栽培基質和供液方式對番茄產量、品質及根區離子積累的影響

摘要： 【目的】明確不同栽培基質和供液方式下番茄根區離子積累情況，以期為番茄栽培基質和灌溉模式的選擇和營養液配方的調整提供參考。【方法】以‘瑞粉882’番茄為試材，設置3 個栽培基質（椰糠、草炭和珍珠巖） 和2 個供液方式（開放式和封閉式） 處理，即：開放式椰糠（OC）、開放式草炭（OT）、開放式珍珠巖（OP）、封閉式椰糠（CC）、封閉式草炭（CT） 和封閉式珍珠巖（CP）6 個處理，結合番茄生長、品質、產量、根區溶液離子積累、水分利用效率以及肥料偏生產力進行綜合分析。【結果】相同供液方式下，草炭基質更有利于番茄生長和提高產量，相同基質下，開放式有利于番茄生長和產量提高，但品質低于封閉式。隨著生育期的延長，開放式和封閉式均有離子積累的現象，導致根區溶液電導率（EC） 值升高，且封閉式供液離子積累程度更加嚴重，生長末期，CC、CT 和CP 處理分別達到6.21、6.78 和5.73 mS/cm。封閉式珍珠巖營養液槽中EC 值達到頂峰的時間明顯晚于椰糠和草炭，選用珍珠巖作為栽培基質可以減少營養液的更換頻率。生長末期番茄根區溶液離子積累程度達到頂峰，表現為CTgt;CCgt;CPgt;OTgt;OCgt;OP，離子的貢獻率由大到小為K+、Ca2+、SO42?、Mg2+、H2PO4?。番茄綜合效益表明，封閉式在水分利用效率和肥料偏生產力上優于開放式。平均隸屬函數表明，封閉式草炭栽培下番茄在節肥減排的基礎上，獲得最大的效益。【結論】開放式供液方式可以提高番茄產量，但需水量巨大，選用開放式供液方式時可選用草炭作為栽培基質。封閉式更有利于實現節水節肥和環境友好型發展，選用封閉式供液方式時需注意根區離子積累的影響，在后期營養液的配方中，封閉式椰糠需降低SO42?的離子含量，封閉式草炭需降低K+、Ca2+含量，封閉式珍珠巖需降低H2PO4?含量。

關鍵詞： 番茄；基質；供液方式；離子積累

基質栽培是應用最廣泛的一種無土栽培模式[1]，具有栽培基質來源廣泛，生產成本低，技術要求不高的特點[2]。栽培基質可分為有機基質和無機基質，有機基質含有植物所需的部分營養元素，包括草炭、椰糠、菇渣等。無機基質自身不含植物可利用的養分，其材料廉價易得，有珍珠巖、蛭石、河沙等[3]。熊靜[4]研究表明，椰糠和草炭栽培較巖棉更有利于提高番茄生長和產量，但椰糠和草炭基質中的離子積累高于巖棉。Dyko 等[5]研究表明，在番茄栽培基質中，巖棉栽培基質中電導率（EC） 值和化學吸附的離子均低于椰糠。因此，有機基質更容易產生鹽分積累，需要加強營養液管理。

基質栽培中根據營養液是否回收利用可分為開放式（營養液不再回收利用） 和封閉式（營養液循環利用）[6]，開放式營養液外排，容易導致水肥浪費和農業環境污染[7]，大量廢棄的營養液給環境帶來了巨大壓力；封閉式使營養液回流到營養液池中，水肥循環利用，節水減肥，是友好的基質栽培供液方式[8]。Van Os[9]研究表明，與開放式系統相比，營養液循環使用的水量減少了30%，肥料減少了40% 以上，且提高了水肥利用效率。Oztekin 等[10]研究了開放式和封閉式系統中營養液EC 水平對番茄作物的影響，結果表明，與開放式相比，封閉式外排到環境中的氮、磷和鉀的含量顯著減少，但根區EC 值和鹽分累積明顯高于開放式。根區離子積累程度主要取決于營養液供液方式、更換頻率和基質種類等[11]，鹽分積累已成為制約基質栽培作物產量和品質提高的關鍵因素[12]。

