商品岩棉条和椰糠条对黄瓜生长、光合、产量和品质的影响

何立中 丁小涛 金海军 张红梅 崔佳维 周 强 余纪柱*

（1 上海市农业科学院设施园艺研究所，上海市设施园艺技术重点试验室，上海 201403；2 上海都市绿色工程有限公司，上海 201403）

基质栽培是无土栽培中的重要栽培形式，也是现代玻璃温室的主流栽培模式。岩棉和椰糠是目前温室无土栽培中采用的两种主要材料，分别占温室蔬菜生产的57%和39%（刘湘伟 等，2019）。

岩棉作为一种工业材料，生产过程经过高温处理，无毒无菌，在栽培使用过程中能有效防止土传病害的发生（丁小涛 等，2019），同时岩棉性质稳定，具有较高的孔隙度（90%以上），且不会与营养液成分发生置换，是无土栽培较理想的材料。但是目前岩棉产品多依赖进口，且国内的岩棉回收处理体系尚不完善，大量使用岩棉后会对环境造成严重污染。

椰糠作为目前园艺栽培中比较流行的栽培基质，在番茄、黄瓜、甜瓜以及普通白菜等果蔬栽培上获得广泛应用（任志雨和刘艳丽，2018；张明伟，2019）。椰糠与泥炭混配基质对叶用莴苣生长的研究表明，椰糠可以作为叶用莴苣栽培的替代基质（汤柔颖 等，2019）；同时设施内用椰糠基质对黄瓜进行桶式栽培也获得了成功（王玉 等，2020），表明椰糠基质也适合黄瓜的设施栽培。虽然椰糠代替岩棉作为栽培基质具有广泛的应用前景，但目前对椰糠栽培基质的研究主要集中在对椰糠灌溉浓度（钟泽 等，2019；岳焕芳 等，2020）以及椰糠和泥炭等混配基质比例（刘佳 等，2019）等方面，而以商品化的椰糠和岩棉作为单一栽培基质进行比较的研究较少。本试验以目前国内较常见的椰糠和岩棉作为栽培基质，选取国产和进口2 个水果黄瓜品种进行栽培比较，以期为椰糠基质在温室生产中的大面积推广应用提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2020 年3——5 月在位于上海崇明的国家设施农业工程技术研究中心现代化温室进行。所用黄瓜品种为温室常用品种戴多星（荷兰瑞克斯旺公司品种）和春秋王（由上海市农业科学院设施园艺研究所黄瓜育种课题组提供），岩棉块（10 cm ×10 cm × 6.5 cm）和 岩 棉 条（100 cm × 2 cm × 7.5 cm）采用Grodon 进口岩棉（由江苏绿浥农业科技股份有限公司提供），椰糠块（10 cm × 10 cm × 6.5 cm）和椰糠条（100 cm × 20 cm × 8 cm）采用冉美椰糠（由青岛冉美商贸有限公司提供）。

1.2 试验方法

试验设置4 个处理：①椰糠+春秋王（椰糠-春）：春秋王黄瓜在椰糠块上出苗，后移栽至椰糠条上；② 椰糠+戴多星（椰糠-戴）：戴多星黄瓜在椰糠块上出苗，后移栽至椰糠条上；③岩棉 +春秋王（岩棉-春）：春秋王黄瓜用岩棉块出苗，后移栽至岩棉条上；④ 岩棉+戴多星（岩棉-戴）：戴多星黄瓜用岩棉块出苗，后移栽至岩棉条上。岩棉块和椰糠块先用EC 值为1.8～2.0 dS·m-1，pH为5.8 的营养液浸泡，用于黄瓜播种出苗，每个岩棉块或椰糠块播种1 粒黄瓜种子，出苗后依据天气情况，每3～4 d 浇灌1 次营养液（以岩棉块的质量不低于300 g 为准）。每个处理育苗约500 株，每次测定重复3～5 次。

1.3 项目测定

1.3.1 不同处理下苗期生长量的测定 待黄瓜第1片真叶展开后，从2020 年3 月1——26 日，每两天测1 次黄瓜幼苗的株高、茎粗以及第1～4 片真叶的叶长（从叶尖至叶柄基部的长度）和叶宽（叶片最宽处的长度），叶面积估算参照Cho 等（2007）的方法进行计算。每个处理随机选取5 株进行测定。

1.3.2 不同处理下苗期群体光合和成株气体交换参数的测定 利用汉莎科技集团有限公司的CIRAS-3光合/荧光仪系统（PP Systems，Amesbury，MA，美国）及与之配套的群体同化室测定苗期群体光合，利用公式：Pn（μmol·s-1·株-1）=A × Area ×0.14/3，计算整个植株的光合速率Pn。3 月28 日，待黄瓜六叶一心时移栽至温室，定植15 d 后选择新展开的功能叶，用CIRAS-3 光合/荧光仪系统测定净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间二氧化碳浓度（Ci）等参数，光强设置为600 μmol·m-2·s-1，CO2浓度400 μmol·mol-1，温度、湿度依赖于温室的自然条件。所有处理随机选取3 株进行测定，结果以平均值 ± 标准差表示。

