黄瓜椰糠栽培营养液的适宜浓度探索

2020-04-03钟泽杨云云许飞飞刘西司龙亭李文虎

中国瓜菜 2020年1期

钟泽杨云云许飞飞刘西司龙亭李文虎

摘要：为了探索黄瓜椰糠栽培中适宜的流出液EC值指标，根据流出液EC值的高低来调节灌溉液浓度，实现肥料的合理施用。试验设置了1.8、2.2和2.6 mS·cm-1三个流出液EC值指标，灌溉液浓度的“增减量/（g·L-1）=（EC值设定值-EC值测定值）×流出率/%”。此模型不仅考虑了EC值设定值与测定值的差异，而且考虑了流出率因素。通过“配液浓度=在用浓度+增减量”，对灌溉液浓度进行连续调控。结果显示，伴随灌溉液浓度的升高与降低，流出液EC值围绕设定值上下波动，基本实现了稳定。流出液中氮、磷、钾、钙、镁元素的含量与EC值设定值正相关，反映了肥料供应水平的高低。当流出液EC值设定在2.2和2.6 mS·cm-1时，黄瓜的产量差异不显著，却又都比EC值在1.8 mS·cm-1设定值时显著增加。所以，2.2～2.6 mS·cm-1可作为黄瓜椰糠栽培适宜的流出液EC值控制区间。

关键词：黄瓜;温室;椰糠栽培;营养液浓度

中图分类号：S642.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2020）01-018-06

Abstact： This research aims to study the appropriate effluents EC value in cultivating cucumber with coconut coir and achieve optimized use of fertilizer by adjusting the concentration of the irrigation solution based on the effluents EC value. Three different levels of the EC value were designed as 1.8， 2.2， and 2.6 mS·cm-1. The increased or decreased concentration of the irrigation solution is determined by the product of outflow rate and the difference between the set EC value and the measured EC values. The concentration of the irrigation solution was continuously controlled using the formula “Displacing Concentration = In-use Concentration + （Increased or Reduced Concentration）”. The results show that with the increased or decreased concentration of the irrigation solution， effluents EC value fluctuates around the set value and reaches a stable level. The content of nitrogen， phosphorus， potassium， calcium， and magnesium in the effluent is positively correlated with the set EC value. This correlation reflects the level of fertilizer supply. When the effluents EC value was set at 2.2 mS·cm-1 and at 2.6 mS·cm-1， the production of cucumber was not significantly different between these two levels， but the production at either of the two was significantly higher than that at 1.8 mS·cm-1 . Therefore， 2.2 to 2.6 mS·cm-1 can be used as an appropriate EC control interval for cultivating cucumber in coconut coir.

Key words： Cucumber; Greenhouse; Coconut-coir cultivation; Nutrient solution concentration

在现代温室无土栽培生产中，水肥管理往往是种植成功的关键[1]。水肥管理的核心之一是营养液管理，配方、浓度、pH值、液温等是营养液管理的主要内容[2]。目前，国内关于无土栽培营养液的研究大都集中在对特定配方的研究[3-9]和不同浓度的效果试验上[10-14]。研究表明，对于特定的水质和品种，不同配方对产量和品质有显著的影响[3-9]。在同一配方和一定的浓度范围内，产量和品质随着营养液浓度的提高而提高;当浓度超过一定限度后，产量会快速下降，但品质却能保持在较高水平或略有上升;随着浓度的再度提高，产量品质会同步下降[10-14]。这些试验都给出了适宜的营养液浓度或浓度范围，并建议营养液浓度最好能随生育期而调整，但都未提及浓度调节的方法。水肥一体化设备的研发也主要集中在灌溉时间和灌溉次数等与灌溉量相关的参数上[1，2，15-18]。有的施肥设备利用离子传感器来检测部分离子的浓度，对配方进行指导，但也未涉及营养液浓度的调节[1，2，17]。无土栽培营养液浓度的管理一般通过EC值来调控。在黄瓜无土栽培技术中，营养液EC值一般都随生育期逐步递增[15-16]，但现有试验中對递增的依据和如何测算递增量没有进一步的阐述，实际生产中还需依靠经验。

