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两种不同桶式无土栽培新装置在番茄栽培上的应用研究
郑奕1.2,卜崇兴1,石磊2,马平2,随学超3,何梅2
( 1. 上海市设施园艺技术重点实验室孙桥实验室, 上海201203; 2. 新疆石河子大学农学院园艺系,新疆石河子832000; 3. 南京农业大学园艺学院, 江苏南京210095)
作物根系生长的数量和根系活力直接影响作物地上部分的生长状况及其产量[1], 桶式无土栽培装置是一种新型简便的无土栽培装置, 与其他无土栽培装置相比, 它将作物的栽培环境分成了基质、空间和营养液三部分, 较好地调节了装置内固体、气体、液体三相的平衡, 解决了无土栽培中根际供液和供氧的矛盾, 更好的满足了作物根系对水、肥、气、温、光的需求, 已在生产上得到了广泛的应用[2- 4]。然而在实际生产使用和试验中发现, 生产者往往不能知道下部营养液是否已用完。因为底部储存的营养液用完后, 基质中的营养液还足以使植株正常生长, 但下部空间中的气生根、水生根由于缺水而干枯, 也就是根系经常处于枯死、再生、旺盛生长的循环中。因此,为了给作物根系提供更好的栽培环境, 本试验对原有的桶式无土栽培装置进行了改进, 在外桶底部的中间增加了一段直径分别占桶底一半的溢水管和与桶底网芯筒大小相适宜的圆柱形扎根管, 当底部的营养液积聚到一定量时就从管中溢出, 并被下扎到土壤的根系吸收利用, 通过对改进后的I 型和II 型新装置在番茄栽培上的应用研究, 以期寻求更适合作物根系生长的桶式无土栽培装置。
1 材料与方法
1.1 试验材料及设计
试验于2007 年春季在上海孙桥现代农业开发区玻璃温室中进行。3 月20 日穴盘育苗, 4 月21 日定植。供试番茄品种为荷兰美丽( YAMILE) ; 栽培基质为草炭﹑蛭石和珍珠岩( V:V:V=2:2:1) 混合基质;栽培装置为3 种桶式无土栽培装置, 分别为II 型装置、I 型和II 型新装置( 图1, 2, 3) 。
三种桶式无土栽培装置主要都是由外桶( 1) 、网芯(2)、通气管(3)组成, 其网芯将装置分成基质( 5) 、气室(4)和营养液( 6) 部分。II 型装置(图1)和II型新装置( 图3) 的网芯是锅状筛孔网芯, 不同的是II 型新装置底部中间有一占桶底直径一半的圆孔,并在打孔处粘连了一个与圆孔大小相仿具有一定高度的PVC 管即溢水管( 9) 。而I 型新装置( 图2) 的网芯是一种礼帽状带孔眼的网芯, 外桶的底部连接
了一个高度适宜且直径与网芯筒大小相适宜的圆柱型扎根管( 14) 。试验设三个处理, 以桶式无土栽培II 型装置为对照( CK) , 桶式无土栽培I 型和II 型新装置为处理1 和处理2( T1﹑T2) 处理, 每处理30 盆, 每盆两株。植株单干整枝, 留4 穗果摘心, 各处理均采用日本山崎配方营养液浇灌。每天滴灌量为: 苗期600ml/ 株;开花坐果期1200 ml/ 株; 结果期2000ml/ 株。
1.2 测定项目与方法
定植后20 天开始每7 天测量植株的株高、茎粗和鲜重, 定植后90 天测定叶绿素﹑根长、根系活力以及装置内和土壤中的根系鲜重。叶绿素含量采用95%乙醇浸提法提取测定[5]、根系活力采用TTC法测定[5]、果实成熟时每个处理随机取10 盆进行测产。并在果实成熟盛期对果实品质进行分析测定,Vc 含量采用2.6—二氯酚靛酚钠滴定法测定[5], 可容性糖含量采用蒽酮法测定[5], 有机酸含量采用碱滴定法测定[5]。营养液利用率计算是采取每处理选取5盆, 装置底部铺上一层30cm 左右的土壤, 下面在铺设一层黑色的塑料薄膜的回收管道, 营养液通过滴管滴入装置, 溢出的多余营养液通过回收管道最后集中回收到回收桶中。另外, 新装置再多设一处理,将桶底用塑料薄膜封, 并在薄膜上扎些小孔, 使根系扎入不到土壤中但营养液可从中下渗到回收管里。定期统计回收液的量, 根据整个生长期灌入的营养液总量和回收液的总量, 再计算出装置内的营养液和流入土壤的总量, 新装置内和土壤中根系吸收的营养液总量的统计可根据多设的新装置处理和新装置处理回收液的总量的差异进行粗略的统计。数据采用Microsoft Excel 软件进行绘图, 用SPSS统计软件对平均数用Duncan, s 新复极差法进行多重比较。
2 结果与分析
2.1 新装置对番茄植株生长发育的影响
番茄的植株生长在定植初期, 各栽培装置之间基本一致, 之后各栽培装置番茄植株的生长开始平稳增加。番茄植株的生长势整体上T1 和T2 高于CK。株高和茎粗在定植后29 天开始有差异, 以T1装置最好, 但差异不明显, 依次为T1>T2>CK。茎叶和根系鲜重在定植后27 天之前差异不明显, 而后较为明显, T1 和T2 高于CK, 以T1 最好( 表1) 。
