收稿日期 2019 04 09 基金項(xiàng)目 上海市科技興農(nóng)推廣項(xiàng)目 滬農(nóng)科推字 2018 第4 5號(hào) 國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃 2019YFD1001901 上海可控環(huán)境農(nóng)業(yè)工程技 術(shù)研究中心 19DZ2281300 作者簡介 丁小濤 1981 男 博士 副研究員 主要從事設(shè)施蔬菜栽培和設(shè)施蔬菜生長發(fā)育與調(diào)控方面的研究 E mail xiaotao198108 163 com 通信作者 E mail yy2 saas sh cn Tel 021 52235451 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2021 37 2 15 19 http www nyxb sh cn Acta Agriculturae Shanghai DOI 10 15955 j issn1000 3924 2021 02 03 丁小濤 張帥磊 褚英琪 等 溫室無土栽培廢液對(duì)西瓜生長及品質(zhì)的影響 J 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2021 37 2 15 19 溫室無土栽培廢液對(duì)西瓜生長及品質(zhì)的影響 丁小濤 張帥磊 褚英琪 何立中 王 虹 周 強(qiáng) 余紀(jì)柱 上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 上海市設(shè)施園藝技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 上海都市綠色工程有限公司 上海201403 摘 要 以西瓜品種 圣女紅 黃晶 和 黑津 為材料 使用玻璃溫室無土栽培產(chǎn)生的廢營養(yǎng)液 廢液 灌 溉塑料大棚土壤栽培的西瓜 研究廢液對(duì)西瓜生長 產(chǎn)量和果實(shí)品質(zhì)的影響 結(jié)果表明 無土栽培廢液灌溉可以 促進(jìn)西瓜生長 不同生長時(shí)間不同品種西瓜主蔓長 粗均有所增加 但葉片的光合作用沒有顯著增強(qiáng) 無土栽培 廢液灌溉可明顯提高不同品種西瓜果實(shí)的品質(zhì) 圣女紅 和 黑津 的中心糖和邊糖含量顯著增加 黑津 的可 溶性糖含量顯著增加 圣女紅 和 黃晶 的總酚和類黃酮含量顯著增加 無土栽培廢液灌溉顯著增加了 圣女 紅 和 黃晶 的產(chǎn)量 本研究可為深入探究現(xiàn)代溫室灌溉營養(yǎng)液的串級(jí)利用提供參考 關(guān)鍵詞 西瓜 無土栽培 廢營養(yǎng)液 中圖分類號(hào) S651 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 A 文章編號(hào) 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 西瓜為葫蘆科西瓜屬一年生草本植物 廣泛分布于熱帶和亞熱帶地區(qū) 其果肉甘甜多汁 清爽解渴 具有祛暑利尿的作用 是人們非常喜歡的水果之一 1 據(jù)統(tǒng)計(jì) 我國西瓜栽培面積已超過200萬hm2 產(chǎn) 量占世界西瓜總產(chǎn)量的60 以上 是世界上西瓜生產(chǎn)規(guī)模最大的國家 2 現(xiàn)代溫室茄果類蔬菜無土栽培 丁小濤等 溫室無土栽培廢液對(duì)西瓜生長及品質(zhì)的影響 方式為水肥一體化灌溉 需要進(jìn)行營養(yǎng)液的超量灌溉 溫室每天的排液量一般占總灌溉量的20 30 3 這些排出的營養(yǎng)液即廢營養(yǎng)液 俗稱為廢液或排液 目前 我國現(xiàn)代溫室蔬菜無土栽培的面積較 小 但隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們消費(fèi)水平的提高 現(xiàn)代智能溫室栽培面積將逐年增加 溫室無土栽培廢 液的循環(huán)利用也成為亟待解決的問題 4 據(jù)此 本試驗(yàn)以西瓜為材料 開展溫室無土栽培廢液循環(huán)利用 的研究 以期為溫室營養(yǎng)液的充分利用及減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)探索新的途徑 