栽培基質(zhì)和供液方式對番茄產(chǎn)量 品質(zhì)及根區(qū) 離子積累的影響 王文選1 2 劉明池1 3 陳 婕1 3 武占會1 3 丁海鳳1 4 王寶駒1 3 王麗萍2 季延海1 3 1 北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北都市農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗室 北京100097 2 河北工程大學(xué) 河北邯鄲 056000 3 國家工程技術(shù)研究中心 北京 100097 4 京研益農(nóng) 北京 種業(yè)科技有限公司 北京100097 摘要 目的 明確不同栽培基質(zhì)和供液方式下番茄根區(qū)離子積累情況 以期為番茄栽培基質(zhì)和灌溉模式的選 擇和營養(yǎng)液配方的調(diào)整提供參考 方法 以 瑞粉882 番茄為試材 設(shè)置3個栽培基質(zhì) 椰糠 草炭和珍珠 巖 和2個供液方式 開放式和封閉式 處理 即 開放式椰糠 OC 開放式草炭 OT 開放式珍珠巖 OP 封 閉式椰糠 CC 封閉式草炭 CT 和封閉式珍珠巖 CP 6個處理 結(jié)合番茄生長 品質(zhì) 產(chǎn)量 根區(qū)溶液離子積 累 水分利用效率以及肥料偏生產(chǎn)力進(jìn)行綜合分析 結(jié)果 相同供液方式下 草炭基質(zhì)更有利于番茄生長和 提高產(chǎn)量 相同基質(zhì)下 開放式有利于番茄生長和產(chǎn)量提高 但品質(zhì)低于封閉式 隨著生育期的延長 開放式 和封閉式均有離子積累的現(xiàn)象 導(dǎo)致根區(qū)溶液電導(dǎo)率 EC 值升高 且封閉式供液離子積累程度更加嚴(yán)重 生長 末期 CC CT和CP處理分別達(dá)到6 21 6 78和5 73 mS cm 封閉式珍珠巖營養(yǎng)液槽中EC值達(dá)到頂峰的時間 明顯晚于椰糠和草炭 選用珍珠巖作為栽培基質(zhì)可以減少營養(yǎng)液的更換頻率 生長末期番茄根區(qū)溶液離子積累 程度達(dá)到頂峰 表現(xiàn)為CT CC CP OT OC OP 離子的貢獻(xiàn)率由大到小為K Ca2 SO42 Mg2 H2PO4 番茄綜合效益表明 封閉式在水分利用效率和肥料偏生產(chǎn)力上優(yōu)于開放式 平均隸屬函數(shù)表明 封閉式草炭栽 培下番茄在節(jié)肥減排的基礎(chǔ)上 獲得最大的效益 結(jié)論 開放式供液方式可以提高番茄產(chǎn)量 但需水量巨 大 選用開放式供液方式時可選用草炭作為栽培基質(zhì) 封閉式更有利于實(shí)現(xiàn)節(jié)水節(jié)肥和環(huán)境友好型發(fā)展 選用 封閉式供液方式時需注意根區(qū)離子積累的影響 在后期營養(yǎng)液的配方中 封閉式椰糠需降低SO42 的離子含量 封閉式草炭需降低K Ca2 含量 封閉式珍珠巖需降低H2PO4 含量 關(guān)鍵詞 番茄 基質(zhì) 供液方式 離子積累 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 植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報 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 基金項目 北京市農(nóng)林科學(xué)院科技創(chuàng)新能力建設(shè)專項 KJCX20240407 財政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系項目 CARS 23 G 06 國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目 2022YFD1602402 北京市種質(zhì)創(chuàng)制和品種選育聯(lián)合攻關(guān)項目 G20220628003 聯(lián)系方式 王文選 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 