基質類型決定了營養液的管理模式，本研究選用3 種類型的基質，研究了開放和封閉模式下鹽分積累情況，以及管理模式對作物生長和產量的影響，為基質栽培節水減肥、營養液科學管理提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022 年8 月在北京市農林科學院蔬菜研究所連棟玻璃溫室（116.30E，39.94N） 中進行。

1.2 試驗材料

供試品種為‘瑞粉882’由瑞克斯旺（中國） 農業科技有限公司提供，屬無限生長型番茄。

供試基質：椰糠、草炭、珍珠巖。

1.3 試驗設計

試驗設計3 個栽培基質：椰糠（coconut coir） 、草炭（turf）、珍珠巖（perlite）；兩個供液方式：開放式（open）、封閉式（close），開放式供液方式是灌溉回流的營養液直接外排，不再回流到營養液池中，封閉式供液方式是灌溉回流的營養液回收到營養液池循環利用。試驗共設計6 個處理： 開放式椰糠（OC，open coconut coir），開放式草炭（OT，openturf），開放式珍珠巖（OP，open perlite），封閉式椰糠（CC，closed coconut coir），封閉式草炭（CT，closedturf），封閉式珍珠巖（CP，closed perlite）。營養液配方為北京市農林科學院蔬菜研究中心劉增鑫[13]的地下水改良配方，配方內大中量元素N、P、K、Ca、Mg、S 含量分別為5.25、0.23、2.81、6.81、5.0 和0.47 mmol/L，微肥為通用配方[14]，營養液EC 值為2.0～2.2 mS/cm，pH 6.0～6.5。每個處理設置1 個200 L 的營養液槽，每次配滿后待水泵（底吸泵） 抽取不到后添加新營養液。每個營養液槽新加的營養液EC 和pH 值保持一致。整個生長周期供液時間為7：30—17：30，每次供液8 min，每天灌溉6 次，每株每天的灌溉量為2.0 L。栽培系統采用北京市農林科學院蔬菜研究所研發的基質槽培系統（專利號：ZL201510214349.X）。

1.4 栽培管理

整個生長周期按日常田間管理進行吊秧、打枝和去頂。

1.5 測定指標和方法

1.5.1 生長指標測定 試驗于2022 年8 月播種，待幼苗四葉一心時定植。定植后7 天，選擇6 株生長一致的植株，使用卷尺和游標卡尺測定植株株高和莖粗，每7 天測定1 次。

1.5.2 品質指標測定 于果實紅熟期，各個處理選取果實大小和成熟度一致的紅果進行品質指標的測定。每個處理隨機取5 個果實，用電子天平稱量其鮮重，放入恒溫烘箱105℃ 殺青30 min，75℃ 恒溫烘干，稱量其干重，并計算含水率。

采用2，6-二氯酚靛酚比色法測定Vc 含量[15]；采用考馬斯亮藍比色法測定可溶性蛋白的含量[16]；采用蒽酮比色法測定可溶性糖含量[17]；采用氫氧化鈉滴定法測定可滴定酸含量[18]；每個處理3 次重復。

1.5.3 產量及水分利用效率測定 每次采收統計單株產量，每個處理重復統計6 株；記錄全程肥料和水的添加量及每次更換營養液前營養液的剩余量，計算水分利用效率[19]和單株肥料偏生產力[20]。

