設施黃瓜全營養栽培基質配方應用效果比較

李洪卓，林 娜，楊 媛，寇津銘，李佳瑩，潘 凱*

（1.東北農業大學，黑龍江 哈爾濱 150030；2.濱州職業學院，山東 濱州 256600）

黃瓜（Cucumis sativus L.），葫蘆科，別名胡瓜、王瓜，為1年生攀援草本植物[1]。黃瓜作為我國設施栽培的主要蔬菜之一，因其果實具有特殊的芳香氣味以及清脆多汁的口感深受人們的喜愛[2]。

隨著黑龍江省設施農業的快速發展，設施內高強度生產及較高的復種指數所帶來的諸多問題不容忽視。大量施用化肥引起的土壤鹽漬化問題日益突出。土壤鹽漬化使土壤滲透能力下降，蔬菜根部無法吸收足夠的養分，阻礙了蔬菜的健康生長[3]。此外，在設施蔬菜施肥的過程中，大多農戶喜歡偏施氮肥、鉀肥，對有機質肥料的施入較少，這就使得土壤中的微量元素缺失嚴重[4]。

為解決設施園藝中存在的上述土壤問題，農業有機物料基質化的合理利用應運而生。國內已經在基質配方篩選方面做了大量的研究[5-7]，提出了可以利用當地作物秸稈作為栽培基質原料的建議。農業有機物料基質化不施化肥或者少施化肥，能有效降低農產品中的硝酸鹽含量、顯著改善農產品品質，同時還可以有效緩解土壤次生鹽漬化及土壤連作障礙[8]。王天曉[9]的研究表明，用不經腐熟的玉米秸稈與爐渣以體積比2∶1配比的基質栽培黃瓜，其生長狀況良好，產量和品質都較土和草炭有所提高。

黑龍江省作為物質資源大省，農業生產中的有機廢棄物較多，發展農業廢棄物再利用的優勢明顯，農業廢棄物的運用既能循環利用可再生資源，又能解決當地環境污染問題，變廢為寶，對于促進黑龍江省經濟和社會的可持續發展、實現低碳經濟將起到十分重要的作用。

試驗著重將玉米秸稈、腐熟牛糞、稻殼、爐渣等有機廢棄物作為原料，以目前設施栽培面積較大的黃瓜為試驗材料，進行低成本、高質量栽培效果研究。通過分析不同基質配方對黃瓜果實品質和產量的影響，探索在減少化肥用量的情況下保證黃瓜穩產的可能性，以期為基質栽培蔬菜增加產量、提高品質開拓思路，并為進一步在非耕地發展有機生態型無土栽培蔬菜和充分利用當地農業資源提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試作物：津早1號黃瓜由天津科潤津豐種業有限責任公司提供。

供試基質物料：粉碎的玉米秸稈、腐熟牛糞、稻殼、爐渣均由雙城市達盛化工有限公司提供，蚯蚓糞由沈陽尊龍生物技術有限公司提供。

供試肥料：尿素由中共石油天然氣股份有限公司提供，硫酸鉀由國投新疆羅布泊鉀鹽有限公司提供。

輔助物質：交聯丙烯酰胺-丙烯酸鉀共聚物（CP載體），由北京漢力葆科貿中心提供。

1.2 試驗方法

試驗于2016年9月—2017年10月在東北農業大學園藝設施工程中心進行。黃瓜進行常規土壤育苗，當幼苗生長至4葉1心時，選擇長勢一致的幼苗，定植到不同處理的栽培槽中。試驗以土壤為對照（CK），黃瓜栽培基質基礎物料（S1）為秸稈∶牛糞∶稻殼∶爐渣＝2∶3∶3∶2（體積比），根據不同的配方比和添加化肥量共設置6個處理（表1）。栽培槽用普通磚搭建而成，槽的規格為長×寬×高＝（480×48×20）cm，槽間距為50 cm。槽底部鋪1層塑料棚膜起到貯水和防滲漏的作用。

試驗的水分管理均采用滴箭式系統，定植后用滴灌方式進行灌溉，每個植株1個滴頭，水直接由滴管滴到植株的根部，并只澆灌清水。定植后10、20、30、40 d，從栽培槽中取樣進行植株生長指標（株高、莖粗）測定，果實成熟后對生理指標（根系體積、根系活力）、果實品質（可溶性糖、可溶性蛋白、抗壞血酸、有機酸、果實硬度）和產量進行測定；定植后10、20、30、80 d測量不同基質的理化性質，包括pH值、電導率和速效養分（N、P、K）含量。試驗各處理的田間管理措施與當地常規管理措施一致。