2.2 两种桶式无土栽培新装置对番茄根系生长的影响
根系总的鲜重T1、T2 均高于CK, 以T1 处理最高, 分别比CK 提高了27.1%和11.8%。T1 和T2 栽培下装置内根系的鲜重和CK 之间差异不显著, 依次为T1>CK> T2, 土壤中根系鲜重T1 和T2 之间差异显著, 在T1 栽培下番茄植株的根系有23.4%生长在土壤中, 高于T2 栽培下的13.1%。说明T1 栽培下番茄植株的根系更有利下扎到土壤中生长。植株的根长T1 和T2 显著高于CK, 分别较CK 提高了32.5%和24.8%, 其中, T1 和T2 之间差异显著, T1 高于T2。根系活力两处理之间差异不显著, 但均显著高于对照, 依次为T1>T2>CK( 表2) 。
2.3 两种桶式无土栽培新装置对番茄果实品质的影响
两种新装置对番茄的品质产生了显著的影响。Vc 含量各处理之间差异显著, 以T2 处理的Vc含量最高, 为75.53 ug/g; 其次是T1 处理, Vc 含量是58.82 ug/g, CK 的Vc 值最低。可溶性糖含量T1 与T2和CK 之间差异显著, 以T2 含量最高, 而T1 和CK之间可溶性糖含量差异却不显著, 但高于CK。有机酸含量T1 与T2 间没有显著差异, 但两处理与对照之间却差异显著, 依次为T2>T1>CK。果实的糖酸比T1 和T2 低于CK, T1 与T2 处理间差异不明显, 但T2与CK 之间差异显著( 表3) 。
表3 两种桶式无土栽培新装置对番茄果实品质的影响
表3 两种桶式无土栽培新装置对番茄果实品质的影响
2.4 两种桶式无土栽培新装置对番茄产量的影响
两种不同新装置对番茄产量产生了一定的影响, 主要表现在单果重T1 和T2 显著高于CK, 分别比CK 提高了25.9%和19.4%。单株结果数各处理相差不大, 以T1 栽培下结果数最多。T1 和T2 栽培下番茄果实单株平均产量两者之间差异不显著, 但与CK间差异显著, 比对照分别增加了33.7%和22.4%( 表4) 。
2.4 两种新装置营养液的利用情况
在番茄整个生长期, T1 和T2 处理下溢出到土壤中的多余营养液要高于CK, 而留在装置内的营养液则相反, 低于CK。T1 和T2 之间溢入到土壤中的营养液T1 稍高于T2, 装置内的则T1 稍低于T2, 各处理间差异未达到显著水平( 表5) 。新装置由于有一部分根系会下扎到土壤中生长, 从表中可以看出, 溢入到土壤中的营养液在T1 处理下有52.2%的营养液被下扎到土壤中的根系吸收利用, 高于T2 处理下的33.2%。总体上, 营养液的利用上, T1 和T2 处理下高于CK, 分别提高了17.2%和10.2%, 而T1 和T2 之间, T1 高于T2, 利用率较T2 提高了6.3%, 通过以上分析可以看出, 相对于原装置, 新装置可以提高肥水的利用。
3 结论与讨论
本研究结果表明在桶式无土栽培I 型和II 型新装置栽培下, 番茄植株生长旺盛, 果实品质有所改善, 果实产量有明显的提高。这是由于在新装置栽培下, 番茄植株的根系扎入土壤, 受装置和土壤双重栽培环境影响, 一部分根系不仅可以吸收装置内的营养元素, 而且还可以吸收溢出到土壤中的多余营养液和土壤中本身所含的矿质元素, 更好的改善了根系生长环境的缘故。I 型新装置栽培下番茄植株的株高、茎粗、鲜重、以及果实中的可溶性糖含量、糖酸比以及单株产量方面表现较优, 生产结束前有大约25%的根系下扎到土壤中生长。而II 型新装置在果实Vc 含量,有机酸含量以及单株结果数方面表现较好, 生产结束前大约15%的根系下扎到土壤中生长。综合结果表明I 型新装置在促进番茄植株生长, 改善果实品质以及提高果实产量方面优于II 型新装置。这可能与新装置栽培下番茄植株的根系扎入土壤的情况有关。试验中发现I 型新装置番茄植株的根系通过基质经扎根口在定植5 周后开始有根系扎入土壤,定植7 周后所有装置的根系全部扎入土壤, 而II 型新装置植株的根系则通过气室经溢水管在定植8周后开始有根系扎入土壤, 定植10 周后, 有10%的装置的根系扎入土壤, 到生产结束前有大约55%的装置的根系扎入土壤, 说明I 型新装置植株根系容易扎入土壤且量多, 根系伸展的范围大, 生长势较好, 有利于植株的生长和果实的发育。此外I 型新装置还在营养液的吸收利用上好于II 型新装置, 提高了肥水的利用率, 因而I 型新装置将在无土栽培应用中有很好的应用前景。
试验中由于两新装置的植株根系会扎入土壤中生长, 是否会由此感染土传病害有待于在今后的试验中进一步研究。