單株作物耗水量（m3） = [ 水的添加量（m3）?營養液剩余量（m3）]/每個處理株數；

水分利用效率（kg/m3） = 單株產量（kg）/單株作物耗水量（m3）；

單株肥料偏生產力（kg/kg） = 單株產量（kg）/單株作物總施肥量（kg）。

1.5.4 基質理化性質測定 取椰糠、草炭和珍珠巖基質進行測定。空玻璃燒杯質量記為W1；空玻璃杯體積記為V；燒杯+基質質量記為W2；裝滿基質的燒杯浸入水中24 h，吸足水分后稱重，記為W3；濕潤紗布重量記為W4；將燒杯倒置，直到杯無水分溢出，稱重記為W5；計算公式如下：

容重 = （W2?W1）/V；

持水能力 = （W5?W1?W4）/（W2?W1）×100；

總孔隙度 = （W3?W2）/V×100。

基質理化性質見表1。

1.5.5 根區溶液采集與測定 定植后，每12 天進行1 次根區溶液的采集，根區溶液采用陶土頭根區溶液采樣器采集，每個處理3 次重復，每次重復采集50 mL，共150 mL，放4℃ 冰箱保存，用于測定K+、Ca2+、Mg2+、H2PO4?、SO42?含量，每次采集時測量并記錄EC 值。溶液中離子含量采用ICP-OES （美國Perkin Elmer 公司，optima 8000） 儀器進行測定，稱取適量樣品至聚四氟乙烯消解罐中，加入5 mL 硝酸。靜置，反應結束后，蓋蓋密封，放入微波消解儀消解，待溫度冷卻至50℃ 以下后，取出消解罐放入通風櫥中，打開消解罐，用超純水潤洗，轉移至50 mL 容量瓶中，至少潤洗3～4 次，用超純水稀釋定容至刻度，待測。空白對照同法處理。ICP-OES儀器參數設定如下：輔助氣流速0.5 L/min、泵速45 r/min，冷卻氣流速12 L/min，采樣深度5 mm。

1.5.6 平均隸屬函數分析 對不同基質和供液方式下番茄各項指標進行平均隸屬函數分析[21]，公式如下：

1.6 數據分析

使用Excel 進行數據整理和平均隸屬函數分析，用SPSS 27.0.1 軟件進行差異顯著性分析，用Origin2021 軟件進行作圖分析。

2 結果與分析

2.1 不同基質與供液方式對回液和根區EC 值的影響

由圖1 可知，整個生長周期開放式供液方式EC 值整體上升幅度不大，比如草炭基質由最初的1.5 mS/cm 最高上升到2.94 mS/cm，最高上升幅度為1.44 mS/cm。封閉式隨著生長周期延長，EC 值不斷上升，整體趨勢為CTgt;CCgt;CP。封閉式前期基本穩定，CT 處理從39 天開始快速上升，在109 天時達到最高值，為5.52 mS/cm，CC 和CP 處理從53 天開始上升。在78～102 天，封閉式管理下各基質均在78 天下降，CC 和CT 處理在91 天出現峰值，而CP 處理在102 天出現峰值，CC 和CT 處理平均每天上升0.17 mS/cm，而CP 處理平均每天上升0.11 mS/cm。草炭基質在開放式和封閉式管理模式下，上升幅度均最大，分別上升1.44 和3.89 mS/cm。CP 處理離子積累達到頂峰的時間明顯晚于CC 和CT 處理。

由圖2 可知，隨著生長時間延長，各處理根區EC 值均呈不斷升高趨勢且在生長末期達到最大值。各處理間根區EC 值差異顯著，定植36 天時，根區溶液EC 值表現為CTgt;OPgt;OCgt;OTgt;CPgt;CC。定植60天時，根區溶液EC 值表現為CPgt;CTgt;CCgt;OTgt;OPgt;OC。定植120 天時，CT 處理根區溶液EC 值達到最高值6.78 mS/cm，其次為CC 處理EC 值為6.21 mS/cm，CP 處理EC 值為5.73 mS/cm，此時根區溶液EC 值表現為CTgt;CCgt;CPgt;OTgt;OCgt;OP。草炭基質在開放式和封閉式管理模式下，上升幅度均最大，分別上升3.51 和5.24 mS/cm。CT 處理較OT、CC 和CP 處理分別提高了35.33%、9.18%、18.32%，OT 處理較OC 和OP 處理分別提高了16.51% 和17.06%，CC 處理較OC 處理提高了44.42%，CP 處理較OP 處理提高了33.88%，說明相同供液方式下，草炭基質較椰糠和珍珠巖離子積累更嚴重。另外，椰糠基質封閉式供液方式較開放式離子積累程度更大，而珍珠巖基質積累程度較低。

