不同花生殼基質(zhì)配比對西瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

周璐瑤　趙士文　杜清潔　張靜　王吉慶　肖懷娟　李娟起　李猛

摘 ? ?要：為篩選適宜西瓜生長的花生殼復(fù)配基質(zhì)，以早春紅玉為試驗材料，以土壤栽培為對照（CK），研究了花生殼、牛糞有機肥體積比為75∶25（T1）、65∶35（T2）、50∶50（T3）和30∶70（T4）4種基質(zhì)配比處理下西瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的變化。結(jié)果表明，與CK相比，在T1和T2處理下西瓜植株生長無顯著差異，但產(chǎn)量顯著提高，果實品質(zhì)有所改善，T2處理下維生素C含量、有機酸含量、果實邊部及中心可溶性固形物含量和果形指數(shù)最高，分別為CK的1.70、2.11、1.20、1.07和2.49倍;T3和T4處理下植株生長減弱，T4處理下產(chǎn)量和果實邊部可溶性固形物含量也比CK顯著下降。通過綜合評價，得分由高到低依次為T2、T1、CK、T3和T4。綜上所述，以花生殼和牛糞有機肥為材料復(fù)配西瓜栽培基質(zhì)時，花生殼配比適宜范圍為65%～75%。

關(guān)鍵詞：西瓜;花生殼;無土栽培;基質(zhì)配比

中圖分類號：S651 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2022）06-029-06

Peanut shell substrate ratio affects growth， yield and quality of watermelon

ZHOU Luyao ZHAO Shiwen DU Qingjie ZHANG Jing WANG Jiqing Xiao Huaijuan LI Juanqi LI Meng

（College of Horticulture， Henan Agriculture University， Zhengzhou 450002， Henan， China）

Abstract：This study was aimed to select a suitable composite substrate ratio for watermelon cultivation. The changes of watermelon Zaochunhongyu growth and physiological parameters were studied under the peanut shells： organic fertilizer （volume ratio） of 75∶25 （T1）， 65∶35 （T2）， 50∶50 （T3）， and 30∶70 （T4）， and with soil cultivation （CK）. The results showed that compared with CK treatment， T1 and T2 treatment had no significant effect on plant growth， but the yield and fruit quality significantly enhanced under T1 and T2 treatments. The vitamin C content， organic acid content， soluble solids content of flesh near rind and fruit shape index reached the highest under T2 treatment， which were 1.70， 2.11， 1.20， 1.07 and 2.49 times that of CK， respectively. Plant growth was inhibited under T3 and T4 treatments. Yield and soluble solids content of flesh near rind also decreased significantly under T4 treatment. Finally， the optimal soil mix formulation was evaluated by using principal component analysis combined with membership function method， and the scores were T2， T1， CK， T3 and T4 from the highest to the lowest. In summary， when using peanut shell and cow manure organic fertilizer as watermelon cultivation substrate， the suitable range of peanut shell ratio is 65%-75%.

Key words：Watermelon; Peanut shell; Soilless culture; Substrate proportion

基質(zhì)是無土栽培的基礎(chǔ)與核心，是能為植物提供穩(wěn)定協(xié)調(diào)的水、氣、肥結(jié)構(gòu)的生長介質(zhì)，除了支持、固定植株外，還可提供營養(yǎng)，并中轉(zhuǎn)外來的養(yǎng)分、水分，植物根系可按需選擇吸收[1-4]。無土栽培基質(zhì)中常用的草炭是一種不可再生資源，現(xiàn)在面臨枯竭的風險[5-8]?；ㄉ俏覈谝淮笥土献魑铮?017年以后全國產(chǎn)量在1700萬t以上[9]?；ㄉ鷼な腔ㄉ庸どa(chǎn)中的副產(chǎn)物，約占花生果實質(zhì)量的30%左右，但目前大部分被當作廢棄物，只有少部分作為飼料或燃料，綜合利用率低，造成資源浪費[10-11]?；ㄉ鷼せ|(zhì)含有豐富的氮、碳、鉀和中微量元素，其保持和供應(yīng)養(yǎng)分的能力、對酸堿的緩沖性能較好[12-13]。開發(fā)替代草炭的花生殼栽培基質(zhì)，有利于減少環(huán)境的污染和實現(xiàn)花生殼的資源化利用。

