番茄秸秆复合基质对温室黄瓜生长、产量及果实品质的影响

2020-02-14时振宇程云霞刘迁杰崔拥民

新疆农业科学 2020年1期

时振宇，陈健，贾凯，程云霞，刘迁杰，崔拥民，吴慧

(1.新疆农业大学林学与园艺学院，乌鲁木齐 830052；2.和田地区农业技术推广中心，新疆和田 848000；3.新疆沙田农业综合开发有限公司，新疆和田 848000)

0 引言

【研究意义】黄瓜(CucumissativusL.)为葫芦科甜瓜属植物，是我国设施种植的主要作物之一[1]。黄瓜生长需要良好的栽培基质，椰糠基质虽然理化性质好[2]，但对于路途较远的新疆来说，购买椰糠基质存在运输不便、成本较高的问题，在新疆当地番茄种植面积大，每年都会产生大量番茄秸秆废弃物[3]，如果利用腐熟发酵的番茄秸秆作为栽培基质，不仅是对农业废弃秸秆的合理利用，也是对当地较高成本椰糠栽培的替换，可有效降低基质栽培的生产成本，提高经济效益。【前人研究进展】任志雨等[4]研究小麦秸秆基质对黄瓜生长的影响发现采用50%秸秆与50%草炭基质配比栽培黄瓜，黄瓜植株的生长势、叶片叶绿素含量和光合参数、产量、品质均高于对照。胡晓婷等[5]利用腐熟的番茄秸秆与园土混配种植番茄，结果表明,当纯番茄秸秆堆肥∶园土为1∶10时，番茄植株株高、茎粗、叶片数分别较对照显著增高66.07%、11.20%和36.80%，果实的可溶性固形物、可滴定酸和可溶性蛋白质的含量均有提高，产量显著增高。刘振国等[6]利用玉米秸秆复配基质栽培黄瓜，结果表明,含有33%的秸秆基质配比能满足黄瓜根系对水、气和肥的要求，有利于黄瓜生长发育，对黄瓜的产量和品质方面影响最为显著。【本研究切入点】目前有关在和田地区沙漠日光温室主要以沙为主及气温较高特殊自然条件下，研究不同配比番茄秸秆基质对黄瓜生长影响报道很少。【拟解决的关键问题】将番茄秸秆、椰糠、鸡粪、沙子按照不同比例配制成不同栽培基质，通过对不同配比基质条件下黄瓜生长、产量和果实品质测定的比较，筛选出适合黄瓜植株生长、产量高、品质好的能够部分或全部替代椰糠的最佳的复合基质配比。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2019年2～6月，在新疆和田市金叶村日光温室内进行。供试黄瓜品种为中蔬128。基质材料为椰糠、腐熟的番茄秸秆、沙子、鸡粪；番茄秸秆取自和田市金叶村日光温室废弃番茄秸秆，充分晒干经腐熟发酵后备用；椰糠、鸡粪均来自新疆沙田农业综合有限公司；肥料为微量元素水溶肥和大量元素水溶肥。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

将处理好的腐熟番茄秸秆与椰糠、沙子、鸡粪按不同体积比进行复配，试验设置5个处理(T1、T2、T3、T4和T5)，1个对照(CK)，3次重复，每个重复1个栽培槽，共设18个栽培槽，在棚内排列采用随机区组设计。表1

表1 不同配比的复合基质(体积百分比%)
Table 1 Composite matrix with different ratios (% by volume)

处理Treatment番茄秸秆Tomato straw椰糠Coconut bran鸡粪Chicken manure沙子SandCK0252550T110152550T220102050T3405550T4600040T5800020

1.2.2 秸秆堆沤发酵及栽培基质的配制

2018年8月初将充分晒干后的番茄秸秆粉碎后，放到室外垫有塑料薄膜的沟中，按质量比加入0.5% 的尿素和0.5% 的EM菌剂(微生物菌剂，成都生物技术有限公司研制)，在发酵的过程中番茄秸秆含水量保持在60%左右，每隔15 d翻堆1次。堆体65℃以上持续5 d，之后堆体温度逐渐趋于环境温度。

