栽培基质和供液方式对番茄产量、品质及根区离子积累的影响.pdf

栽培基质和供液方式对番茄产量 品质及根区 离子积累的影响 王文选1 2 刘明池1 3 陈 婕1 3 武占会1 3 丁海凤1 4 王宝驹1 3 王丽萍2 季延海1 3 1 北京市农林科学院蔬菜研究所 农业农村部华北都市农业重点实验室 北京100097 2 河北工程大学 河北邯郸 056000 3 国家工程技术研究中心 北京 100097 4 京研益农 北京 种业科技有限公司 北京100097 摘要 目的 明确不同栽培基质和供液方式下番茄根区离子积累情况 以期为番茄栽培基质和灌溉模式的选 择和营养液配方的调整提供参考 方法 以 瑞粉882 番茄为试材 设置3个栽培基质 椰糠 草炭和珍珠 岩 和2个供液方式 开放式和封闭式 处理 即 开放式椰糠 OC 开放式草炭 OT 开放式珍珠岩 OP 封 闭式椰糠 CC 封闭式草炭 CT 和封闭式珍珠岩 CP 6个处理 结合番茄生长 品质 产量 根区溶液离子积 累 水分利用效率以及肥料偏生产力进行综合分析 结果 相同供液方式下 草炭基质更有利于番茄生长和 提高产量 相同基质下 开放式有利于番茄生长和产量提高 但品质低于封闭式 随着生育期的延长 开放式 和封闭式均有离子积累的现象 导致根区溶液电导率 EC 值升高 且封闭式供液离子积累程度更加严重 生长 末期 CC CT和CP处理分别达到6 21 6 78和5 73 mS cm 封闭式珍珠岩营养液槽中EC值达到顶峰的时间 明显晚于椰糠和草炭 选用珍珠岩作为栽培基质可以减少营养液的更换频率 生长末期番茄根区溶液离子积累 程度达到顶峰 表现为CT CC CP OT OC OP 离子的贡献率由大到小为K Ca2 SO42 Mg2 H2PO4 番茄综合效益表明 封闭式在水分利用效率和肥料偏生产力上优于开放式 平均隶属函数表明 封闭式草炭栽 培下番茄在节肥减排的基础上 获得最大的效益 结论 开放式供液方式可以提高番茄产量 但需水量巨 大 选用开放式供液方式时可选用草炭作为栽培基质 封闭式更有利于实现节水节肥和环境友好型发展 选用 封闭式供液方式时需注意根区离子积累的影响 在后期营养液的配方中 封闭式椰糠需降低SO42 的离子含量 封闭式草炭需降低K Ca2 含量 封闭式珍珠岩需降低H2PO4 含量 关键词 番茄 基质 供液方式 离子积累 Effects of cultivation substrate and liquid supply method on yield quality and ion accumulation in root zone of tomato WANG Wen xuan1 2 LIU Ming chi1 3 CHEN Jie1 3 WU Zhan hui1 3 DING Hai feng1 4 WANG Bao ju1 3 WANG Li ping2 JI Yan hai1 3 1 Vegetable Research Institute Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences North China Key Laboratory of Urban Agriculture Ministry of Agriculture and Rural Affairs Beijing 100097 China 2 Hebei University of Engineering Handan Hebei 056000 China 3 National Engineering Technology Research Center Beijing 100097 China 4 Jingyan Yinong Beijing Seed Technology Co Ltd Beijing 100097 China Abstract Objectives To clarify the ion accumulation in tomato root zone under different cultivation substrates and liquid supply methods in order to provide reference for the selection of tomato cultivation substrate and irrigation mode and the adjustment of nutrient solution formula Methods Ruifen 882 tomato was used as test material and three cultivation substrates coconut coir turf and perlite and two nutrient delivery systems open and closed were used The six treatments included open coconut coir OC open turf OT and open 植物营养与肥料学报 2025 31 1 176 187 doi 10 11674 zwyf 2024277 Journal of Plant Nutrition and Fertilizershttp www plantnutrifert org 收稿日期 2024 06 12 接受日期 2024 09 11 基金项目 北京市农林科学院科技创新能力建设专项 KJCX20240407 财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系项目 CARS 23 G 06 国家重点研发计划项目 2022YFD1602402 北京市种质创制和品种选育联合攻关项目 G20220628003 联系方式 王文选 E mail 1064471506 通信作者 季延海 E mail jiyanhai nercv orgperlite OP closed coconut coir CC closed turf CT and closed perlite CP Comprehensive