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无土栽培基质中不同木薯渣形态和添加比例提高番茄果实产量品质及抗衰老能力的作用

许杰 郭新勇 段兆飞 魏珉 李静 郭兴强 杨凤娟

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无土栽培基质中不同木薯渣形态和添加比例提高番茄果实产量品质及抗衰老能力的作用

    作者简介: 许杰 E-mail:xujie102196@qq.com;
    通讯作者: 杨凤娟, E-mail:beautyyfj@163.com
  • 基金项目: “十二五”国家科技支撑计划项目(2014BAD05B03);现代农业产业技术体系专项基金项目(CARS-25-D);山东农业大学“双一流”科技创新团队设施园艺优势团队专项(SYL2017YSTD07)和横向课题(鲁科技合字2018-1-1289)。

Effect of adding form and proportion of cassava residues in soilless cultural substrate on the fruit yield and quality and anti-senility of tomato

    Corresponding author: YANG Feng-juan, E-mail:beautyyfj@163.com
  • 摘要:   【目的】  为积极应对我国基质生产原料草炭紧缺的难题,提升农业废弃物的综合利用水平,研究木薯渣形态和添加比例在番茄上的应用效果,以期为木薯渣在番茄无土栽培上的推广应用提供理论依据。  【方法】  本文以‘千禧’樱桃番茄 (QX) 和‘传奇2号’大番茄 (CQ) 为试材,进行了盆栽试验。通过计算机模拟,共配置了4个栽培基质,包括草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣 = 5∶5∶5∶5(T1);草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣 = 5∶5∶5∶5(T2);草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣 = 6∶4∶4∶6(T3) 和草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣 = 4∶4∶4∶8(T4),以常规基质草炭∶蛭石∶珍珠岩=10∶5∶5为对照 (CK)。测定了各栽培基质的理化性状和养分含量,调查了番茄生长和果实产量及品质。  【结果】  CQ和QX番茄在T1和T4处理下,其茎粗、根系活力、地下部和地上部干重均显著高于CK,且T1处理下增幅大于T4;T2和T3处理下,果实品质和抗氧化能力显著高于CK,且T2处理下增幅大于T3处理,T2处理下,CQ和QX番茄中可溶性糖、可溶性固形物含量、糖酸比、维生素C、番茄红素、可溶性蛋白和总酚含量分别较CK提高42.5%、29.4%、26.7%、21.0%、25.1%、51.1%、17.1%和28.0%、26.3%、19.4%、46.0%、22.4%、19.0%、25.8%,果实总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力分别较CK提高51.9%、44.0%和40.4%、72.4%;T1处理下产量显著高于其它处理,CQ和QX番茄产量分别较CK提高15.6%和33.7%;两品种番茄的综合评价均为T1 > T4 > T2 > T3 > CK。  【结论】  添加颗粒状和粉状木薯渣均能不同程度地提高基质的pH、电导率、容重及速效氮、速效磷和速效钾含量,且颗粒状木薯渣提高幅度大于粉状木薯渣,但添加颗粒状木薯渣的基质气水比亦增加,持水性不如粉状木薯渣。四个配方中,以木薯渣替代一半草炭的增产提质效果最好,超过一半,效果显著降低。在替代一半草炭的两个配方中,添加颗粒状木薯渣 (T2) 可提高番茄品质的效果最佳,而添加粉状木薯渣 (T1) 的番茄产量最高。DTOPSIS综合分析,T1处理下的Ci值最大。因此,推荐草炭∶蛭石∶珍珠岩:粉状木薯渣=5∶5∶5∶5(T1) 配方基质可作为番茄无土栽培专用基质进行推广应用。
  • 图 1  不同配方基质的pH和电导率

    Figure 1.  pH and EC of different formulation substrates

    图 2  不同配方基质的速效氮、速效磷和速效钾含量 (mg/kg)

    Figure 2.  Available nitrogen, phosphorus and potassium contents of different formulation substrates

    图 3  不同配方基质对番茄株高和茎粗的影响

    Figure 3.  Effects of different formulation substrates on plant height and stem diameter of tomatoes

    图 4  不同配方基质对番茄地上部和地下部干重的影响

    Figure 4.  Effects of different formulation substrates on root dry weight and shoot dry weight of tomatoes

    图 5  不同配方基质对番茄根系活力的影响

    Figure 5.  Effect of different substrates formulations on root activity of tomatoes

    图 6  不同配方基质对番茄果实抗氧化能力的影响

    Figure 6.  Effects of different formulation substrates on antioxidant capacity of tomato fruits

    图 7  不同配方基质对番茄产量的影响

    Figure 7.  Effects of different formulation substrates on yield of tomatoes

    表 1  基质材料基础理化性质

    Table 1.  Basic physical and chemical properties of tested substrate materials

    基质材料Substrate materialpHEC (mS/cm)容重 Bulk density (g/cm3)总孔隙度 Total porosity (%)
    草炭Peat6.480.500.3278.0
    蛭石Vermiculite7.670.190.1570.5
    珍珠岩Pearlite6.970.120.0682.3
    粉状木薯渣Powdery cassava residue7.522.220.5271.2
    颗粒状木薯渣Granular cassava residue7.642.810.7483.2
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    表 2  不同配方基质的原料组成