1.3.3 不同处理下成株的株高、节数、叶面积、产量、干物质分配和果实品质的测定 定植20 d 后测定株高、节数，第1～15 片功能叶叶面积。从4月21 日至5 月23 日，采收黄瓜果实，测定干、鲜质量，每个处理随机选取3 株进行测定。同时记录每次摘除老叶的叶、柄的干、鲜质量，再利用黄瓜果实的干质量计算不同处理下黄瓜植株的干物质分配情况。各处理取同一批次采收的黄瓜果实，使用苏州科铭生物技术有限公司提供的试剂盒进行可溶性蛋白、可溶性糖、VC、硝酸盐、亚硝酸盐含量的测定。每个处理随机选取3 个果实进行测定。

1.4 数据分析

用Prism 8 软件对试验数据进行整理和作图，采用SPSS Statistics 20.0软件对数据进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄瓜幼苗株高、茎粗、叶面积的影响

如图1-A 所示，3 月26 日，即第1 片真叶展开后26 d，椰糠和岩棉处理下的戴多星黄瓜幼苗的株高均显著高于春秋王，而同一品种在不同基质处理下的株高差异不显著。3 月26 日戴多星、春秋王在椰糠栽培下的幼苗茎粗分别比岩棉栽培高16.7%、13.3%，均达到显著差异，而相同基质处理下2 个品种间的茎粗差异不显著（图1-B）。

如图2 所示，椰糠栽培下戴多星幼苗第2～4片真叶的叶面积均大于其他处理，表明戴多星比较适合用椰糠基质进行育苗。3 月26 日，即第1 片真叶展开后26 d，椰糠+戴多星处理的第2、3、4片真叶叶面积分别比岩棉+戴多星处理大26.9%、16.0%、19.2%，并且均表现为差异显著；而椰糠 +春秋王处理的第3 片真叶叶面积显著小于岩棉+春秋王处理，第2 片、第4 片真叶则差异不显著。

2.2 不同处理对黄瓜幼苗群体光合的影响

用椰糠栽培的戴多星黄瓜群体光合速率较高，达到3.83 μmol·s-1·株-1，比椰糠+春秋王处理高8.7%，比岩棉+戴多星处理高3.4%，比岩棉 +春秋王处理高5.0%，但处理间均未达到显著差异水平。

2.3 不同处理对黄瓜成株的株高、节数和叶面积的影响

如图3 所示，在定植20 d 后，2 种基质处理下的戴多星黄瓜成株的株高均较高，椰糠+戴多星处理较椰糠+春秋王处理高16.0%，岩棉+戴多星处理较岩棉+春秋王处理高14.2%，相同基质处理下2 个品种间的差异显著。类似地，戴多星植株的节数较多，平均比春秋王多2 节左右。

如图4 所示，定植20 d 后处理间的第1～10片功能叶叶面积差异不大。岩棉+春秋王处理的黄瓜植株第11 片功能叶叶面积最大，而椰糠+春秋王处理的黄瓜植株最大叶面积出现在第12 片功能叶，岩棉+戴多星和椰糠+戴多星处理的黄瓜植株最大叶面积均出现在第13 片功能叶。

2.4 不同处理对黄瓜成株气体交换参数的影响

如表1 所示，椰糠处理的黄瓜叶片净光合速率（Pn）高于岩棉处理，椰糠+春秋王处理比岩棉 +春秋王高19%，椰糠+戴多星处理比岩棉+戴多星处理高18%，且差异显著。胞间二氧化碳浓度（Ci）椰糠处理与岩棉处理间差异不显著，而椰糠处理的2 个黄瓜品种叶片气孔导度（Gs）均显著高于岩棉处理。

表1 不同处理对黄瓜植株气体交换参数的影响

2.5 不同处理对黄瓜单株产量和干物质分配的影响

如图5 所示，不同处理下的黄瓜产量在采收前期（4 月21 日至5 月15 日）差异不显著，采收25 d，即5 月15 日后椰糠栽培的黄瓜单株产量逐渐高于岩棉栽培，并且差异显著。通过比较果实、茎、叶干质量可以发现，椰糠处理下果实干质量占总干物质量的比例较高，椰糠+春秋王处理果实干质量占比34.5%，椰糠+戴多星处理果实干质量占比39.6%（图6）。

