智能潮汐式魚菜共生裝置不同栽培基質(zhì)對(duì)蔬菜育苗的影響

徐之奇 孟旭剛 鐵建中 劉亞昱 李雯琳

摘要 在魚菜共生系統(tǒng)中引入潮汐灌溉原理，探索適合家庭魚菜共生裝置中蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育的栽培基質(zhì)與配套管理模式，通過對(duì)比蔬菜育苗的生長(zhǎng)狀況，篩選出適宜該裝置的栽培基質(zhì)和蔬菜種類。以3種無機(jī)基質(zhì)（陶粒、巖棉、蛭石）和2種蔬菜（芫荽、小白菜）為材料，測(cè)量蔬菜育苗30 d內(nèi)的株高、莖粗、葉片數(shù)變化情況。結(jié)果表明，用蛭石作栽培基質(zhì)搭配小白菜更適合家庭智能潮汐式魚菜共生裝置。

關(guān)鍵詞 智能潮汐式;基質(zhì);魚菜共生;蔬菜育苗

中圖分類號(hào) S626? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）11-0194-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.11.049

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Effects of Different Culture Substrates of Intelligent? Tidal Fish-vegetable Symbiosis Device on Vegetable Seedling

XU Zhi-qi，MENG Xu-gang，TIE Jian-zhong et al

（College of Horticulture of Gansu Agricultural University，Lanzhou， Gansu 730070）

Abstract The principle of tidal irrigation was introduced to explore the cultivation substrate and supporting management mode suitable for the growth and development of vegetables in the family fish-vegetable symbiosis device. By comparing the growth of vegetable seedlings， the growing media and vegetable species suitable for the design device were screened out. In this experiment， three inorganic substrates （ceramsite， rock wool， vermiculite） and two kinds of vegetables （coriander， Chinese cabbage） were used as materials， and the plant height， stem diameter and leaf number of vegetables were measured during one month.The results showed that vermiculite was more suitable for domestic intelligent tidal fish-vegetable co-growth device.

Key words Intelligent tidal type;Matrix;Fish-vegetable symbiosis;Vegetable seedling

現(xiàn)階段，我國(guó)農(nóng)業(yè)高速發(fā)展，人們正在探尋更具經(jīng)濟(jì)效益、更加節(jié)約能源、更加環(huán)保的生產(chǎn)方式，因此魚菜共生備受關(guān)注。目前魚菜共生系統(tǒng)的研究方向分為2種，分別為工業(yè)生產(chǎn)型和休閑觀光型。工業(yè)生產(chǎn)型以大規(guī)模養(yǎng)殖為基礎(chǔ)，集合無土栽培技術(shù)，整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，魚菜共生方式靈活，種養(yǎng)殖品種多樣，工業(yè)生產(chǎn)型魚菜共生系統(tǒng)是在環(huán)境條件允許下追求更高的經(jīng)濟(jì)效益。休閑觀賞型綜合運(yùn)用納米等高新技術(shù)，養(yǎng)殖品種以觀賞魚為主，其中較為常見的為錦鯉、小金魚等品種，種植品種以景觀型水生植物為主，包括美人蕉、梭魚草等，用于大型園區(qū)、景觀庭院、休閑娛樂和家庭陽(yáng)臺(tái)美化，休閑觀賞型魚菜共生系統(tǒng)是在環(huán)境條件允許下追求更高的休閑體驗(yàn)[1]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)魚菜共生的研究?jī)?nèi)容主要為三方面：一是對(duì)魚菜共生裝置設(shè)計(jì)與技術(shù)方面的研究;二是對(duì)魚菜共生系統(tǒng)中產(chǎn)出品即魚與菜的研究，在此方面的研究主要集中在對(duì)魚和蔬菜的品種挑選和兩者之間的搭配比例;三是對(duì)營(yíng)養(yǎng)液栽培式的魚菜共生的研究，而對(duì)基質(zhì)栽培式魚菜共生系統(tǒng)以及相應(yīng)的栽培管理模式的研究較少[2-4]。