1 材料與方法 1 1 材料 試驗(yàn)在上海市崇明區(qū)港沿鎮(zhèn)國家設(shè)施農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心崇明基地進(jìn)行 所用西瓜品種 圣女紅 黃晶 和 黑津 均由上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院設(shè)施園藝研究所提供 2019年2月12日 將不同品種西瓜種子 浸種8 h后 用毛巾包好放入30 培養(yǎng)箱中進(jìn)行發(fā)芽 待芽長0 5 cm時(shí)播種至32孔穴盤中 以椰糠作為 育苗基質(zhì) 試驗(yàn)在塑料大棚中進(jìn)行 大棚東西走向 長 寬 高分別為32 m 8 m 3 3 m 整地施用 獅馬牌 復(fù)合 肥10 kg N P K 15 15 15 上海市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料有限公司提供 坐果后再次追施此復(fù)合肥10 kg 2019年4月2日 西瓜幼苗三葉一心時(shí)定植 株距0 25 m 行距4 m 定植后即搭建小拱棚 寬1 m 高 0 6 m 前期用薄膜進(jìn)行多層覆蓋 1 2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法 將栽培大棚分成18個(gè)小區(qū) 小區(qū)面積約14 m2 每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選擇5株進(jìn)行標(biāo)記 試驗(yàn)設(shè)置6個(gè)處 理 每個(gè)處理3個(gè)小區(qū) 隨機(jī)排列 分別為 1 圣女紅 清水灌溉 對(duì)照 CK 圣 2 圣女紅 溫室無土 栽培廢液灌溉 FY 圣 3 黃晶 清水灌溉 對(duì)照 CK 黃 4 黃晶 溫室無土栽培廢液灌溉 FY 黃 5 黑津 清水灌溉 對(duì)照 CK 黑 6 黑津 溫室無土栽培廢液灌溉 FY 黑 廢液為玻璃溫室 巖棉無土栽培番茄的灌溉排液 EC值3 4 dS m pH 6 1 4月18日進(jìn)行第一次灌溉 5月2日 5月19日 分別進(jìn)行第二次 第三次灌溉 每次每株灌溉無土栽培廢液1 L 對(duì)照灌溉清水1 L 植株均采用雙蔓整 枝 主蔓選第2 4雌花留一坐瓜 側(cè)蔓坐瓜后摘心 于4月28日 5月3日進(jìn)行人工授粉并作標(biāo)記 掛牌 后標(biāo)記授粉日期 其他田間管理按常規(guī)方法進(jìn)行 5月底至6月初全部采收 測定果實(shí)品質(zhì)和產(chǎn)量 1 2 1 不同處理西瓜主蔓長 粗的測定 分別于第一次灌溉后1 d 7 d 13 d 19 d 25 d測量不同處理的西瓜主蔓長 粗 每次每個(gè)小區(qū)測量 3株 1 2 2 不同處理西瓜葉片氣體交換參數(shù)的測定 使用LI 6400型光合儀 Li Cor Inc Lincoln NE 美國 在西瓜采收前測定西瓜葉片的氣體交換參數(shù) 選擇新展開的最大功能葉進(jìn)行測定 氣體交換參數(shù)包括凈光合速率 Pn 氣孔導(dǎo)度 Gs 胞間二氧化碳濃 度 Ci 和蒸騰速率 Tr 測定時(shí)的光量子通量密度設(shè)置為600 mol m2 s 溫度 濕度 CO2濃度為溫 室的自然條件 所有處理重復(fù)測定5次 1 2 3 不同處理西瓜品質(zhì)相關(guān)參數(shù)的測定 縱切取不同部位西瓜瓤混合后用于品質(zhì)指標(biāo)測定 果實(shí)可溶性固形物含量使用PAL 1便攜式數(shù)顯折 射計(jì) 日本ATAGO公司 分別測定中心糖和邊糖含量 可溶性糖 可溶性蛋白 總酚和類黃酮含量參考曹 建康等 5 方法測定 1 2 4 不同處理西瓜果實(shí)大小 質(zhì)量和產(chǎn)量的測定 西瓜收獲后 每處理隨機(jī)選取6個(gè)正常西瓜 用游標(biāo)卡尺測量單瓜橫 縱徑 電子秤稱取單瓜質(zhì)量 計(jì) 算小區(qū)產(chǎn)量 1 2 5 統(tǒng)計(jì)分析 使用SAS 9 3軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析 結(jié)果以平均值 標(biāo)準(zhǔn)差表示 使用Origin 7 