基于隸屬函數法的設施甜瓜復配基質綜合評價

摘 要：篩選出以農業廢棄物為主要原料的設施甜瓜栽培基質配方，為優化設施甜瓜基質栽培技術提供參考。將牛糞、羊糞、菇渣、菜籽油渣、珍珠巖為原料按不同體積比設置6個處理，研究不同基質配方對甜瓜生育期植株株高、莖粗、葉片數、葉綠素含量、果實的形態指標、產量及品質的影響。結果表明，T3處理（V牛糞∶V菇渣∶V油渣∶V珍珠巖=4∶3∶0.5∶2）的甜瓜全生育期植株長勢和葉片SPAD優于其他各處理，苗期增加幅度最大，且甜瓜產量、果實中維生素C含量、可溶性糖含量和可溶性固形物含量及固酸比、糖酸比均顯著高于土壤栽培（TR）和商品基質栽培（CK），且可滴定酸和有機酸含量均顯著低于TR和CK，隸屬函數平均值為0.920，高于其他處理。綜上所述，甜瓜在T3配方下的生長狀況最好，更適宜作為設施甜瓜的栽培基質。

關鍵詞：甜瓜；復配基質；品質；隸屬函數

中圖分類號：S652 文獻標志碼：A 文章編號：1673-2871（2024）09-059-07

Comprehensive evaluation of facility melon compound substrate based on membership function method

XU Liting1， ZHU Xuerong1， TIAN Yongli2， MENG Yan1， WANG Yongchao1， WEN Yajun1， JIANG Cunying2， SHI Haibin3

（1. Weinan Academy of Agricultural Sciences， Weinan 714000， Shaanxi， China; 2. Fuping County Agricultural Technology Extension Center， Fuping 711700， Shaanxi， China; 3. Pucheng County Agricultural Technology Extension Center， Pucheng 715500， Shaanxi， China）

Abstract： The research aimed to screen out the substrate formula of facility melon cultivation with agricultural waste as the main raw material， so as to provide reference for the substrate cultivation technology of facility melon. Taking cow dung， sheep dung， mushroom residue， rapeseed oil residue and perlite as raw materials， six treatments were set up according to different volume ratios. The effects of different matrix formulations on plant height， stem diameter， leaf number， SPAD ， fruit morphological index， yield and fruit quality of melon during growth period were studied. The results showed that under T3 treatment（cow dung∶mushroom residue∶rapeseed oil residue∶perlite =4∶3∶0.5∶2）， the plant growth and leaf SPAD of melon during the whole growth period were significantly better than those of other treatments， and the increase in seedling stage was the largest. The yield of melon， vitamin C content， soluble sugar content， soluble solids content， solid-acid ratio and sugar-acid ratio were significantly higher than soil cultivation（TR）and commercial substrate（CK， peat∶vermiculite∶perlite =1∶1∶1）， and the organic acid and titratable acid content were significantly lower than CK and TR. The average value of membership function was 0.920， which was higher than that of other treatments. In summary， under T3 formula， melon has the best growth status and T3 is more suitable as a cultivation substrate for facility melon.

Key words： Melon; Compound matrix; Quality; Membership function

收稿日期：2023-11-24；修回日期：2024-06-12

基金項目：國家西甜瓜產業技術體系建設專項（CARS-25）

作者簡介：許麗婷，女，農藝師，研究方向為瓜菜栽培技術與應用。E-mail：18793173905@163.com

通信作者：問亞軍，男，研究員，主要從事西瓜甜瓜育種及栽培技術研究。E-mail：1940572597@qq.com

陜西省西瓜甜瓜年播種面積穩定在7.30萬hm2，其中甜瓜2.42萬hm2[1]，以設施栽培為主。設施內種植地塊相對固定，輪作倒茬困難，多數農戶連年重茬種植，但是甜瓜最多兩茬就要輪作，3 a（年）以上重茬地甜瓜枯萎病等土傳病害發生嚴重，導致甜瓜產量和品質下降[2]。基質栽培不僅能解決土壤連作障礙問題，還具有節水節肥等優點，且對管理者的技術要求低，是目前推廣面積最大的一種無土栽培方式。因此篩選適宜甜瓜生產的基質進行無土栽培，是解決枯萎病等土傳病害問題的關鍵。