筆者主要貫徹“養(yǎng)魚不換水，種菜不施肥”的理念，通過采用自主設(shè)計(jì)并制作安裝的智能潮汐式魚菜共生裝置，共生裝置由栽培缸、養(yǎng)殖缸、循環(huán)系統(tǒng)組成，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)共生環(huán)境中溫度、光照、灌溉水量和灌溉時(shí)間的自動(dòng)化控制，探索適合家庭魚菜共生中蔬菜栽培管理模式與栽培基質(zhì)的選擇搭配，為都市園藝發(fā)展提供家庭可用的簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、實(shí)用美觀的魚菜共生裝置設(shè)計(jì)產(chǎn)品，適宜的蔬菜種類以及簡(jiǎn)單易學(xué)的栽培管理模式和經(jīng)濟(jì)實(shí)用栽培基質(zhì)種類。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)裝置

智能潮汐式魚菜共生裝置主要由支架、魚缸、栽培缸、水循環(huán)系統(tǒng)、過濾系統(tǒng)、補(bǔ)光、照明及測(cè)溫系統(tǒng)等組成，整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)見圖1[4]。栽培缸規(guī)格為35.0 cm×20.0 cm×22.5 cm，進(jìn)水口位于圖中②位置，出水位于⑧位置，通過計(jì)時(shí)器控制電磁閥開閉，從而控制出水口開閉，達(dá)到灌溉的目的。裝置應(yīng)用潮汐灌溉原理（每天23：45電磁閥關(guān)閉15 min，水泵將魚缸中水抽入栽培缸中，水位上升浸沒蔬菜根系，電磁閥打開后從出水口流回魚缸），每天灌水一次，每次灌水量約3.23 L，約占魚缸水量1/3。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)所需陶粒為淄博市淄川鵬飛化工瓷件廠生產(chǎn)，巖棉為上海筱果農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)，育苗穴盤、蛭石為甘肅綠能瑞奇生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，小白菜種子（早熟奶油小白菜）、芫荽種子（純豐四季香菜）為青縣純豐蔬菜良種繁育場(chǎng)生產(chǎn)，補(bǔ)光燈（型號(hào)KW-T830，功率6? W ，尺寸300 mm×26（直徑）mm ，燈珠：27紅9藍(lán)）由宸華節(jié)能照明有限公司生產(chǎn)，精度0.01 g的電子秤、山崎營(yíng)養(yǎng)液、厘米尺、游標(biāo)卡尺、電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱由甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院提供。試驗(yàn)3種基質(zhì)使用情況見表 1。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2020年10月20日開始，在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)南門現(xiàn)代溫室內(nèi)采用穴盤進(jìn)行育苗，待幼苗長(zhǎng)出1～2片真葉時(shí)移栽20株到室內(nèi)的智能潮汐式魚菜共生裝置的栽培缸中，栽培缸中輪換使用陶粒、巖棉和蛭石，陶粒搭配定植小白菜、芫荽2種蔬菜，并定時(shí)測(cè)量并記錄蔬菜幼苗的株高、莖粗和葉片數(shù)，蔬菜生長(zhǎng)31 d后烘干測(cè)量全株干重并計(jì)算壯苗指數(shù)。通過對(duì)蔬菜生長(zhǎng)狀況的觀測(cè)，對(duì)比出最適合智能潮汐式魚菜共生裝置的栽培基質(zhì)。每組蔬菜定植后如果死亡率超過50%，表明這種栽培基質(zhì)不適用于智能潮汐式魚菜共生裝置。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法

