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槽式有机基质栽培方式对西瓜生理特性、产量及品质的影响
陈四明, 李清明, 于贤昌*
(山东农业大学园艺科学与工程学院/园艺作物生物学农业部重点开放实验室/作物生物学国家重点实验室, 山东泰安271018)
有机基质栽培是近年来新兴的无土栽培形式, 能够显著提高作物的产量和品质 , 有效克服土壤次生盐渍化、土传病虫害等连作障碍问题。对于有机基质栽培的基质配方、水肥管理等方面已有深入研究, 尤其是有机基质槽式栽培在生产上取得了显著的效果 。目前生产中有机基质栽培大多采用槽式全封闭型栽培方式, 主要用于连作障碍和根结线虫危害非常严重的土壤。但是这种栽培方式槽内基质与土壤完全隔离, 对水分管理技术要求非常严格, 管理不当容易造成植株根际渍水或干旱, 导致作物生长异常。因此, 在连作障碍较轻或普通设施土壤上应用槽式栽培, 不必采用全封闭或半封闭栽培方式。对世界十大水果之一的西瓜而言 , 由于设施土壤连作障碍日趋严重, 加之枯萎病、炭疽病以及根结线虫病等病害的威胁, 导致西瓜产量和品质下降, 生产效益持续下滑, 严重阻碍了设施西瓜的生产和发展。针对上述情况, 本试验利用当地的农业废弃资源按照不同的比例配制有机基质,进行西瓜有机基质栽培方式的比较研究, 旨在为这一技术的推广应用提供理论依据和技术指导。
1. 材料与方法
1.1. 试验材料
试验选用嫁接的京欣1号西瓜品种, 于2008年3~ 6月, 在山东农业大学园艺实验站塑料大棚内进行。采用自行研制的槽式有机基质无土栽培形式, 栽培槽为简易地下土槽, 横断面为等腰梯形, 上口宽40 cm, 底宽25 cm, 高25 cm, 长10m,槽间距1.5 m, 装填有机基质与上口齐平。试验选用的基质配方为稻壳: 河沙:腐熟鸡粪= 3: 1: 1(体积比), 有机基质理化性质为: 容重0.394g /cm3, 总孔隙度32.15% , EC 3.47 mS /cm, 碱解氮239.8 mg /kg、速效磷942.8 mg /kg、速效钾2 113.7mg /kg。
1.2. 试验设计
本试验设以下4 个处理, 分别为S1(全开放式, 整个栽培槽都不覆膜, 为完全开放的空间)、S2(半封闭式, 槽两侧覆膜, 底部不覆膜, 可使植株根部与槽底土壤接触)、S3(全封闭式, 槽底部与两侧均覆厚0.05 mm 的聚乙烯膜, 使植株与土壤完全隔离)和CK (对照, 不使用栽培槽, 而是将稻壳与腐熟鸡粪按体积比为3: 1混入土壤后采用普通畦栽形式)。S1、S2、S3三种栽培方式每槽填0.8m3 有机基质, 对照每平方米栽培畦内铺0.16m3 稻壳与腐熟鸡粪按体积比为3: 1混匀的有机基质。试验采用随机区组设计, 重复3次, 小区面积15m2。西瓜于2008 年3月26日定植, 南北向双行种植于栽培槽内, 株距52 cm, 行距(槽内) 36 cm,每666.7m2 定植1 200株。采用吊蔓栽培和双蔓整枝方式, 只留1个果实。栽培过程中化肥施用量按下式计算:
化肥施用量= 1.5倍目标产量所需养分量-有机基质中的速效养分量) /化肥中养分吸收率
各养分吸收率N 为60% 、K 为70%、P 为30%每形成1 000 kg果实, 植株需从土壤中吸收N3.15 kg、P2O5 1.28 kg、K2O 3.66 kg [ 8] 。追肥(化肥)分多次进行, 其它管理按常规方法。
化肥施用量= 1.5倍目标产量所需养分量-有机基质中的速效养分量) /化肥中养分吸收率
各养分吸收率N 为60% 、K 为70%、P 为30%每形成1 000 kg果实, 植株需从土壤中吸收N3.15 kg、P2O5 1.28 kg、K2O 3.66 kg [ 8] 。追肥(化肥)分多次进行, 其它管理按常规方法。
1.3. 测定方法
于西瓜果实成熟期测定株高、茎粗、叶面积、叶片数, 每处理测9株, 取其平均值。选择晴好天气, 采用英国PP- System s公司生产的C IRAS- 1型便携式光合仪测定功能叶片光合参数, 用80%丙酮提取法测定叶绿素含量 , 活体法测定硝酸还原酶活性 , TTC 法测定根系活力 。授粉后35 d左右采收, 称单瓜重、计算小区产量并测定果实品质, 采用蒽酮比色法测定可溶性糖含量, 考马斯亮蓝G – 250 染色法测定可溶性蛋白含量,2, 6- 二氯酚靛酚钠法测定维生素C 含量 , 石油醚抽取比色法测定番茄红素含量 。
1.4. 数据处理
采用M icroso ft Exce l软件处理数据和做图,用DPS软件对数据进行单因素方差分析, 并运用Duncan检验法对其差异显著性进行检验。
2. 结果与分析
2.1. 槽式有机基质栽培方式对西瓜形态指标的影响
