设施黄瓜全营养栽培基质配方应用效果比较

李洪卓，林 娜，杨 媛，寇津铭，李佳莹，潘 凯*

（1.东北农业大学，黑龙江 哈尔滨 150030；2.滨州职业学院，山东 滨州 256600）

黄瓜（Cucumis sativus L.），葫芦科，别名胡瓜、王瓜，为1年生攀援草本植物[1]。黄瓜作为我国设施栽培的主要蔬菜之一，因其果实具有特殊的芳香气味以及清脆多汁的口感深受人们的喜爱[2]。

随着黑龙江省设施农业的快速发展，设施内高强度生产及较高的复种指数所带来的诸多问题不容忽视。大量施用化肥引起的土壤盐渍化问题日益突出。土壤盐渍化使土壤渗透能力下降，蔬菜根部无法吸收足够的养分，阻碍了蔬菜的健康生长[3]。此外，在设施蔬菜施肥的过程中，大多农户喜欢偏施氮肥、钾肥，对有机质肥料的施入较少，这就使得土壤中的微量元素缺失严重[4]。

为解决设施园艺中存在的上述土壤问题，农业有机物料基质化的合理利用应运而生。国内已经在基质配方筛选方面做了大量的研究[5-7]，提出了可以利用当地作物秸秆作为栽培基质原料的建议。农业有机物料基质化不施化肥或者少施化肥，能有效降低农产品中的硝酸盐含量、显著改善农产品品质，同时还可以有效缓解土壤次生盐渍化及土壤连作障碍[8]。王天晓[9]的研究表明，用不经腐熟的玉米秸秆与炉渣以体积比2∶1配比的基质栽培黄瓜，其生长状况良好，产量和品质都较土和草炭有所提高。

黑龙江省作为物质资源大省，农业生产中的有机废弃物较多，发展农业废弃物再利用的优势明显，农业废弃物的运用既能循环利用可再生资源，又能解决当地环境污染问题，变废为宝，对于促进黑龙江省经济和社会的可持续发展、实现低碳经济将起到十分重要的作用。

试验着重将玉米秸秆、腐熟牛粪、稻壳、炉渣等有机废弃物作为原料，以目前设施栽培面积较大的黄瓜为试验材料，进行低成本、高质量栽培效果研究。通过分析不同基质配方对黄瓜果实品质和产量的影响，探索在减少化肥用量的情况下保证黄瓜稳产的可能性，以期为基质栽培蔬菜增加产量、提高品质开拓思路，并为进一步在非耕地发展有机生态型无土栽培蔬菜和充分利用当地农业资源提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试作物：津早1号黄瓜由天津科润津丰种业有限责任公司提供。

供试基质物料：粉碎的玉米秸秆、腐熟牛粪、稻壳、炉渣均由双城市达盛化工有限公司提供，蚯蚓粪由沈阳尊龙生物技术有限公司提供。

供试肥料：尿素由中共石油天然气股份有限公司提供，硫酸钾由国投新疆罗布泊钾盐有限公司提供。

辅助物质：交联丙烯酰胺-丙烯酸钾共聚物（CP载体），由北京汉力葆科贸中心提供。

1.2 试验方法

试验于2016年9月—2017年10月在东北农业大学园艺设施工程中心进行。黄瓜进行常规土壤育苗，当幼苗生长至4叶1心时，选择长势一致的幼苗，定植到不同处理的栽培槽中。试验以土壤为对照（CK），黄瓜栽培基质基础物料（S1）为秸秆∶牛粪∶稻壳∶炉渣＝2∶3∶3∶2（体积比），根据不同的配方比和添加化肥量共设置6个处理（表1）。栽培槽用普通砖搭建而成，槽的规格为长×宽×高＝（480×48×20）cm，槽间距为50 cm。槽底部铺1层塑料棚膜起到贮水和防渗漏的作用。

试验的水分管理均采用滴箭式系统，定植后用滴灌方式进行灌溉，每个植株1个滴头，水直接由滴管滴到植株的根部，并只浇灌清水。定植后10、20、30、40 d，从栽培槽中取样进行植株生长指标（株高、茎粗）测定，果实成熟后对生理指标（根系体积、根系活力）、果实品质（可溶性糖、可溶性蛋白、抗坏血酸、有机酸、果实硬度）和产量进行测定；定植后10、20、30、80 d测量不同基质的理化性质，包括pH值、电导率和速效养分（N、P、K）含量。试验各处理的田间管理措施与当地常规管理措施一致。

