸液墊2的連接處不漏液。

增壓式輸液袋1頂部還設有掛鉤17，用于將增壓式輸液袋1懸掛于植株或支撐架上，便于使用。輸液針21的針頭四周設有多個用于滲出液的毛細微孔。多個滲出液孔的設置避免了一個出液孔被堵住后輸液針21即停止工作，同時，毛細微孔更適于微量元素的滲透吸收，防止流速過快造成藥液的流失浪費。

2 針氈式植物輸液器在三葉木通富硒栽培中的應用

在三葉木通果實生長至膨大結束前期，通常為每年的7月5日至7月30日，應用針氈式植物輸液器給三葉木通施以硒肥。選擇晴天分1～3次進行硒肥的施用，間隔7 d更換一次輸液袋。

2.1 硒肥水溶液的配制

硒肥由以下質量份的組分組成：亞硒酸鈉50份（12.5%），鉬酸銨20份（5%），螯合鐵75份（18.75%），硼砂75份（18.75%），磷酸二氫鉀75份（18.75%），七水硫酸鋅105份（26.25%）。一次配制量15 kg/667 m2。

將以上質量份的組分均勻混合，取40 g混合物裝袋；清洗15 L水容量塑料水桶，讓水桶干燥后桶內壁無痕跡；將上述裝袋的硒肥，取1袋充分溶于 4 kg的水中，然后倒進15 L水容量的水桶中，充分溶解后定容至15 L，攪拌均勻備用。

2.2 使用操作步驟

使用者在八月瓜生長至膨大結束前期利用針氈式植物輸液器給三葉木通進行硒肥的施用時，將針氈式輸液墊2貼在三葉木通植株莖部的合適位置，用小木錘敲擊上層氈22，使輸液針21刺入三葉木通植株至所述下層氈23緊貼于植株的表皮，將連接管32與輸液管3相連接，利用掛鉤17將針氈式植物輸液器懸掛于三葉木通植株或支撐架上，將配制的50 mL硒肥水溶液通過下注液口15注入工作液儲液部12，再將500 mL水通過上注液口14注入增壓式儲水部11，調節流速調節器31至合適的流速，硒肥水溶液通過輸液管3和進液口25流入連通管網24，并經過平行間隔排列的輸液針21注入三葉木通植株的木質部4，進而被三葉木通植株的導管和管胞吸收。當工作液儲液部12中的硒肥水溶液全部流出至輸液管3中無殘留時，將連接管32從進液口25處拔下，逐一收回增壓式輸液袋1和輸液管3，以備進行二次的工作液與增壓液灌注。在完成1～3次工作液輸入后，將增壓式輸液袋1與針氈式輸液墊2全部回收，清洗干凈，以備次年再次使用。

硒肥水溶液的施用借助針氈式植物營養輸液器，克服了三葉木通成熟果園葉面積小，葉面噴施吸收面積不夠的影響，同時減少了葉面噴施對植株葉片的損傷，提高了硒肥的植株吸收率、利用率和功效，降低了硒肥的流失，同時保護了環境。硒肥水溶液的注入量為50 mL，增壓液的注入量為500 mL。增壓液一般為水，也可根據需要適應性調整為其他液體，如生理鹽水或乙醇水溶液等。

如圖3所示，三葉木通植株的內部為木質部4，硒肥水溶液通過三葉木通植株木質部4的導管和管胞被吸收。在針氈式植物輸液器工作過程中，下層氈23與輸液針21的相對連接位置能夠保證當下層氈23貼于植株表皮時，輸液針21的針頭恰好刺入三葉木通植株的木質部4，既便于操作，又保證了硒肥水溶液能夠被高效吸收。

3 小結

針氈式植物輸液器的設計與研制突出的創新點是：①增壓式輸液袋保持恒定的壓力以便于少量或微量工作液輸入時有足夠的壓力將其全部輸入植物體內，避免工作液殘留而達不到應有的效果；②針氈式輸液氈實現一個輸液袋對應多根輸液針，并準確插入植物木質部，擴大了溶液吸收面積，增加了輸液的效率，提高了溶液吸收率。

液體硒肥的施用借助針氈式植物輸液器，克服了三葉木通成熟果園葉面積小、葉面噴施吸收面積不夠的影響，同時減少了葉面噴施對植株葉片的損傷，提高了硒肥的利用率和功效。液體硒肥藥品配方中按一定比例添加了鉬酸銨、螯合鐵、硼砂、磷酸二氫鉀和七水硫酸鋅，從植物木質部（通過導管和管胞吸收）補充必要的微量元素、速效肥，有利于植株的營養平衡和快速生長，同時促進了液體硒肥的吸收和有機化轉化，增強了葉片抗白化和植株抗病（白粉病）蟲（蚜蟲）的能力，有助于保花保果。

試驗結果表明，八月瓜果肉硒含量為0.027～0.113 mg/kg，遠高于對照，達到了八月瓜富硒栽培的目的。八月瓜富硒栽培的成功為富硒八月瓜飲料開發提供了加工原料，為健康安全補硒產品的開發奠定了基礎。

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