表1 黃瓜栽培基質和肥料配方處理

1.3 測定方法

1.3.1 生長和生理指標的測定

株高、莖粗，采用常規方法測定；植株根系體積采用水取代法測定[10]；植株根系活力采用TTC法[11]。

1.3.2 果實品質和產量的測定

可溶性糖和總糖含量測定參照高俊鳳[10]的蒽酮法進行測定；可溶性固形物的測定參照王晶英[12]的阿貝折射儀法測定；有機酸含量測定參照蔡永萍[13]的滴定法進行測定；可溶性蛋白質含量測定參照高俊鳳[10]的考馬斯亮藍染色法進行測定。

產量的測定采用單株測產法，每個處理取6株。

1.3.3 基質理化性質的測定

基質pH值、EC值分別按照水土比5∶1的浸提方法用酸度計、電導率儀進行測定[14]；速效氮含量采取堿解擴散—容量法進行測定；速效磷含量采取M3浸提—鉬銻抗比色法進行測定；速效鉀含量采取M3浸提—火焰光度法進行測定。

1.4 數據分析

試驗中所測得的原始數據使用Microsoft Excel（Office 2003）軟件完成整理；數據處理采用SAS 9.1 軟件。

2 結果與分析

2.1 不同配方基質對黃瓜生長勢的影響

由圖1可知，黃瓜的植株高度隨定植時間的延長而增長。不同處理間比較，在第10天時，各處理間無顯著差異；在第20、30天時，S1T3處理顯著低于其他處理，其他各處理之間無顯著差異；在第40天時，株高依次為S1T1＞S1T5＞CK＞S1T4＞S1T2＞S1T3。

分析在不同基質配方處理對黃瓜植株莖粗的影響中（圖2），在第10天時，CK、S1T1、S1T3低于S1T4處理且差異顯著；在第20天時，S1T4顯著高于S1T3處理，其他處理之間差異不顯著，在第40天時，各處理之間差異不顯著。在各處理中，S1T4和S1T5處理莖粗相對較粗。

2.2 不同配方基質對黃瓜根系的影響

由圖3可知，不同基質配方對黃瓜植株根體積無顯著影響，且各組處理之間差異不顯著。其中S1T3處理低于對照及其他處理。S1T4和S1T5處理的黃瓜植株根體積較大，高于對照及其他處理。

由圖4可知，S1T3處理的根系活力最低，其次是S1T2處理，二者均顯著低于對照及其他處理；S1T1處理高于對照處理但低于S1T4、S1T5處理。S1T4、S1T5處理的黃瓜根系活力較高，高于對照及其他處理，且差異顯著。

2.3 不同配方基質對黃瓜產量的影響

由表2可知，不同配方基質的黃瓜平均單果質量在0.18～0.20 kg，其中S1T5平均單果質量最大，為0.20 kg；S1T5的平均每株果數最多且與各組處理差異顯著，S1T3處理的平均每株果數最少。黃瓜667 m2產量在4 075.11～9 857.13 kg，S1T5處理的黃瓜667 m2產量為各組處理最高，其次是S1T4處理，S1T5處理與其他各組處理間差異顯著。綜合來看，S1T4和S1T5處理的黃瓜產量指標優于其他處理。

圖1 不同配方基質處理下黃瓜植株株高

圖2 不同配方基質處理下黃瓜植株莖粗

2.4 不同配方基質對黃瓜品質的影響

由表3可知，S1T5處理的可溶性糖含量最高，S1T3處理含量最低，S1T5和S1T3處理間差異顯著；除S1T3處理外，其余處理均高于對照處理，但差異不顯著。S1T2、S1T5處理的黃瓜果實可溶性蛋白含量最高，均顯著高于S1T3處理；除S1T3和S1T1處理外，其余處理均高于對照處理，但差異不顯著。S1T5、S1T4處理抗壞血酸含量顯著高于其他處理，且兩組處理間也有顯著差異。S1T5的有機酸含量最低，且顯著低于S1T3。各處理間果實硬度無顯著差異。

2.5 不同配方基質理化性質的變化

2.5.1 不同配方基質pH值的變化

圖5表示不同黃瓜栽培基質pH值的變化，在第10天時，各處理基質pH值無顯著差異；在第20天時，S1T2基質的pH值高于其他各處理，S1T3基質的pH值低于其他各處理，且兩者之間差異顯著；在第30天時，CK、S1T3和S1T5基質的pH值低于其他各處理，且與其他處理差異顯著；在第80天時，各處理基質pH值無顯著差異。

2.5.2 不同配方基質EC值的變化

由圖6可知，在第10天時，CK、S1T1和S1T2處理的EC值低于其他各處理，且與S1T3、S1T5處理差異顯著；在第20天時，各處理基質EC值無顯著差異；第30天時，S1T3基質的EC值高于其他各處理，且與S1T2、S1T4和S1T5處理差異顯著；第80天時，各處理基質EC值無顯著差異。

