一种针毡式植物输液器的设计及其在三叶木通富硒栽培中的应用

向来+覃大吉+杨永康+殷红清+万海英+陈菲菲+马进+田腾飞+谢刚毅+王孝元

摘要：设计了一种针毡式植物输液器，并将其应用于三叶木通[Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.]的富硒栽培。结果表明，该输液器输液速度稳定，吸收率高，成本低，使用简便，且对植物叶片无损伤，将其运用于三叶木通的富硒栽培，具有高效、简便的优点。

关键词：针毡式植物输液器；三叶木通[Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.]；富硒栽培

中图分类号：S147.32；S237；S567 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2017）23-4552-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2017.23.034

Abstract： A needle felt type plant infusion apparatus was designed and used for selenium enrichment cultivation of Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.. The results showed that，the apparatus has the advantages of stable infusion speed，high rate of nutrient absorption，low cost， easy to use，and no damage to plant leaves. Selenium enrichment cultivation of A. trifoliata （Thunb） Koidz was high efficient and simple by using the needle felt type plant infusion apparatus.

Key words： needle felt type plant infusion apparatus；Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.；selenium enrichment cultivation

作物根外追肥具有肥效快、利用率高、简便易行等优点， 但要做到科学合理施用，需要注意肥料品种要适宜、喷洒浓度要适宜、要有针对性、在需肥的关键期喷施、喷施的部位要得当等诸多问题[1，2]。根据作物冠层的形态结构和叶片面积指数大小采用不同的根外追肥方法[3]是作物促成栽培广泛推广应用的技术，一种是配制成一定浓度的营养液直接叶面喷洒，这样容易污染环境，同时吸收率也不高；另一种是通过针刺输液的方式从茎部追施[4，5]。针刺输液的方式主要分为两大类，一类类似于医学上的人体输液，另一类利用电能实现定压输液，但这两类输液器均需要人工调整输液针插入植物内部的深度，难以保证准确地刺入植株最易吸收药液的部位。

三叶木通[Akebia trifoliata （Thunb） Koidz.]是一种重要的药用植物，其茎藤入药，习称“木通”[6]，临床用于胸中烦热、喉痹咽痛、尿赤、五淋、水肿、周身挛痛、经闭乳少等症[7]。其果实较大，皮厚，俗称八月瓜。八月瓜因其果肉富含蛋白质、脂肪、淀粉及各种可溶性糖，还含有钙、磷、铁、有机酸、维生素B、维生素C及维生素E等[8]，是一种非常好的水果，可鲜食、酿酒、制饮料[9]。八月瓜传统观念上仅作为野生的特色果品由当地农民采食或在产地农贸市场自销，随着人们对绿色保健食品的日益重视，其开发利用价值已得到消费者和生产者的认同，野生的八月瓜果品已不能满足市场需求。植物有机硒是人类营养硒来源的基本渠道， 因此， 植物硒资源的状况直接影响到人类的硒营养状况[10]。筛选硒富集能力强、有机化转化率高的植物进行无机硒向有机硒产品的初级生产，再通过检测和加工进行安全转化，最后供给人类作为补硒食物或营养是一条科学可行的方法。

三叶木通具有较强的硒吸收转化能力，栽培管理简单、植株利用期长，其果实八月瓜产量高、传统食用等特性，正好满足富硒水果开发与富硒饮料加工的需要。但目前为止，鲜见关于高效硒富集栽培三叶木通生产八月瓜的报道。为此，开发一种输液速度稳定，吸收率高，节约成本，操作简单，对植物叶片无损伤，移动性强，且能够准确刺入植株最易吸收输液部位的植物输液器，利用该输液器进行三叶木通硒富集栽培，以期给富硒八月瓜的生产提供参考。

1 设计内容

1.1 增压式输液袋的结构与功能

如图1所示，设计的针毡式植物输液器包括增压式输液袋1和通过输液管3与增压式输液袋1连接的针毡式输液垫2。

增压式输液袋1包括上部的增压式储水部11，下部的工作液储液部12，用于分隔增壓式储水部11和工作液储液部12的曲面隔膜13，增压式储水部11上部设有上注液口14，工作液储液部12下部设有下注液口15和出液口16。

在使用针毡式植物输液器时，先从下注液口15向工作液储液部12注入工作液，此时曲面隔膜13为向上凸起的拱形，再从上注液口14向增压式储水部11注入增压液，增压式储水部11中的增压液通过重力的作用向下压曲面隔膜13，以形成稳定的输液压。随着工作液的减少，曲面隔膜13变为向下凹陷的弧形，直到工作液完全从出液口16流出。避免了工作液的浪费，有效降低种植者的成本，且稳定输液压的形成能够保证工作液被匀速地注入到植物内部，增加工作液的吸收率。工作液可以为液体肥料、营养液、药液等。

1.2 针毡式输液垫的结构与功能

如图2所示，针毡式输液垫2包括平行间隔排列的输液针21，输液针21的针尾端固接于上层毡22，输液针21的中部设有下层毡23，上层毡22与下层毡23之间的输液针21上还设有连通管网24，连通管网24与输液针21相连通，连通管网24上还设有进液口25。

在使用针毡式植物输液器时，工作液通过进液口25进入连通管网24中，通过与平行排列的输液针21相连通的连通管网24均匀地进入每根输液针21中，实现一个输液袋对应多根输液针，增加输液的效率。

1.3 针毡式植物输液器的使用方法

增压式输液袋1上的出液口16通过输液管3与针毡式输液垫2上的进液口25相连接。输液管3上还设有流速调节器31。

在使用针毡式植物输液器时，注意覆盖有针毡式输液垫2的植株表皮下面是否有液体流出，若有液体流出则流速过快，若无湿润现象出现则流速过慢，以表皮下面显现微湿为正常流速，根据需要，使用者可适应性地通过流速调节器31调整输液速度。