5軟件進(jìn)行 作圖 61 上 海 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) 2 結(jié)果與分析 2 1 無土栽培廢液對(duì)西瓜主蔓長和粗的影響 如圖1所示 無土栽培廢液灌溉西瓜后 不同生長時(shí)間3個(gè)品種西瓜的主蔓長 粗均有所增加 西瓜 主蔓長不斷增加 但所有處理之間差異不明顯 主蔓粗在廢液澆灌后7 d和13 d時(shí)略有降低 澆灌后19 d 和25 d時(shí)又逐步增加 無土栽培廢液對(duì)不同品種西瓜主蔓長的增加效果較好 1 7 時(shí)間 d 330 220 110 0 主 蔓 長 c m 13 19 25 1 7 時(shí)間 d 7 5 6 0 4 5 3 0 主 蔓 粗 m m 13 19 25 CK 黃 FY 黑CK 圣 FY 圣 FY 黃 CK 黑 圖1 無土栽培廢液灌溉后不同品種西瓜主蔓長 粗的變化 Fig 1 Changes of plant main vine length and thickness of different watermelon varieties after irrigation with soilless culture waste nutrient solution 2 2 無土栽培廢液對(duì)西瓜葉片氣體交換參數(shù)的影響 從圖2可以看出 無土栽培廢液灌溉西瓜后 不同品種西瓜葉片的凈光合速率有所增加 但與對(duì)照差 異不顯著 同樣 處理后不同品種西瓜葉片的氣孔導(dǎo)度 胞間二氧化碳濃度與對(duì)照差異不顯著 黑津 葉 片的蒸騰速率最高 圣女紅 最低 3個(gè)品種間差異顯著 但同一品種不同處理西瓜葉片的蒸騰速率差異 不顯著 a a a a a a 30 25 20 15 10 5 0 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 b b b b a a 0 9 0 6 0 3 0 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 c bc bc b a ab 400 300 200 100 0 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 d cd bc b a a 12 9 6 3 0 圣 女 紅 黃 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 不同小寫字母表示P 0 05水平下差異顯著 CK表示清水灌溉 FY表示無土栽培廢液灌溉 圖2 無土栽培廢液灌溉后不同品種西瓜葉片氣體交換參數(shù)的變化 Fig 2 Changes of gas exchange parameters in leaves of different watermelon varieties after irrigation with soilless culture waste nutrient solution 2 3 無土栽培廢液對(duì)西瓜果實(shí)品質(zhì)的影響 無土栽培廢液灌溉可明顯提高不同品種西瓜果實(shí)的品質(zhì) 圖3 與對(duì)照相比 圣女紅 和 黑津 果 實(shí)的中心可溶性固形物 中心糖 和邊際可溶性固形物 邊糖 含量在處理后顯著增加 黑津 果實(shí)的可 溶性糖含量顯著增加 廢液灌溉增加了3個(gè)品種西瓜果實(shí)的可溶性蛋白含量 但與對(duì)照差異均不顯著 同時(shí) 廢液灌溉顯著提高了 圣女紅 和 黃晶 果實(shí)的總酚和類黃酮含量 2 4 無土栽培廢液對(duì)西瓜果實(shí)大小和產(chǎn)量的影響 從圖4可以看出 無土栽培廢液灌溉西瓜后 不同品種西瓜果實(shí)的縱徑 橫徑均有所增加 但與對(duì)照 差異不顯著 黑津 果實(shí)的縱徑 橫徑最小 廢液灌溉使 圣女紅 和 黃晶 的單果質(zhì)量和產(chǎn)量顯著增 加 其產(chǎn)量較對(duì)照分別增加了8 6 和6 1 71 丁小濤等 溫室無土栽培廢液對(duì)西瓜生長及品質(zhì)的影響 b a d cd d bc 14 12 10 8 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 CK FY b a b b b a 12 8 4 0 圣 女 紅 黃 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 