基質(zhì)栽培是應(yīng)用最廣泛的一種無土栽培模式 1 具有栽培基質(zhì)來源廣泛 生產(chǎn)成本低 技術(shù)要求不 高的特點(diǎn) 2 栽培基質(zhì)可分為有機(jī)基質(zhì)和無機(jī)基質(zhì) 有機(jī)基質(zhì)含有植物所需的部分營養(yǎng)元素 包括草 炭 椰糠 菇渣等 無機(jī)基質(zhì)自身不含植物可利用 的養(yǎng)分 其材料廉價易得 有珍珠巖 蛭石 河沙 等 3 熊靜 4 研究表明 椰糠和草炭栽培較巖棉更有 利于提高番茄生長和產(chǎn)量 但椰糠和草炭基質(zhì)中的 離子積累高于巖棉 Dyko等 5 研究表明 在番茄栽 培基質(zhì)中 巖棉栽培基質(zhì)中電導(dǎo)率 EC 值和化學(xué)吸 附的離子均低于椰糠 因此 有機(jī)基質(zhì)更容易產(chǎn)生 鹽分積累 需要加強(qiáng)營養(yǎng)液管理 基質(zhì)栽培中根據(jù)營養(yǎng)液是否回收利用可分為開 放式 營養(yǎng)液不再回收利用 和封閉式 營養(yǎng)液循環(huán)利 用 6 開放式營養(yǎng)液外排 容易導(dǎo)致水肥浪費(fèi)和農(nóng) 業(yè)環(huán)境污染 7 大量廢棄的營養(yǎng)液給環(huán)境帶來了巨大 壓力 封閉式使?fàn)I養(yǎng)液回流到營養(yǎng)液池中 水肥循 環(huán)利用 節(jié)水減肥 是友好的基質(zhì)栽培供液方式 8 Van Os 9 研究表明 與開放式系統(tǒng)相比 營養(yǎng)液循環(huán) 使用的水量減少了30 肥料減少了40 以上 且 提高了水肥利用效率 Oztekin等 10 研究了開放式和 封閉式系統(tǒng)中營養(yǎng)液EC水平對番茄作物的影響 結(jié) 果表明 與開放式相比 封閉式外排到環(huán)境中的氮 磷和鉀的含量顯著減少 但根區(qū)EC值和鹽分累積明 顯高于開放式 根區(qū)離子積累程度主要取決于營養(yǎng) 液供液方式 更換頻率和基質(zhì)種類等 11 鹽分積累已 成為制約基質(zhì)栽培作物產(chǎn)量和品質(zhì)提高的關(guān)鍵因素 12 基質(zhì)類型決定了營養(yǎng)液的管理模式 本研究選 用3種類型的基質(zhì) 研究了開放和封閉模式下鹽分 積累情況 以及管理模式對作物生長和產(chǎn)量的影 響 為基質(zhì)栽培節(jié)水減肥 營養(yǎng)液科學(xué)管理提供技 術(shù)支撐 1 材料與方法 1 1 試驗地概況 試驗于2022年8月在北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研 究所連棟玻璃溫室 116 30E 39 94N 中進(jìn)行 1 2 試驗材料 供試品種為 瑞粉882 由瑞克斯旺 中國 農(nóng)業(yè) 1 期 王文選 等 栽培基質(zhì)和供液方式對番茄產(chǎn)量 品質(zhì)及根區(qū)離子積累的影響 177 科技有限公司提供 屬無限生長型番茄 供試基質(zhì) 椰糠 草炭 珍珠巖 1 3 試驗設(shè)計 試驗設(shè)計3個栽培基質(zhì) 椰糠 coconut coir 草炭 turf 珍珠巖 perlite 兩個供液方式 開放 式 open 封閉式 close 開放式供液方式是灌溉回 流的營養(yǎng)液直接外排 不再回流到營養(yǎng)液池中 封 閉式供液方式是灌溉回流的營養(yǎng)液回收到營養(yǎng)液 池循環(huán)利用 試驗共設(shè)計6個處理 開放式椰糠 OC open coconut coir 開放式草炭 OT open turf 開放式珍珠巖 OP open perlite 封閉式椰 糠 CC closed coconut coir 封閉式草炭 CT closed turf 封閉式珍珠巖 CP closed perlite 營養(yǎng)液 配方為北京市農(nóng)林科學(xué)院蔬菜研究中心劉增鑫 13 的地 下水改良配方 配方內(nèi)大中量元素N P K Ca Mg S含量分別為5 25 0 23 2 81 6 81 5 0和 0 47 mmol L 微肥為通用配方 14 營養(yǎng)液EC值為 