设施西瓜不同基质栽培方式比较试验

杨 娜 杨志国 王 珂 张建诚 徐隽铭 席吉龙

（1.山西农业大学棉花研究所 山西 运城 044000；2.运城市农业农村局 山西 运城 044000）

西瓜是我国的优势果品产业[1]。 设施西瓜栽培经济效益较高，山西省夏县设施西瓜栽培始于20 世纪90 年代， 经过多年发展， 已形成 “夏乐”“夏宝”等10 余个品牌[2]，是夏县的一张亮丽名片。 由于设施西瓜的大棚、温室等较为固定，连年种植会使土壤中的镰刀菌数量增加，引起西瓜枯萎病等，对产量产生很大影响，连作障碍凸显[3]。 因此，种植户为了保证西瓜的产量和品质，多采用“土地一年一更换”的方式进行种植。 而由此产生如土地租赁成本增加，不利于规模化发展等一系列问题。 基质栽培是用固体基质（介质）固定植物根系，并通过基质吸收营养液和氧气的一种栽培方式。 此栽培技术不受土壤条件的限制，利用该栽培方式进行西瓜生产能够有效克服连作障碍，同时使废弃资源再利用[4]，具有较好的经济效益和社会效益。 目前，西瓜基质配方及基质配比已有较多研究[5-7]，西瓜基质栽培方式主要有槽式[8]、袋式[9]等，垄沟栽培方式在甜椒[10]、番茄[11]、黄瓜[12]等作物上有相关报道。 本研究通过对西瓜不同基质栽培方式进行对比试验， 旨在为西瓜基质栽培应用提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试验于2021 年在夏县宏伟瓜业专业合作社进行。 供试材料为当地常用西瓜品种美都，采用穴盘育苗，定植时间为2021 年3 月12 日，头茬瓜收获时间为6 月8 日，二茬瓜收获时间为7 月13 日。

西瓜栽培方式为基质栽培， 所用基质为本课题组自主研发的基质配方，主要成分为菇渣、草炭和珍珠岩。

1.2 试验方法

试验分沟槽栽培、 垄沟栽培和膜上栽培3 种方式（图1）。 沟槽种植方法为挖深30 cm、宽30 cm 的沟槽，槽内铺上塑料膜，然后用基质填充。 膜上基质栽培为将塑料膜平铺于地面， 膜上填入宽40 cm、深15 cm 的基质，横切面为龟背形。 垄沟栽培是半地下槽，槽口横切面为梯形，上口宽40 cm、下底宽20 cm，高20 cm，并填充基质，此方式土壤与基质间未用塑料膜隔开。基质与上口齐平。所有处理基质上铺设白色塑料薄膜。 定植株距为26 cm。 处理间植株所处的环境条件一致， 采用双蔓整枝方式， 灌溉方式为滴灌，其他均按田间管理技术正常管理。

图1 试验栽培方式

1.3 测定方法

根区温度测定： 用江苏省精创电气股份有限公司的RC-4 温度记录仪进行温度监测， 每小时记录1 次， 埋设深度为5 cm， 设定7：00-18：59 为白天，19：00-6：59（翌日）为黑夜；选取2021 年4 月数据进行分析。

产量测定：西瓜成熟后，随机选取连续10 株植株进行单瓜质量测定，并计算单位面积产量。

糖度测定： 用数字折射仪PAL-1（ATAGO，Japan）进行中心糖度测定。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 软件处理数据和作图，用DPS 数据分析软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同基质栽培方式对土壤温度日变化的影响

由图2 可知，不同栽培方式土壤温度日变化呈S形曲线，相同滴灌水平下不同基质栽培方式根区温度日变化之间存在一定的差异，沟槽基质栽培和膜上基质栽培变化趋势一致， 垄沟基质栽培较其他2 种方式温度波动小，具有更强的温度缓冲能力，有利于维持温度的稳定性。 以4 月根区温度日变化为例：3 种栽培方式根区土壤最低温度出现在8：00， 最高温度出 现 在16：00； 日 均 温 分 别 为22.0℃、22.3℃和22.0℃，3 种方式间差异不大；日最高温平均值以膜上基质栽培最高， 为25.9℃， 垄沟基质栽培最低，为23.8℃； 日最低温平均以垄沟基质栽培最高，为20.5℃，膜上基质栽培最低，为19.1℃（表1）。 对比最高温与最低温的差值表明，以垄沟基质栽培最低。