表1 黄瓜栽培基质和肥料配方处理

1.3 测定方法

1.3.1 生长和生理指标的测定

株高、茎粗，采用常规方法测定；植株根系体积采用水取代法测定[10]；植株根系活力采用TTC法[11]。

1.3.2 果实品质和产量的测定

可溶性糖和总糖含量测定参照高俊凤[10]的蒽酮法进行测定；可溶性固形物的测定参照王晶英[12]的阿贝折射仪法测定；有机酸含量测定参照蔡永萍[13]的滴定法进行测定；可溶性蛋白质含量测定参照高俊凤[10]的考马斯亮蓝染色法进行测定。

产量的测定采用单株测产法，每个处理取6株。

1.3.3 基质理化性质的测定

基质pH值、EC值分别按照水土比5∶1的浸提方法用酸度计、电导率仪进行测定[14]；速效氮含量采取碱解扩散—容量法进行测定；速效磷含量采取M3浸提—钼锑抗比色法进行测定；速效钾含量采取M3浸提—火焰光度法进行测定。

1.4 数据分析

试验中所测得的原始数据使用Microsoft Excel（Office 2003）软件完成整理；数据处理采用SAS 9.1 软件。

2 结果与分析

2.1 不同配方基质对黄瓜生长势的影响

由图1可知，黄瓜的植株高度随定植时间的延长而增长。不同处理间比较，在第10天时，各处理间无显著差异；在第20、30天时，S1T3处理显著低于其他处理，其他各处理之间无显著差异；在第40天时，株高依次为S1T1＞S1T5＞CK＞S1T4＞S1T2＞S1T3。

分析在不同基质配方处理对黄瓜植株茎粗的影响中（图2），在第10天时，CK、S1T1、S1T3低于S1T4处理且差异显著；在第20天时，S1T4显著高于S1T3处理，其他处理之间差异不显著，在第40天时，各处理之间差异不显著。在各处理中，S1T4和S1T5处理茎粗相对较粗。

2.2 不同配方基质对黄瓜根系的影响

由图3可知，不同基质配方对黄瓜植株根体积无显著影响，且各组处理之间差异不显著。其中S1T3处理低于对照及其他处理。S1T4和S1T5处理的黄瓜植株根体积较大，高于对照及其他处理。

由图4可知，S1T3处理的根系活力最低，其次是S1T2处理，二者均显著低于对照及其他处理；S1T1处理高于对照处理但低于S1T4、S1T5处理。S1T4、S1T5处理的黄瓜根系活力较高，高于对照及其他处理，且差异显著。

2.3 不同配方基质对黄瓜产量的影响

由表2可知，不同配方基质的黄瓜平均单果质量在0.18～0.20 kg，其中S1T5平均单果质量最大，为0.20 kg；S1T5的平均每株果数最多且与各组处理差异显著，S1T3处理的平均每株果数最少。黄瓜667 m2产量在4 075.11～9 857.13 kg，S1T5处理的黄瓜667 m2产量为各组处理最高，其次是S1T4处理，S1T5处理与其他各组处理间差异显著。综合来看，S1T4和S1T5处理的黄瓜产量指标优于其他处理。

图1 不同配方基质处理下黄瓜植株株高

图2 不同配方基质处理下黄瓜植株茎粗

2.4 不同配方基质对黄瓜品质的影响

由表3可知，S1T5处理的可溶性糖含量最高，S1T3处理含量最低，S1T5和S1T3处理间差异显著；除S1T3处理外，其余处理均高于对照处理，但差异不显著。S1T2、S1T5处理的黄瓜果实可溶性蛋白含量最高，均显著高于S1T3处理；除S1T3和S1T1处理外，其余处理均高于对照处理，但差异不显著。S1T5、S1T4处理抗坏血酸含量显著高于其他处理，且两组处理间也有显著差异。S1T5的有机酸含量最低，且显著低于S1T3。各处理间果实硬度无显著差异。

2.5 不同配方基质理化性质的变化

2.5.1 不同配方基质pH值的变化

图5表示不同黄瓜栽培基质pH值的变化，在第10天时，各处理基质pH值无显著差异；在第20天时，S1T2基质的pH值高于其他各处理，S1T3基质的pH值低于其他各处理，且两者之间差异显著；在第30天时，CK、S1T3和S1T5基质的pH值低于其他各处理，且与其他处理差异显著；在第80天时，各处理基质pH值无显著差异。

2.5.2 不同配方基质EC值的变化

由图6可知，在第10天时，CK、S1T1和S1T2处理的EC值低于其他各处理，且与S1T3、S1T5处理差异显著；在第20天时，各处理基质EC值无显著差异；第30天时，S1T3基质的EC值高于其他各处理，且与S1T2、S1T4和S1T5处理差异显著；第80天时，各处理基质EC值无显著差异。

