不同营养液滴灌量对设施黄瓜生长、产量及品质的影响

曹云娥，张 燕，高艳明，李建设*

(1.宁夏大学农学院，宁夏 银川 750021；2.宁夏万辉生物环保科技有限公司，宁夏 银川 750021)

【研究意义】随着我国设施园艺迅猛发展，设施蔬菜种植面积占有比例不断提高，从1978年的0.7 hm2到2014年386万hm2[1]，从而成为了设施园艺生产大国。设施栽培领域属于科学技术含量高、投入成本高、作物产出高、经济效益高的集约化、规模化、标准化农业生产方式[2-3]。设施园艺生产过程是一个多技术融合及相互协调的过程，其核心在于优质高效种植，而肥水措施管理是种植的关键技术环节，正确的养分及水分的供给可显著提高作物的品质、产量、经济效益，更利于生态效益提高。当前设施栽培缺乏量化指标及配套的栽培技术，栽培管理多采用传统的管理模式，为了追求产量，盲目进行“大水大肥”的粗放管理模式，使得水肥利用率占有比例不及施用量的一半，其中水利用率不到40 %，而肥料利用率只有30 %左右[4]，造成资源浪费、土壤和水体污染、生态环境的破坏[5]。不合理水肥管理导致肥水流失、病虫害严重，化肥农药用量加大，土壤次生盐渍化和酸化加剧，作物品质劣、产量低、效益差[6-8]，严重制约了我国设施蔬菜优质高效的发展，更遏制了关键环节的突破。【前人研究进展】养液土耕技术起源于日本，有20年的发展史，我国引进已有10年左右，不管是技术要求还是核心内容均已完善，其中园试以及山崎黄瓜营养液配方一直作为通用配方来用，不同地区得到的效果不一致，主要与作物品种、气候环境以及不同的施肥方式有关。黄瓜(CucumissativusL.)作为一种重要的蔬菜，栽培面积逐年增加，其产值占到蔬菜产业总产值的 10 %以上[12]，但水肥粗放式管理限制了设施黄瓜的良性发展。因此，黄瓜土壤栽培专用高效营养液配方的筛选是设施黄瓜高效发展的关键核心技术之一，合理的营养液配方、浓度以及营养液管理是平衡供应黄瓜各个生长阶段的需求的前提。【本研究切入点】本研究通过引进园试通用配方，山崎黄瓜配方以及山东农业大学黄瓜配方，并以目标产量施肥量为对照，通过调整营养液浓度及施用量对黄瓜生长发育、产量与品质的影响，筛选出适宜本地区设施黄瓜高效发展的适宜配方，完善我区黄瓜水肥高效利用理论。【拟解决的关键问题】为我区设施黄瓜优质高产的水肥施用模式提出理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

试验位于宁夏贺兰县新平村(38°18′N，106°15′E)，该基地属于国家级农业示范园区，园区内年降雨量180～200 mm，80 %的降雨量集中在6-8月，年平均气温8.8 ℃，无霜期160～170 d，属中温带干旱气候区，具典型的大陆性气候特点。

试验温室为宁夏二代日光温室，长100 m，跨度6.8 m，脊高4.4 m，后墙高度4.7 m。试验时间2016年2-6月，前茬作物为辣椒。

日光温室供试土壤为壤土，pH 8.75，EC值0.34 mS·cm-1，有机质含量9.52 g·kg-1，速效氮9.22 mg·kg-1，速效磷3.18 mg·kg-1，速效钾184.4 mg·kg-1，脲酶活性0.11 g·kg-1，蔗糖酶活性4.31 g·kg-1，磷酸酶活性7.32 g·kg-1。

1.2 试验材料

供试黄瓜品种为博美626， 由宁夏天雨润种苗有限公司育成，具有耐低温、弱光，商品性好，产量高特性。

供试肥料为农用CO(NH2)2(济南鲁元化工有限公司，N 46.3 %)、NH4H2PO4(青岛日晟源作物营养有限公司，N11.8 %、P2O561 %)、KNO3(青岛日晟源作物营养有限公司，N13.5 %、K2O 44.5 %)、K2SO4(青岛日晟源作物营养有限公司，K2O 52 %)。