2.2 不同基質和供液方式對番茄根區溶液和回液離子積累的影響

2.2.1 不同基質和供液方式對番茄根區溶液和回液陽離子積累的影響 由圖3 可知，開放式供液方式下，隨著生長周期的延長，根區溶液中K+、Ca2 +、Mg2+含量均處于不斷積累的過程。定植36 天，各處理的K+、Ca2+、Mg2+含量差異明顯。定植120 天時，K+、Ca2+和Mg2+含量CTgt;CCgt;OTgt;OCgt;CPgt;OP，封閉式供液方式下，草炭積累更多陽離子，椰糠基質下，開放式供液方式根區溶液K+、Ca2+、Mg2+陽離子含量相較于定植初期分別上升了387.97、307.80、116.80 mg/L，封閉式供液方式分別上升了472.67、455.57、180.24 mg/L，封閉式各離子分別較開放式提高了21.83%、48.01%、54.32%；草炭基質栽培下，開放式根區溶液的K+、Ca2+、Mg2+陽離子含量相較于定植初期分別上升了443.10、347.33、151.33 mg/L；封閉式供液方式分別上升了498.80、377.2、177.33mg/L，封閉式各離子分別較開放式提升了17.72%、8.6%、17.18%；開放式珍珠巖栽培基質根區K+、Ca2+、Mg2+離子比定植初期分別上升了248.74、232.24、83.24 mg/L，封閉式分別上升了298.50、288.33、103.47 mg/L，此時封閉式較開放式提高了20%、24.15%、24.3%。椰糠、草炭和珍珠巖3 種基質中，封閉式椰糠和珍珠巖較開放式大幅增加的離子為Ca2+，而草炭大幅增加的離子為K+。由各離子含量可以看出，封閉式供液方式根區溶液陽離子積累程度均高于開放式，椰糠和草炭基質根區積累了更多養分，而珍珠巖基質離子積累程度相對較低。

隨著生長時間延長，不同處理間回液陽離子濃度差異顯著，K+和Ca2+離子呈增長趨勢，且封閉式供液方式增長趨勢大于開放式，封閉式Mg2+含量呈不斷增長趨勢，而開放式趨于穩定，并未隨著營養液的消耗和新營養液的加入出現大幅波動，開花期（生長12—48 天），每次新加營養液到下一次新加營養液前OC、OT、OP、CC、CT、CP 處理K+分別增加了70.67、114.33、51.00、70.00、65.00、44.60 mg/L，Ca2+分別增加了28.87、6.00、12.23、20.03、10.84、2.83 mg/L，Mg2+分別增加了14.33、11.90、9.17、13.00、8.00、5.36 mg/L。坐果期（生長48—84 天），每次新加營養液到下一次新加營養液前以上處理K+分別增加了34.67、55.00、35.67、20.67、54.34、28.67 mg/L，Ca2+分別增加了47.34、45.00、17.00、47.70、1.00、16.33 mg/L，Mg2+分別增加了7.76、9.70、6.50、14.74、10.60、23.84 mg/L。成熟期（生長84—108 天） 每次新加營養液到下一次新加營養液前以上處理K+分別增加了32.34、32.34、30.34、65.66、69.00、124.67 mg/L，Ca2+分別增加了24.34、34.00、75.67、60.00、98.00、118.00 mg/L，Mg2+分別增加了1.23、7.77、3.83、31.20、45.90、61.67mg/L。封閉式回液陽離子積累量均高于開放式，且珍珠巖的積累量最高，可能是珍珠巖持水能力低（表1），作為栽培基質時營養液使用天數較長。定植9 6 天時封閉式草炭和椰糠C a 2 +、M g 2 +的積累量達到頂峰，而封閉式珍珠巖在108 天時達到頂峰，此趨勢與圖1 一致，主要由Ca2+、Mg2+積累慢導致。因水肥供應量一定，除去根區溶液和回液離子含量，即為植株吸收的量。開花期（生長12—48 天） 開放式供液方式根區溶液和回液K+含量總和均低于封閉式，開放式椰糠、草炭和珍珠巖基質較封閉式分別降低了19.34%、16.07% 和33.6%。表明開放式供液方式下植株在開花期吸收更多的K+。