1.2.3 定植前及定植后管理

将籽粒饱满的黄瓜种子浸种催芽后，于2019年1月30日播种50孔穴盘内，2月28日定植。栽培槽类型为半地上式，槽长7.0 m，地下部槽深20.0 cm，槽宽70.0 cm，地上部倒梯形，下底宽70.0 cm，上底宽40.0 cm，高为35.0 cm，槽间距40.0 cm。每个栽培槽放置2根滴灌带，并覆盖塑料薄膜。定植时，每个栽培槽定植2行，采用“品”字形定植，株距30.0 cm，浇透定植水。缓苗后浇1次清水、缓苗后至开花前每隔4 d浇1次清水、初花期每隔3 d浇1次清水、结果期每隔2 d浇1次清水并按3 kg/667m2随水加入大量元素水溶肥，另外，分别在缓苗后、初花期、根瓜采收后各喷施1次250倍微量元素水溶肥。

定植后，通过保温被的揭盖、后墙通气孔关合使白天温度控制在18～30℃，夜间温度控制在15～18℃。黄瓜整枝以主蔓结瓜为主，侧蔓及早打掉，后期及时清除老叶。发现蚜虫后及时喷施1 000倍吡虫啉药剂进行防治。

1.2.4 测定指标1.2.4.1 栽培基质理化性质

定植前，取部分配好风干基质采取郭世荣的方法[7]测定基质容重、总孔隙度、通气孔隙、持水孔隙度、气水比、pH值和EC值。

1.2.4.2 黄瓜生长指标

定植后，分别在黄瓜的初花期、盛果期，每个重复随机选取6株，用卷尺测量幼苗株高，游标卡尺测量茎粗，最大叶长、最大叶宽，根据所测数据及以下公式计算出叶面积。最大叶面积 = 14.61 -5 L+ 0.94 L + 0.47 W + 0.63W - 0.62 LW[8]；第一坐果节位：从子叶节向上数黄瓜坐果的节位数；3月29日至5月16日，每个重复随机选取10株，统计黄瓜产量，用0.01 g电子天平称取黄瓜单果重，统计单株结果数，计算每个处理的总产量。另外，统计每株的雌花数并根据已测定的单株结果数，计算出坐果率。每个重复随机选取长势一致的黄瓜果实采用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白含量[9]，蒽酮比色法测定可溶性糖含量[10]，二甲苯萃取比色法测定VC含量[11]，水杨酸比色法测定硝酸盐含量[12]，取平均值。

1.3 数据处理

采用WPS 2019软件进行数据处理，利用DPS v7.05软件进行方差分析(P<0.05)，利用隶属函数对黄瓜的生长发育及品质指标进行评价，隶属函数所用公式为R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，反隶属函数公式为R’(Xi)= 1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，公式中Xi为指标测定值，Xmax、Xmin为所有参试材料某一指标的最大值和最小值[13]。

2 结果与分析

2.1 黄瓜基质理化性质

研究表明,随着番茄秸秆比例增加，容重整体上在减小，容重最大的是对照(CK)，为0.81 g/cm3，最小的是处理T5，为0.52 g/cm3；总孔隙度在74.74%～83.84% ，最大的是处理T5，为83.40%；通气孔隙在18.12%～30.13%，最大的是处理T5；基质持水孔隙最大的是处理T1，气水比最大的是处理T5。随着秸秆比例的增加，基质的pH值和EC值均增大，对照(CK)的pH值和EC值均为最小，分别为8.03、1.10 mS/cm，处理T5的pH值和EC值均为最大，分别为8.15、1.30 mS/cm。表2

