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收稿日期 2019 04 09 基金项目 上海市科技兴农推广项目 沪农科推字 2018 第4 5号 国家重点研发计划 2019YFD1001901 上海可控环境农业工程技 术研究中心 19DZ2281300 作者简介 丁小涛 1981 男 博士 副研究员 主要从事设施蔬菜栽培和设施蔬菜生长发育与调控方面的研究 E mail xiaotao198108 163 com 通信作者 E mail yy2 saas sh cn Tel 021 52235451 上海农业学报 2021 37 2 15 19 http www nyxb sh cn Acta Agriculturae Shanghai DOI 10 15955 j issn1000 3924 2021 02 03 丁小涛 张帅磊 褚英琪 等 温室无土栽培废液对西瓜生长及品质的影响 J 上海农业学报 2021 37 2 15 19 温室无土栽培废液对西瓜生长及品质的影响 丁小涛 张帅磊 褚英琪 何立中 王 虹 周 强 余纪柱 上海市农业科学院 上海市设施园艺技术重点实验室 上海都市绿色工程有限公司 上海201403 摘 要 以西瓜品种 圣女红 黄晶 和 黑津 为材料 使用玻璃温室无土栽培产生的废营养液 废液 灌 溉塑料大棚土壤栽培的西瓜 研究废液对西瓜生长 产量和果实品质的影响 结果表明 无土栽培废液灌溉可以 促进西瓜生长 不同生长时间不同品种西瓜主蔓长 粗均有所增加 但叶片的光合作用没有显著增强 无土栽培 废液灌溉可明显提高不同品种西瓜果实的品质 圣女红 和 黑津 的中心糖和边糖含量显著增加 黑津 的可 溶性糖含量显著增加 圣女红 和 黄晶 的总酚和类黄酮含量显著增加 无土栽培废液灌溉显著增加了 圣女 红 和 黄晶 的产量 本研究可为深入探究现代温室灌溉营养液的串级利用提供参考 关键词 西瓜 无土栽培 废营养液 中图分类号 S651 文献标志码 A 文章编号 1000 3924 2021 02 015 05 Effects of soilless culture waste nutrient solution in greenhouse on growth and quality of watermelon DING Xiaotao ZHANG Shuailei CHU Yingqi HE Lizhong WANG Hong ZHOU Qiang YU Jizhu Shanghai Academy of Agricultural Sciences Shanghai Key Laboratory of Protected Horticultural Technology Shanghai Dushi Green Engineering Co Ltd Shanghai 201403 China Abstract Taking watermelon varieties Shengnvhong Huangjing and Heijin as materials the effects of waste nutrient solution on watermelon growth yield and fruit quality were studied by irrigating watermelon cultivated in plastic greenhouse soil with soilless culture waste nutrient solution in glass greenhouse The results showed that soilless culture waste nutrient solution irrigation could promote the growth of watermelon The main vine length and thickness of different varieties increased at different growth time but the photosynthesis of leaves did not increase significantly The fruit quality of different watermelon varieties could be significantly improved by soilless culture waste nutrient solution irrigation The content of central sugar and side sugar of Shengnvhong and Heijin increased significantly the soluble sugar content of Heijin increased significantly and the content of total phenols and flavonoids of Shengnvhong and Huangjing increased significantly The yields of Shengnvhong and Huangjing increased significantly by soilless culture waste nutrient solution irrigation This study