植物营养水对温室黄瓜生长影响及其节水效应

李道西，王一博，高粱河，李彦彬，雷宏军，王 东

(1. 华北水利水电大学水利学院，郑州 450046; 河南省节水农业重点实验室，郑州 450046; 3. 河南省三门峡市植保站, 河南 三门峡 472000)

2012年中央一号文件指出实现农业持续稳定发展、长期确保农产品有效供给，根本出路在科技。“植物营养水”是在当前农业科技创新，节水农业，作物施肥水肥一体化，“菜篮子”工程的大农业背景下，由国内知名农业专家王连洪先生历经16年潜心研制出来的一种高端植物营养液体肥料。他将“植物比作人，把作物当人看”，水就是作物所必需的营养，将我国传统的中医学与植物营养学结合，利用人体中医学原理与植物营养所需养分，研发出的一种含氮磷钾、钙镁硫、锌硼铁、钼镍铜锰、硅钛等大中微量元素和有益元素的“中药煲”，普通自来水经过“中药煲”调理形成的一种高端植物营养，是植物的高档“保健品”，简称“植物营养水”。

已有研究表明，通过对灌溉水进行磁化[1-4]、曝气[5,6]、增温[7,8]或加入微量元素[9]等，均可以有效调节植物生长的水土环境，实现作物增产增质的目的。但这些方法有的成本较高，有的效果不稳定，而且普遍功能单一，不易推广应用。而本研究所用的植物营养水利用奥泉方舟植物生态水发生器对灌溉水进行净化、矿化、磁化，实现了灌溉水的营养化。净化：高能生化陶瓷、椰壳活性炭和KDF铜合金介质能有效过滤掉铅、汞、镍、铬等重金属；矿化：多种矿石及石决明、珍珠、血竭、甲珠等天然物质在水的作用下能溶出角质蛋白、碳酸钙、多种酶、多种氨基酸和锌、锰、铜、铁、硒等多种微量元素；磁化：使用高磁铁切割水中分子链，形成小分子团水，降低水的硬度，增加水中含氧量，托玛琳宝石和纳米陶瓷颗粒可发射6～15 μm的远红外线、负离子和生物电，这些能量和磁化结合，能使水变成高能量的小分子团体活性水。经权威部门检测，该“植物营养水”呈弱碱性，与常规水相比，溶解氧和微量元素含量明显增加，水的硬度和重金属含量明显减小。

多年来，在山东寿光蔬菜、陕西猕猴桃以及三门峡市的烟草、温室蔬菜、草莓、葡萄、玉米、花生、红薯等27个农产品中试验研究，取得明显效果[10-13]。该仪器安装简便，操作简单，回报率高。为了进一步验证该植物营养水的增产增收效果，试验研究了植物营养水对温室黄瓜生长变化及节水效应的影响，以期为植物营养水的应用提供理论依据和实践指导。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2016年3-5月在郑州市华北水利水电大学龙子湖校区农业高效用水试验场的玻璃温室内进行，该地年平均气温14.4 ℃，全年日照时数约2 400 h，无霜期220 d。

试验以黄瓜为供试蔬菜，水源为试验场内的井水，所用仪器为河南奥泉农业科技有限公司提供的营养水发生器，该仪器内部有矿石磁铁组合，水通过后可缓溶出一定量的微量元素，然后再通过磁铁对灌溉水进行磁化处理。

1.2 试验设计

试验于2006年3月19日进行黄瓜幼苗移栽，移栽前做0.5 m宽垄，垄上开毛沟放置Φ16内嵌式滴灌管，滴头间距为40 cm，垄沟内以40 cm间距种植黄瓜，各处理在定植前全部采用营养水灌溉，灌水量相同，同时注意温室的通风与保温，以保证幼苗成活。在幼苗完全成活后于4月6日开始对比试验，试验期间根据实际情况确定灌水定额，并及时进行整枝、除草、喷施农药等农艺措施，试验于5月底结束。生育期内各处理施肥、农艺管理措施相同。

试验设置3个不同灌水定额的营养水处理和1个对照处理，每个处理设置2个重复。4个处理的灌水周期相同，灌水定额根据温室内的蒸发皿计算确定。对照处理编号为CK，其灌溉水为普通井水，若充分灌溉的灌水定额为Q，则3个营养水处理的灌水定额定为Q、0.8Q、1.2Q，对应编号分别为YQ1.0、YQ0.8、YQ1.2，具体灌溉制度见表1。试验小区插花布置，每小区净面积约12 m2，每个试验小区灌水量独立计量。

表1 灌溉试验处理Tab.1 Irrigation Treatments

注：灌水定额根据温室内的蒸发皿计算确定，各处理施肥、农艺管理措施相同。

1.3 观测内容及方法

(1)株高与茎粗。利用直尺、钢卷尺测量地面至植株最顶端生长点的高度；通过电子游标卡尺测量距地面20 cm的茎粗，观测时尽量将植株扶正、拉直。每个重复选取4个典型株，每6 d观测植株高度的变化。

