傅國海，楊其長，劉文科 ，閆文凱(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

SRSC壟寬和壟高對日光溫室甜椒生長及產(chǎn)量的影響

傅國海，楊其長，劉文科 ，閆文凱
(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 農(nóng)業(yè)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展研究所/農(nóng)業(yè)部設(shè)施農(nóng)業(yè)節(jié)能與廢棄物處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

為了探究不同寬度(基質(zhì)或土壤體積)和高度的SRSC壟對甜椒生長及產(chǎn)量的影響，進(jìn)而確定最優(yōu)的SRSC栽培壟參數(shù)。以甜椒為試驗(yàn)材料，并以土壤栽培壟為對照(CK)，分別設(shè)置10 cm(W10)、35 cm(W35)和40 cm(W40/H15)不同寬度及0 cm(H0)、10 cm(H10)和15 cm(W40/H15)不同高度的SRSC栽培壟，測定采收時(shí)甜椒的生長及產(chǎn)量指標(biāo)。結(jié)果表明：不同寬度的SRSC壟中， CK與W35和W40/H15的甜椒的各項(xiàng)生長指標(biāo)沒有顯著差異，而W10的甜椒的株高、莖粗和地上干鮮質(zhì)量低于其他處理，生長最差，但其產(chǎn)量高于CK；W40/H15的甜椒產(chǎn)量最高，比CK高34.2%；不同高度的SRSC栽培壟中，H10甜椒的株高、莖粗及地上干鮮質(zhì)量顯著低于CK，生長最差，而H0和W40/H15甜椒的株高、莖粗、地上及地下干鮮質(zhì)量沒有顯著差異，且二者的甜椒生長優(yōu)于H10。H0的產(chǎn)量最低，而W40/H15的產(chǎn)量最高，比H0高60.4%，同時(shí)比CK高34.2%。綜上，W40/H15對甜椒生長的影響相對較優(yōu)，并且對其產(chǎn)量的提升效果最好，即SRSC壟寬為40 cm，壟高為15 cm時(shí)，生產(chǎn)性能最優(yōu)。

SRSC壟；壟寬；壟高；甜椒；產(chǎn)量

日光溫室作為中國獨(dú)有的設(shè)施類型，在國內(nèi)蔬菜反季節(jié)生產(chǎn)中占有重要地位[1]。在日光溫室生產(chǎn)過程中，土壤起壟栽培是較為傳統(tǒng)且應(yīng)用廣泛的栽培方式。土壤起壟栽培具有節(jié)水、增產(chǎn)、增溫和改善田間小氣候的優(yōu)點(diǎn)[2-3]，在生產(chǎn)中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但是土壤起壟栽培在生產(chǎn)過程中存在一系列問題。由土壤栽培造成的土壤連作障礙、次生鹽漬化和地下水污染等問題日益嚴(yán)重[4-6]，造成土壤水熱條件失衡、資源浪費(fèi)和生態(tài)環(huán)境污染，成為制約日光溫室蔬菜生產(chǎn)的重要因素。近年來，無土栽培(基質(zhì)栽培)逐步得到發(fā)展，成為解決土壤栽培過程中一系列生態(tài)環(huán)境問題和提高產(chǎn)量的有效途徑[7]。但由于無土栽培應(yīng)用基質(zhì)材料的特殊性，使得其根區(qū)環(huán)境穩(wěn)定性較差，容易造成根區(qū)水、熱環(huán)境失衡[8-9]。此外，由于無土栽培技術(shù)要求和生產(chǎn)投入較高，難以在日光溫室中推廣應(yīng)用。

為解決日光溫室蔬菜栽培過程中的問題，結(jié)合土壤栽培和無土栽培各自的優(yōu)勢，我們提出了一種新型的栽培方式[10]——起壟內(nèi)嵌式基質(zhì)栽培方式(soil ridged substrate-embedded cultivation,SRSC)。即將基質(zhì)栽培槽嵌入土壟進(jìn)行蔬菜栽培。前期的研究結(jié)果表明，在日光溫室冬季生產(chǎn)過程中，SRSC栽培壟能夠有效提高作物根區(qū)溫度，促進(jìn)作物生長，提高作物產(chǎn)量[11]。