1.3 试验设计

试验采用单因素完全随机设计。底肥施入2～3 t/667m2腐熟秸秆，过磷酸钙(临沂宝丰化肥有限公司， P2O516 %)15 kg·667m-2，硫酸镁(山东寿光汇鑫经贸有限公司，MgO 16.20 %)15 kg·667m-2以及微量元素螯合肥(江苏友峰化肥有限公司，51 %)2 kg·667m-2。追肥采用营养液供给，设置4个处理，根据生产1000 kg黄瓜需要N3.4 kg、P2O51.8 kg、K2O7kg(来源于农业部官网)，设定目标产量为5000 kg，需要N 17 kg、P2O59 kg、K2O 35 kg，需要硫酸二氢铵14.75 kg，硝酸钾33.03 kg，硫酸钾39.04 kg，尿素21.35 kg(目标产量)、日本园试营养液配方(园试)、日本山崎营养液配方(山崎)、山东农业大学黄瓜营养液配方(山东)(表1)微量元素为通用配方(表2)，根据黄瓜不同生育期设置不同的浓度梯度，苗期为1/2标倍准浓度营养液，开花期为2/3倍标准浓度营养液、结果期为标准浓度营养液。定值后浇足缓苗水3.16 m3·667 m-2，目标产量处理缓苗期之后根据土壤湿度确定灌水时间，自根瓜座住后每 10～15 d追肥1次，全生育期共追肥8次，其他处理滴液量(表3)。

试验小区面积6.5 m×8 m =52 m2，保护行0.14 m，每个小区定植 260 株。双行栽培，垄宽0.8 m，垄距0.6 m，垄高0.2 m，每垄定植2行，黄瓜行距 0.5 m，株距 0.4 m，3次重复，随机排列。地膜采用黑色聚乙烯材料薄膜，厚度 0.008 mm，宽度 1.2 m。相邻小区间留有保护行，并做防护措施，下埋深度50 cm塑料薄膜隔开，防止水分和养分横向移动。每垄布置2条滴灌带，滴灌管采用内镶式圆柱滴头滴灌管，滴头间距0.3 m，滴灌管内径为 8 mm，滴头流量2.3 L·h-1，滴灌工作压力为 0.3 MPa。

表1 番茄大量元素营养液配方

表2 微量元素通用营养液配方

表3 黄瓜不同生育期营养液供应量

注：黄瓜拉秧前10 d只滴清水。

Notes: Only drip water before ten days of tomato uproot.

1.4 土壤样品采集

取样时间：初花期(2016年3月20日)、盛果期(2016年4月23日)、末瓜期(2016年5月28日)。取样方法：采用五点采样法，各小区选取5个样点，用土钻(直径10.0 cm)采集自植物根围(距离植株茎5 cm左右，深度0～30 cm)土层土样，先将土壤样品混匀后，去除其中的杂物、砂砾及作物细根，分成2份：1份风干后过1 mm的筛测定理化性质；1份过2 mm的筛保存在-4 ℃冰箱测定微生物。

1.5 试验方法

1.5.1 生长指标的测定 分别在黄瓜始花期、盛瓜期与末瓜期，测定黄瓜的株高、茎粗、叶片数、叶面积。黄瓜叶片叶绿素含量测定采用丙酮提取-分光光度计法测定。参照赵世杰，采用TTC法测定黄瓜根系活力[11]。

1.5.2 光合作用参数 采用LI-6400xt便携式光合仪测定(透明叶室，光强300 μmol/m2/s，CO2浓度500 μmol/mol，叶温25 ℃，相对湿度55 %～75 %)测定光合作用参数，主要有净同化速率、最大真叶胞间二氧化碳浓度、蒸腾系数、气孔导度等。