表2 栽培基质理化性质
Table 2 Physical and chemical properties of cultivated substrates

处理Treatment容重Unit weight(g/cm3)总孔隙度Total porosity(%)通气孔隙度Ventilation porosity(%)持水孔隙度Water holding porosity(%)气水比Gas water ratiopHEC(mS/cm)CK0.8174.7419.7854.960.368.031.10T10.7479.2818.1261.160.308.071.12T20.7578.8719.3759.510.338.081.13T30.7279.7619.2560.510.328.091.14T40.5182.6825.5657.120.458.091.18T50.5283.4030.1353.270.578.151.30

2.2 不同配比基质对黄瓜生长指标的影响

研究表明,无论是黄瓜生长的初花期还是在盛果期，随着番茄秸秆比例的增加各处理生长指标值基本呈现先增大后减小的趋势。其中，T3处理下初花期株高最高，为64.97 cm，T2和T3间差异不显著，但T2、T3显著大于其他处理；茎粗最大的是T3，为8.00 mm，CK、T1、T2、T3之间无差异；叶面积最大的是T2，为187.38 cm2，处理T2和T3间无差异但显著高于CK；叶绿素相对含量(SPAD值)最大的是T3为41.36，最小的是T5只有37.63。初花期到盛果期株高增长最快的是处理T2，增加了156.55 cm，茎粗增长最快的是处理T4，增加了2.05 cm，对照增长最慢，只有1.42 mm，叶面积增长最快的是处理T2，增加282.98 cm2，初花期到盛果期叶片叶绿素相对含量(SPAD值)呈上升趋势，上升幅度最大的是处理T1，增大了20.73，上升幅度最小的是处理T3，增大了11.97。在盛果期，株高最高的是T2，为221.9 cm，T2和T3差异不显著，但显著大于其他处理；茎粗最大的是T3，为9.88 mm，显著大于其他处理；叶面积最大的是T2，为470.36 cm2，T2和CK差异不显著，T2和CK显著大于其他处理；叶绿素相对含量(SPAD值)最大的是T1，为56.63，最小的是T5，为51.30。表3

2.3 不同配比基质对黄瓜坐果情况及产量的影响

研究表明,在黄瓜坐果方面，处理T1、T2、T3、T4的坐果率显著大于CK、T5，处理T1、T2、T3、T4差异不显著，坐果率大小依次是T4 > T3 > T2 > T1 > CK > T5，当秸秆含量不超过60%时，基质中增加秸秆比例，可以提高黄瓜的坐果率。坐果节位的高低是影响植株的早晚熟重要因素，处理T4的第1坐果节位最大，显著大于对照及其它处理，处理T1、T2、T3、CK显著大于T5，T1、T2、T3、CK之间差异不显著，处理T5坐果节位最低，有利于黄瓜提早开花结果，促进早熟栽培。

单株结果数决定了产量的大小，单株结果数最大的是T3，显著大于其它处理，单株结果数大小依次是T3 > CK > T2 > T4 > T1 > T5。处理T3的单果重最大，比对照重15.9 g，处理T4单果重最小，为201.02 g，单果重大小依次是T3 > T1 > T2 > CK > T4 > T5，单株产量最大的是处理T3，为2.71 kg，显著大于其他各处理，单株产量大小依次是T3 > T2 > T1 > CK > T5 > T4，667 m2产量最大是处理T3，比对照高1 264.00 kg，显著大于其它处理，产量最小的是处理T5，比对照低1 229.33 kg，667 m2产量大小依次是T3 > CK > T2 > T1 > T4 > T5。当秸秆比例不超过40%时，随着秸秆比例的增加，黄瓜的产量逐渐提高，秸秆比例超过60%时，黄瓜产量明显下降。表4

表3 不同配比基质条件下黄瓜生长指标比较
Table 3 Comparison of Growth Indicators of Cucumber under Different Ratios of Matrix

处理Treatment生育期Growth stage株高Plant height(cm)茎粗Stem diameter(mm)叶面积Leaf area(cm2)叶绿素相对含量(SPAD值)Chlorophyll content(SPAD value)CKT1T2T3T4T5初花期62.96b7.83a182.82b38.90b62.86b7.85a184.04ab35.90e64.76a7.88a187.38a38.01c64.97a8.00a187.08a41.36a55.16c7.13c154.95c37.63d55.43c7.45b155.66c37.73dCKT1T2T3T4T5盛果期216.52b9.25c452.82ab51.40c211.01c9.49b421.24d56.63a221.90a9.51b470.36a52.30bc220.66ab9.88a443.89bc53.33b199.22d9.18c430.03cd52.96b185.66e9.22c349.29e51.30c