有研究表明，改變栽培壟的高度和寬度能夠影響作物根區(qū)溫度[2]，進(jìn)而改變根區(qū)熱效應(yīng)，影響作物生長。而前期試驗(yàn)中并未研究SRSC栽培壟寬度和高度等規(guī)格參數(shù)的變化對其生產(chǎn)性能的影響。為了進(jìn)一步探究SRSC栽培壟的生產(chǎn)性能，探究不同寬度和高度的SRSC壟對作物的生長及產(chǎn)量的影響，試驗(yàn)設(shè)計(jì)了不同寬度和高度的SRSC壟類型，以期確定最為優(yōu)越的SRSC壟類型，為日光溫室蔬菜生產(chǎn)提供高產(chǎn)高效的新型栽培方法。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在北京市順義區(qū)大孫各莊鎮(zhèn)的日光溫室中進(jìn)行，溫室長60 m，跨度8 m，脊高3.8 m。試驗(yàn)小區(qū)長15 m，寬2 m，小區(qū)距溫室最南端1.5 m，距西側(cè)山墻4 m。供試作物為甜椒(CapsicumannuumL.)，品種為‘海豐16號’。試驗(yàn)甜椒采取穴盤育苗，待幼苗3葉1心時(shí)定植，株距30 cm，行距90 cm，定植時(shí)間為2015-11-20。試驗(yàn)采用全營養(yǎng)液滴灌方式進(jìn)行甜椒栽培，不同處理的養(yǎng)分及水分供給保持一致。甜椒采收期測定植株各項(xiàng)指標(biāo)。

試驗(yàn)中采用的起壟內(nèi)嵌式基質(zhì)栽培方式是將特別設(shè)計(jì)的基質(zhì)栽培槽(細(xì)鐵絲網(wǎng)槽，長×寬×高=120 cm×10 cm×15 cm，內(nèi)嵌塑料薄膜)嵌在一定規(guī)格的土壟中，槽內(nèi)裝入按體積比混合均勻的栽培基質(zhì)(草炭∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1)，外側(cè)土壤培壟完成后，壟表覆蓋地膜，然后進(jìn)行甜椒栽培。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

以前期試驗(yàn)中采用的標(biāo)準(zhǔn)起壟內(nèi)嵌式基質(zhì)栽培壟(SRSC)為基礎(chǔ)，通過改變栽培壟的寬度(包括外側(cè)土壤寬度和內(nèi)嵌基質(zhì)寬度)和高度，共設(shè)置6種栽培壟處理。處理1(CK)為土壟，處理2(W10)為外側(cè)無土壤包被的SRSC壟(寬度為10 cm，高度為15 cm)，處理3(W35)為基質(zhì)寬度減小一半SRSC壟，處理4(W40/H15)為標(biāo)準(zhǔn)的SRSC壟(寬度為40 cm，高度為15 cm)，處理5(H0)為高度為0 cm即槽體全嵌入水平面的SRSC壟；處理6(H10)為高度10 cm即槽體半嵌入水平面的SRSC壟。試驗(yàn)分為兩部分，其中處理4為交叉處理，即壟寬試驗(yàn)包括CK，W10，W35和W40/H15處理；壟高試驗(yàn)包括CK，H0，H10和W40/H15處理。

1.3 測定方法

試驗(yàn)進(jìn)行過程中，各處理采用相同的灌溉方式，保證各處理甜椒的養(yǎng)分及水分供應(yīng)一致。收獲時(shí)，測定田間的生物量和產(chǎn)量指標(biāo)。每個(gè)處理隨機(jī)選取5株植物進(jìn)行標(biāo)記，分3次采收，每次間隔7 d，并對隨機(jī)選取的5株植物進(jìn)行取樣分析。采用直尺測定甜椒的株高；采用游標(biāo)卡尺測定甜椒莖粗、果實(shí)長度及直徑；采用天平測定甜椒植株干鮮生物量及產(chǎn)量等指標(biāo)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2010軟件處理數(shù)據(jù)及作圖，并采用SAS 8.2軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 壟寬和壟高對甜椒生長的影響

由表1可知，壟寬和壟高對甜椒生長和生物量的形成影響不同。在寬度不同的栽培壟影響下， 土壟(CK)與W35和W40/H15的甜椒的株高、莖粗、地上干鮮質(zhì)量及地下干鮮質(zhì)量沒有顯著差異，三者甜椒的生長及生物量指標(biāo)較為一致。CK與W10甜椒的地上及地下干鮮質(zhì)量指標(biāo)均有顯著性差異。4種不同寬度栽培壟處理中，W10的甜椒除根系干鮮質(zhì)量指標(biāo)外表現(xiàn)最差，而其根系的干鮮質(zhì)量比其他處理高80%以上。