目前，花生殼基質(zhì)的研究多集中于番茄、瓜類等育苗基質(zhì)。馮雪峰等[14]研究發(fā)現(xiàn)，以牛糞、花生殼、蛭石、通用基質(zhì)體積比為2∶2∶4∶2配成的基質(zhì)，有利于番茄幼苗的生長，長勢最強，其株高、莖粗、地上地下部干鮮質(zhì)量、壯苗指數(shù)、出苗率最高，可用作番茄育苗基質(zhì)。吳永升等[15]研究發(fā)現(xiàn)，以牛糞、花生殼粉、草炭、蛭石、珍珠巖體積比為20∶20∶40∶15∶5的復(fù)配基質(zhì)，各項理化性質(zhì)符合瓜類蔬菜幼苗生長要求。楊紅麗等[16]研究發(fā)現(xiàn)，以花生殼、牛糞和蛭石為基質(zhì)（花生殼、牛糞、蛭石體積比為3∶3∶2）進行番茄穴盤育苗，配以品質(zhì)較好的復(fù)合肥，可以達到理想的番茄育苗效果。周克福等[17]研究發(fā)現(xiàn)，以常用的草炭、珍珠巖育苗基質(zhì)為對照，草炭、珍珠巖、花生殼體積比為1∶1∶1的混合基質(zhì)，具有容重小、孔隙度大的特點，且其鹽濃度、pH值均在番茄幼苗生長的適宜范圍內(nèi)。雖然花生殼在育苗基質(zhì)方面已有較深入的研究，但是其在栽培基質(zhì)方面的研究卻很少。

因此，筆者以花生殼和牛糞有機肥為原料，研究了不同配比下西瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的變化，以期篩選出最佳基質(zhì)的配比，為花生殼的資源化利用提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗于2021年3—7月在河南省濮陽市臺前縣夾河鄉(xiāng)于樓村日光溫室內(nèi)進行。河南濮陽屬于溫帶季風型氣候，陽光充足，3—7月平均氣溫在21～33 ℃。

1.2 材料

以西瓜品種早春紅玉為試驗材料，由河北茂華種業(yè)有限公司提供;所用花生殼原料購買自當?shù)兀鬯橹亮? cm左右直接使用，基本理化性質(zhì)為：容重0.17 g·cm、EC 1.15 mS·cm和pH 7.6。牛糞有機肥由河南田金生物科技有限公司提供，基本理化性質(zhì)為：容重0.57 g·cm、EC 3.58 mS·cm、pH 8.14。

1.3 方法

設(shè)置花生殼和牛糞有機肥4個不同配比（體積比）處理，分別為T1（花生殼∶牛糞有機肥=75∶25）、T2（花生殼∶牛糞有機肥=65∶35）、T3（花生殼∶牛糞有機肥=50∶50）、T4（花生殼∶牛糞有機肥=30∶70）處理，以土壤栽培為對照（CK）。每個試驗小區(qū)面積13 m2（長10 m×寬1.3 m），小區(qū)內(nèi)包含2個定植溝，定植溝間距15 cm，每個定植溝規(guī)格為20 cm×20 cm×10 m（下底寬、高、長），裝填基質(zhì)前溝內(nèi)鋪黑白膜，在膜中間每隔10 cm打直徑5 mm的滲水孔。每定植溝種植1行（即行距為35 cm），定植株距35 cm，每小區(qū)54株。CK處理采用一壟雙行吊蔓栽培，行距35 cm，株距35 cm。隨機區(qū)組排列，3次重復(fù)。定植后栽培管理統(tǒng)一進行，開花后采用氯吡脲蘸花，每株留1個瓜。每2 d灌水1次，在西瓜蘸花后每周施肥1次。

1.4 項目測定及方法

1.4.1 西瓜植株及果實形態(tài)指標的測定 分別于定植后11、26、41、56 d，每小區(qū)隨機選取3株測定株高。在定植后11 d，選取同一葉位新生葉片，每5 d測定1次葉長和葉寬，根據(jù)宋吉清等[18]的方法計算單葉面積。蘸花后3 d開始，每10 d測定1次瓜周長。

1.4.2 西瓜品質(zhì)和產(chǎn)量的測定 在果實成熟期，每小區(qū)選取3個成熟度一致的西瓜測定品質(zhì)指標。西瓜縱徑和橫徑用游標卡尺測定;西瓜果實邊部和中心可溶性固形物含量用數(shù)顯折射儀ATAGO PAL-α測定。根據(jù)高俊鳳[19]的方法對以下指標進行測定：果實可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定;有機酸含量采用酸堿滴定法測定;可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法測定;維生素C含量采用2，6-二氯酚靛酰滴定法測定。每小區(qū)隨機選取3株測定西瓜單株產(chǎn)量，折算667 m2產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 7.5統(tǒng)計軟件對數(shù)據(jù)進行單因素方差分析，處理間差異采用Duncan’s檢驗。