2.2.2 不同基質和供液方式對番茄根區溶液和回液陰離子積累的影響 整個生長周期，根區溶液中SO42?和H2PO4?含量的變化不同，開放式供液方式下，SO42?含量呈不斷上升趨勢，H2PO4?含量呈先上升后下降趨勢 （圖4）。定植120 天時，SO42?含量CCgt;CTgt;OTgt;OCgt;CPgt;OP，H2PO4?含量CPgt;CTgt;OPgt;OTgt;CCgt;OC，封閉式椰糠積累的SO42 ?最多，珍珠巖積累的H2PO4?最高。椰糠基質中， 開放式供液方式根區溶液H2 PO4?、SO42 ?含量比定植初期分別上升了1.33、348.20 mg/L，封閉式H2PO4?、SO42?含量分別較開放式提高了103%、32.78%。草炭基質栽培下，開放式根區溶液的H2PO4?、SO42?含量比定植初期分別上升了0.58、423.70 mg/L，封閉式供液方式的、離子較定植初期分別上升了2.23、457.00 mg/L，H2PO4 SO24較定植120 天的開放式分別提升了284.48%、3.14%。開放式珍珠巖栽培基質根區、離子比定植初期分別上升了2.75、242.43 mg/L，封閉式H2PO4?、SO42?含量分別上升了9.16、290.17 mg/L，較此時的開放式分別提高了233.09%、19.69%。

回液中SO42?含量隨生長時間的延長呈不斷增長趨勢，而開放式趨于穩定，營養液的消耗和新營養液的加入并未導致其出現大幅波動。開花期（生長12—48 天），每次新加營養液到下一次新加營養液前OC、OT、OP、CC、CT、CP 處理H2PO4?分別增加了8.07、4.44、2.60、24.00、4.77、7.43 mg/L，SO42 ?分別增加了113.00、20.66、14.10、75.00、100、87.34 mg/L。成熟期（84—108 天） 每次新加營養液到下一次新加營養液前以上處理H2PO4?分別增加了1.13、2.65、3.63、8.50、2.53、10.2 mg/L，SO42 ?分別增加了14.67、33.33、17.67、86.34、126.33、185.33 mg/L。坐果期（48—84 天），每次新加營養液到下一次新加營養液前以上處理H2PO4?分別增加了8.07、4.44、2.60、24.00、4.77、7.43mg/L，SO42 ?分別增加了113.00、20.66、14.10、75.00、100.00、87.34 mg/L。