紅 黃 晶 黑 津 CK FY c c bc b a a 15 13 11 9 7 5 圣 女 紅 黃 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 紅 黃 晶 黑 津 CK FY c b c a b b 0 45 0 30 0 15 0 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 CK FY 中 心 可 溶 性 固 形 物 含 量 邊 際 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 總 酚 含 量 O D 2 8 0 g 1 類 黃 酮 含 量 O D 3 2 5 g 1 不同小寫字母表示P 0 05水平下差異顯著 CK表示清水灌溉 FY表示無土栽培廢液灌溉 圖3 無土栽培廢液灌溉后不同品種西瓜果實(shí)品質(zhì)相關(guān)參數(shù)的變化 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 紅 黃 晶 黑 津 CK FY ab a c bc d d 200 180 160 140 120 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 CK FY b a b a c c 2 8 2 1 1 4 0 7 0 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 CK FY b a b a c c 45 30 15 0 圣 女 紅 黃 晶 黑 津 CK FY 橫 徑 m m 縱 徑 m m 單 瓜 質(zhì) 量 k g 產(chǎn) 量 t h m 2 不同小寫字母表示P 0 05水平下差異顯著 CK表示清水灌溉 FY表示無土栽培廢液灌溉 圖4 無土栽培廢液灌溉后不同品種西瓜果實(shí)縱橫徑 單瓜質(zhì)量和產(chǎn)量的變化 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 結(jié)論與討論 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn) 無土栽培廢液灌溉后 不同生長時(shí)間西瓜的主蔓長和粗雖然有些增加 但差異不明顯 說 明無土栽培廢液對(duì)促進(jìn)西瓜植株?duì)I養(yǎng)生長的效果有限 光合作用是植物最基本的生理活動(dòng) 為植物生長 發(fā)育提供必要的同化物質(zhì) 保持正常的光合作用是植物生長發(fā)育的必要條件 6 本研究中 不同處理西 瓜葉片凈光合速率差異不顯著 均非常大 說明各處理西瓜葉片生長均很好 無土栽培廢液灌溉沒有使西 瓜葉片的光合作用受到明顯的影響 西瓜果實(shí)的糖 可溶性蛋白 總酚 類黃酮含量是評(píng)價(jià)西瓜品質(zhì)的重要指標(biāo) 7 9 無土栽培廢液灌溉 處理后 不同品種西瓜果實(shí)的邊糖和中心糖含量均有所提高 其中 圣女紅 和 黑津 為顯著提高 不同 處理西瓜果實(shí)的可溶性糖 可溶性蛋白含量也有所增加 其中 黑津 果實(shí)的可溶性糖含量為顯著增加 表 明無土栽培廢液灌溉對(duì)提高西瓜果實(shí)中的糖含量有一定作用 杜少平等 10 研究發(fā)現(xiàn) 適當(dāng)調(diào)整施肥措 施 有利于西瓜果實(shí)品質(zhì)提升 果蔬組織中存在著大量的酚類物質(zhì)和類黃酮等植物次生代謝產(chǎn)物 它們 81 上 海 農(nóng) 業(yè) 學(xué) 報(bào) 與果蔬的色澤 品質(zhì)和風(fēng)味 抗逆性等關(guān)系密切 黃酮類化合物具有抗氧化 抗衰老 抗腫瘤 降血脂的功 效 對(duì)減少自由基的產(chǎn)生和清除自由基有一定的作用 即抗氧化作用 酚類物質(zhì)具有良好的抗氧化 降血 脂等作用 酚類物質(zhì) 類黃酮含量高低是果蔬營養(yǎng)價(jià)值和醫(yī)療保健作用的重要體現(xiàn) 11 12 本試驗(yàn)中無土 栽培廢液灌溉后 不同品種西瓜果實(shí)的總酚含量和類黃酮含量均有所增加 其中 圣女紅 和 黃晶 為顯 著增加 說明溫室無土栽培廢液對(duì)西瓜果實(shí)品質(zhì)的改善有明顯作用 西瓜栽培生產(chǎn)中 種植者會(huì)通過各種方式增加西瓜產(chǎn)量 