由于不同指標的計量單位不同，數(shù)據(jù)量綱也不一致，不便于進行數(shù)據(jù)的分析。因此，在進行綜合評價前，單葉面積、瓜周長、產(chǎn)量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、維生素C含量、果實邊部可溶性固形物含量、果實中心可溶性固形物含量和果形指數(shù)（由于打頂后各處理株高差異不顯著，故株高不作為綜合評價基礎(chǔ)指標）根據(jù)馬慶華等[20]的方法對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化：N=（X-X）/（X-X），其中：X為指標中最大值;X為指標中最小值;N為該指標的相對值。

各指標數(shù)據(jù)經(jīng)無量綱轉(zhuǎn)化后，利用主成分分析法和模糊隸屬函數(shù)法對各處理西瓜生長狀況進行綜合評價。計算公式如下：

U=（C-C）/（C-C）;

W=P/∑P;

D=∑U×W。

式中，C是第i個品種第j個主成分值;C是第j個主成分值的最小值;C是第j個主成分值的最大值;U是第i個處理第j個主成分的隸屬值;P是第j個主成分的特征值;W是第j個主成分的權(quán)重;D是第i個處理的綜合評價得分[21]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同花生殼基質(zhì)配比對西瓜植株形態(tài)的影響

由圖1可以看出，定植后11、26、41 d，CK、T1、T2和T3處理間株高差異均不顯著，而T4處理下株高均顯著低于其他處理。定植后56 d，由于CK、T1、T2和T3處理已打頂，T4處理下株高與其他處理間無顯著差異。

不同花生殼基質(zhì)配比對西瓜單葉面積影響不同。在定植后16、21、26、31 d，單葉面積均在CK和T1處理下最大，T2處理下次之，T3和T4處理下最小。在定植后31 d時，CK、T1、T2、T3和T4處理下單葉面積分別是定植后11 d的5.7、5.0、4.5、3.1和3.7倍。

2.2 不同花生殼基質(zhì)配比對西瓜果實生長和產(chǎn)量的影響

從圖2可以看出，不同花生殼基質(zhì)配比處理可影響西瓜果實的生長。CK、T1、T2和T3處理下在蘸花后13 d內(nèi)瓜周長增長最快，而T4處理下在蘸花后13～23 d增長最快，且T4處理下瓜周長始終顯著低于其他處理。在蘸花后33 d即西瓜果實采收時，T1、T2、T3和T4處理下瓜周長分別為CK的105%、112%、100%和71%。

不同花生殼基質(zhì)配比處理下西瓜的產(chǎn)量有顯著性差異。T1處理下西瓜產(chǎn)量最高，達5670 kg·667 m-2，T2、T3處理下的西瓜產(chǎn)量較CK也顯著提高，而T4處理相較于CK產(chǎn)量顯著降低。

2.3 不同花生殼基質(zhì)配比對西瓜果實品質(zhì)的影響

與CK處理相比，不同花生殼基質(zhì)配比處理對可溶性糖含量無顯著影響，但T1處理下可溶性糖含量顯著高于T2、T3和T4處理。除T3處理的可溶性蛋白含量顯著低于CK和T2處理外，其他各處理間均無顯著差異。維生素C含量在T2處理下最大，為CK的1.7倍，而在T1處理下最低，較CK顯著降低30%，其他處理與CK差異不顯著。有機酸含量在T2處理下最高，T3處理次之，CK處理最低，且T2、T3和CK間差異達顯著水平。果實邊部和中心可溶性固形物含量均在T1和T2處理有較高值，而T4處理最低，差異達顯著水平。各花生殼基質(zhì)配比處理下西瓜果形指數(shù)均顯著高于CK（表1）。

2.4 不同花生殼基質(zhì)配比對西瓜影響的綜合評價

從各指標間相關(guān)性分析結(jié)果可以看出（表2），瓜周長與產(chǎn)量、瓜周長與果實邊部可溶性固形物含量、產(chǎn)量與果實邊部可溶性固形物含量、667 m產(chǎn)量與果實中心可溶性固形物含量、果實邊部與中心可溶性固形物含量間相關(guān)系數(shù)分別為0.87、0.94、0.92、0.88和0.93，均達顯著或極顯著水平，而可溶性糖含量和維生素C含量間呈顯著負相關(guān)。這表明各指標在闡明不同處理對西瓜的影響時存在信息重疊現(xiàn)象，若采用多個單一指標評價篩選適宜西瓜生長的最優(yōu)基質(zhì)配比，將導(dǎo)致重復(fù)的信息出現(xiàn)在評價體系內(nèi)，造成評價結(jié)果不可靠。因此，本研究采用主成分分析法，利用提取出的相互獨立的綜合指標結(jié)合模糊隸屬函數(shù)法進行評估。