由表1可知，不同高度的SRSC壟對甜椒的生長和生物量同樣產(chǎn)生影響。10 cm高的SRSC壟(H10)甜椒的株高、莖粗及地上干鮮質(zhì)量顯著低于CK甜椒，生長最差，而全嵌入壟(H0)和SRSC壟(W40/H15)甜椒的株高、莖粗、地上及地下干鮮質(zhì)量沒有顯著差異，且二者的甜椒生長優(yōu)于H10。CK的地上及地下干質(zhì)量都高于不同高度的SRSC壟處理。

表1 不同寬度和高度的SRSC栽培壟栽培甜椒的生長狀況及生物量Table 1 The growth and biomass of sweet peppers cultivated on SRSC ridges with different height and width

注：同列不同小寫字母表示處理間差異達(dá)顯著性水平(P<0.05)，下同。

Note:The values with different lowercase letters in each column mean significant difference(P<0.05),the same as the following table.

2.2 壟寬和壟高對甜椒產(chǎn)量的影響

由表2可知，不同寬度的SRSC壟會對甜椒的產(chǎn)量產(chǎn)生影響。CK土壟的甜椒果實(shí)最小，其果實(shí)直徑顯著小于其他處理，但W10與CK甜椒的大小較為接近，而小于W35和W40/H15的甜椒果實(shí)大小。CK和W35單果質(zhì)量顯著高于W10和W40/H15，但CK和W35的甜椒果實(shí)數(shù)相對較少，而W10和W40/H15 具有較多的果實(shí)數(shù)，這也造成CK單株產(chǎn)量較低，且顯著低于其他處理，其他3種處理的單株產(chǎn)量差異不顯著。CK 的單位面積產(chǎn)量最低，低于其他3種無土栽培模式，分別比CK高15.6%、12.4%和34.2%，其中W40/H15甜椒的單位面積產(chǎn)量最高。

由表2可知，不同高度的SRSC壟對甜椒產(chǎn)量的影響不同。在4種處理的栽培壟中，CK 甜椒最小，其他處理的甜椒果實(shí)顯著大于CK，且后三者的甜椒果實(shí)數(shù)量沒有顯著性差異，但多于CK。W40/H15的果實(shí)數(shù)量高于H0。CK單果質(zhì)量顯著高于其他處理，但其單株產(chǎn)量較低。其中W40/H15甜椒單株產(chǎn)量顯著高于H0。4種栽培壟處理甜椒產(chǎn)量最低的是H0，而產(chǎn)量最高的是W40/H15，比H0高60.4%，同時(shí)比CK高34.2%?？梢姡耘嗖廴度胧降脑耘鄬Ξa(chǎn)量的形成并不利。

表2 不同寬度和高度的SRSC栽培壟栽培甜椒的產(chǎn)量Table 2 The yield of sweet peppers cultivated on SRSC ridges with different height and width

3 討論與結(jié)論

在日光溫室生產(chǎn)過程中，起壟覆膜栽培是較為普遍的栽培方式，而不同的起壟覆膜方式能夠影響作物的根區(qū)環(huán)境，進(jìn)而影響作物的生長。孫玉蓮等[12]研究認(rèn)為，全膜雙壟溝播對旱區(qū)玉米田土壤水分和溫度有著良好的調(diào)節(jié)作用。傅國海等[2]研究認(rèn)為，日光溫室中不同的栽培壟體積對根區(qū)溫度產(chǎn)生不同影響。試驗(yàn)探究了不同寬度和高度的SRSC壟對甜椒生長和產(chǎn)量的影響。

王曉凌等[13]研究表明，壟寬的變化能夠影響玉米的生長發(fā)育。本試驗(yàn)不同寬度的栽培壟中，土壟對照(CK)與W35和W40/H15的甜椒生長指標(biāo)沒有顯著差異，但是前者的產(chǎn)量低于后者，說明無土栽培的增產(chǎn)優(yōu)勢是明顯的[14]。W40/H15的產(chǎn)量比W35的高，說明適宜的基質(zhì)體積和栽培壟寬度是根系吸收和產(chǎn)量形成的必要條件。值得注意的是，W10的甜椒生物量指標(biāo)相對較差，這可能是由于根區(qū)環(huán)境不穩(wěn)定，根區(qū)遭受溫度脅迫造成的，這在前期的研究中已經(jīng)得到證明[15]。此外，W10甜椒根系生物量的增加可能是由于其外側(cè)無土壤緩沖引起后期根區(qū)高溫造成的。劉煒等[16]研究表明，根區(qū)高溫能促進(jìn)根系伸長。在4種處理中W40/H15的單產(chǎn)最高，生產(chǎn)性能最優(yōu)。