assessments were conducted on plant growth parameters fruit quality yield ion accumulation in the rhizosphere solution water use efficiency WUE and partial factor productivity of fertilizers Results Under the same nutrient delivery system peat substrate was found to be more favorable for enhancing tomato growth and yield Comparatively under identical substrate conditions the open system promoted greater growth and yield albeit with a reduction in fruit quality relative to the closed system Ion accumulation leading to an increase in the electrical conductivity EC of the root zone solution was observed in both open and closed systems as the growing season progressed with the closed system showing more pronounced ion buildup at the end of growth CC CT and CP treatments reached 6 21 6 78 and 5 73 mS cm respectively Notably in the closed system the peak EC in the perlite substrate s nutrient solution occurred significantly later than in coco coir and peat substrates suggesting that perlite may allow for less frequent replacement of the nutrient solution By the end of the growing period ion accumulation in the rhizosphere solution peaked in the following order CT CC CP OT OC OP The contribution of different ions was ranked as K Ca2 SO42 Mg2 H2PO4 Additionally the overall agronomic efficiency indicated that the closed system outperformed the open system in terms of WUE and fertilizer productivity The average membership function showed that tomatoes under closed turf cultivation obtained the maximum benefit on the basis of fertilizer saving and emission reduction Conclusions The open liquid supply method can increase the yield of tomato but the water demand is huge Peat can be used as the cultivation substrate when the open liquid supply method is selected The closed turf is more conducive to the realization of water saving and fertilizer saving and environment friendly development The effect of ion accumulation in the root zone should be paid attention to when using the closed liquid supply method In the formula of the later nutrient solution the closed coconut coir needs to reduce the ion content of SO42 the closed turf needs to reduce the content of K and Ca2 and the closed perlite needs to reduce the content of H2PO4 Key words tomato matrix the way of liquid supply ion accumulation 基质栽培是应用最广泛的一种无土栽培模式 1 具有栽培基质来源广泛 生产成本低 技术要求不 高的特点 2 栽培基质可分为有机基质和无机基质 有机基质含有植物所需的部分营养元素 包括草 炭 椰糠 菇渣等 无机基质自身不含植物可利用 的养分 其材料廉价易得 有珍珠岩 蛭石 河沙 等 3 熊静 4 研究表明 椰糠和草炭栽培较岩棉更有 利于提高番茄生长和产量 但椰糠和草炭基质中的 离子积累高于岩棉 Dyko等 5 研究表明 在番茄栽 培基质中 岩棉栽培基质中电导率 EC 值和化学吸 附的离子均低于椰糠 因此 有机基质更容易产生 盐分积累 需要加强营养液管理 基质栽培中根据营养液是否回收利用可分为开 放式 营养液不再回收利用 