2.3 不同基質與供液方式回液和根區溶液離子變化特征

由表2 可知，整個生長周期開放式回液營養液離子含量保持相對穩定的趨勢，椰糠、草炭和珍珠巖封閉式回液K+較初始配制營養液分別降低了2.83%、6.58% 和4.19%，Ca2+分別降低了4.71%、5.42% 和6.02%，Mg2+分別增加了0.16%、0.86% 和0.62%，H2PO4?分別增加了1.72%、0.34% 和0.91%，SO42?分別增加了3.74%、0.03% 和3.37%，與開放式差異達顯著水平。與初期配置的營養液相比，椰糠、草炭和珍珠巖處理開放式根區溶液離子K+分別降低了7.27%、6.31%、6.06%，Ca2 +分別增加了2.83%、7.02% 和5.67%，Mg2+分別增加了1.16%、1.9% 和2.17%，H2PO4?分別降低了1.08%、1.43% 和0.97%，椰糠基質中SO42?含量增加了4.43%，草炭和珍珠巖SO42?含量分別降低了0.87% 和0.8%。封閉式供液方式中，與初期配置的營養液相比，椰糠、草炭、珍珠巖處理回液K+分別降低了5.47%、8.24%和6.68%，Ca2+分別增加了0.7%、6.65% 和3.81%，Mg2+分別增加了1.02%、1.5% 和2.36%，H2PO4?分別降低了0.86%、1.28% 和0.99%，SO42?分別增加了4.62%、1.68% 和1.5%。綜合開放式和封閉式回液營養液和根區溶液離子變化特征可以看出，回液的循環使用導致封閉式供液方式營養液和根區溶液離子失衡。

2.4 不同基質和供液方式對番茄生長的影響

不同處理之間株高差異顯著（圖5），OT 處理最高，為214 cm，其次為CT 處理，為200 cm，CP 處理最低，為153 cm，OT 處理較CT、OC 和OP 分別提高了6.69%、11.05% 和9.23%，CT 處理較CC 和CP 分別提高了6.71% 和31.06%，OC 處理較CC 處理提高了2.52%，OP 處理較CP 提高了15.27%。OT 處理莖粗高于CT，開放式草炭莖粗高于其他處理，封閉式珍珠巖處理莖粗最低，OC 較CC 高12.26%、OT 較CT 高2.77%、OP 較CP 高11.48%，OT 較OC、OP、CC、CP 處理莖粗分別高6.43%、7.81%、17.90%、18.40%。說明草炭基質有利于番茄的生長，椰糠次之。

2.5 不同基質與供液方式對番茄品質和產量的影響

由表3 可知，不同處理間維生素C （Vc） 含量、可滴定酸和果實含水率多沒有明顯差異，OT 處理Vc 含量相對較高；開放式供液方式可溶性固形物均低于封閉式，CC 處理比OC 處理提高了6.70%，CT 處理較OT 處理提高了7.31%，CP 處理較OP 處理提高了8.11%。可溶性糖的變化趨勢與可溶性固形物類似，但封閉式供液方式不同基質之間存在差異，CT 處理較CC 和CP 處理分別提高了22.64%，12.72%。OT 處理的單株產量最高，較CT 處理提高了16.50%，開放式供液方式下，OT 處理較OC 和OP 處理分別提高了17.44% 和18.92%，CP 處理的單株產量最低。因此，開放式供液方式可以提高產量，封閉式供液方式提高番茄品質。相同供液方式下，草炭基質的番茄品質和產量優于其他基質。