could provide a reference for further exploring cascade utilization of irrigation nutrient solution in modern greenhouse Key words Watermelon Soilless culture Waste nutrient solution 西瓜为葫芦科西瓜属一年生草本植物 广泛分布于热带和亚热带地区 其果肉甘甜多汁 清爽解渴 具有祛暑利尿的作用 是人们非常喜欢的水果之一 1 据统计 我国西瓜栽培面积已超过200万hm2 产 量占世界西瓜总产量的60 以上 是世界上西瓜生产规模最大的国家 2 现代温室茄果类蔬菜无土栽培 丁小涛等 温室无土栽培废液对西瓜生长及品质的影响 方式为水肥一体化灌溉 需要进行营养液的超量灌溉 温室每天的排液量一般占总灌溉量的20 30 3 这些排出的营养液即废营养液 俗称为废液或排液 目前 我国现代温室蔬菜无土栽培的面积较 小 但随着我国经济的发展和人们消费水平的提高 现代智能温室栽培面积将逐年增加 温室无土栽培废 液的循环利用也成为亟待解决的问题 4 据此 本试验以西瓜为材料 开展温室无土栽培废液循环利用 的研究 以期为温室营养液的充分利用及减少环境污染和资源浪费探索新的途径 1 材料与方法 1 1 材料 试验在上海市崇明区港沿镇国家设施农业工程技术研究中心崇明基地进行 所用西瓜品种 圣女红 黄晶 和 黑津 均由上海市农业科学院设施园艺研究所提供 2019年2月12日 将不同品种西瓜种子 浸种8 h后 用毛巾包好放入30 培养箱中进行发芽 待芽长0 5 cm时播种至32孔穴盘中 以椰糠作为 育苗基质 试验在塑料大棚中进行 大棚东西走向 长 宽 高分别为32 m 8 m 3 3 m 整地施用 狮马牌 复合 肥10 kg N P K 15 15 15 上海市农业生产资料有限公司提供 坐果后再次追施此复合肥10 kg 2019年4月2日 西瓜幼苗三叶一心时定植 株距0 25 m 行距4 m 定植后即搭建小拱棚 宽1 m 高 0 6 m 前期用薄膜进行多层覆盖 1 2 试验设计与方法 将栽培大棚分成18个小区 小区面积约14 m2 每个小区随机选择5株进行标记 试验设置6个处 理 每个处理3个小区 随机排列 分别为 1 圣女红 清水灌溉 对照 CK 圣 2 圣女红 温室无土 栽培废液灌溉 FY 圣 3 黄晶 清水灌溉 对照 CK 黄 4 黄晶 温室无土栽培废液灌溉 FY 黄 5 黑津 清水灌溉 对照 CK 黑 6 黑津 温室无土栽培废液灌溉 FY 黑 废液为玻璃温室 岩棉无土栽培番茄的灌溉排液 EC值3 4 dS m pH 6 1 4月18日进行第一次灌溉 5月2日 5月19日 分别进行第二次 第三次灌溉 每次每株灌溉无土栽培废液1 L 对照灌溉清水1 L 植株均采用双蔓整 枝 主蔓选第2 4雌花留一坐瓜 侧蔓坐瓜后摘心 于4月28日 5月3日进行人工授粉并作标记 挂牌 后标记授粉日期 其他田间管理按常规方法进行 5月底至6月初全部采收 测定果实品质和产量 1 2 1 不同处理西瓜主蔓长 粗的测定 分别于第一次灌溉后1 d 7 d 13 d 19 d 25 d测量不同处理的西瓜主蔓长 粗 每次每个小区测量 3株 1 2 2 不同处理西瓜叶片气体交换参数的测定 使用LI 6400型光合仪 Li Cor Inc Lincoln NE 美国 在西瓜采收前测定西瓜叶片的气体交换参数 选择新展开的最大功能叶进行测定 气体交换参数包括净光合速率 Pn 气孔导度 Gs 胞间二氧化碳浓 度 Ci 和蒸腾速率 Tr 测定时的光量子通量密度设置为600 mol m2 s 温度 湿度 CO2浓度为温 室的自然条件 所有处理重复测定5次 1 2 3 不同处理西瓜品质相关参数的测定 纵切取不同部位西瓜瓤混合后用于品质指标测定 果实可溶性固形物含量使用PAL 1便携式数显折 射计 日本ATAGO公司 分别测定中心糖和边糖含量 可溶性糖 可溶性蛋白 总酚和类黄酮含量参考曹 建康等 5 方法测定 1 2 4 不同处理西瓜果实大小 质量和产量的测定 西瓜收获后 每处理随机选取6个正常西瓜 用游标卡尺测量单瓜横 纵径 电子秤称取单瓜质量 计 算小区产量 1 2 5 统计分析 使用SAS 9 3软件对数据进行统计分析 结果以平均值 标准差表示 使用Origin 7 5软件进行 作图 61 上 海 农 业 学 报 2 结果与分析 2 1 无土栽培废液对西瓜主蔓长和粗的影响 如图1所示 无土栽培废液灌溉西瓜后 不同生长时间3个品种西瓜的主蔓长 粗均有所增加 西瓜 主蔓长不断增加 但所有处理之间差异不明显 主蔓粗在废液浇灌后7 d和13 d时略有降低 浇灌后19 d 和25 d时又逐步增加 无土栽培废液对不同品种西瓜主蔓长的增加效果较好 1 7 时间 d 330 220 110 0 主 蔓 长 c m 13 19 25 1 7 时间 d 7 5 6 0 4 5 3 0 主 蔓 粗 m m 13 19 25 CK 黄 FY 黑CK 圣 FY 圣 FY 黄 CK 黑 图1 无土栽培废液灌溉后不同品种西瓜主蔓长 粗的变化 Fig 1 Changes of plant main vine length and thickness of different watermelon varieties after irrigation with soilless culture waste nutrient solution 