從移栽當(dāng)天開始測(cè)量20株蔬菜幼苗的株高、莖粗及葉片數(shù)，取每次測(cè)量的平均數(shù)分析數(shù)據(jù)。處理組分別為陶粒+小白菜、陶粒+芫荽、巖棉+小白菜，每隔4 d測(cè)量一次，蛭石+小白菜每隔3 d測(cè)一次。株高（未灌水條件下以基質(zhì)表面到頂部之間的距離）采用厘米尺測(cè)量，莖粗（靠近基質(zhì)表面莖粗）采用游標(biāo)卡尺測(cè)量，葉片數(shù)以計(jì)數(shù)法記錄[5-6]。蔬菜生長(zhǎng)31 d后將植株放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中，經(jīng)105 ℃殺青15 min，再經(jīng)80 ℃烘干至恒溫稱重，計(jì)算平均干重后算出壯苗指數(shù)，壯苗指數(shù)公式：壯苗指數(shù)=（莖粗/株高）×全株干重（莖粗、株高的單位為mm，全株干重的單位為mg）[7]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，利用 Microsoft Excel 2010處理數(shù)據(jù)及制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 以陶粒為栽培基質(zhì)定植小白菜和芫荽的生長(zhǎng)情況 由表 2可知，小白菜在定植5 d后死亡率超過50%（死亡率95%，存活率5%），株高、莖粗、葉片數(shù)增加不明顯。芫荽定植9 d后死亡率超過50%（死亡率55%，存活率45%），因芫荽定植后生長(zhǎng)不良，出現(xiàn)萎蔫癥狀，所以株高下降，莖粗、葉片數(shù)增加不明顯。死亡植株表現(xiàn)為葉片變黃、繼而全株變黃干枯。

2.2 以巖棉為栽培基質(zhì)定植小白菜的生長(zhǎng)狀況

由表 3可知，小白菜在定植5 d后死亡率超過50%（死亡率60%，存活率40%），因小白菜定植后生長(zhǎng)不良，出現(xiàn)萎蔫癥狀，所以株高增加不明顯，莖粗、葉片數(shù)變化不明顯。死亡植株表現(xiàn)為葉片變黃、失水萎蔫繼而全株變黃干枯。

2.3 以蛭石為栽培基質(zhì)定植小白菜的生長(zhǎng)狀況

小白菜在定植后生長(zhǎng)31 d，成活率為100%，小白菜株高、莖粗、葉片數(shù)分別見圖2～4。由圖2～4可知，在小白菜定植后7～10 d陸續(xù)出現(xiàn)缺素癥，具體表現(xiàn)為老葉變黃，株高略有下降，從第13天開始每天裝置自動(dòng)灌溉后對(duì)小白菜葉面噴施1/4濃度山崎營(yíng)養(yǎng)液，并向植株根系基質(zhì)中滴加少量營(yíng)養(yǎng)液，16 d后缺素癥得到緩解。25 d時(shí)再次陸續(xù)出現(xiàn)缺素癥，株高、莖粗略有下降，部分植株子葉干枯脫落，葉片數(shù)下降，從第25天后每天噴施1/2濃度山崎營(yíng)養(yǎng)液至試驗(yàn)結(jié)束，小白菜長(zhǎng)勢(shì)良好。在整個(gè)試驗(yàn)過程中，蛭石始終能有效保持水分，且蛭石粒徑較陶粒小，能有效減少根系摩擦，利于蔬菜幼苗生長(zhǎng)，說明蛭石比陶粒和巖棉更適宜智能潮汐式魚菜共生裝置。

采用31 d時(shí)20株小白菜的平均株高（73 mm）、平均莖粗（1.71 mm）以及平均全株干重（62 mg）計(jì)算壯苗指數(shù)，利用壯苗指數(shù)公式計(jì)算得出壯苗指數(shù)為1.45。

3 討論

該試驗(yàn)研究適宜智能潮汐式魚菜共生裝置的栽培基質(zhì)以及探索相應(yīng)的栽培管理模式。魚菜共生過程中蔬菜生長(zhǎng)對(duì)栽培環(huán)境和管理模式有一定的要求。關(guān)鍵技術(shù)步驟如下。