(2)根系。通过原位冲洗分层取根取较为完整的黄瓜根系，然后测量最大主根长度、根系体积、干重、鲜重以及植株地上部分的干重，并计算根冠比。每个重复选取2个典型株，黄瓜生长盛期取样。

(3)产量。利用精度为1g的电子秤测量每个重复的总产量、典型株上的果实数量及单果质量，试验期间共进行了6次采摘，无固定采摘周期。

2 结果分析

2.1 营养水对黄瓜株高和茎粗变化的影响

图1给出了不同试验处理黄瓜株高和茎粗变化变化。不难看出，相同灌水定额条件下，与对照相比，营养水处理的黄瓜株高和茎粗整个生育期均较高，株高平均增高11.5%，茎粗平均增大4.0%，而且越到生育后期，株高和茎粗均增加越明显。但是，水分亏缺条件下，与对照相比，营养水处理的株高和茎粗却均有所下降。从图1还可以看出，同样是营养水条件下，不同灌水定额对株高和茎粗的影响也很显著，灌水定额越大，株高和茎粗越大。由此说明，营养水能够促进黄瓜株高和茎粗的增长，即便是过量。但是，若灌水不足，即便灌溉营养水，株高和茎粗的生长仍会受到抑制。

(a)株高

(b)茎粗图1 黄瓜株高和茎粗变化

2.2 营养水对黄瓜根系生长变化的影响

黄瓜的根系属于须根系，根系分布较浅，主要分布在10～20 cm的深度范围，水平面上分布呈网状，分布范围较大，主根数量较多根毛数量庞大。试验于黄瓜生长盛期取根，取根时黄瓜根系还未木质化，较脆易断，主根上一般结有根瘤菌。

图2给出了不同灌溉处理黄瓜根长密度(根系体积与总根长的比值)的对比。一般来说，根长密度越大，根系截面面积越大，根系吸水能力越强。可以看出，相同灌水定额条件下，与对照相比，营养水处理的根长密度明显较大。试验取样的直观观测结果也显示，营养水处理的主根数略少，但是主根明显粗壮，且营养水处理的根系根毛数量十分庞大。由此说明，营养水对黄瓜根系生长确实有促进作用。但是，同样是营养水，不同灌水定额条件下的黄瓜根长密度也有显著不同，以充分灌水条件下的根长密度最大。相反，灌溉过多或过少的营养水都会抑制根系生长。

图2 不同灌溉处理黄瓜根长密度的比较

图3给出了不同灌溉处理黄瓜根鲜重密度(根系鲜重与体积的比值)的对比。一般来说，根系鲜重密度越大，根系越不易因扰动而折断，反之亦然。可以看出，相同灌水定额条件下，与对照相比，营养水处理的根鲜重密度明显较小。但是，同样是营养水，水分亏缺处理的根系鲜重密度较大。由此说明，营养水灌溉会使根系变得较脆，适当的水分亏缺有利于增强根系的硬度。

图3 不同灌溉处理黄瓜根鲜重密度的比较

图4给出了不同灌溉处理根冠比(根干重与地上干物质重的比值)的对比。从图4可以看出相同灌水定额条件下，与对照相比，营养水处理的根冠比略大，但没有明显差异。水分亏缺处理根冠比最大，过量灌溉处理的根冠比最小。由此说明，营养水对黄瓜地下的根系和地上的植株的生长促进作用是同步的，才导致根冠比较对照处理没有明显差异。但是，过多的营养水将更多地促进植株地上干物质的积累，而较少的营养水将更多地促进植株地下根系的生长。

图4 不同灌溉处理黄瓜根冠比的比较

2.3 营养水对黄瓜产量和水分生产率的影响

由表2不难看出，3个营养水处理的小区平均产量和水分生产率均明显高于对照处理。相同灌水定额条件下，营养水处理较对照增产1.24倍。与充分灌溉营养水相比，一定程度减少营养水灌溉量，会减少黄瓜产量，但会提高水分生产率；一定程度增加营养水灌溉量，产量增加不明显，而且会显著降低水分生产率。

表2 不同灌溉处理黄瓜产量及水分生产率Tab.2 Water productivity and yields of cucumber under different irrigation treatments

注：a、b、c为同一列在p<0.05水平上差异显著。

3 结 语

将常规灌溉水经过奥泉方舟植物生态水发生器，将灌溉水进一步净化、矿化和磁化，可以实现灌溉水的营养化。试验结果表明：

(1)株高和茎粗表现出相同的变化趋势。相同灌水定额条件下，营养水处理的黄瓜株高和茎粗较对照均有所提高，分别提高11.5%和4%；而且过多的灌溉营养水还会进一步促进株高和茎粗的增长，反之，才会受到抑制。

(2)适宜灌水量条件下，营养水处理的根系较对照处理明显发达，但灌溉过多或过少的营养水都会一定程度抑制根系生长。

(3)无论灌溉量多少，营养水均能显著提高作物产量和水分利用率，相同灌水定额条件下，产量和水分生产率提高达1.24 倍。

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