13 15 本試驗(yàn)中無土栽培廢液使 圣女紅 和 黃晶 的單瓜質(zhì)量和產(chǎn)量均顯著增加 黑津 產(chǎn)量增加不顯著 這可能與品種有關(guān) 總體來看 灌溉無土 栽培廢液可提高西瓜產(chǎn)量 溫室無土栽培廢液的有效利用一直是困擾設(shè)施生產(chǎn)的重要問題 廢液利用關(guān)系到肥料配方的改進(jìn) 廢液的添加比例 營養(yǎng)液的消毒等問題 本研究表明 將無土栽培廢液直接灌溉大棚土壤栽培的西瓜 可 以促進(jìn)不同品種西瓜的生長 西瓜果實(shí)的品質(zhì)有所改善 產(chǎn)量也有一定提高 本研究對(duì)促進(jìn)西瓜生產(chǎn)和 經(jīng)濟(jì)效益的提升 尤其是在較為貧瘠的土壤地區(qū) 有重要意義 現(xiàn)代溫室番茄 土壤西瓜 營養(yǎng)液串級(jí)利 用的模式 可為探索無土栽培營養(yǎng)液的充分利用提供新的途徑 參 考 文 獻(xiàn) 1 王瑋 汪國蓮 梁雙林 等 葉面噴施氨基多糖硒肥對(duì)西瓜生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響 J 江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2019 35 6 1413 1420 2 賀洪軍 西瓜綠色栽培新技術(shù)大全 M 北京 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)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 范潔群 吳淑杭 褚長彬 等 無土栽培營養(yǎng)液廢液循環(huán)利用研究進(jìn)展 J 農(nóng)學(xué)學(xué)報(bào) 2014 4 7 51 53 5 曹建康 姜微波 趙玉梅 果蔬采后生理生化實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) M 北京 中國輕工業(yè)出版社 2007 6 丁小濤 姜玉萍 劉娜 等 不同栽培基質(zhì)對(duì)夏季溫室番茄生長和光合特性的影響 J 上海農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào) 2019 35 6 46 53 7 欒非時(shí) 王鳳嬌 高鵬 等 西瓜果實(shí)可溶性糖含量的遺傳分析 J 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2014 45 9 25 33 8 劉繼培 張揚(yáng) 李颯 等 施用不同土壤改良劑對(duì)西瓜產(chǎn)量及品質(zhì)的影響 J 中國瓜菜 2019 32 8 98 101 9 武衍 陳佩 王燦磊 等 無紡布限根栽培對(duì)西瓜果實(shí)發(fā)育及其營養(yǎng)品質(zhì)的影響 J 中國農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 2013 18 2 45 49 10 杜少平 馬忠明 薛亮 有機(jī)無機(jī)肥配施對(duì)砂田西瓜產(chǎn)量 品質(zhì)及水氮利用率的影響 J 果樹學(xué)報(bào) 2020 37 3 380 389 11 韓曉婷 徐久婷 魏凌云 等 干制方法對(duì)枇杷葉總酚 黃酮等成分及抗氧化活性的影響 J 西北林學(xué)院學(xué)報(bào) 2020 35 1 130 134 12 陳亮 李醫(yī)明 陳凱先 等 植物多酚類成分提取分離研究進(jìn)展 J 中草藥 2013 44 11 1501 1507 13 崔廣祿 不同基質(zhì)配比對(duì)小果型西瓜生長 產(chǎn)量和品質(zhì)的影響 J 中國瓜菜 2018 31 5 33 36 14 王瑞珍 李國軍 許麗 等 設(shè)施西瓜連作障礙防控技術(shù)研究 J 上海蔬菜 2019 4 72 74 77 15 王磊 常培培 張自坤 等 種植方式和密度互作對(duì)露地立架小型西瓜產(chǎn)量和品質(zhì)影響 J 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) 自然科學(xué)版 2018 38 2 59 64 責(zé)任編輯 閆其濤 91