設施西瓜不同基質栽培方式比較試驗

楊 娜 楊志國 王 珂 張建誠 徐雋銘 席吉龍

（1.山西農業大學棉花研究所 山西 運城 044000；2.運城市農業農村局 山西 運城 044000）

西瓜是我國的優勢果品產業[1]。 設施西瓜栽培經濟效益較高，山西省夏縣設施西瓜栽培始于20 世紀90 年代， 經過多年發展， 已形成 “夏樂”“夏寶”等10 余個品牌[2]，是夏縣的一張亮麗名片。 由于設施西瓜的大棚、溫室等較為固定，連年種植會使土壤中的鐮刀菌數量增加，引起西瓜枯萎病等，對產量產生很大影響，連作障礙凸顯[3]。 因此，種植戶為了保證西瓜的產量和品質，多采用“土地一年一更換”的方式進行種植。 而由此產生如土地租賃成本增加，不利于規模化發展等一系列問題。 基質栽培是用固體基質（介質）固定植物根系，并通過基質吸收營養液和氧氣的一種栽培方式。 此栽培技術不受土壤條件的限制，利用該栽培方式進行西瓜生產能夠有效克服連作障礙，同時使廢棄資源再利用[4]，具有較好的經濟效益和社會效益。 目前，西瓜基質配方及基質配比已有較多研究[5-7]，西瓜基質栽培方式主要有槽式[8]、袋式[9]等，壟溝栽培方式在甜椒[10]、番茄[11]、黃瓜[12]等作物上有相關報道。 本研究通過對西瓜不同基質栽培方式進行對比試驗， 旨在為西瓜基質栽培應用提供理論依據和技術支持。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2021 年在夏縣宏偉瓜業專業合作社進行。 供試材料為當地常用西瓜品種美都，采用穴盤育苗，定植時間為2021 年3 月12 日，頭茬瓜收獲時間為6 月8 日，二茬瓜收獲時間為7 月13 日。

西瓜栽培方式為基質栽培， 所用基質為本課題組自主研發的基質配方，主要成分為菇渣、草炭和珍珠巖。

1.2 試驗方法

試驗分溝槽栽培、 壟溝栽培和膜上栽培3 種方式（圖1）。 溝槽種植方法為挖深30 cm、寬30 cm 的溝槽，槽內鋪上塑料膜，然后用基質填充。 膜上基質栽培為將塑料膜平鋪于地面， 膜上填入寬40 cm、深15 cm 的基質，橫切面為龜背形。 壟溝栽培是半地下槽，槽口橫切面為梯形，上口寬40 cm、下底寬20 cm，高20 cm，并填充基質，此方式土壤與基質間未用塑料膜隔開。基質與上口齊平。所有處理基質上鋪設白色塑料薄膜。 定植株距為26 cm。 處理間植株所處的環境條件一致， 采用雙蔓整枝方式， 灌溉方式為滴灌，其他均按田間管理技術正常管理。

圖1 試驗栽培方式

1.3 測定方法

根區溫度測定： 用江蘇省精創電氣股份有限公司的RC-4 溫度記錄儀進行溫度監測， 每小時記錄1 次， 埋設深度為5 cm， 設定7：00-18：59 為白天，19：00-6：59（翌日）為黑夜；選取2021 年4 月數據進行分析。

產量測定：西瓜成熟后，隨機選取連續10 株植株進行單瓜質量測定，并計算單位面積產量。

糖度測定： 用數字折射儀PAL-1（ATAGO，Japan）進行中心糖度測定。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 軟件處理數據和作圖，用DPS 數據分析軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質栽培方式對土壤溫度日變化的影響

由圖2 可知，不同栽培方式土壤溫度日變化呈S形曲線，相同滴灌水平下不同基質栽培方式根區溫度日變化之間存在一定的差異，溝槽基質栽培和膜上基質栽培變化趨勢一致， 壟溝基質栽培較其他2 種方式溫度波動小，具有更強的溫度緩沖能力，有利于維持溫度的穩定性。 以4 月根區溫度日變化為例：3 種栽培方式根區土壤最低溫度出現在8：00， 最高溫度出 現 在16：00； 日 均 溫 分 別 為22.0℃、22.3℃和22.0℃，3 種方式間差異不大；日最高溫平均值以膜上基質栽培最高， 為25.9℃， 壟溝基質栽培最低，為23.8℃； 日最低溫平均以壟溝基質栽培最高，為20.5℃，膜上基質栽培最低，為19.1℃（表1）。 對比最高溫與最低溫的差值表明，以壟溝基質栽培最低。