注：表中同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note: Different lowercase letters after the same column data in the Table indicate significant difference (P<0.05)

表4 不同配比复合基质下黄瓜坐果率、坐果节位及产量变化
Table 4 Effects of Different Proportion of Composite Substrates on Fruit Setting Rate, Fruit Setting and Yield of Cucumber

处理Treatment坐果率Fruit setting rate(%)第一坐果节位First fruit setting(节)单株结果数Number of Single Leave Results(个)单果重Single fruit weight(g)单株产量Single plant yield(kg)产量Output per(kg/667m2)CK41.16b5.81b12.00b210.33c2.58c10 314.66bT143.46a5.76b11.81d218.67b2.59c10 385.34bT243.66a5.89b11.99b218.33b2.62b10 477.33bT345.01a5.84b12.26a226.32a2.71a10 870.67aT445.06a6.24a11.94c201.02d2.40d9 606.67cT537.93c5.38c11.15e203.33d2.27e9 085.35d

注：表中同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note: Different lowercase letters after the same column data in the Table indicate significant difference (P<0.05)

2.4 不同配比基质对黄瓜果实品质的影响

研究表明,随着番茄秸秆比例的增加，可溶性糖呈现先升高后降低的趋势，其中，处理T3最高，比对照高出0.35%且显著大于其它处理，处理T4最低，比对照低0.49%；在可溶性蛋白上，处理T3最高，其次是T2，处理T2、T3分别比对照高出1.39、0.41 mg/g，处理T5最低；在VC含量上，CK含量最低，VC含量大小依次是T2 > T3 > T1 > T4 > T5 > CK；随着秸秆比例的增加，硝酸盐含量呈现上升趋势，其中，硝酸盐含量最低的是T1，为227.50 mg/kg，最高的是T5，为289.10 mg/kg。表5

2.5 不同处理下黄瓜生长、品质及产量的综合评价

将各处理黄瓜的株高、茎粗、叶绿素相对含量、最大叶面积、可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量、硝酸盐含量、坐果率、单果重、单株产量、667 m2产量这12项指标，利用隶属函数平均值进行综合评价，研究表明,处理T3的综合评价值最大为0.76，处理T5的最小只有0.18，CK为0.52，综合评价顺序依次是T3 > T2 > T1 > CK > T4 > T5。表6

表5 不同配比基质下黄瓜生理指标变化
Table 5 Effects of Different Proportioning Substrates on Physiological Indexes of Cucumber

处理Treatment可溶性糖含量Soluble sugar(%)可溶性蛋白Soluble protein(mg/g)VC含量VC(mg/100 g)硝酸盐含量Nitrate(mg/kg)CK1.54b6.08bc9.96b229.23cT11.17c5.84bc12.25ab227.50cT21.53b6.49ab18.83a246.99bcT31.89a7.47a14.58ab268.32abT41.05c5.87bc12.24ab276.93aT51.08c5.20c11.08b289.10a

注：表中同列数据后的不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

Note: Different lowercase letters after the same column data in the Table indicate significant difference (P<0.05)

表6 各处理黄瓜生长、品质及产量的隶属函数
Table 6 Analysis of membership function of cucumber growth, quality and yield

指标IndexT1T2T3T4T5CKR(1)0.71.000.970.370.000.85R(2)0.440.471.000.000.060.10R(3)0.591.000.780.670.000.86R(4)1.000.190.380.310.000.02R(5)0.110.561.000.000.040.58R(6)0.280.571.000.30.000.39R(7)0.261.000.520.260.130.00R(8)1.000.680.340.030.200.97R(9)0.480.800.991.001.000.45R(10)0.700.681.000.000.090.37R(11)0.730.801.000.300.000.70R(12)0.310.270.220.000.701.00S(1)0.550.660.760.270.180.52