笔者在研究不同施肥量对椰糠栽培番茄生长的影响时发现，以一定EC值的营养液进行灌溉时，流出液EC值既可能出现连续下降，也可能出现连续上升，其中营养元素的含量也随着EC值的变动而增加或减少[19]。流出液EC值是作物对灌溉液水分和养分吸收利用后的反映，是作物在特定光照、温度、湿度环境下生理活动的结果。如果EC值降低，则说明当时条件下灌溉液浓度偏低，反则偏高。笔者探索了利用流出液EC值作为指标，实现对灌溉液浓度的实时调节，以提高施肥的合理性。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在江苏省宿迁市南蔡乡江苏绿港科技园2号玻璃温室中进行，分3个小区，每个小区200 m2。种植区安装氟碳基质槽栽培架，采用滴箭灌溉系统，按3×3拉丁方设计排列管道，行间距1.4 m。每个处理配备3个500 L的储液罐，用于灌溉营养液的配制与储存，交替使用。灌溉由绿港研发的智能施肥机控制，可采用时间间隔、太阳辐射累积等多种灌溉方式，并实现对各个处理分别控制、互不干扰的要求。

种植基质为长1 m、宽18 cm、吸水膨胀后高约8 cm的椰糠种植条，平放在栽培架上。定植前，用清水饱和基质，浸泡24 h后，在底部与侧面交接处开口，两边各开6个，让基质内的游离水能自由排出，随后用清水继续冲洗基质至流出液EC值接近各处理的设定EC值。每个椰糠条种植4株，株距0.25 m，每株1个滴箭。

试验水源为EC值0.72 mS·cm-1和pH值7.8左右的井水，试验品种为江苏绿港选育的水果黄瓜‘绿美1号，72孔穴盘育苗，2叶1心时定植。试验肥料为江苏绿港研发的黄瓜椰糠种植专用肥，含作物生长必需的大量元素、中量元素和微量元素。肥料预先配制成10%的母液备用，使用时按计算的需求量，称重配制相应浓度的灌溉营养液。试验于2018年11月26日开始，2019年3月17日结束，共进行112 d。

1.2 试验设计

试验设3个处理，流出液EC值设定值分别为处理1（T1）：EC值为1.8 mS·cm-1;处理2（T2）：EC值为2.2 mS·cm-1;处理3（T3）：EC值为2.6 mS·cm-1。田间按随机区组排列，3次重复。灌溉液配制时用10%硝酸溶液调节pH值在6.0左右[20]。初始灌溉液的浓度：T1为1.5 g·L-1，T2为1.8 g·L-1，T3为2.1 g·L-1，定植1周后，开始按流出液EC值调整灌溉液浓度。增加量的调整方法是每天早上根据前一天流出液的EC值和流出率按下列公式计算：增减量/（g·L-1）=（设定EC值-流出液EC值）×流出率/%;配液浓度/（g·L-1）=在用浓度+增减量。

灌溉量都按20%流出率控制，各处理每天的灌溉次数、起始时间都相同，通过调节灌溉时长来调节处理间的灌溉量。定植后，采用每天2次、每次每株约50 mL进行灌溉。当流出率降到20%以下时，各处理的灌溉量按实测流出率与20%的差异大小，对灌溉时长进行调整。流出率高于20%就减少灌溉时长，反之则增加。每天灌溉次数、启动时间由施肥机依据辐照累计法自动进行。