朱遲[3]研究表明，在秸稈、羊糞、椰糠、蛭石體積比為4∶3∶2∶1的復合基質栽培下提高了甜瓜維生素C和可溶性固形物含量，降低了總酸含量，同時提高了產量。肖守華等[4]研究表明，草炭、椰糠、蛭石體積比為6∶3∶1的復合基質甜瓜產量較高，且果實中含糖量連續兩年最高。林曉紅等[5]研究表明，菇渣、椰糠、珍珠巖、園土的體積比為1∶1∶1∶1的基質更適宜草莓生長，最大單果質量較草炭、蛭石、珍珠巖體積比為2∶1∶1的基質提高26.8%。張翠芳等[6]研究表明，油渣處理能不同程度地提高核桃生產園土壤有機質、全量養分和速效養分含量。孫富強等[7]研究表明，施用油渣肥能顯著提高紅棗產量和單果質量，提高棗果的維生素C、還原糖和總糖含量。

基質原料的選擇需因地制宜，一般篩選本地生產的農業有機廢棄物，具有較高的可操作性和可推廣性。目前，油渣、菇渣應用在甜瓜無土栽培基質中的研究鮮有報道。筆者以當地較多的牛糞、羊糞、菇渣、菜籽油渣、珍珠巖為原料，將其按體積比復配，研究不同復配基質對甜瓜植株生長、果實品質和產量的影響，并利用模糊數學隸屬函數法進行綜合評價，以期篩選出適合渭南地區設施甜瓜栽培的復配基質配方。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

研究區域位于陜西省關中渭河平原東部渭南市，屬暖溫帶半濕潤半干旱季風氣候，四季分明，光照充足，雨量適宜。無霜期199～255 d，年均氣溫13 ℃，年降水量600 mm左右，年日照2200～2500 h。試驗日光溫室為全鋼架裝配型溫室，跨度10 m，長度70 m，脊高4.6 m，可以滿足春季甜瓜生長所需的溫光環境需求。

1.2 材料

甜瓜供試品種為綠博特薄皮甜瓜，由寧夏金地豐種業有限公司選育，早熟性好，植株生長勢健壯，連續坐果能力強，以子蔓結瓜為主，坐果后26～28 d成熟，抗病抗逆性好，耐低溫、弱光。試驗材料于2023年3月6日（3葉1心）定植，定植前基質澆透水，定植1周后澆緩苗水，伸蔓期灌2次水，坐瓜1周時澆膨瓜水，隨水沖施2次高鉀水溶肥+TE（西安現代科技實業有限公司生產），每小區每次1 kg，7月4日拉秧（采收兩茬果實）。

1.3 試驗設計

試驗于2023年3－7月在渭南市農業科學研究院孫鎮試驗站日光溫室內進行。以牛糞、菇渣、油渣、蛭石為基本原料，按不同體積比組合配成栽培基質，試驗采用隨機區組設計，每個處理設置3次重復，共設以下6個處理（表1）：常規栽培土壤（TR）；草炭∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1（商品基質，CK）；牛糞∶菇渣∶菜籽油渣∶珍珠巖=4∶3∶0.1∶2（T1）；牛糞∶菇渣∶菜籽油渣∶珍珠巖=4∶3∶0.25∶2（T2）；牛糞：菇渣：菜籽油渣：珍珠巖=4∶3∶0.5∶2（T3）；牛糞∶菇渣∶羊糞∶珍珠巖=4∶3∶0.25∶2（T4）。試驗采用半地下槽式栽培，栽培槽長7.5 m，高25 cm、寬40 cm，下挖10 cm。每個栽培槽填充0.75 m3基質。每個處理設3個小區，每個小區擺放3個種植槽。每個小區的種植面積為31.5 m2（7.5 m×4.2 m），株距30 cm、行距1.4 m，每小區種植90株。試驗采用人工授粉或藥劑授粉，保證坐瓜，單蔓整枝，在10～16節子蔓留瓜，第23～26節位摘心。

表1 試驗設計

Table 1 Experimental design

[處理

Treatment 基質種類

Substrate type 體積比

Volume ratio 土壤Soil（TR） CK 草炭∶蛭石∶珍珠巖

Turf∶Vermiculite∶Perlite 1∶1∶1 T1 牛糞∶菇渣∶菜籽油渣∶珍珠巖

Cow dung∶Mushroom residue∶

Rapeseed oil residue∶Perlite 4∶3∶0.10∶2 T2 牛糞∶菇渣∶菜籽油渣∶珍珠巖

Cow dung∶Mushroom residue∶

Rapeseed oil residue∶Perlite 4∶3∶0.25∶2 T3 牛糞∶菇渣∶菜籽油渣∶珍珠巖

Cow dung∶Mushroom residue∶

Rapeseed oil residue∶Perlite 4∶3∶0.50∶2 T4 牛糞∶菇渣∶羊糞∶珍珠巖

Cow dung∶Mushroom residue∶

Sheep dung∶Perlite 4∶3∶0.25∶2 ]