表1 不同基质栽培方式根区温差变化（4 月）

图2 不同栽培方式4 月根区温度变化

2.2 栽培方式对产量和糖度的影响

表2反映了不同栽培方式对西瓜产量和糖度的影响。3 种基质栽培方式以膜上基质栽培单瓜重及亩产量均为最高， 头茬单瓜重4.89 kg， 二茬单瓜重3.57 kg， 总产量为5 964.3 kg/亩； 垄沟基质栽培单瓜重略低于膜上基质栽培， 差异未达到显著水平，头茬单瓜重4.69 kg， 二茬单瓜重3.49 kg，总产量为5 766.9 kg/亩； 与产量最低的沟槽栽培方式相比，膜上基质栽培和垄沟基质栽培头茬瓜单重分别提高17.55%、12.74%， 西瓜总产量分别提高18.99%、15.05%。 由此表明，不同基质栽培方式对西瓜产量影响较大， 膜上基质栽培和垄沟基质栽培更有利于西瓜生长，提高西瓜产量。

表2 不同栽培方式西瓜产量和糖度

3 种基质栽培方式的西瓜中心糖度均在11°以上，处理间没有显著差异，但以垄沟基质栽培最高，因此，基质栽培的西瓜达到夏乐西瓜糖度要求标准，能够保证西瓜的口感。

3 讨论与结论

3.1 讨论

基质栽培是克服西瓜连作障碍问题的有效措施之一[13]。 研究表明，起垄内嵌基质栽培方式能够缓冲作物根区的温度[12，14]，同时有利于作物吸收积累在底部的养分[15]。 王灿磊等对限根栽培西瓜的研究表明，限根栽培在生长后期限制了根系的向下生长， 调节了光合产物的分配，促进了西瓜品质的提升[16]。 本研究沟槽基质栽培方式的单瓜重和亩产量均低于其他2 种方式， 其原因一方面是与垄沟基质栽培方式相比，沟槽栽培方式的基质与土壤完全隔离，为全封闭栽培，基质缓冲能力差，水分不易控制，导致植株长势弱，产量低；另一方面与膜上基质栽培方式相比，膜上基质栽培方式虽是全封闭栽培，但铺设面较宽，深度浅，避免了沟槽栽培方式水分累积的问题，减少了对水分过量对植株的影响。 西瓜枯萎病在土壤中存活最长可达10 年[17]，本研究使用的地块为种植西瓜5～6 年后的土地， 此条件下全开放式的垄沟基质栽培方式有利于西瓜的生长和产量提高， 未出现明显的枯萎病， 说明在连作障碍较轻的地块适宜采用垄沟基质栽培方式； 但此方式尚未在连作障碍严重的地块或种植西瓜1～2 年后的地块进行研究。 此方式下温差较另外2 种方式偏低， 是该方式基质与土壤完全接触， 土壤环境对其温度的缓冲能力较强所致。 膜上基质栽培方式的产量最高，是由于此栽培方式基质整体位于土壤表层， 随环境变化对基质微环境产生影响， 昼夜温差较高， 促进了光合产物的积累；同时因其基质面较宽，水分易散发，避免了根系积水的问题，从而产量较高。 基质栽培研究已进行多年，但因商品基质价格较高，大面积推广仍存在一定的局限性[18]。 近年来，针对基质配方的研究已有一些报道， 本研究中自制的基质配方成分以当地废弃菇渣作为主材料进行配制， 一方面从源头上降低了基质栽培的使用成本， 另一方面实现了农业废弃物的资源化再利用[4]，符合社会生产的需求，具有较好的经济效益和生态效益。

3.2 结论

研究表明，3 种方式根区日平均温度在22.0～22.3℃，虽然处理间日均温度相差不大，但不同栽培方式根区温度日变化幅度不同。 西瓜中心糖度以垄沟基质栽培的最高。 就生产性能而言，膜上基质栽培和垄沟基质栽培西瓜产量较高。 综上所述，本研究条件下， 膜上基质栽培和垄沟基质栽培方式均为适宜的西瓜栽培方式，而垄沟基质栽培因水肥管理方便、用工少，具有更广泛的应用前景。