阳台“一米菜园”不同配方基质番茄栽培的效果评价

熊 文，罗军元，雷礼文，付小琴，李 涵，许煜峰

(江西省红壤研究所，江西 南昌 331717)

0 引 言

近年来，阳台蔬菜作为一种新型种植模式逐渐受到人们的欢迎。但是由于该模式对基质要求较高，且基质投入成本偏大，从而限制了阳台蔬菜的进一步推广，特别是不耐连坐的番茄等作物的推广[1]。因此，开发成本便宜且适用性较强基质原料就成为国内外科研工作者的重点。

在我国，无土栽培技术研究历史较为悠久，比如，浙江沿海地区曾发明了利用渔船进行蔬菜栽培的技术[2]。同时，秦汉时期也有“暖窑种瓜”的记载[3]。新中国成立以来，全国的无土栽培技术也取得了长足的进步。比如，1975年，国内农业科研人员开展了番茄和黄瓜等蔬菜的无土基质栽培研究与应用[4]。20世纪80年代开始，国家农业部门组织开展了多种基质种类的无土栽培方面的科技攻关课题[5]，并研发了利用浮板和毛管进行无土基质栽培的系统。“九五”以来，一方面，国家高度重视无土基质栽培技术的推广和应用[6]；另一方面，着力推进无土基质栽培与设施农业协同发展。在这期间，无土基质栽培技术不断推陈出新，其中以阳台园艺的发展作为迅速[7]。但是，作为阳台园艺的基础，由于基质种类不一，且适用性差异较大，目前有关基质配方效果评价还有待进一步研究。因此，本研究以番茄为研究对象，将腐熟的牛粪和鸡粪以及蛭石、草炭、河沙等进行不同用量的配比，从而形成6种配方基质，同时以当地传统的配方商品基质(腐熟的腐熟的牛粪、鸡粪、草炭、蛭石、河沙比例为2∶3∶2∶1∶2)为对照，在番茄生长过程中，系统监测了基质的理化指标质、番茄的生长指标和果实产量及品质等。以期筛选出适宜的基质配方，从而为阳台“一米菜园”的大面积应用提供技术依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及试验地概况

本试验的时间为2016年9月至2017年4月，试验地属于典型的低丘陵地区，海拔为27.5 m，位于江西省南昌市进贤县张公镇马家村(116°10′53″E，28°20′52″N)，供试番茄品种为“千禧”。该地区属于中亚热带季风气候，干湿季节明显，多年平均的降雨量和年均温度分别为1 537 mm和18.1 ℃，雨季时间为每年的3月至6月，降雨量占全年雨量的65%；旱季时间为每年的7月至9月，年均气温。试验大棚中的温度维持在20 ℃～35 ℃，相对湿度保持在60%～80%，光照与室外相似。

1.2 试验设计

将腐熟的鸡粪和牛粪以及草炭、蛭石和河沙等按照不同的用量和比例配置了6种配方的基质，同时以商品基质为对照，合计为7个配方处理，具体配方体积见表1。每个处理3次重复，一个重复一个培养槽，各小区之间按照随机区组排列，共计21槽。在具体的管理中，所有小区均按照相同的水肥管理和病虫害防治方法执行。

表1 不同处理的基质配方体积比Table 1 The volume ratios of substrates in different treatments

1.3 测定指标

1.3.1 栽培基质pH值和EC测定。定植0 d(2016年8月20日，定植前)与定植100 d(2016年11月28日，盛果期)可以较好的表示基质对于番茄的支撑和贡献能力，因此，本研究在这两个时期，称取风干栽培基质10 g，再加蒸馏水50 ml，震荡2至3 min，静置30 min，然后用pH计测定pH值，电导率仪测定EC值。

1.3.2 番茄生长指标。(1)株高、茎粗测定：分别于定植30 d、60 d、90 d和120 d(2016年9月20日：苗期、2016年10月20日：盛花期、2016年11月20日：果实开始成熟期、2016年12月20日：果实采摘期),在距离基质上部5 cm处用游标卡尺测定番茄的茎粗，并采用卷尺测定番茄基部到生长点的长度(株高)。