1.3 测试项目与方法

在第2区，各处理固定一行收集当天的流出液，第2天早上灌溉前测定体积和灌溉量（水表读数算出），流出率/%=流出液体积/灌溉液体积×100。每天记录流出液体积后取样，用上海雷磁DZB-712多参数分析仪测定流出液EC值和pH值。每次灌溉液配制完成后取样测定灌溉液EC值和pH值，测定方法同上。每隔1～2周，从收集的流出液中取样，1周内测定流出液营养元素含量。氮含量采用紫外光度法测定;磷含量采用钒钼黄比色法测定;钾、钙、镁含量采用原子吸收光度计法测定[21]。主要仪器有普析T6新世紀、普析TAS-990F。各小区固定1行，分别记录每次采收的产量，最后汇总。试验结束时，各小区取2株测定蔓长。

试验数据用Excel 2007软件进行处理和绘图。差异显著性检验按《农业试验统计方法》[22]，采用Excel 2007计算。

2 结果与分析

2.1 灌溉量和流出率

由表1可知，流出液EC值的高低与流出率存在一定的关系，一般情况下，流出率低时，EC值高。本试验以流出液EC值作为灌溉液浓度的调整指标，流出液EC值应有可比性，流出率需要相对一致。从统计结果看，流出率在19.12%～19.86%之间，最大相差0.74%，与设定的20%相差不超过1%。可以认为，试验过程中，灌溉量的控制达到了预期要求。

2.2 各处理灌溉液EC值、流出液EC值与设定EC值之间的关系

将每天记录的灌溉液EC值、流出液EC值按5 d平均作图，图中的日期是5 d平均值的最后一天。从图1～3可以看到，各处理流出液的EC值都围绕设定值上下波动。当流出液的EC值高于设定值时，灌溉液的EC值就会降低，带动流出液的EC值向设定值回归，反之一样。各处理EC值的变动区间见表2。

从表2可以看出，各处理流出液平均EC值分别为1.91、2.33和2.71 mS·cm-1，比设定值1.8、2.2、2.6 mS·cm-1分别高出0.11、0.13和0.11 mS·cm-1，偏移方向一致且偏移量都较小，基本实现了控制目标。但从极差看，波动区间是比较大的，分别达到了1.40、1.67和1.83 mS·cm-1。灌溉液平均EC值分别为1.92、2.12和2.24 mS·cm-1，随处理分别增加0.20和0.12 mS·cm-1，增加量有逐步减少的趋势。比较各处理灌溉液和流出液EC值的差异，处理1灌溉液比流出液高出0.01 mS·cm-1，处理2却低0.21 mS·cm-1，处理3低0.47 mS·cm-1，随着处理浓度的增加，差距增大。从图1～3也可以看到，随着设定值的增高，灌溉液的EC值低于设定EC值的次数增多。试验表明，灌溉液EC值对流出液EC值的影响不是等量关系，是逐步增大的。

2.3 各处理流出液pH值的变化

pH值与EC值同时测定，图中各点的pH值同样是5日平均值。由图4可以看到，各处理流出液pH值也呈上下波动状态，设定EC值越高，pH越低。把pH变化曲线与图1～3中对应的流出液EC值曲线进行比较，没有特定的规律体现。

流出液pH的变动区间和平均值如表3。pH的波动有随处理浓度的增加而加大的趋势，但极差最大的处理3也只有0.9。尽管设定EC值越高，pH有降低的趋势，且处理1较处理2、3的差异也达到了极显著水平，但处理3比处理1也只高出0.16。由此可见，稳定流出液EC值的同时，也稳定了pH值。

2.4 流出液中营养元素含量的变化

从图5～9中可见2种变化趋势，氮、磷、钾3个元素都是逐步走低，钙、镁2种元素先走高，然后横向波动。3个处理各元素的变动方向基本一致，含量的高低与处理一致。流出液中元素含量走低，说明供应量偏少，走高供应量有余，走平供应量适宜。按此方法判断，本试验中氮、磷、钾的供应稍偏低，钙、镁的供应适宜。这对配方的管理有很好的指导作用。通过本试验可以得出，肥料配方中，钙、镁的比例适合，氮、磷、钾的比例可适当提高。