1.4 指標測定及方法

1.4.1 甜瓜生長指標測定 每小區選取有代表性植株5株，分別于甜瓜苗期（3月28日）、開花結果期（4月11日）、成熟期（4月25日），測定植株葉片數、株高、離地面10 cm處莖粗，使用SPAD502型便攜式葉綠素儀測定第一片展平葉片的葉綠素含量。

1.4.2 甜瓜果實形態指標 采用游標卡尺測量果肉厚度、果實橫徑及縱徑、果腔縱徑及橫徑，果形指數＝果實縱徑/果實橫徑[8]。

1.4.3 產量 每小區選取有代表性植株5株，進行單株產量測定，記錄單瓜質量和結果個數，從開始采收起累計，各小區分別稱質量記錄并求和，折算成667 m2產量。

1.4.4 品質指標測定 在甜瓜果實采收區，分別在植株相同坐果節位取樣，選取同一天授粉且大小和色澤基本相同的果實進行品質測定。采用考馬斯亮藍 G -250染色法測定可溶性蛋白含量[9]；采用鉬藍比色法測定維生素C含量[9]；采用蒽酮比色法測定可溶性總糖含量[10]；采用氫氧化鈉滴定法測定可滴定酸和有機酸含量[9]；采用茚三酮顯色法測定游離氨基酸含量[10]；采用糖酸一體機（ PLA - BX / ACID 日本）測定可溶性固形物含量和糖酸比；固酸比為可溶性固形物與可滴定酸含量的比值。

1.4.5 隸屬函數法綜合評價 采用模糊數學隸屬函數法[11]對不同基質栽培甜瓜的果實縱徑、橫徑、果肉厚度、果腔縱徑、橫徑、單果質量、產量、可溶性固形物含量等17個指標進行綜合評價。

1.5 數據處理

采用SPSS 19.0 軟件進行數據統計分析，采用新復極差法（Duncan）比較不同處理間的差異顯著性；采用 Excel 2018軟件制圖。

2 結果與分析

2.1 不同配方對甜瓜植株生長指標和SPAD的影響

由圖1-A可以看出，隨著生育期的推進，各配方的甜瓜株高均呈逐漸升高趨勢，在成熟期達到峰值。3個生育時期中，均以T3配方甜瓜株高最大。在苗期，T3較CK顯著增加了32.68%，較TR顯著增加了50.00%，CK與TR間株高差異不顯著。在開花結果期，T3配方的株高較CK和TR分別顯著增加了25.42%和24.99%；在成熟期，T3較CK和TR分別顯著增加了29.33%和27.62%。

由圖1-B可以看出，隨著生育期的推進，各配方下的甜瓜莖粗均呈逐漸上升趨勢，在成熟期達到峰值。T3 配方的植株莖粗在苗期顯著高于其他配方，T1、T2、T3、T4配方分別較CK顯著增加了17.46%、27.32%、32.68%、10.42%；在開花結果期，T3配方的植株莖粗顯著高于TR、CK、T1和T2配方，較CK、TR分別顯著增加了20.60%、22.78%；在成熟期，T3配方的植株莖粗顯著高于其他配方，較CK、TR分別顯著增加了34.26%、34.26%。

由圖1-C可以看出，隨著生育期的推進，各配方的甜瓜植株葉片數均呈現逐漸增加的趨勢，在成熟期達到峰值。T3配方的葉片數在苗期顯著高于其他配方，較CK、TR分別顯著增加了39.00%、35.27%，T1、T2配方較CK分別顯著增加24.25%、30.25%；在開花結果期和成熟期，T3配方的甜瓜植株葉片數最多，但各處理間差異不顯著。