(2)干鲜重测定：定植100 d时(2016年11月28日，番茄盛果期)，测定地下部分、地上部分干鲜重，然后计算根冠比。

1.3.3 番茄光合生理指标。定植100 d(2016年11月28日，番茄盛果期)，取样日上午10:00左右，每个小区选择代表性植株，并分别选取番茄中上部的三片功能叶片，使用便携式光合测定仪测定叶片的蒸腾速率(EVAP)、气孔导度(Gs)、净胞间CO2浓度(Ci)和光合速率(Pn)。

1.3.4 番茄品质与产量指标。(1)品质的测定：于定植100 d(2016年11月28日，番茄盛果期)取各处理相同部位的果实进行可溶性糖、有机酸含量、维生素C(Vc)的测定。Vc、可溶性总糖、有机酸含量分别采用二甲苯萃取比色法、蒽酮比色法、酸碱滴定法测定。

(2)果实产量的测定：番茄成熟(果实通红为成熟标准)后，每次采收时均进行单株番茄结果数量和每槽的番茄结果数量，用电子天平测定单株番茄产量，本研究共采收20次，最后进行产量累积计算。

1.4 数据处理

试验数据在Excel 2007里进行整理，并采用SPSS 18.0软件进行统计分析，方差分析采用最小显著差数法(LSD)，P<0.05为差异显著。图件采用Origin 8.5 进行制作。

2 结果与分析

2.1 栽培基质理化性质变化情况

2.1.1 番茄定植各处理基质的pH变化。与定值0天相比，定值100 d时各处理基质的pH均明显降低(表2)。在定植0天，除CK基质的pH为中性，其他所有配方基质的pH均呈碱性(8.11～8.78)。而定植100 d时，配方A、B、C、D、E、F处理的基质pH均呈现不同幅度的下降，降幅为1.82%～15.8%，其中配方C处理基质的pH下降幅度为最大，其次是配方基质A、E、F、B、D。

表2 番茄定植0 d和100 d时各处理基质的pH变化Table 2 The changes of pH in different treatments at 0 d and 100 d after tomato planting

2.1.2 番茄定植基质的EC变化。与定值0 d相比，定值100 d时配方A和C处理的EC值降低幅度居中，但均大于CK(表3)。定植0 d时，所有配方处理下基质的EC为2.75～3.62 ms·cm-1。在所有处理中，配方F处理下基质的EC最高(3.62 ms·cm-1)，配方A略低(3.57 ms·cm-1)，且配方F和A处理下基质的EC显著高于CK。与定值0 d相比，所有配方处理下基质的EC在定植100 d时均普遍降低，降幅为28.0%～40.7%，其中配方E处理的降幅最大，其次为配方B、A、C、F、CK和D处理。

表3 番茄定植0 d和100 d时各处理基质的EC变化(ms·cm-1)Table 3 The changes of EC in different treatments at 0 d and 100 d after tomato planting

2.2 栽培基质对番茄生长的影响

2.2.1 栽培基质处理对不同定值时期番茄株高的影响。随着定值时间的延长，各处理下番茄的株高均显著增加(图1)，在番茄定植30 d、60 d、90 d和120 d，各处理株高从37.7～43.8 cm生长至187～209 cm，且株高的变化率先快后慢。各处理间，配方A、C和CK处理下株高均高于配方B、D、E和F处理，同时，配方A和C处理下番茄株高与CK无显著差异。

注：不同的小写字母表示同一时期各处理存在显著差异(P<0.05)。下同。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between treatments at the same stage(P<0.05).The same is as below.图1 各基质处理下不同定值时期番茄株高变化Fig.1 The changes of plant height among treatments at different growth stages

2.2.2 栽培基质处理对不同定值时期番茄茎粗的影响。与株高的结果相似，随着定值时间的延长，各处理下番茄的茎粗均显著提升(图2)，在番茄定植30 d、60 d、90 d和120 d，各处理茎粗从7.44～9.42 mm增加到12.7～14.0 mm，且茎粗的变化率也呈现出先快后慢的趋势。在各处理间，配方A、C和CK处理下株高均显著高于配方B、D、E和F处理，同时，配方A和C处理下番茄株高与CK无显著差异。由图2可知，定植30 d后，配方A处理的蕃茄茎粗显著高于其他配方(P<0.05)，而定植60 d时，番茄茎粗的增加率明显高于其它处理，各处理茎粗在11.2～12.3 mm之间，配方A、C、CK处理的茎粗显著高于配方B、D、E、F，其中配方E番茄的茎粗最小(11.2 mm)。定植的90 d后，各处理茎粗在12.1～13.1 mm之间，配方A、C、CK处理的茎粗高于配方B、D、E、F。