2.6 不同基質與供液方式對番茄水肥利用的影響和綜合分析

由表4 可知，作物生長的整個周期，開放式供液方式單株耗水量和施肥量均高于封閉式，封閉式供液方式下，CC 與CT 處理的單株耗水量、總用肥量和總配肥次數相同，但兩個處理之間產量不同 ，水分利用效率和肥料偏生產力不同。OC、OT 和OP 處理因營養液外排，所以單株作物耗水量和施肥量相同，OT 處理產量較高，所以其水分利用效率高于OC、OP 處理。相同基質不同供液方式下，封閉式供液方式處理的水分利用效率、肥料偏生產力均高于開放式，說明基質相同的情況下，采用封閉式供液方式可提高番茄的水分利用效率和肥料偏生產力，減少配肥次數和不外排營養液，但會降低產量。整個生長周期，開放式供液方式營養液外排量在2294.3～2602.9 L 范圍內，總用肥量為6.9 kg，OC 和OT、CC 和CT 處理的總用肥量相同，CC 和CT 處理分別較OC 和OT 處理總用肥量平均降低了64.59%，CP 處理較OP 處理總用肥量降低了91.51%，開放式供液方式在整個生長周期共配肥23 次 ，CC 和CT 處理較OC 和OT 處理均少了9 次，CP 處理較OP 處理少了11 次 ，較CC 和CT 處理均少了兩次。封閉式供液方式可以降低單株作物耗水量和單株作物施肥量，提高水分利用效率和肥料偏生產力。封閉式供液方式是環境友好型栽培方式，草碳和椰糠栽培基質作為有機基質，在番茄生長初期能夠提供其生長所需要的養分，珍珠巖作為無機基質，成分單一，番茄生長初期養分全部來自營養液。

為確定適合番茄栽培的最佳基質和供液方式，結合生長、品質和水肥利用指標進行平均隸屬函數綜合分析，表5 中為參與分析的指標，包括株高（X1）、莖粗（X2）、Vc （X3）、可溶性固形物（X4）、可溶性糖（X5）、可滴定酸（X6）、單株產量（X7） 、單株作物耗水量（X8）、單株作物施肥量（X9）、水分利用效率（X10）、肥料偏生產力（X11）。計算各指標的隸屬函數值，并計算出各處理的平均隸屬函數值，根據平均隸屬函數值確定各處理排名。由表4 和表5 可知，CT 處理排在第一位，其次為CC 處理，表明CT 處理的各項指標綜合評價高于其他處理，因此CT 處理可作為最佳的基質和供液方式用于番茄栽培。

3 討論

3.1 不同基質和供液方式對番茄生長和品質的影響

基質栽培是無土栽培的主要形式，基質材料的選擇是基質栽培成功與否的關鍵因素[22]。張婧等[23]研究表明，草炭基質下番茄幼苗的株高和莖粗要優于椰糠基質，但差異不顯著。本研究表明，相同供液方式下，番茄植株株高和莖粗以草炭基質處理最高，椰糠處理次之，最后為珍珠巖處理，番茄葉片光合作用趨勢與株高相似，結果與前人研究相似，草炭和椰糠作為有機基質，在番茄生長初期能夠為其提供一定的養分，而珍珠巖作為無機基質，材料單一，番茄在生長時所需的養分全部來自營養液；張一鳴[24]研究表明，分區供液方式較混合供液更有利于番茄的生長發育。相同基質下，開放式供液方式株高和莖粗均高于封閉式，說明封閉式供液方式根區離子積累抑制了植株生長。本研究顯示，相同供液方式下，以草炭基質的番茄品質和產量最高，珍珠巖最低。不同供液方式下，封閉式供液方式的可溶性固形物和可溶性糖含量均高于開放式，但單株產量相反，說明封閉式供液方式提高了番茄可溶性糖和可溶性固形物含量。