3.1 蔬菜品種的選擇

魚菜共生系統(tǒng)種植的蔬菜可分為低需肥量作物、中需肥量作物和高需肥量作物，試驗(yàn)選擇低需肥量的小白菜和芫荽作為定植蔬菜。

3.2 育苗及苗期管理

試驗(yàn)在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)南門現(xiàn)代溫室內(nèi)采用穴盤進(jìn)行育苗，用單一無機(jī)基質(zhì)蛭石作為育苗基質(zhì)，播種后用透明塑料薄膜覆蓋，待幼苗出土后撤去塑料薄膜。苗期嚴(yán)格控制澆水，防止幼苗徒長(zhǎng)，土壤表面濕潤(rùn)時(shí)不澆水，待幼苗長(zhǎng)至1～2片真葉時(shí)移栽至智能潮汐式魚菜共生裝置定植缸中。

3.3 移栽定植

每次試驗(yàn)定植20株，4行，每行5株，行距6～7 cm，每行植株間距約3 cm。以陶粒和巖棉為栽培基質(zhì)時(shí)將植株根系攜帶基質(zhì)沖洗干凈，以蛭石作為栽培基質(zhì)時(shí)與育苗基質(zhì)一起移栽。

3.4 定植后的管理 蔬菜幼苗定植后需要對(duì)共生環(huán)境和共生裝置嚴(yán)格管理。

（1）幼苗定植后共生裝置的管理。共生裝置利用潮汐灌溉原理設(shè)計(jì)而成，利用抽水泵將養(yǎng)殖水抽入栽培基質(zhì)，蔬菜吸收后經(jīng)過濾層再?gòu)某鏊诹魅腽B(yǎng)殖缸中，裝置長(zhǎng)期運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致進(jìn)水口處有魚糞、餌料殘?jiān)e累，對(duì)抽水速度產(chǎn)生影響，因此需要每隔7 d清理進(jìn)水口。長(zhǎng)期使用魚缸，菜缸內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生水漬，每次試驗(yàn)結(jié)束用高錳酸鉀水溶液清洗魚缸。以陶粒為栽培基質(zhì)試驗(yàn)結(jié)束后用清水清洗陶粒，以便下次使用，以巖棉、蛭石為栽培基質(zhì)試驗(yàn)結(jié)束后更換基質(zhì)。

（2）幼苗定植后環(huán)境管理。幼苗定植后需要對(duì)水分、光照、溫度、供肥適當(dāng)管理。

①定植后的水分管理。定植后通過計(jì)時(shí)器控制電磁閥的開關(guān)，從而控制灌溉時(shí)間、灌溉次數(shù)以及每次灌溉時(shí)長(zhǎng)。試驗(yàn)設(shè)置灌溉時(shí)間為23：45，灌溉時(shí)長(zhǎng)15? min，每天灌溉一次。室內(nèi)溫度較高，冬季平均每天蒸發(fā)量約為420 mL，春秋季每天蒸發(fā)量約為260 mL，每天要補(bǔ)充魚缸內(nèi)水到水位線處，補(bǔ)水可用自來水，為防止水中余氯對(duì)魚產(chǎn)生危害，水應(yīng)提前晾曬1～2 d。②定植后的光照管理。智能潮汐式魚菜共生裝置適用于家庭種養(yǎng)結(jié)合裝置，通常室內(nèi)光照較室外弱，陰雨天光照更弱，為避免長(zhǎng)時(shí)間弱光引發(fā)蔬菜生長(zhǎng)不良，每天08：00—18：00需要打開補(bǔ)光燈補(bǔ)光。③定植后溫度管理。