由圖1-D可以看出，隨著生育期的推進，各配方的甜瓜葉片葉綠素含量（SPAD）呈逐漸上升的趨勢，在成熟期達到峰值。3個生育時期，各配方的SPAD均高于CK和TR，其中T3配方的SPAD最高，CK最低。在苗期，T1、T2、T3、T4配方的SPAD較CK分別顯著提高21.51%、24.41%、28.06%、10.74%，較TR分別顯著提高20.35%、22.21%、26.83%、9.68%；在開花結果期，T3配方的SPAD較CK、TR分別顯著提高18.70%、15.86%，T1、T2、T4配方的SPAD較CK分別顯著提高8.84%、7.06%、5.00%；在成熟期，T3配方的SPAD較CK、TR分別顯著提高16.38%、12.32%，T1、T2、T4配方的SPAD較CK分別顯著提高9.18%、9.02%、7.45%。

2.2 不同配方栽培對甜瓜果實形態指標的影響

由表2可知，不同種類基質配比栽培的甜瓜形態指標存在差異。T1～T4甜瓜的果實縱徑與TR和CK無顯著差異。T1～T4果實橫徑呈先增大再減小的趨勢，T3果實縱徑、橫徑均最大，分別為10.47 cm、10.35 cm，果實縱徑較CK、TR分別增加18.57%、14.68%，果實橫徑較CK、TR分別顯著增加41.20%、17.35%。CK的果形指數最大，為1.20，各處理間無顯著差異。各處理的果腔縱徑無顯著差異，T3的果腔橫徑最小，顯著低于TR和CK。T3處理的果肉厚度最大，為1.76 cm，分別比TR和CK顯著增加91.30%、67.62%。

綜上，T3基質配方栽培的薄皮甜瓜果實形態指標提升效果最佳，與土壤和商品基質相比，營養基質配方栽培可以顯著增加薄皮甜瓜果實橫徑和果肉厚度。在牛糞、菇渣、珍珠巖比例相同的情況下，增加菜籽油渣的用量，可以增加果實縱徑和果肉厚度；相同含量的羊糞和油渣相比，羊糞能夠增加甜瓜果實縱徑和橫徑，但差異不顯著。由此來看，不同基質配比栽培甜瓜，可促進果實、果肉厚度的增大，但未改變果實基本的外觀形態。

2.3 不同配方栽培對甜瓜產量的影響

由表3可知，不同基質配比栽培的甜瓜單瓜質量均有所增加，其中T3單瓜質量最大，為0.47 kg，比TR、CK分別顯著提高17.50%、14.63%。T4添加羊糞處理單瓜質量與TR、CK相比有所增加，但差異均不顯著。T3基質栽培產量最高，達到3 146.85 kg·667 m-2，比TR和CK分別顯著提高27.85%、32.49%。

2.4 不同配方栽培對甜瓜果實品質的影響

由表4可知，不同復配基質栽培的甜瓜果實間各品質指標均存在較大差異。與TR和CK相比，復配基質可以提高薄皮甜瓜可溶性蛋白、維生素C、可溶性糖和可溶性固形物含量以及糖酸比、固酸比，降低有機酸和可滴定酸含量。T3配方甜瓜果實中可溶性蛋白、維生素C、可溶性糖和可溶性固形物含量以及糖酸比和固酸比均最大，除可溶性蛋白含量外，其他幾個指標均顯著高于TR和CK；有機酸和可滴定酸含量均最低，均顯著低于TR和CK。在牛糞、菇渣、珍珠巖體積比相同的情況下，增加菜籽油渣的用量，可以提高果實維生素C、游離氨基酸、可溶性糖和可溶性固形物含量及糖酸比、固酸比，降低有機酸和可滴定酸含量，進一步提高果實品質。

2.5 不同基質栽培的甜瓜果實形態指標、產量和品質指標隸屬函數值的比較

由表5可知，隸屬函數綜合評價指標各處理的綜合評價系數均高于CK、TR，T3配方的綜合指標評價系數最高，隸屬函數平均值最大，為0.920，明顯優于其他處理，而TR的隸屬函數平均值最小，僅有0.087。