和封闭式 营养液循环利 用 6 开放式营养液外排 容易导致水肥浪费和农 业环境污染 7 大量废弃的营养液给环境带来了巨大 压力 封闭式使营养液回流到营养液池中 水肥循 环利用 节水减肥 是友好的基质栽培供液方式 8 Van Os 9 研究表明 与开放式系统相比 营养液循环 使用的水量减少了30 肥料减少了40 以上 且 提高了水肥利用效率 Oztekin等 10 研究了开放式和 封闭式系统中营养液EC水平对番茄作物的影响 结 果表明 与开放式相比 封闭式外排到环境中的氮 磷和钾的含量显著减少 但根区EC值和盐分累积明 显高于开放式 根区离子积累程度主要取决于营养 液供液方式 更换频率和基质种类等 11 盐分积累已 成为制约基质栽培作物产量和品质提高的关键因素 12 基质类型决定了营养液的管理模式 本研究选 用3种类型的基质 研究了开放和封闭模式下盐分 积累情况 以及管理模式对作物生长和产量的影 响 为基质栽培节水减肥 营养液科学管理提供技 术支撑 1 材料与方法 1 1 试验地概况 试验于2022年8月在北京市农林科学院蔬菜研 究所连栋玻璃温室 116 30E 39 94N 中进行 1 2 试验材料 供试品种为 瑞粉882 由瑞克斯旺 中国 农业 1 期 王文选 等 栽培基质和供液方式对番茄产量 品质及根区离子积累的影响 177 科技有限公司提供 属无限生长型番茄 供试基质 椰糠 草炭 珍珠岩 1 3 试验设计 试验设计3个栽培基质 椰糠 coconut coir 草炭 turf 珍珠岩 perlite 两个供液方式 开放 式 open 封闭式 close 开放式供液方式是灌溉回 流的营养液直接外排 不再回流到营养液池中 封 闭式供液方式是灌溉回流的营养液回收到营养液 池循环利用 试验共设计6个处理 开放式椰糠 OC open coconut coir 开放式草炭 OT open turf 开放式珍珠岩 OP open perlite 封闭式椰 糠 CC closed coconut coir 封闭式草炭 CT closed turf 封闭式珍珠岩 CP closed perlite 营养液 配方为北京市农林科学院蔬菜研究中心刘增鑫 13 的地 下水改良配方 配方内大中量元素N P K Ca Mg S含量分别为5 25 0 23 2 81 6 81 5 0和 0 47 mmol L 微肥为通用配方 14 营养液EC值为 2 0 2 2 mS cm pH 6 0 6 5 每个处理设置1个 200 L的营养液槽 每次配满后待水泵 底吸泵 抽取 不到后添加新营养液 每个营养液槽新加的营养液 EC和pH值保持一致 整个生长周期供液时间为 7 30 17 30 每次供液8 min 每天灌溉6次 每株每天的灌溉量为2 0 L 栽培系统采用北京市农 林科学院蔬菜研究所研发的基质槽培系统 专利号 ZL201510214349 X 1 4 栽培管理 整个生长周期按日常田间管理进行吊秧 打枝 和去顶 1 5 测定指标和方法 1 5 1 生长指标测定 试验于2022年8月播种 待幼苗四叶一心时定植 定植后7天 选择6株生 长一致的植株 使用卷尺和游标卡尺测定植株株高 和茎粗 每7天测定1次 1 5 2 品质指标测定 于果实红熟期 各个处理选 取果实大小和成熟度一致的红果进行品质指标的测 定 每个处理随机取5个果实 用电子天平称量其 鲜重 放入恒温烘箱105 杀青30 min 75 恒温 烘干 称量其干重 并计算含水率 采用2 6 二氯酚靛酚比色法测定Vc含量 15 采 用考马斯亮蓝比色法测定可溶性蛋白的含量 16 采用 蒽酮比色法测定可溶性糖含量 17 采用氢氧化钠滴定 法测定可滴定酸含量 18 每个处理3次重复 1 5 3 产量及水分利用效率测定 每次采收统计单 株产量 每个处理重复统计6株 记录全程肥料和 水的添加量及每次更换营养液前营养液的剩余量 计算水分利用效率 19 和单株肥料偏生产力 20 单株作物耗水量 m3 水的添加量 m3 营养 液剩余量 m3 每个处理株数 水分利用效率 kg m3 单株产量 kg 单株作物 耗水量 m3 单株肥料偏生产力 kg kg 单株产量 kg 单株 作物总施肥量 kg 1 5 4 基质理化性质测定 取椰糠 草炭和珍珠岩 基质进行测定 空玻璃烧杯质量记为W1 空玻璃杯 体积记为V 烧杯 基质质量记为W2 装满基质的 烧杯浸入水中24 h 吸足水分后称重 记为W3 湿 润纱布重量记为W4 将烧杯倒置 直到杯无水分溢 出 称重记为W5 计算公式如下 容重 W2 W1 V 持水能力 W5 W1 W4 W2 W1 100 总孔隙度 W3 W2 V 100 基质理化性质见表1 1 5 5 根区溶液采集与测定 定植后 每12天进 行1次根区溶液的采集 根区溶液采用陶土头根区 溶液采样器采集 每个处理3次重复 每次重复采 集50 mL 共150 mL 放4 冰箱保存 用于测定 K Ca2 Mg2 H2PO4 SO42 含量 每次采集时测 量并记录EC值 溶液中离子含量采用ICP OES 美 国Perkin Elmer公司 optima 8000 仪器进行测定 称取适量样品至聚四氟乙烯消解罐中 加入5 mL硝 酸 静置 反应结束后 盖盖密封 放入微波消解 仪消解 待温度冷却至50 以下后 取出消解罐放 入通风橱中 打开消解罐 用超纯水润洗 转移至 表 1 基质理化性质 Table 1 Physicochemical properties of matrix 基质 Matrix 容重 g cm 3 Volumetric weight 持水能力 Water holding capacity 总孔隙度 Total porosity pH 电导率 Electrical conductivity EC mS cm 椰糠 Coconut coir 0 126 710 15 82 38 6 12 0 57 草炭 Turf 0 254 384 21 67 51 6 88 0 62 珍珠岩 Perlite 0 072 268 57 70 40 7 01 0 178 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 31 卷