3.2 不同基質和供液方式對番茄根區和回液離子積累的影響

開放式和封閉式供液方式下，基質栽培根區均有離子積累，但封閉式積累情況更加嚴重[25]。熊靜等[26]研究表明，開放式和封閉式供液方式均隨著番茄生長時間延長而不斷上升，生長后期，封閉式根區電導率達到6 mS/cm 以上，對番茄根系產生脅迫，導致植株養分吸收障礙，劉佳等[27]研究表明，番茄基質栽培適宜的營養液EC 值為2.5～3.5 mS/cm，本研究與熊靜等的研究結果一致，隨著番茄生長時間的延長，根區EC 值不斷升高，且通過對根區溶液主要特征進行分析，結果顯示開放式和封閉式均存在離子失衡的現象，且封閉式更加嚴重，對回液離子主要特征值分析表明，不同基質的開放式營養液配方成分變化較小，而封閉式變化較大，封閉式條件下，不同基質的營養液配方成分變化主要差異離子為K+和SO42?，草炭基質回液中K+的比例顯著降低，而SO42?比例顯著上升。本研究顯示，封閉式供液方式根區離子積累程度高于開放式，生長后期不同基質積累情況差異顯著，草炭積累程度最高，珍珠巖較低，回液中不同基質EC 值達到最高的時間點不同，珍珠巖要晚于椰糠和草炭，可能是珍珠巖對Ca2+和Mg2+陽離子吸附和交換能力弱的原因導致[28]。因此在封閉式供液方式下，使用珍珠巖作為栽培基質時，可以降低基質的沖刷次數或營養液的更換頻率[29]。各處理根區對溶液EC 值貢獻率最高的是K+，開放式和封閉式條件下根區溶液EC 值增加的主要原因是K+過度積累導致。生長末期，封閉式條件下，椰糠積累更多的SO42?，草炭積累更多K+、Ca2+和Mg2+，珍珠巖積累更多的H2PO4?，因此當選擇3 種基質時，在后期營養液的配方上可以適當降低積累量多的離子的含量。K+參與水分吸收、光合作用、養分同化運輸以及酶活性的促進等生理活動，對作物的生長有著重要影響[30]。楊陽等[31]研究表明，對溫室黃瓜施鉀肥會提高黃瓜果實可溶性糖、Vc 含量。本研究顯示，開放式供液方式植株在開花期對K+的吸收高于封閉式，因此開放式株高和產量要高于封閉式。根區溶液離子積累貢獻度最大的為K+，生長末期封閉式供液方式較開放式積累更多的K+，對番茄根系產生脅迫，可溶性糖和可溶性固形物均高于開放式。

3.3 不同基質和供液方式下番茄綜合效益分析

不同營養液供液方式影響了番茄的產量及水肥利用效率。開放式供液方式可以減少養分累積，從而保證番茄的產量和品質，但會造成水資源浪費和農業環境的污染[32]。與封閉式相比，開放式供液方式每年約有1.5 t/hm2 氮肥排入土壤中，排放的營養液造成了大量水肥浪費和環境污染等問題[33?34]。郭丙玉等[35]對玉米的研究發現，過量的水肥投入會降低氮吸收速率、水分利用效率、產量和干物質積累，并造成資源浪費。本研究顯示，開放式供液方式與封閉式相比，開放式單株產量顯著高于封閉式，但封閉式的水分利用效率、肥料偏生產力顯著高于開放式，單株作物耗水量、用肥量和營養液添加次數低于開放式，因此封閉式供液方式在節水減肥和保護環境上要優于開放式，且珍珠巖在節水減肥方面要優于椰糠和草炭。平均隸屬函數表明，封閉式草炭下番茄綜合指標優于封閉式椰糠和珍珠巖，但其根區離子濃度更大，在使用其作為番茄的栽培基質和供液方式時應注意根區離子積累程度，適當對根區進行沖洗和營養液更換。封閉式珍珠巖根區離子積累程度和配肥次數較低，是節水減肥保護環境和節約成本的不錯選擇，但番茄果實品質和產量要低于椰糠和草炭。

4 結論

草炭基質下番茄生長、品質和產量要優于其他基質。開放式供液方式可以提高番茄生長和產量，降低根區離子積累程度，但水肥的需求量和環境污染巨大，不利于節水減肥，開放式供液方式可選用草炭作為栽培基質。封閉式供液方式可以提高番茄品質，但離子積累程度較高，在生長后期可以采取多種措施來緩解這一問題，如對根區進行沖洗、提高營養液更換頻率、降低營養液濃度等。選用封閉式椰糠時，可在后期營養液的配方中降低SO42?的離子含量。封閉式草炭需降低K+、Ca2+含量，封閉式珍珠巖需降低H2PO4?含量。