输液管3与进液口25相接的一端还设有连接管32，连接管32与进液口25可拆卸连接。连接管32可以为橡胶管或硅胶管。连接管32一端连接于输液管3，另一端与进液口25可拆卸连接，当需要更换增压式输液袋1时，将连接管32从进液口25拆下即可，避免了每次更换增压式输液袋1还需拔出输液针21，移动性强，使操作更简便的同时保护植株表皮免于针扎的多次伤害。且连接管32的彈性材料可以保证输液管3与针毡式输液垫2的连接处不漏液。

增压式输液袋1顶部还设有挂钩17，用于将增压式输液袋1悬挂于植株或支撑架上，便于使用。输液针21的针头四周设有多个用于渗出液的毛细微孔。多个渗出液孔的设置避免了一个出液孔被堵住后输液针21即停止工作，同时，毛细微孔更适于微量元素的渗透吸收，防止流速过快造成药液的流失浪费。

2 针毡式植物输液器在三叶木通富硒栽培中的应用

在三叶木通果实生长至膨大结束前期，通常为每年的7月5日至7月30日，应用针毡式植物输液器给三叶木通施以硒肥。选择晴天分1～3次进行硒肥的施用，间隔7 d更换一次输液袋。

2.1 硒肥水溶液的配制

硒肥由以下质量份的组分组成：亚硒酸钠50份（12.5%），钼酸铵20份（5%），螯合铁75份（18.75%），硼砂75份（18.75%），磷酸二氢钾75份（18.75%），七水硫酸锌105份（26.25%）。一次配制量15 kg/667 m2。

将以上质量份的组分均匀混合，取40 g混合物装袋；清洗15 L水容量塑料水桶，让水桶干燥后桶内壁无痕迹；将上述装袋的硒肥，取1袋充分溶于 4 kg的水中，然后倒进15 L水容量的水桶中，充分溶解后定容至15 L，搅拌均匀备用。

2.2 使用操作步骤

使用者在八月瓜生长至膨大结束前期利用针毡式植物输液器给三叶木通进行硒肥的施用时，将针毡式输液垫2贴在三叶木通植株茎部的合适位置，用小木锤敲击上层毡22，使输液针21刺入三叶木通植株至所述下层毡23紧贴于植株的表皮，将连接管32与输液管3相连接，利用挂钩17将针毡式植物输液器悬挂于三叶木通植株或支撑架上，将配制的50 mL硒肥水溶液通过下注液口15注入工作液储液部12，再将500 mL水通过上注液口14注入增压式储水部11，调节流速调节器31至合适的流速，硒肥水溶液通过输液管3和进液口25流入连通管网24，并经过平行间隔排列的输液针21注入三叶木通植株的木质部4，进而被三叶木通植株的导管和管胞吸收。当工作液储液部12中的硒肥水溶液全部流出至输液管3中无残留时，将连接管32从进液口25处拔下，逐一收回增压式输液袋1和输液管3，以备进行二次的工作液与增压液灌注。在完成1～3次工作液输入后，将增压式输液袋1与针毡式输液垫2全部回收，清洗干净，以备次年再次使用。

硒肥水溶液的施用借助针毡式植物营养输液器，克服了三叶木通成熟果园叶面积小，叶面喷施吸收面积不够的影响，同时减少了叶面喷施对植株叶片的损伤，提高了硒肥的植株吸收率、利用率和功效，降低了硒肥的流失，同时保护了环境。硒肥水溶液的注入量为50 mL，增压液的注入量为500 mL。增压液一般为水，也可根据需要适应性调整为其他液体，如生理盐水或乙醇水溶液等。

如图3所示，三叶木通植株的内部为木质部4，硒肥水溶液通过三叶木通植株木质部4的导管和管胞被吸收。在针毡式植物输液器工作过程中，下层毡23与输液针21的相对连接位置能够保证当下层毡23贴于植株表皮时，输液针21的针头恰好刺入三叶木通植株的木质部4，既便于操作，又保证了硒肥水溶液能够被高效吸收。

3 小结

针毡式植物输液器的设计与研制突出的创新点是：①增压式输液袋保持恒定的压力以便于少量或微量工作液输入时有足够的压力将其全部输入植物体内，避免工作液残留而达不到应有的效果；②针毡式输液毡实现一个输液袋对应多根输液针，并准确插入植物木质部，扩大了溶液吸收面积，增加了输液的效率，提高了溶液吸收率。

液体硒肥的施用借助针毡式植物输液器，克服了三叶木通成熟果园叶面积小、叶面喷施吸收面积不够的影响，同时减少了叶面喷施对植株叶片的损伤，提高了硒肥的利用率和功效。液体硒肥药品配方中按一定比例添加了钼酸铵、螯合铁、硼砂、磷酸二氢钾和七水硫酸锌，从植物木质部（通过导管和管胞吸收）补充必要的微量元素、速效肥，有利于植株的营养平衡和快速生长，同时促进了液体硒肥的吸收和有机化转化，增强了叶片抗白化和植株抗病（白粉病）虫（蚜虫）的能力，有助于保花保果。

试验结果表明，八月瓜果肉硒含量为0.027～0.113 mg/kg，远高于对照，达到了八月瓜富硒栽培的目的。八月瓜富硒栽培的成功为富硒八月瓜饮料开发提供了加工原料，为健康安全补硒产品的开发奠定了基础。

参考文献：

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