注：R(1)、R(2)、R(3)、R'(4)、R(5)、R(6)、R(7)、R(8)、R(9)、R(10)、R(11)、R(12)，分别表示株高、茎粗、叶面积、叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白、VC、硝酸盐含量的反隶属函数值、坐果率、单果重、单株产量、亩产量的隶属函数值，S(1)表示各指标隶属函数平均值

Note: R (q), R (t), R (w), R'(x), R (dc), R (y) and R (z) represent the anti-membership function values of soluble protein, soluble sugar, vitamin C, nitrate content, plant yield, chlorophyll content and the total membership function values of each index respectively, the same as the Table above

3 讨论

3.1 基质理化性质

作为理想基质其容重0.1～0.8 g/cm3、总孔隙度为60%～90%、通气孔隙为15%～30%、持水孔隙为40%～75%、气水比为0.25～0.50[15-16]，pH在5.5～7.5，EC值小于2.6 mS/cm[17]，能够为根际提供良好的水、肥、气、热等环境，从而促进作物的生长发育并能获得高产。试验中，各处理基质容重0.51～0.81 g/cm3，总孔隙度74.74%～83.4%，通气孔隙18.12%～ 21.56%，持水孔隙54.96%～64.27%，气水比0.3～0.36，pH值8.03 ～8.15，EC值在1.1～1.3 mS/cm。除了pH值，其它指标均在基质理想范围内，各处理的pH值较正常值偏高，在8.03～8.15，这可能与椰糠、腐熟鸡粪、当地的沙子及番茄秸秆偏碱性有关[18]，但试验黄瓜生长状况良好。栽培过程中施用适量的腐殖酸肥料来调节栽培基质的酸碱度，使基质的理化性质保持在理想范围内。

3.2 不同配比基质对黄瓜生长指标及产量的影响分析

番茄秸秆的比例在10%(T1)、20%(T2)、40%(T3)时，黄瓜的生长指标及产量均优于对照，黄瓜长势较好，植株健壮，产量高，这与胡晓婷等[5]研究的番茄秸秆堆肥能够促进番茄生长和增产的影响结果相似，周志红等[19]研究的番茄植株水提液对黄瓜植株生长有抑制作用，但试验中T1、T2、T3处理的黄瓜植株生长良好，表明番茄秸秆经过EM菌剂和尿素腐熟发酵之后，番茄秸秆的抑制作用减小，对黄瓜生长的表现为促进作用。当番茄秸秆达到60%(T4)和80%(T5)时，基质通气孔隙增大，持水能力相对降低，黄瓜属于浅根系植物，根系主要分布在浅土层[1]，因此，黄瓜根系在水分和养分上受到限制，造成黄瓜长势较弱，生长指标及产量各方面均小于对照，这与王涛等[1]研究的菇渣复合基质对黄瓜生长影响时，表明通气孔隙较大的配方会对黄瓜的生长受到抑制的结果相符合。因此，番茄秸秆比例在40%(T3)以下时，对黄瓜生长有促进作用，番茄秸秆比例大于60%时，不利于黄瓜植株的生长。

3.3 不同配比基质对黄瓜果实品质的影响分析

果实中可溶性糖、可溶性蛋白、VC含量是影响果实品质和价值的主要因素[20-21]。硝酸盐也是影响果实品质的重要因素，果实硝酸盐含量小于432.00 mg/kg，可以安全生食[22-23]。试验研究结果表明，可溶性糖、可溶性蛋白最高的均是处理T3，VC含量最高的是T2；另外，随着番茄秸秆比例的增加，黄瓜果实硝酸盐含量呈上升趋势，处理T1硝酸盐含量最低，为227.50 mg/kg，最高处理T5，为289.10 mg/kg，在栽培基质中加入适量的番茄秸秆作为可以改善黄瓜果实的品质。