2.6 甜瓜果實性狀的相關性分析

對6個處理栽培的甜瓜12個果實品質和產量指標間的相關性進行分析，由表6可知，可溶性蛋白含量與固酸比呈現極顯著正相關；維生素C含量與游離氨基酸含量、可溶性固形物含量、固酸比均呈顯著正相關，與單瓜質量呈極顯著正相關，與可溶性糖含量呈極顯著負相關；游離氨基酸含量與可溶性糖含量、果肉厚度呈顯著負相關，與可滴定酸含量呈顯著正相關，與固酸比呈極顯著正相關；有機酸含量與可溶性糖含量呈顯著負相關，與可滴定酸含量、可溶性固形物含量、糖酸比均呈極顯著正相關，與固酸比呈顯著正相關；可溶性糖含量與可溶性固形物含量、糖酸比均呈極顯著負相關，與固酸比呈顯著負相關；可滴定酸含量與可溶性固形物含量、糖酸比、單瓜質量均呈顯著正相關，與果肉厚度呈顯著負相關；可溶性固形物含量與糖酸比呈極顯著正相關；果形指數與其他指標均無顯著相關性。

3 討論與結論

甜瓜是高附加值園藝作物，有機基質無土栽培是提高甜瓜品質的途徑之一[12]。本研究結果表明，復配基質提高了甜瓜植株生育期的株高、莖粗和葉綠素含量（SPAD），與土壤（TR）和CK相比，菜籽油渣體積比增加到0.5時，對株高、莖粗和SPAD的影響最為顯著。其中，苗期甜瓜株高、莖粗、葉片數和SPAD增加幅度較大，原因可能是在配制基質時，菜籽油渣按體積比鋪在混合好的牛糞、菇渣、珍珠巖上面起到了保墑作用。整體而言，使用了菜籽油渣的復配基質緩苗快，菜籽油渣的作用機制可能與聚谷氨酸、羧甲基纖維素、聚丙烯酰胺等有機物類似[13-16]，與基質混合、吸水飽和后可能會形成水凝膠，因而達到了基質減緩水分入滲保墑的目的。

無土栽培以利用人工制造的作物根系環境取代土壤環境，具有避免連作障礙、大幅度提高產量、顯著改善品質等優點而被廣泛應用[17]。李智琪等[18]研究表明，與商品基質相比，用醋糟∶有機肥∶蛭石∶菌肥=3∶1∶1∶0.2體積比栽培的博洋61和西州密25號植株長勢旺盛，單株產量增加6.23%～13.13%。崔廣祿[19]研究表明，商品基質∶椰糠=7∶3體積比栽培的小果型西瓜折合667 m2產量最高，為4 728.07 kg。王星林等[20]研究表明，草炭蛭石復配基質中配施蚯蚓糞可顯著提高日光溫室栽培的小果型西瓜產量。本試驗結果表明，按V牛糞∶V菇渣∶V油渣∶V珍珠巖=4∶3∶0.5∶2栽培甜瓜相較于土壤和商品基質明顯提高了果實橫徑，顯著提高了單瓜質量，從而提高了甜瓜產量，這與前人的研究結果一致。復配基質中菜籽油渣含量增加所表現出來的甜瓜產量的優勢，可能與基質中使用植物油渣有助于改善基質的容重、孔隙度、pH、EC值等理化性質有關，相關的增產機制還有待于進一步研究。

研究表明，簡易基質栽培提高了西瓜中的可溶性蛋白、可溶性糖以及番茄紅素含量[21]。與商品基質相比，用醋糟∶有機肥∶蛭石∶菌肥=3∶1∶1∶0.2體積比栽培的博洋61和西州密25號甜瓜果實可溶性固形物含量提高13.41%～17.78%，果實有機酸含量降低12.56%～34.54%[18]。礱糠灰與商品栽培基質體積比為2：4的比例混合，栽培甜瓜果實可溶性糖、可溶性固形物、可溶性蛋白、葡萄糖含量等顯著提高，改善了甜瓜品質[22]。在高等植物中，可溶性糖和可溶性蛋白可維持植物體細胞的滲透平衡，提高植物抗性[23]。本研究結果表明，復配基質較土壤栽培和商品基質可以提高薄皮甜瓜可溶性糖、維生素C和可溶性固形物含量及固酸比，且隨著復配基質中油渣含量的增加有提高的趨勢，同時降低有機酸和可滴定酸含量。可能是基質中摻混菜籽油渣有利于提高基質的飽和含水率，有效增強基質的持水、保肥保墑能力[24]。關于菜籽油渣提高甜瓜果實品質的機制還有待進一步研究。

綜上所述，菜籽油渣復配基質適用于設施甜瓜基質栽培，可實現對草炭的部分替代，在V牛糞∶V菇渣∶V油渣∶V珍珠巖=4∶3∶0.5∶2的混合比例下，甜瓜生長最優，隸屬函數值排名最高，適宜在設施甜瓜基質栽培中推廣應用。

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