2.6 不同处理对黄瓜果实品质的影响

由表2 可以看出，椰糠栽培的2 个黄瓜品种的可溶性糖、VC 和亚硝酸盐含量高于岩棉栽培，如椰糠栽培的春秋王可溶性糖含量分别比岩棉栽培的春秋王和戴多星高18.0%和9.8%，差异显著；椰糠栽培的戴多星VC 含量分别比岩棉栽培的戴多星和春秋王高43.6%和32.0%，差异显著；椰糠栽培的春秋王亚硝酸盐含量分别高于岩棉栽培的春秋王和戴多星19.8%和27.1%，差异显著。

表2 不同处理对黄瓜果实品质的影响

3 结论与讨论

基质栽培是目前现代化温室的主要栽培模式，基质可固定植物根系，影响植物根系对水分和养分的吸收。由于岩棉的回收利用较困难，会造成一定环境污染，用有机基质代替无机基质是绿色农业的发展趋势。研究表明，在泥炭等基质中混入适量的椰糠基质能够提高黄瓜的根系活力，将黄瓜产量提高22.72%（狄文伟 等，2008）。辣椒育苗时添加33%的椰糠能够显著提高幼苗的各项生长指标，表明椰糠能够在一定程度上替代泥炭成为优良的育苗基质（刘娟 等，2019）。椰糠作为基质材料在吸水能力、吸水时间、持水能力、使用寿命、坍塌性、反复吸水能力、土壤改良和阳离子交换能力等指标上明显优于泥炭（张明伟，2019）。本试验中，第1 片真叶展开后26 d，椰糠栽培的2 个黄瓜品种幼苗茎粗显著高于岩棉栽培（图1），通过对苗期真叶叶面积的比较发现，椰糠栽培的戴多星幼苗第2、3、4 片真叶叶面积显著大于岩棉栽培的戴多星（图2）。结果表明和商品化的岩棉块相比，用商品化的椰糠块栽培黄瓜可以获得更高的育苗质量，椰糠可以替代岩棉进行温室黄瓜育苗生产。

高产和高品质是温室栽培生产的最终目的。在椰糠和泥炭栽培的对比试验中，椰糠基质栽培的普通白菜生长更加稳健，不易徒长，鲜质量增加显著，春茬可增产6.7%，冬茬可增产6.5%（张明伟，2019）。在叶用莴苣栽培中，加入一定比例的椰糠基质能够增加叶用莴苣的发芽指数、地上部和地下部的干鲜质量以及叶绿素含量（汤柔颖 等，2019）。日光温室中椰糠基质栽培的樱桃番茄较传统土壤栽培提早7 d 左右进入开花坐果期，较土壤栽培增产21%，土传病害的发生也大大减轻（王佳佳和杨兵丽，2020）。本试验研究表明，与椰糠栽培相比，岩棉栽培的春秋王第11 片功能叶之后的叶片叶面积显著下降，而椰糠栽培的春秋王的叶片叶面积能维持稳定。椰糠栽培的黄瓜叶片光合速率（Pn）和气孔导度（Gs）显著高于岩棉处理（表1）。椰糠栽培的黄瓜植株后期（采收25 d 后）单株产量显著高于岩棉栽培（图5），并且椰糠栽培的黄瓜果实干质量占总干物质量的比例较高，表明椰糠栽培的黄瓜植株能够把更多的营养物质转移到果实中，促进了养分的利用效率（图6）。果实品质是蔬菜产品的重要指标，在本试验中，椰糠基质栽培黄瓜的可溶性糖、VC 和亚硝酸盐含量高于岩棉栽培的黄瓜。可溶性糖是植物体内的一种渗透调节物质，植物在逆境胁迫下其体内可溶性糖含量的增加可以提高细胞液浓度，降低细胞的水势，从而促进对水分的吸收（李志 等，2021）。本试验中椰糠基质栽培的黄瓜可溶性糖含量显著高于岩棉栽培，也许是由于椰糠基质中盐分更易积累，而适度的高电导率可增加植物的抗逆性和糖分含量（王素平 等，2006）。VC 作为蔬菜品质中的重要成分，具有防止自由基对细胞的氧化伤害，治疗坏血病，提高人体免疫功能等作用。本试验结果表明椰糠基质栽培能够促进黄瓜VC 的积累。椰糠栽培的黄瓜出现亚硝酸盐含量的积累则还需进一步研究，但根据无公害蔬菜质量要求，蔬菜的亚硝酸盐含量不高于4 mg·kg-1，本试验中各处理的亚硝酸盐含量均低于这一指标42.5%以上，表明用椰糠基质栽培的黄瓜是安全的。

综上所述，通过比较椰糠基质和岩棉基质对黄瓜苗期和成株生长的影响发现，椰糠基质作为一种环保可再生的基质，相比岩棉具有一定优势，可以满足现代温室内黄瓜的育苗和生产需求，可以作为黄瓜绿色高品质栽培基质推广和使用。