圖3 不同配方基質處理下黃瓜植株根體積

圖4 不同配方基質處理下黃瓜植株根系活力

表2 不同栽培基質的黃瓜產量

表3 不同黃瓜栽培基質對黃瓜果實品質的影響

2.5.3 不同配方基質速效養分含量的變化

由圖7可知，除CK外，各組處理中栽培基質在整個生長期的速效氮含量呈先下降后上升的趨勢。在黃瓜定植后第10天，S1T2速效氮含量最低，CK含量最高；第20、30天，S1T5處理速效氮含量最高，但各組之間差異不顯著；第80天，除CK以外，各處理速效氮含量呈顯著上升趨勢，且各組處理速效氮含量均高于對照且差異顯著，其中，S1T5處理速效氮含量最高，其次是S1T3處理。

由圖8可知，在第10、20、30天基質速效磷含量變化不大；在第80天時，CK速效磷含量下降幅度最大，顯著低于其他處理，其中S1T5速效磷含量最高。

由圖9可知，在第10、20、30天，不同處理黃瓜栽培基質中速效鉀含量的變化均無顯著差異；到第80天時，速效鉀含量下降明顯，其中CK、S1T3、S1T4速效鉀含量較低，S1T2速效鉀含量最高，S1T5次之。

3 結論與討論

大量研究表明，有機基質能為作物的生長發育提供良好的水、肥、氣等根際環境。株高、莖粗是植物植株比較直觀的形態指標，能直接反應植株生長狀況。經研究證明，不同的栽培基質配方對作物生長有不同的影響。劉振國等[15]究表明V（草炭）∶V（蛭石）∶V（珍珠巖）＝4∶3∶3栽培基質處理的黃瓜株高最高，V（玉米秸稈）∶V（蛭石）∶V（珍珠巖）＝1∶1∶0的栽培基質黃瓜莖粗最大、產量和品質較優。

本試驗也證明不同配比基質的黃瓜株高和產量有不同的差異，合理配比的基質能明顯提高黃瓜的植株生長量和產量。在所有處理中，S1T5處理無論是品質還是產量均為最高，原因可能是向有機基質中添加了適量的尿素和硫酸鉀，兩者相互補充，既能充分發揮有機基質養分齊全、肥效持久的優勢又能利用化肥養分集中、肥效快的特點，進而達到提高蔬菜產量的目的；S1T1和S1T3處理也添加了不同比例的尿素和硫酸鉀，但效果不理想；因此，S1T5處理的基本物料體積比最適宜作為黃瓜栽培基質配方。

試驗測得，黃瓜栽培基質在各時期pH值始終保持穩定，其中S1T4、S1T5處理pH值均穩定維持在6.0～7.0，是較為理想的黃瓜栽培基質；S1T4和S1T5配方的基質理化性狀更適宜黃瓜植株生長。S1T3處理與其他處理相比，根體積小、根系活力最差，進而影響到地上部生長，原因可能是配方中含有較多的秸稈，秸稈在降解過程中導致根系微生物活動增強，可能影響了黃瓜根系的生長，導致植株生長狀況較差。

有機物經微生物分解可轉化成蔬菜可吸收利用的有效養分，肥效長而穩。在定植后，基質本身轉化釋放的養分就可滿足作物吸收利用的要求[16]。試驗中，從基質氮、磷、鉀養分釋放動態可以看出，從黃瓜定植后至開花期栽培基質的速效N含量呈下降趨勢，直到黃瓜整個生長發育周期的最后階段又呈上升的趨勢，這與朱詠莉等[17]的研究結果一致，這可能是微生物促使基質中物質分解使速效氮含量增加的緣故。在黃瓜生長的前期栽培基質的速效磷含量一直保持較高的水平，在黃瓜生長發育后期栽培基質的速效磷含量下降十分明顯，但未影響黃瓜的生長，這與朱國梁等[18]的研究保持一致。

圖5 不同處理黃瓜栽培基質pH值的變化

圖6 不同處理黃瓜栽培基質EC值的變化

圖7 不同處理黃瓜栽培基質中速效氮含量的變化

圖8 不同處理黃瓜栽培基質中速效磷含量的變化

圖9 不同處理黃瓜栽培基質中速效鉀含量的變化

通過對不同栽培基質配方的比較，綜合來看，S1T4和S1T5兩個基質配方最好。無論在黃瓜的生長勢，還是在產量和品質方面都是較為理想的基質配比，可以推廣應用。其中S1T4處理為不加肥的配方，不僅增加了基質栽培的經濟效益，而且還符合國家提倡的減肥的政策。S1T3處理在各個檢測指標中，均低于對照，且前期緩苗比較困難，不考慮實踐應用。