图2 各基质处理下不同定值时期番茄茎粗变化Fig.2 The changes of stem diameter among treatments at different growth stages

2.2.3 栽培基质处理对定植100 d后番茄干鲜重及根冠比的影响。在所有处理中，CK处理下定值100 d时的番茄整株鲜重、干重及根冠比最大，而配方A处理则仅次于CK，但A与CK处理地上部鲜重无显著差异。同时，处理A、CK处理下番茄地上部、地下部干鲜重和根冠比均显著高于处理B、C、D、E、F处理。

表4 栽培基质对定值100 d番茄干鲜重及根冠比的影响Table 4 The dry and fresh weights,root shoot ratios among treatments at 100 d after tomato planting

2.3 栽培基质处理对番茄光合作用的影响

所有处理中，CK和配方A、C处理下，番茄的气孔导度、净光合速率、蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度均明显高于其它配方(表5)。其中CK处理下番茄的蒸腾速率最高(4.92 mmol(H2O)· m-2·s-1)，且CK和配方A处理下番茄的蒸腾速率显著高于其他配方(A除外)，与CK处理相比，配方A、B、C、D、E和F处理下蒸腾速率分别显著降低了1.42%、7.32%、3.86%、5.89%、10.37%和9.15%(P<0.05)；配方A处理下番茄的气孔导度最高(825 mmol(H2O)·m-2·s-1)，且配方A和C处理下番茄的气孔导度显著高于其他处理，配方C处理下番茄的净光合速率最高(22.1 μmol(CO2)·m-2·s-1)，且配方C和CK处理下番茄的净光合速率显著高于其他配方。

表5 栽培基质对定值100 d番茄光合作用的影响Table 5 The photosynthesis among treatments at 100 d after tomato planting

2.4 栽培基质对定值100 d番茄品质的影响

在所有处理中，基质配方A处理下番茄的Vc含量和可溶性糖含量最高，而配方C处理下番茄的有机酸含量最高。配方A、C和CK处理下番茄Vc含量显著高于配方B、D、E、F(P<0.05)。番茄可溶性糖含量介于0.124%～0.197%，配方A处理下番茄的可溶性糖含量最高(0.197%)，配方C处理次之(0.184%)，而配方E处理最低(0.124%)，同时，配方D、E、F、I处理下番茄的可溶性糖含量显著低于配方A和C。对于番茄有机酸含量，配方C处理下番茄的有机酸含量最高(0.567%)，A处理次之(0.543%)，配方B处理最低(0.412%)。与CK处理相比，配方B、D、E和F处理下番茄的有机酸含量分别降低了20.5%、19.3%、20.3%和14.1%。

表6 栽培基质对定值100 d番茄品质的影响Table 6 The tomato quality among treatments at 100 d after tomato planting

2.5 栽培基质对番茄产量的影响

在所有处理中，番茄的产量在10.3～13.0 kg·m-2之间，与CK处理相比，配方A、C处理下番茄产量分别提高7.55%、5.12%。其中配方A处理下番茄的产量和单株产量最高，且显著高于其他处理。番茄单株结果数在246～316个之间，也呈现出配方A处理下番茄的单株结果数和单果质量均显著高于其他处理。其中，与CK处理相比，配方A、B、C、D和F处理下番茄的平均单果质量分别提高了5.6%、2.4%、4.8%、3.2%、2.4%。