2.4.1 主成分分析 利用每個指標變化的相對值進行主成分分析。前3個主成分累計貢獻率達到96.42%，表明前3個主成分已經(jīng)把90%的指標信息反映出來，可以作為評價不同配比基質(zhì)處理下西瓜生長狀況變化的綜合指標（表3）。第一個主成分中，667 m2產(chǎn)量、果實邊部和中心可溶性固形物含量特征系數(shù)較大，分別為0.44、0.44和0.43;第二個主成分中，維生素C含量和有機酸含量的特征系數(shù)值較大，分別為0.54和0.52;第三個主成分中，單葉面積特征值最大，為0.67。

2.4.2 綜合評價分析 根據(jù)主成分各指標的特征系數(shù)和各指標變化相對值，分別計算各處理的3個主成分得分C（i）和隸屬函數(shù)值U（i），并由3個主成分的特征值可求得其權(quán)重分別為0.51、0.29、0.20。最后，再根據(jù)隸屬函數(shù)值和權(quán)重得到各處理的綜合評價得分。綜合評價得分越高說明該處理下西瓜的生長越好。根據(jù)綜合評價得分（表4），不同基質(zhì)配比下得分由高到低為T2、T1、CK、T3、T4。

3 討論與結(jié)論

栽培基質(zhì)是影響植物生長發(fā)育的重要因素之一，其理化性質(zhì)直接決定植物的養(yǎng)分供應(yīng)、吸收、運輸和根系生長，合適的基質(zhì)可以明顯促進植物的生長發(fā)育[22-24]。本研究以花生殼和牛糞有機肥為材料，復(fù)配4種基質(zhì)，以土壤為對照，分析其對西瓜生長、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，以篩選出適合西瓜無土栽培的基質(zhì)。

本研究結(jié)果表明T4處理下西瓜植株株高增長最慢，瓜周長和產(chǎn)量最低，且T3和T4處理下單葉面積也低于其他處理，T1和T2處理下西瓜植株和果實生長較好。這表明花生殼-牛糞有機肥復(fù)配基質(zhì)中，花生殼配比低于50%時不利于西瓜植株和果實的生長。在無土栽培基質(zhì)中，其EC值可反映可溶性鹽含量的多少，直接決定了基質(zhì)可為植物提供養(yǎng)分的量，對植物的生長有至關(guān)重要的作用[25]。本研究中花生殼EC值遠低于牛糞有機肥EC值，隨復(fù)配基質(zhì)中花生殼配比逐漸減少，復(fù)配基質(zhì)EC值逐漸變大。李謙盛等[26]研究發(fā)現(xiàn)適宜EC值的基質(zhì)中可為植物提供充足的養(yǎng)分以保證植物的生長，但EC值超過一定范圍會抑制植株的生長，甚至導(dǎo)致鹽害。這主要是由于高EC值的基質(zhì)可溶性鹽含量較多，基質(zhì)水勢較低，造成西瓜根系吸水困難，從而影響植株和果實的生長[27-28]。

同土壤相比，利用農(nóng)業(yè)廢棄物制作的基質(zhì)富含豐富的礦質(zhì)營養(yǎng)元素和有機質(zhì)，對果實品質(zhì)有很好的促進作用[29-30]。本研究中也發(fā)現(xiàn)西瓜果實品質(zhì)各指標最優(yōu)值均為花生殼基質(zhì)配比處理，可溶性糖含量、果實邊部和中心可溶性固形物含量為T1處理下最高，可溶性蛋白含量、維生素C含量、有機酸含量和果實邊部可溶性固形物含量為T2處理下最高，且均高于CK處理。這表明適宜的花生殼基質(zhì)配比可有效地改善西瓜果實品質(zhì)。一方面，適宜的基質(zhì)配比處理可能為植物生長提供較為理想的根系環(huán)境，有助于提高植物的光合作用效率，促進果實中碳水化合物等物質(zhì)的累積[31];另一方面，花生殼中有原花青素和白藜蘆醇等多種生物活性物質(zhì)，這些物質(zhì)可能作為生長調(diào)節(jié)劑調(diào)控糖和維生素等代謝過程，進而改善果實品質(zhì)[32-33]。

最后，為篩選出適宜西瓜種植的花生殼基質(zhì)配比，利用主成分分析法結(jié)合隸屬函數(shù)法進行了綜合評價。綜合評價發(fā)現(xiàn)得分最高的為T2，其次為T1，且得分均高于CK。因此，以花生殼和牛糞有機肥為材料復(fù)配西瓜栽培基質(zhì)時，花生殼配比65%～75%為適宜范圍，以此作為栽培基質(zhì)西瓜長勢較好、產(chǎn)量和品質(zhì)最佳。

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