1.5.3 产量和品质的测定 采用蒽酮法测定可溶性糖，采用2,6-二氯酷靛酷比色法测定维生素C，采用NaOH滴定法测定可滴定酸，采用水杨酸销化比色法[12]测定硝酸盐，采用考马斯亮蓝G-250法[11]测定可溶性蛋白。

黄瓜经济产量的统计：每处理每小区选定一畦计产，记录每次摘瓜质量。

果实水分利用效率以公式WUE=Y/I计算得到。

1.5.4 土壤酶和微生物量测定 参考关松荫[13]，测定土壤酶活性。采用苯酚-次氯酸钠比色法测定土壤脲酶；采用高锰酸钾滴定法测定土壤过氧化氢酶。

土壤微生物数量测定采用稀释平板计数法，细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基；真菌采用孟加拉红-链霉素选择性培养基；放线菌采用改良高氏一号培养基[14]。

1.6 数据处理与分析

用Excel 2003进行数据的相关统计分析与制图，用SPSS进行统计分析，处理间差异显著性分析采用 Duncan 新复极差法进行单因素的方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同营养液配方对黄瓜植株生长的影响

由表4可知，在整个生育过程中，黄瓜株高、茎粗、叶面积、根系活力持续增加，苗期最低，拉秧期达到最大。施用不同营养液均显著提高了黄瓜株高、茎粗、叶面积、根系活力。在经不同配方营养液处理后，在不同生育期，黄瓜株高均大于对照(目标产量)，其中增幅最大的是园试配方处理，较对照提高了13.99 % (末瓜期)，增幅最小的山东黄瓜配方处理，较对照提高了4.83 %；各处理与对照相比均显著增加了叶面积，处理效果为园试>山崎>山东>目标产量(CK)；各处理黄瓜根系活力分别较对照提高了4.95 %～36.19 %、6.93 %～40.76 %、0.49 %～19.43 %；茎粗处理间无显著性差异。

2.2 不同配方营养液对叶绿素含量和光合作用的影响

由表5可知，随着黄瓜生育期的进程，Chl含量增加后减少。施用不同营养液显著增加了黄瓜叶片Chl含量，其中园试配方处理Chl含量最高，其次是山崎配方处理，山东黄瓜营养配方处理最低，与对照相比，各处理分别增加Chl含量18.18 %～38.86 %、10.61 %～30.80 %、2.02 %～20.37 %。

光合作用是产生有机物的主要生化过程。表5可知，随着黄瓜生育期的进程，净光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)与胞间 CO2浓度(Ci)先增加后减少，气孔导度(Gs)逐渐增加。施用不同营养液提高了黄瓜叶片光合能力。与对照相比各处理均显著提高了叶片净光合速率(Pn)，园试配方处理Pn最高，增幅为12.55 %～22.09 %，山崎配方与山东黄瓜配方处理Pn在初花期差异达到显著性，生长后期差异一直不显著；各处理均显著提高胞间 CO2浓度(Ci)，显著增加气孔导读(Gs)，显著降低蒸腾速率(Tr)，其中园试配方处理Ci最高、Tr最低，山崎配方处理Gs最大。

2.3 不同配方营养液对黄瓜品质的影响

从表 5可以看出，施用不同配方营养液显著提高了黄瓜果实的品质，与对照相比，各处理均显著提高可溶性蛋白的含量，处理间差异不显著；各处理均显著提高了果实中可溶性糖和可溶性固形物的含量，处理效果为园试>山崎>山东>目标产量(CK)；各处理均显著降低了果实可滴定酸含量，降幅最大的园试配方处理其果实的可滴定酸含量较对照降低了31.37 %，最小的山崎配方处理较对照降低了17.64 %；各处理均显著降低了果实中硝酸盐含量，处理间硝酸盐含量也达到了显著性差异，其园试配方处理显著最低，其次是山崎配方处理，最后是山东黄瓜配方处理，较对照分别降低硝酸盐含量11.33 %、8.84 %、7.03 %；果实中 VC的含量处理间无显著差异。

表4 不同配方营养液对黄瓜生长的影响

注：数据采用LSD方差分析方法，同一行不含相同字母表示差异显著，小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。

Notes: The data were analyzed with LSD analysis, same letter means no significant difference among the data in the same column. Lowercase means significant difference at 0.05 level between the different treatments. The same as below.