由表1 可以看出, S1、S2 的株高显著高于CK, 分别增加11.47% 、7.63% ; 茎粗S1最高, 其它处理间差异不显著; 就叶片数而言, S1、S2分别比CK增加9.25%、5.79%, 而S1、S2的叶面积分别比CK 增加34.99% 、13.28% 。S3 处理的株高、叶片数、叶面积均比CK 低, 分析其原因可能是全封闭式的槽式有机基质栽培方式影响了西瓜根系的正常生长, 进而导致地上部生长受阻。
注: 果实成熟期( 6 月11 日)测定株高、茎粗、叶面积、叶片数。株高指主蔓长; 茎粗为从顶梢向下数第八节的茎粗; 叶片数为主蔓叶片数量; 叶面积指主蔓的最大单叶面积。同列数据后不同小写字母表示差异显著( P< 0. 05 ), 下同。
2.2. 槽式有机基质栽培方式对西瓜叶片叶绿素含量及光合参数的影响
由表2可知, 与CK 相比, 处理S1、S2的叶绿素含量显著增加, 分别比CK 增加12.39% 和4.13%, S3和CK 之间差异不显著。S1、S2 的净光合速率显著高于CK, 分别比CK 提高24.83%和8.05%, 而S1、S2、S3 的蒸腾速率显著低于CK, 分别比CK 低14.27%、15.5% 和30.39%; 胞间CO2 浓度变化规律与净光合速率一致, 各处理间差异达显著水平, S1、S2的胞间CO2 浓度分别比CK高7.36% 和1.47% 。
2.3. 槽式有机基质栽培方式对西瓜根系活力及硝酸还原酶活性的影响
由表3可知, 各处理间西瓜的根系活力和硝酸还原酶活性变化规律相似, 差异均达显著水平。就槽式栽培而言, 西瓜根系活力和硝酸还原酶活性均随栽培槽开放程度的增加而升高, 全封闭式条件下, 根系活力和硝酸还原酶活性显著低于其它处理。与CK 相比, S1、S2的根系活力分别增加55.7% 和39.5% , 硝酸还原酶活性分别增加27.0%和8.2%。
2.4. 槽式有机基质栽培方式对西瓜产量及品质的影响
由表4可知, 槽式有机基质栽培对西瓜产量和品质产生明显的影响, 随着栽培槽开放程度的增加, 西瓜平均单果重、产量均显著增加, S1 最大, 而S3最小, S1平均单果重和产量比CK 均增加7.1%。各处理间西瓜Vc含量差异不显著, S1、S2的可溶性蛋白含量分别比CK 提高22.5% 、12.9%;番茄红素以S1 处理含量最高, 比CK 增加18.17% ; 可溶性糖含量各处理间差异显著, S1较CK升高36.9% 。
3. 讨论与结论
土传病害和根结线虫危害已成为一些地区设施蔬菜发展的技术瓶颈 。根结线虫主要分布在20 cm深土层内, 尤以5~ 20 cm土层内数量最多 。另外, 当土壤20~ 30 cm表层或亚表层中水溶性盐类累计量超过0.1% 或0.2% , 或土壤中碱化层的碱化度超过5% 时, 就发生土壤盐渍化 。由于设施栽培长期处于高集约化、高复种指数、高肥水施用量的生产状态下, 其特殊的生态微环境与不合理的水肥管理措施导致了土壤次生盐渍化、土壤酸化等诸多生产问题, 直接危害作物的正常生长发育 。本试验是在设施土壤状况良好的条件下进行的, 不存在次生盐渍化或根结线虫对西瓜的影响, 西瓜生长和生理指标基本上都是全封闭型槽式栽培效果比土壤栽培( CK )的差, 在根结线虫及土壤次生盐渍化非常严重与盐碱荒滩等非耕作土壤的地区, 方可考虑采用全封闭槽式有机基质栽培方式。与全封闭槽式有机基质栽培方式相比, 半封闭槽式有机基质栽培方式不论是植株生长还是光合特性等生理指标、产量、可溶性糖和可溶性蛋白含量均显著提高。可见, 半封闭槽式有机基质栽培方式在有效防止土传病害和土壤次生盐渍化危害的同时, 还可避免栽培槽渍水或干旱的发生, 从而为植株生长提供良好的根际微环境。因此, 在设施栽培中, 如果根结线虫危害和土壤次生盐渍化不是非常严重的地区, 可以考虑采用半封闭槽式有机基质栽培方式, 这样既可以避免栽培槽两侧深25 cm 左右土壤根结线虫等土传病害对作物的危害, 同时也可避免或减轻由于土壤次生盐渍化或酸化对作物带来的负面影响。
全开放槽式有机基质栽培方式对番茄的影响明显优于其它处理, 具体表现在植株长势较好, 光合作用强, 产量较高 。本试验结果表明, 全开放槽式有机基质栽培方式下, 西瓜植株生长旺盛,产量较全封闭式的提高41.8% , 除VC 外, 品质也显著改善。分析原因可能是由于全封闭槽式栽培的基质与土壤完全隔离, 缓冲能力差, 基质含水量不易控制, 致使基质透气性较差, 影响西瓜根系呼吸, 水分不足时, 根系又无法从土壤获取水分, 造成不同程度的干旱胁迫, 因而导致植株长势较弱,果实较小, 产量较低。从这个意义上讲, 在设施无土栽培体系中, 全开放式的有机基质栽培方式能够显著促进西瓜的生长发育并提高产量, 且成本低、用工省、水肥管理方便, 适宜在连作障碍较轻或土壤较健康的设施中采用。