2 0 2 2 mS cm pH 6 0 6 5 每個處理設(shè)置1個 200 L的營養(yǎng)液槽 每次配滿后待水泵 底吸泵 抽取 不到后添加新營養(yǎng)液 每個營養(yǎng)液槽新加的營養(yǎng)液 EC和pH值保持一致 整個生長周期供液時間為 7 30 17 30 每次供液8 min 每天灌溉6次 每株每天的灌溉量為2 0 L 栽培系統(tǒng)采用北京市農(nóng) 林科學(xué)院蔬菜研究所研發(fā)的基質(zhì)槽培系統(tǒng) 專利號 ZL201510214349 X 1 4 栽培管理 整個生長周期按日常田間管理進(jìn)行吊秧 打枝 和去頂 1 5 測定指標(biāo)和方法 1 5 1 生長指標(biāo)測定 試驗于2022年8月播種 待幼苗四葉一心時定植 定植后7天 選擇6株生 長一致的植株 使用卷尺和游標(biāo)卡尺測定植株株高 和莖粗 每7天測定1次 1 5 2 品質(zhì)指標(biāo)測定 于果實(shí)紅熟期 各個處理選 取果實(shí)大小和成熟度一致的紅果進(jìn)行品質(zhì)指標(biāo)的測 定 每個處理隨機(jī)取5個果實(shí) 用電子天平稱量其 鮮重 放入恒溫烘箱105 殺青30 min 75 恒溫 烘干 稱量其干重 并計算含水率 采用2 6 二氯酚靛酚比色法測定Vc含量 15 采 用考馬斯亮藍(lán)比色法測定可溶性蛋白的含量 16 采用 蒽酮比色法測定可溶性糖含量 17 采用氫氧化鈉滴定 法測定可滴定酸含量 18 每個處理3次重復(fù) 1 5 3 產(chǎn)量及水分利用效率測定 每次采收統(tǒng)計單 株產(chǎn)量 每個處理重復(fù)統(tǒng)計6株 記錄全程肥料和 水的添加量及每次更換營養(yǎng)液前營養(yǎng)液的剩余量 計算水分利用效率 19 和單株肥料偏生產(chǎn)力 20 單株作物耗水量 m3 水的添加量 m3 營養(yǎng) 液剩余量 m3 每個處理株數(shù) 水分利用效率 kg m3 單株產(chǎn)量 kg 單株作物 耗水量 m3 單株肥料偏生產(chǎn)力 kg kg 單株產(chǎn)量 kg 單株 作物總施肥量 kg 1 5 4 基質(zhì)理化性質(zhì)測定 取椰糠 草炭和珍珠巖 基質(zhì)進(jìn)行測定 空玻璃燒杯質(zhì)量記為W1 空玻璃杯 體積記為V 燒杯 基質(zhì)質(zhì)量記為W2 裝滿基質(zhì)的 燒杯浸入水中24 h 吸足水分后稱重 記為W3 濕 潤紗布重量記為W4 將燒杯倒置 直到杯無水分溢 出 稱重記為W5 計算公式如下 容重 W2 W1 V 持水能力 W5 W1 W4 W2 W1 100 總孔隙度 W3 W2 V 100 基質(zhì)理化性質(zhì)見表1 1 5 5 根區(qū)溶液采集與測定 定植后 每12天進(jìn) 行1次根區(qū)溶液的采集 根區(qū)溶液采用陶土頭根區(qū) 溶液采樣器采集 每個處理3次重復(fù) 每次重復(fù)采 集50 mL 共150 mL 放4 冰箱保存 用于測定 K Ca2 Mg2 H2PO4 SO42 含量 每次采集時測 量并記錄EC值 溶液中離子含量采用ICP OES 美 國Perkin Elmer公司 optima 8000 儀器進(jìn)行測定 稱取適量樣品至聚四氟乙烯消解罐中 加入5 mL硝 酸 靜置 反應(yīng)結(jié)束后 蓋蓋密封 放入微波消解 儀消解 待溫度冷卻至50 以下后 取出消解罐放 入通風(fēng)櫥中 打開消解罐 用超純水潤洗 轉(zhuǎn)移至 表 1 基質(zhì)理化性質(zhì) Table 1 Physicochemical properties of matrix 基質(zhì) Matrix 容重 g cm 3 Volumetric weight 持水能力 Water holding capacity 總孔隙度 Total porosity pH 電導(dǎo)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 珍珠巖 Perlite 0 072 268 57 70 40 7 01 0 178 植 物 營 養(yǎng) 與 肥 料 學(xué) 報 31 卷