表5 不同配方营养液对黄瓜功能叶片叶绿素和光合作用的影响

2.4 不同配方营养液对土壤速效养分的影响

从表 7可以看出，施用不同配方营养液显著提高了土壤中速效养分的含量。与对照相比各处理均显著提高了土壤中速效磷含量，处理效果以山东黄瓜配方处理较显著，增幅为28.31 %；各处理土壤中速效钾含量与对照相比均有显著提高，其中园试配方处理与山崎配方处理差异不显著，显著高于山东黄瓜配方处理速效磷含量显著高于与山崎配方处理，园试、山崎、山东配方处理较对照分别增加了31.99 %、25.80 %、14.45 %；土壤中碱解氮含量处理间无显著差异。

表6 不同配方营养液对黄瓜果实品质的影响

表7 不同配方营养液对土壤速效养分的影响

表8 不同配方营养液对土壤微生物的影响

2.5 不同配方营养液对土壤微生物的影响

微生物的主要组成成分有细菌、放线菌和真菌，在耕作层中细菌数量居多，其次为放线菌，真菌最少，主要作用是分解土壤中的有机化合物和促进土壤中腐殖质的合成。从表 8 中可以看出，施用不同配方营养液显著提高了土壤可培养微生物的数量。与对照相比，各处理提高细菌数量13.62 %～23.43 %，其中园试配方处理增幅最大，山东黄瓜配方处理增幅最小；土壤中放线菌和真菌数量处理间无显著差异。

土壤酶是土壤生物化学过程的主要参与者。其中，脲酶促进尿素转化为氨供植物吸收利用，用来表征土壤的氮素状况；过氧化氢酶分解土壤中对活细胞有害的过氧化氢，其活性与微生物数量、土壤呼吸强度及土壤肥力密切相关。从表 8 中可以看出，施用不同配方营养液显著提高了土壤中酶活性。各处理均显著提高了土壤过氧化氢酶活性，其中增幅最大的园试配方处理，较对照提高了46.33 %，增幅最小的山东黄瓜配方处理，较对照提高了15.44 %；各处理与对照相比均显著提高脲酶活性，处理效果为：园试>山崎>山东>目标产量(CK)，增幅为14.18 %～68.06 %。

2.6 不同配方营养液对产量与肥水利用效率的影响

从表9中可以看出，施用不同配方营养液显著提高黄瓜产量，较对照提高了4.15 %～11.77 %，其中园试配方处理产量显著最高，山东黄瓜配方处理产量最低；各处理显著提高黄瓜水分生产率，园试配方处理最高，为108.24 kg·m-2，其次是山崎配方处理，山东黄瓜配方处理最低。

由表10可以看出，追肥主要以N、P2O5、K2O为主，各处理显著降低追肥总量，较对照降低了10.08 %～30.65 %，其中园试配方处理N、K2O较高，山东黄瓜配方处理P2O5较高。

表9 不同配方营养液对黄瓜产量和水分利用率的影响

表10 不同配方营养液的总施肥量比较

3 讨 论

本研究通过对不同配方营养液以及不同施用量的营养液条件下黄瓜生长发育的研究，研究结果表明，营养液滴灌每天均匀供液，养分供给均衡，促进根系发育，可以显著提高根系活力，地上部养分供应充足，植株长势健壮，利于茎秆发育，促进叶绿素积累，品质好、产量高，这与李邵[15]关于不同营养液浓度对温室盆栽黄瓜产量与品质的研究结果一致。黄瓜苗期施用1/2标倍准浓度营养液，开花期2/3倍标准浓度营养液，结果期为标准浓度营养液管理方式更利于黄瓜的生长发育，这与蒋卫杰等[16]研究结果一致，但与吕炯璋[17]的研究结果番茄苗期施用标准浓度的荷兰番茄配方的营养液对植株株高、茎粗、鲜重、干重和叶面积的增长方面效果最好，其次是1/2倍有出入，可能与营养液管理方法不同有关。