2 2 无土栽培废液对西瓜叶片气体交换参数的影响 从图2可以看出 无土栽培废液灌溉西瓜后 不同品种西瓜叶片的净光合速率有所增加 但与对照差 异不显著 同样 处理后不同品种西瓜叶片的气孔导度 胞间二氧化碳浓度与对照差异不显著 黑津 叶 片的蒸腾速率最高 圣女红 最低 3个品种间差异显著 但同一品种不同处理西瓜叶片的蒸腾速率差异 不显著 a a a a a a 30 25 20 15 10 5 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 b b b b a a 0 9 0 6 0 3 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 c bc bc b a ab 400 300 200 100 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 d cd bc b a a 12 9 6 3 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY CK FY CK FY CK FY P n m o l m 2 s 1 G s m o l m 2 s 1 C i m o l m o l 1 T r m m o l m 2 s 1 不同小写字母表示P 0 05水平下差异显著 CK表示清水灌溉 FY表示无土栽培废液灌溉 图2 无土栽培废液灌溉后不同品种西瓜叶片气体交换参数的变化 Fig 2 Changes of gas exchange parameters in leaves of different watermelon varieties after irrigation with soilless culture waste nutrient solution 2 3 无土栽培废液对西瓜果实品质的影响 无土栽培废液灌溉可明显提高不同品种西瓜果实的品质 图3 与对照相比 圣女红 和 黑津 果 实的中心可溶性固形物 中心糖 和边际可溶性固形物 边糖 含量在处理后显著增加 黑津 果实的可 溶性糖含量显著增加 废液灌溉增加了3个品种西瓜果实的可溶性蛋白含量 但与对照差异均不显著 同时 废液灌溉显著提高了 圣女红 和 黄晶 果实的总酚和类黄酮含量 2 4 无土栽培废液对西瓜果实大小和产量的影响 从图4可以看出 无土栽培废液灌溉西瓜后 不同品种西瓜果实的纵径 横径均有所增加 但与对照 差异不显著 黑津 果实的纵径 横径最小 废液灌溉使 圣女红 和 黄晶 的单果质量和产量显著增 加 其产量较对照分别增加了8 6 和6 1 71 丁小涛等 温室无土栽培废液对西瓜生长及品质的影响 b a d cd d bc 14 12 10 8 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY b a b b b a 12 8 4 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY ab a ab ab b a 1 4 1 2 1 0 0 8 0 6 0 4 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY c c bc b a a 15 13 11 9 7 5 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY d a c b bc b 1 2 1 0 0 8 0 6 0 4 0 2 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY c b c a b b 0 45 0 30 0 15 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY 中 心 可 溶 性 固 形 物 含 量 边 际 可 溶 性 固 形 物 含 量 可 溶 性 糖 含 量 m g g 1 可 溶 性 蛋 白 含 量 m g k g 1 总 酚 含 量 O D 2 8 0 g 1 类 黄 酮 含 量 O D 3 2 5 g 1 不同小写字母表示P 0 05水平下差异显著 CK表示清水灌溉 FY表示无土栽培废液灌溉 图3 无土栽培废液灌溉后不同品种西瓜果实品质相关参数的变化 Fig 3 Changes of fruit quality related parameters of different watermelon varieties after irrigation with soilless culture waste nutrient solution ab a ab a c c 175 150 125 100 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY ab a c bc d d 200 180 160 140 120 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY b a b a c c 2 8 2 1 1 4 0 7 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY b a b a c c 45 30 15 0 圣 女 红 黄 晶 黑 津 CK FY 横 径 m m 纵 径 m m 单 瓜 质 量 k g 