表7 栽培基质对番茄产量的影响Table 7 The tomato yields in different treatments

3 讨 论

3.1 栽培基质的理化性质变化

在众多指标中，研究者一般选择pH和EC值作为无土栽培基质的重要指标。同时，在进行基质筛选时，针对当地容易获取且价格低廉的材料也是发展无土基质栽培的关键[8-9]。大量研究发现，基质的适宜pH值为微酸性或中性[10]。但营养液的浇灌显著影响基质的pH值，且在输在的生长过程中，根系的生长和养分吸收过程也会显著改变基质的理化性质，从而显著改变基质的pH值。在本研究的番茄种植中，与定植前期相比，在定植100 d时，所有配方处理的基质pH值下降了1.82%～16.5%，且pH值接近7.03～7.33，特别是配方A，其基质的pH值下降幅度最高。原因主要与配方A的产量最高，而较高的产量则进一步驱动植物在生长过程中通过根系分泌更多的有机酸，从而降低了基质的pH值[11-12]。此外，在本研究中，所有配方在番茄定植前的基质EC值为2.75～3.62 ms·cm-1，但定植100 d后，各个处理的EC值均呈明显的降低趋势。陈素娟等[13]研究表明，栽培基质适宜的电导率为1～4 ms·cm-1，因此，本研究的所有基质配方和CK处理在定值前和定植100 d后都符合基质电导率的条件。

3.2 栽培基质对番茄生长的影响

为进一步分析番茄生长、水分含量和干物质积累以及地上部和地下部干物质的分配比例等生理指标，本研究测定了茎粗、株高、干鲜重和根冠比，结果表明，与基质B、C、E、F相比，基质A和C的效果显著较好，其中基质A(鸡粪∶牛粪∶草炭∶蛭石∶河沙=3∶3∶1∶1∶2)的效果最优。推测主要原因可能是该配方中调整了草炭和蛭石的比例可能与该配方中加入的有关，而适宜的草炭和蛭石比例是提升栽培基质物理性能的关键。在大蒜的无土栽培中，有机混合的栽培基质(玉米秆∶草炭∶牛粪∶河沙∶菇渣∶蛭石=2∶1∶2.5∶2.5∶1∶1)中，茎粗、株高和节位数等生长指标均显著优于其他处理[14]。但是，也有研究表明，不同配方基质处理下，番茄的生长差异较大[15]。此外，当配方基质(鸡粪∶牛粪∶蛭石∶河沙=3.5∶3.5∶1∶2)中有机物料的比例高于河沙时，由于其总孔隙度较小，因不利于植物根系的透气从而不利于优化栽培基质的理化性质。因此，合理的有机物料比例是改善无土栽培基质的重要措施。

3.3 栽培基质对番茄光合作用的影响

作为表征植物干物质积累和转化的重要过程，光合作用在评价植物生长过程的作用至关重要。一般研究认为，当植物的光合速率提高后，作物的产量可以得到显著提升[16]。前人研究表明，在植物的光合作用主要是将吸收的CO2和水传化为植株体内的有机物质[17]。除了提高作物产量之外，提升光合速率还可以显著促进植物品质优化[18]。同时，作为表示植物代谢水分的指标，蒸腾速率是表示植株水分运输能力的重要指标，因此，蒸腾速率的快慢对于植物吸收水分非常关键[19]。此外，因为气孔是植物体内气体和水分与外界交换的主要通道，因此，气孔导度也显著影响植物的蒸腾作用，本研究表明，在所有处理中，配方C处理下番茄的净光合速率最高，且配方C和CK处理下番茄的净光合速率显著高于其他配方，且A处理的胞间二氧化碳浓度最高，说明A处理进行光合作用的原料充足。

3.4 栽培基质对番茄品质的影响

随着社会经济的发展，公众对高品质蔬菜的需求越来越高，这就对无土栽培技术提出了更高的要求[20]。在蔬菜上，衡量品质的指标主要有Vc、可溶性糖含量和有机酸等。本研究表明，配方A处理下番茄的Vc和可溶性糖含量最高，而配方C处理的有机酸含量最高。番茄可溶性糖含量介于0.124%～0.197%，配方A番茄可溶性糖含量最高，配方C次之，配方E番茄可溶性糖含量最低。这主要与配方基质的养分有关。本研究初步表明，基质的有机质和蛭石、草炭及沙石的合理比例是提升番茄品质的关键，且有利于番茄的生长和增产。

4 结 论

不同配方处理下番茄的生长、光合作用、产量和品质的变化不一。综合评价认为配方A(鸡粪∶牛粪∶草炭∶蛭石∶河沙=3∶3∶1∶1∶2)处理的效果最佳，其次是配方C(鸡粪∶牛粪∶草炭∶河沙=2.5∶2.5∶2∶3)，二者均基本达到商品基质的水平。因此，配方A和C适合作阳台“一米菜园”番茄栽培基质进行应用和推广。