从表4中可以看出，各元素含量的高低与处理保持了一致，EC值设定的高低与养分含量有很好的相关性，体现了养分的供应水平。

2.5 各处理产量、蔓长的比较

从表5可知，产量随流出液EC值设定值的增加而提高。多重比较显示，处理2和处理3较处理1的产量都达到显著水平，处理2、3之间没有显著差异。瓜蔓长度与产量呈现相反趋势，产量最高的处理3，蔓长最短，与处理1的差异达到显著水平。产量与蔓长不一致可能与营养生长与生殖生长争夺养分有关，当施肥量充足的时候，有更多的养分向果实输送;养分不足的时候，先满足营养生长，并有可能徒长。

2.6 各处理的肥料产出率

从表6可以看出，肥料产出率随着施肥量的增加而降低，但相互间的差异不大。处理1较处理3的产出率仅高出0.87个百分点。。而处理3较处理1的产量高出168.96 kg，达到18.53%。肥料产出率体现了肥料的利用率，但经济效益的高低要结合肥料产出率和产量来综合考虑。

3 讨论与结论

在之前的番茄试验中[19]，在灌溉液EC值恒定、流出液EC值持续升高的情况下，流出液pH会持续下降，EC值与pH呈负相关。这种负相关在本试验中由于流出液EC值的上下波动而被打破，EC值与pH不再有明显的负相关关系。通过试验得出，利用流出液的EC值来调整灌溉液浓度，可以作为黄瓜椰糠栽培合理施肥的一个有效方法。当流出液EC值控制在2.2～2.6 mS·cm-1时，黄瓜椰糠栽培的综合效益最佳。

EC值是无土栽培中最常用、最易测的参数，有配肥功能的施肥机都配备EC值计来控制灌溉液浓度，并可随时调节设定值，所以，生产的实用性很强。但是，在特定的种植环境下，要利用好这个指标，还需要了解影响这一指标的因素，确定好适宜的EC值设定范围：

首先要关注流出率的问题。无土栽培需要一定的流出液来冲洗基质，防止次生盐渍化。但是，适宜的流出率没有公认的标准，一般推荐在10%～40%不等，且以20%～30%居多。在生产实际中，流出率的控制比较难。举例来说，按每天灌溉10次计算，灌溉次数多1次或少1次便可导致大概10%的灌溉量差异，此差异对流出率和流出液的EC值都有较大的影响。此外，流出液的蒸发量很难估算。支架的结构、坡度、路径的长短、环境的温湿度都对蒸发量有影响，且温湿度的变化是不确定的。再次，整枝打杈影响作物的蒸腾量，也是很难测算的。

其次是基质的影响。目前，用有机基质替代无机基质是发展的趋势[23-24]，但有机基质种类繁多。单就椰糠基质来说，产品不同，组成成分不同、粗细比例不同，差异就很大。有机基质的阳离子交换量都很大，能吸附大量的离子，这些离子的释放在前期对流出液的EC值影响较大。基质在种植过程中分解的速率、释放物质的类型，对EC值影响的大小也还没有很好的确定方法。

再次是作物根系生理活动的影响。根系的生长与代谢不仅会释放多种物质，还会影响到基质中微生物的活动，对基质的分解产生影响，所有生化活动的产物不确定，对EC值的影响也不确定。种植一定时间后，回液收集槽中会长青苔，它对EC值有什么影响也很少报道。

虽然影响流出液EC值的因素较多且不确定，但最大的影响因子还是流出率（或者灌溉量），只要控制好这项指标，就能在很大程度上保证此方法的可行性。随着灌溉设备的不断创新，以流出率作为指标实现灌溉量的精准控制只是时间问题。当然，调控流出液EC值对灌溉液浓度实现了动态调节，但并不能保证元素間的平衡，试验中流出液各元素的方向说明了这一点。只有把肥料配方与灌溉液浓度结合起来，加上合理的灌溉量，才能展现无土栽培的巨大优势。

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