不同配方营养液对黄瓜生长发育的影响存在差异。本研究结果表明，园试配方较对照株高提高了13.99 %，显著增加叶面积，提高根系活力4.95 %～36.19 %，对茎粗影响差异不显著，其次是山崎配方；促进叶绿素积累，增强光合作用，其中园试配方叶绿素含量增加18.18 %～38.86 %，净光合速率增幅为12.55 %～22.09 %；改善品质，促进果实内维生素 C、总糖、可溶性蛋白和游离氨基酸含量的提高，显著降低了果实中硝酸盐和有机酸含量，处理效果为园试>山崎>山东>目标产量(CK)；提高黄瓜产量，提高了4.15 %～11.77 %，提高黄瓜水分生产率，降低肥料使用量10.08 %～30.65 %，其中园试配方增产11.77 %，水分生产率为108.24 kg·m-2，说明园试配方利于养分与水分的优化管理，改善土壤环境，黄瓜根系活力增强，促进对养分与水分的深层吸收，促进净光合速率与胞间 CO2浓度的增加，提高有机物的积累，提高产量，增加水肥利用率。

土壤速效养分为土壤中作物直接吸收利用的矿物质养分，其含量的高低直接影响着作物地上部。本试验结果表明，山东配方显著提高了土壤中速效磷含量，园试配方显著提高速效钾含量，对碱解含量差异不显著，说明山东黄瓜配方利于磷素的释放，而园试配方更利于钾素的释放。

土壤微生物参与了土壤性质的发生及变化，土壤同时为微生物的生长、繁育提供生活环境，土壤性质及田间管理均显著影响着土壤微生物种群及数量[18]，包括土壤温湿度、作物根系分泌物、灌溉、施肥等均是影响土壤微生物因素，其中水肥是影响土壤微生物主要因素。研究表明，氮肥有利于细菌的繁育，还可以通过改变养分的有效性而直接影响其它微生物群落[19]。韦泽秀[20]研究表明，当土壤相对含水量为70 %～80 %时，增加施肥量能提高土壤中微生物多样性。本试验结果表明，营养液配方增加细菌数量13.62 %～23.43 %，对真菌和放线菌的数量影响差异不显著，其中园试配方细菌数增幅最大，说明园试配方养分供给利于养分管控，水分均衡，利于土壤微环境缓冲，改善土壤性状，土壤微环境发展提供了较优越的条件，利于微生物生长。土壤酶活性与土壤微生物直接相关，促使物质循环和能量流动过程的完成，是一切生化反应的原动力。本研究中，营养液配方显著提高了土壤过氧化氢酶和脲酶的活性，处理效果为：园试>山崎>山东>目标产量(CK)，说明提高土壤微生物群落数量从而间接地促进土壤酶活性的提高，促进根系活力，减少盐分积累。

4 结 论

本试验研究表明，不同配方营养液处理均能促进黄瓜生长发育、改善果实品质、提高产量及水肥利用率，园试配方处理增加株高、根系活力、有效光合叶面积及叶绿素含量，利于果实中糖的积累，显著降低了硝酸盐含量11.33 %，促进土壤中速效钾含量，改善土壤微生物环境，增加过氧化氢酶和脲酶活性，提高产量11.77 %，降低施肥总量30.65 %，水分生产率为108.24 kg·m-2；山东配方提高了土壤中速效磷含量。

综上所述，结合对果实品质、产量，以及土壤养分的变化等综合因素的影响，本试验认为园试配方营养液处理效果最佳，可促进黄瓜的营养生长，有利于提高果实产量和品质，提高肥料利用率，建议推广使用。