表1 不同基質栽培方式根區溫差變化（4 月）

圖2 不同栽培方式4 月根區溫度變化

2.2 栽培方式對產量和糖度的影響

表2反映了不同栽培方式對西瓜產量和糖度的影響。3 種基質栽培方式以膜上基質栽培單瓜重及畝產量均為最高， 頭茬單瓜重4.89 kg， 二茬單瓜重3.57 kg， 總產量為5 964.3 kg/畝； 壟溝基質栽培單瓜重略低于膜上基質栽培， 差異未達到顯著水平，頭茬單瓜重4.69 kg， 二茬單瓜重3.49 kg，總產量為5 766.9 kg/畝； 與產量最低的溝槽栽培方式相比，膜上基質栽培和壟溝基質栽培頭茬瓜單重分別提高17.55%、12.74%， 西瓜總產量分別提高18.99%、15.05%。 由此表明，不同基質栽培方式對西瓜產量影響較大， 膜上基質栽培和壟溝基質栽培更有利于西瓜生長，提高西瓜產量。

表2 不同栽培方式西瓜產量和糖度

3 種基質栽培方式的西瓜中心糖度均在11°以上，處理間沒有顯著差異，但以壟溝基質栽培最高，因此，基質栽培的西瓜達到夏樂西瓜糖度要求標準，能夠保證西瓜的口感。

3 討論與結論

3.1 討論

基質栽培是克服西瓜連作障礙問題的有效措施之一[13]。 研究表明，起壟內嵌基質栽培方式能夠緩沖作物根區的溫度[12，14]，同時有利于作物吸收積累在底部的養分[15]。 王燦磊等對限根栽培西瓜的研究表明，限根栽培在生長后期限制了根系的向下生長， 調節了光合產物的分配，促進了西瓜品質的提升[16]。 本研究溝槽基質栽培方式的單瓜重和畝產量均低于其他2 種方式， 其原因一方面是與壟溝基質栽培方式相比，溝槽栽培方式的基質與土壤完全隔離，為全封閉栽培，基質緩沖能力差，水分不易控制，導致植株長勢弱，產量低；另一方面與膜上基質栽培方式相比，膜上基質栽培方式雖是全封閉栽培，但鋪設面較寬，深度淺，避免了溝槽栽培方式水分累積的問題，減少了對水分過量對植株的影響。 西瓜枯萎病在土壤中存活最長可達10 年[17]，本研究使用的地塊為種植西瓜5～6 年后的土地， 此條件下全開放式的壟溝基質栽培方式有利于西瓜的生長和產量提高， 未出現明顯的枯萎病， 說明在連作障礙較輕的地塊適宜采用壟溝基質栽培方式； 但此方式尚未在連作障礙嚴重的地塊或種植西瓜1～2 年后的地塊進行研究。 此方式下溫差較另外2 種方式偏低， 是該方式基質與土壤完全接觸， 土壤環境對其溫度的緩沖能力較強所致。 膜上基質栽培方式的產量最高，是由于此栽培方式基質整體位于土壤表層， 隨環境變化對基質微環境產生影響， 晝夜溫差較高， 促進了光合產物的積累；同時因其基質面較寬，水分易散發，避免了根系積水的問題，從而產量較高。 基質栽培研究已進行多年，但因商品基質價格較高，大面積推廣仍存在一定的局限性[18]。 近年來，針對基質配方的研究已有一些報道， 本研究中自制的基質配方成分以當地廢棄菇渣作為主材料進行配制， 一方面從源頭上降低了基質栽培的使用成本， 另一方面實現了農業廢棄物的資源化再利用[4]，符合社會生產的需求，具有較好的經濟效益和生態效益。

3.2 結論

研究表明，3 種方式根區日平均溫度在22.0～22.3℃，雖然處理間日均溫度相差不大，但不同栽培方式根區溫度日變化幅度不同。 西瓜中心糖度以壟溝基質栽培的最高。 就生產性能而言，膜上基質栽培和壟溝基質栽培西瓜產量較高。 綜上所述，本研究條件下， 膜上基質栽培和壟溝基質栽培方式均為適宜的西瓜栽培方式，而壟溝基質栽培因水肥管理方便、用工少，具有更廣泛的應用前景。