室內(nèi)溫度高于室外溫度，尤其是在冬季供暖時(shí)間，室內(nèi)溫度較高。日平均溫度14～25 ℃，小白菜生長(zhǎng)良好[8]。芫荽喜冷涼、耐寒性強(qiáng)，能忍受-12～-8 ℃，生長(zhǎng)適溫17～20 ℃[9]。室內(nèi)溫度過高會(huì)引起蔬菜幼苗徒長(zhǎng)，生長(zhǎng)緩慢。冬季供暖時(shí)，室內(nèi)平均溫度在26 ℃左右，春秋季室內(nèi)平均溫度在23 ℃左右，溫度過高時(shí)應(yīng)注意在白天打開窗戶通風(fēng)降溫，夜晚保溫。④定植后供肥管理。

水循環(huán)能提供蔬菜生長(zhǎng)的部分養(yǎng)分，但蔬菜幼苗生長(zhǎng)8～10 d仍會(huì)出現(xiàn)葉片變黃等缺素癥，在蔬菜幼苗出現(xiàn)葉片變黃后，每天上午對(duì)葉片噴施1/4濃度山崎營(yíng)養(yǎng)液并向每株幼苗根部滴入少量營(yíng)養(yǎng)液，在蔬菜生長(zhǎng)22～25 d時(shí)每天噴施1/2濃度山崎營(yíng)養(yǎng)液并向每株幼苗根部滴入少量營(yíng)養(yǎng)液。

3.5 3種基質(zhì)作為定植材料蔬菜成活率對(duì)比

以陶粒為栽培基質(zhì)的小白菜和芫荽分別在5和9 d時(shí)死亡率超過50%，植株主要表現(xiàn)為整株變黃，繼而干枯。由于智能潮汐式魚菜共生裝置采用潮汐灌溉原理，陶粒質(zhì)輕，水漲時(shí)會(huì)使陶粒漂浮在水面，水落時(shí)陶粒又會(huì)下降沉積，多次灌溉后會(huì)磨損根系，根系生長(zhǎng)不良，引起植株死亡。以巖棉為栽培基質(zhì)定植小白菜5 d后死亡率超過50%，植株失水萎蔫，全株變黃。在室內(nèi)環(huán)境中溫度高于外界環(huán)境，蒸發(fā)量高，巖棉孔隙度大，保水能力差，在灌水2～3 h后巖棉塊已經(jīng)變干，導(dǎo)致植株根系缺水，引起植株死亡。蛭石利于保護(hù)植株根系且持水性能好，試驗(yàn)條件下以蛭石為栽培基質(zhì)的小白菜株高、莖粗、根長(zhǎng)、全株干重以及壯苗指數(shù)均優(yōu)于以陶粒、巖棉為定植基質(zhì)的小白菜、芫荽，這與陳艷麗等[7]、劉化濤等[10]、潘杰等[11]在水培蔬菜基質(zhì)篩選方面的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

該研究結(jié)果表明以蛭石為栽培基質(zhì)的小白菜生長(zhǎng)良好，適用于智能潮汐式魚菜共生裝置。而以陶粒和巖棉為定植材料栽培小白菜和芫荽生長(zhǎng)不良，死亡率高，不適用于智能潮汐式魚菜共生裝置。

以蛭石為定植基質(zhì)栽培小白菜生長(zhǎng)31 d時(shí)壯苗指數(shù)為1.45。以潮汐灌溉為灌溉方式穴盤育苗生菜30 d壯苗指數(shù)為6.95～8.66，番茄30 d壯苗指數(shù)1.63～6.99，花椰菜25 d壯苗指數(shù)2.53～2.78，冬季黃瓜育苗32 d壯苗指數(shù)4.48～7.08[12-15]。與潮汐灌溉搭配穴盤育苗相比該試驗(yàn)壯苗指數(shù)較低，表明該裝置的水循環(huán)系統(tǒng)灌溉可用，但循環(huán)水中營(yíng)養(yǎng)成分還不足以滿足小白菜生長(zhǎng)的需求，需進(jìn)一步設(shè)計(jì)并完善。

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