产 量 t h m 2 不同小写字母表示P 0 05水平下差异显著 CK表示清水灌溉 FY表示无土栽培废液灌溉 图4 无土栽培废液灌溉后不同品种西瓜果实纵横径 单瓜质量和产量的变化 Fig 4 Changes of fruit vertical and horizontal diameter single fruit weight and yield of different watermelon varieties after irrigation with soilless culture waste nutrient solution 3 结论与讨论 试验发现 无土栽培废液灌溉后 不同生长时间西瓜的主蔓长和粗虽然有些增加 但差异不明显 说 明无土栽培废液对促进西瓜植株营养生长的效果有限 光合作用是植物最基本的生理活动 为植物生长 发育提供必要的同化物质 保持正常的光合作用是植物生长发育的必要条件 6 本研究中 不同处理西 瓜叶片净光合速率差异不显著 均非常大 说明各处理西瓜叶片生长均很好 无土栽培废液灌溉没有使西 瓜叶片的光合作用受到明显的影响 西瓜果实的糖 可溶性蛋白 总酚 类黄酮含量是评价西瓜品质的重要指标 7 9 无土栽培废液灌溉 处理后 不同品种西瓜果实的边糖和中心糖含量均有所提高 其中 圣女红 和 黑津 为显著提高 不同 处理西瓜果实的可溶性糖 可溶性蛋白含量也有所增加 其中 黑津 果实的可溶性糖含量为显著增加 表 明无土栽培废液灌溉对提高西瓜果实中的糖含量有一定作用 杜少平等 10 研究发现 适当调整施肥措 施 有利于西瓜果实品质提升 果蔬组织中存在着大量的酚类物质和类黄酮等植物次生代谢产物 它们 81 上 海 农 业 学 报 与果蔬的色泽 品质和风味 抗逆性等关系密切 黄酮类化合物具有抗氧化 抗衰老 抗肿瘤 降血脂的功 效 对减少自由基的产生和清除自由基有一定的作用 即抗氧化作用 酚类物质具有良好的抗氧化 降血 脂等作用 酚类物质 类黄酮含量高低是果蔬营养价值和医疗保健作用的重要体现 11 12 本试验中无土 栽培废液灌溉后 不同品种西瓜果实的总酚含量和类黄酮含量均有所增加 其中 圣女红 和 黄晶 为显 著增加 说明温室无土栽培废液对西瓜果实品质的改善有明显作用 西瓜栽培生产中 种植者会通过各种方式增加西瓜产量 13 15 本试验中无土栽培废液使 圣女红 和 黄晶 的单瓜质量和产量均显著增加 黑津 产量增加不显著 这可能与品种有关 总体来看 灌溉无土 栽培废液可提高西瓜产量 温室无土栽培废液的有效利用一直是困扰设施生产的重要问题 废液利用关系到肥料配方的改进 废液的添加比例 营养液的消毒等问题 本研究表明 将无土栽培废液直接灌溉大棚土壤栽培的西瓜 可 以促进不同品种西瓜的生长 西瓜果实的品质有所改善 产量也有一定提高 本研究对促进西瓜生产和 经济效益的提升 尤其是在较为贫瘠的土壤地区 有重要意义 现代温室番茄 土壤西瓜 营养液串级利 用的模式 可为探索无土栽培营养液的充分利用提供新的途径 参 考 文 献 1 王玮 汪国莲 梁双林 等 叶面喷施氨基多糖硒肥对西瓜生长及产量品质的影响 J 江苏农业学报 2019 35 6 1413 1420 2 贺洪军 西瓜绿色栽培新技术大全 M 北京 中国农业科学技术出版社 2015 3 DING X T JIANG Y P HUI D F et al Model simulation of cucumber yield and microclimate analysis in a semi closed greenhouse in China J HortScience 2019 54 3 547 554 4 范洁群 吴淑杭 褚长彬 等 无土栽培营养液废液循环利用研究进展 J 农学学报 2014 4 7 51 53 5 曹建康 姜微波 赵玉梅 果蔬采后生理生化实验指导 M 北京 中国轻工业出版社 2007 6 丁小涛 姜玉萍 刘娜 等 不同栽培基质对夏季温室番茄生长和光合特性的影响 J 上海农业学报 2019 35 6 46 53 7 栾非时 王凤娇 高鹏 等 西瓜果实可溶性糖含量的遗传分析 J 东北农业大学学报 2014 45 9 25 33 8 刘继培 张扬 李飒 等 施用不同土壤改良剂对西瓜产量及品质的影响 J 中国瓜菜 2019 32 8 98 101 9 武衍 陈佩 王灿磊 等 无纺布限根栽培对西瓜果实发育及其营养品质的影响 J 中国农业大学学报 2013 18 2 45 49 10 杜少平 马忠明 薛亮 有机无机肥配施对砂田西瓜产量 品质及水氮利用率的影响 J 果树学报 2020 37 3 380 389 11 韩晓婷 徐久婷 魏凌云 等 干制方法对枇杷叶总酚 黄酮等成分及抗氧化活性的影响 J 西北林学院学报 2020 35 1 130 134 12 陈亮 李医明 陈凯先 等 植物多酚类成分提取分离研究进展 J 中草药 2013 44 11 1501 1507 13 崔广禄 不同基质配比对小果型西瓜生长 产量和品质的影响 J 中国瓜菜 2018 31 5 33 36 14 王瑞珍 李国军 许丽 等 设施西瓜连作障碍防控技术研究 J 上海蔬菜 2019 4 72 74 77 15 王磊 常培培 张自坤 等 种植方式和密度互作对露地立架小型西瓜产量和品质影响 J 山西农业大学学报 自然科学版 2018 38 2 59 64 责任编辑 闫其涛 91
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