图3 不同配方基质处理下黄瓜植株根体积

图4 不同配方基质处理下黄瓜植株根系活力

表2 不同栽培基质的黄瓜产量

表3 不同黄瓜栽培基质对黄瓜果实品质的影响

2.5.3 不同配方基质速效养分含量的变化

由图7可知，除CK外，各组处理中栽培基质在整个生长期的速效氮含量呈先下降后上升的趋势。在黄瓜定植后第10天，S1T2速效氮含量最低，CK含量最高；第20、30天，S1T5处理速效氮含量最高，但各组之间差异不显著；第80天，除CK以外，各处理速效氮含量呈显著上升趋势，且各组处理速效氮含量均高于对照且差异显著，其中，S1T5处理速效氮含量最高，其次是S1T3处理。

由图8可知，在第10、20、30天基质速效磷含量变化不大；在第80天时，CK速效磷含量下降幅度最大，显著低于其他处理，其中S1T5速效磷含量最高。

由图9可知，在第10、20、30天，不同处理黄瓜栽培基质中速效钾含量的变化均无显著差异；到第80天时，速效钾含量下降明显，其中CK、S1T3、S1T4速效钾含量较低，S1T2速效钾含量最高，S1T5次之。

3 结论与讨论

大量研究表明，有机基质能为作物的生长发育提供良好的水、肥、气等根际环境。株高、茎粗是植物植株比较直观的形态指标，能直接反应植株生长状况。经研究证明，不同的栽培基质配方对作物生长有不同的影响。刘振国等[15]究表明V（草炭）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）＝4∶3∶3栽培基质处理的黄瓜株高最高，V（玉米秸秆）∶V（蛭石）∶V（珍珠岩）＝1∶1∶0的栽培基质黄瓜茎粗最大、产量和品质较优。

本试验也证明不同配比基质的黄瓜株高和产量有不同的差异，合理配比的基质能明显提高黄瓜的植株生长量和产量。在所有处理中，S1T5处理无论是品质还是产量均为最高，原因可能是向有机基质中添加了适量的尿素和硫酸钾，两者相互补充，既能充分发挥有机基质养分齐全、肥效持久的优势又能利用化肥养分集中、肥效快的特点，进而达到提高蔬菜产量的目的；S1T1和S1T3处理也添加了不同比例的尿素和硫酸钾，但效果不理想；因此，S1T5处理的基本物料体积比最适宜作为黄瓜栽培基质配方。

试验测得，黄瓜栽培基质在各时期pH值始终保持稳定，其中S1T4、S1T5处理pH值均稳定维持在6.0～7.0，是较为理想的黄瓜栽培基质；S1T4和S1T5配方的基质理化性状更适宜黄瓜植株生长。S1T3处理与其他处理相比，根体积小、根系活力最差，进而影响到地上部生长，原因可能是配方中含有较多的秸秆，秸秆在降解过程中导致根系微生物活动增强，可能影响了黄瓜根系的生长，导致植株生长状况较差。

有机物经微生物分解可转化成蔬菜可吸收利用的有效养分，肥效长而稳。在定植后，基质本身转化释放的养分就可满足作物吸收利用的要求[16]。试验中，从基质氮、磷、钾养分释放动态可以看出，从黄瓜定植后至开花期栽培基质的速效N含量呈下降趋势，直到黄瓜整个生长发育周期的最后阶段又呈上升的趋势，这与朱咏莉等[17]的研究结果一致，这可能是微生物促使基质中物质分解使速效氮含量增加的缘故。在黄瓜生长的前期栽培基质的速效磷含量一直保持较高的水平，在黄瓜生长发育后期栽培基质的速效磷含量下降十分明显，但未影响黄瓜的生长，这与朱国梁等[18]的研究保持一致。

图5 不同处理黄瓜栽培基质pH值的变化

图6 不同处理黄瓜栽培基质EC值的变化

图7 不同处理黄瓜栽培基质中速效氮含量的变化

图8 不同处理黄瓜栽培基质中速效磷含量的变化

图9 不同处理黄瓜栽培基质中速效钾含量的变化

通过对不同栽培基质配方的比较，综合来看，S1T4和S1T5两个基质配方最好。无论在黄瓜的生长势，还是在产量和品质方面都是较为理想的基质配比，可以推广应用。其中S1T4处理为不加肥的配方，不仅增加了基质栽培的经济效益，而且还符合国家提倡的减肥的政策。S1T3处理在各个检测指标中，均低于对照，且前期缓苗比较困难，不考虑实践应用。