唐永金等[17]研究表明，壟高會影響甘薯的生長發(fā)育。本試驗(yàn)中全嵌入壟(H0)和SRSC壟(W40/H15)甜椒的生長指標(biāo)高于對照且表現(xiàn)較為一致，一方面說明外側(cè)土壤包被相對裸壟能夠增強(qiáng)根區(qū)環(huán)境的穩(wěn)定性，改善根區(qū)環(huán)境有利于作物生長，另一方面說明全嵌入土壤與W40/H15外側(cè)包被土壤的方式其效果基本一致。但本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，W40/H15的產(chǎn)量高于H0達(dá)60.4%，這極有可能是由于起壟與平地栽培差異造成的，有研究表明起壟栽培(即具有一定的壟高)具有改善田間小氣候，提高作物產(chǎn)量的作用[18]，W40/H15具有一定高度，其甜椒有較為優(yōu)越的生長環(huán)境，進(jìn)而獲得高產(chǎn)。隨著壟高的提升，產(chǎn)量得到提升。在4種處理中W40/H15的生產(chǎn)性能最優(yōu)。

綜上所述，通過改變SRSC壟的寬度和高度，發(fā)現(xiàn)以40 cm寬，15 cm高的SRSC壟的生產(chǎn)性能較優(yōu)，作物生長和產(chǎn)量相對其他處理較為優(yōu)越，尤其是其能夠獲得最高的產(chǎn)量指標(biāo)。

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EffectsofSRSCRidgeswithDifferentWidthandHeightonGrowthandYieldofSweetPepper

FU Guohai,YANG Qichang,LIU Wenke and YAN Wenkai
(Institute of Environment and Sustainable Agricultural Development,Chinese Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Energy Conservation and Waste Management of Agricultural Structures,Ministry of Agriculture,Beijing 100081,China)

In order to study effects of soil ridged substrate-embedded cultivation (SRSC) with different width and height on the growth and yield of sweet peppers,and then to determine the optimal parameters of SRSC ridge,an experiment with sweet pepper as experimental material was designed. In the experiment,SRSC ridges with different widths and heights were designed compared with soil ridge designed as a control group (CK). The widths included 10 cm (W10),35 cm (W35) and 40 cm (W40/H15),and the heights included 0 cm (H0),10 cm (H10) and 15 cm (W40/H15),respectively. Finally,growth and yield of sweet peppers were measured after harvesting. Results showed that the soil ridge (CK) had no significant difference compared with W35 and W40/H15,and plant height,stem diameter and dry & fresh shoot mass of sweet peppers cultivated on W10 was the worst,however,the yield of W10 was higher than that of CK,and that of W40/H15 was the highest,which was 34.2% higher than that of CK. In ridges with different heights,plant height,stem diameter and dry &fresh shoot mass of H10 was significantly lower than that of CK,and the growth was the worst. Besides,all plant indexes of H0 and W40/H15 were not significantly different. The yield of H0 was the lowest while that of W40/H15 was the highest,and W40/H15 was 60.4% and 34.2% higher than H0 and CK,respectively. In conclusion,the influences of W40/H15 on growth of sweet peppers were relatively better,and the capacity of increasing production was the best. It means that the optimal parameters of SRSC were 40 cm in ridge width and 15 cm in height.

Soil ridged substrate-embedded cultivation (SRSC); Ridge width; Ridge height; Sweet pepper; Yield

2016-07-04

2016-08-27

Integrated Demonstration Project of Nitrogen and Phosphorus Leaching in Facility Farmland(No.2016YFD0801001);The National High Technology Research and Development Program(863 Program)(No.2013AA103001).

FU Guohai,male,master student.Research area: cultivation in Chinese solar greenhouse. E-mail:haifengzhisheng@126.com

S625.4

A

1004-1389(2017)09-1344-05

(責(zé)任編輯：潘學(xué)燕Responsibleeditor:PANXueyan)

日期：2017-09-12

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20170912.1740.022.html

2016-07-04

2016-08-27

設(shè)施農(nóng)田氮磷淋溶防控技術(shù)集成示范項(xiàng)目(2016YFD 0801001)；國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863 計(jì)劃)(2013AA103001)。

傅國海，男，碩士研究生，研究方向?yàn)樵O(shè)施栽培。E-mail: haifengzhisheng@126.com

劉文科，男，博士生導(dǎo)師，研究員，研究方向?yàn)樵O(shè)施農(nóng)業(yè)。E-mail: Liuwke@163.com

CorrespondingauthorLIU Wenke,male,doctoral supervisor,researcher.Research area:facility agriculture.E-mail:liuwke@163.com