    Table 2.  Material composition of different formulation substrates

    处理Treatment基质组分Substrates components体积比Volume ratio
    CK草炭∶蛭石∶珍珠岩Peat∶Vermiculite∶Pearlite10∶5∶5
    T1草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Powdery CR5∶5∶5∶5
    T2草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Granular CR5∶5∶5∶5
    T3草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Granular CR6∶4∶4∶6
    T4草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Powdery CR4∶4∶4∶8
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    表 3  不同配方基质的容重和孔隙度

    Table 3.  Bulk density and porosity of different formulation substrates

    处理
    Treatment
    容重 (g/cm3)
    Bulk density
    总孔隙度 (%)
    Total porosity
    通气孔隙度 (%)
    Aeration porosity
    持水孔隙度 (%)
    Water-holding porosity
    气水比 (%)
    Gas-water ratio
    CK0.29 ± 0.01 e75.14 ± 1.30 b27.97 ± 0.14 c47.17 ± 1.19 b0.59 ± 0.01 c
    T10.32 ± 0.00 d74.32 ± 0.93 b26.32 ± 0.60 d 48.00 ± 0.36 ab0.55 ± 0.01 d
    T20.33 ± 0.00 c 75.60 ± 0.84 ab29.19 ± 0.70 b46.42 ± 0.38 b0.63 ± 0.02 b
    T30.40 ± 0.01 a77.62 ± 0.27 a33.61 ± 0.55 a44.01 ± 0.29 c0.76 ± 0.02 a
    T40.36 ± 0.00 b69.78 ± 0.55 c20.76 ± 0.35 e49.02 ± 0.40 a0.42 ± 0.01 e
    注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05)Values followed by different letters in a column indicate significant differences among treatments (P < 0.05).
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    表 4  不同配方基质对番茄果实品质的影响

    Table 4.  Effects of different formulation substrates on quality of tomato fruits

    品种
    Cultivar
    处理
    Treatment
    可溶性糖
    Soluble sugar
    (%)
    可溶性固形物
    Soluble solid
    (%)
    有机酸
    Organic acid
    (%)
    糖酸比
    Sugar-acid ratio
    维生素
    C Vc
    (mg/100g)
    可溶性蛋白
    Soluble protein
    (mg/g, FW)
    番茄红素
    Lycopene
    (mg/kg, FW)
    总酚
    Phenolic
    (U/g, FW)
    传奇2号Chuanqi2 (CQ)CK4.33 ± 0.03 b4.97 ± 0.05 c0.61 ± 0.02 b8.09 ± 0.25 c17.31 ± 0.33 c0.45 ± 0.02 d13.92 ± 0.44 c1.75 ± 0.02 b
    T15.96 ± 0.13 a6.10 ± 0.08 b0.64 ± 0.02 ab9.49 ± 0.18 b19.39 ± 0.51 b0.59 ± 0.02 b16.45 ± 0.18 b1.99 ± 0.09 a
    T26.17 ± 0.02 a6.43 ± 0.26 a0.63 ± 0.00 ab10.25 ± 0.28 a20.94 ± 0.32 a0.68 ± 0.02 a17.41 ± 0.15 a2.05 ± 0.08 a
    T36.01 ± 0.11 a6.23 ± 0.12 ab0.66 ± 0.02 a9.50 ± 0.32 b20.62 ± 0.44 a0.60 ± 0.02 b16.68 ± 0.26 ab2.00 ± 0.05 a
    T45.94 ± 0.11 a6.03 ± 0.05 b0.67 ± 0.03 a9.08 ± 0.33 b18.81 ± 0.68 b0.53 ± 0.02 c16.33 ± 0.61 b1.97 ± 0.06 a
    千禧Qianxi (QX)CK8.47 ± 0.21 c9.40 ± 0.24 d0.54 ± 0.00 b17.25 ± 0.37 c30.38 ± 0.56 c1.00 ± 0.01 b24.62 ± 0.43 d2.79 ± 0.10 c
    T110.07 ± 0.49 ab10.27 ± 0.38 c0.55 ± 0.00 ab18.54 ± 0.63 bc40.78 ± 0.68 b1.14 ± 0.04 a28.37 ± 0.47 bc3.30 ± 0.14 ab
    T210.84 ± 0.12 ab11.87 ± 0.26 a0.58 ± 0.01 a20.60 ± 0.06 a44.34 ± 0.09 a1.19 ± 0.05 a30.14 ± 0.95 a3.51 ± 0.03 a
    T310.32 ± 0.11 ab10.93 ± 0.21 b0.55 ± 0.01 ab19.75 ± 0.67 ab41.08 ± 0.31 b1.16 ± 0.05 a29.85 ± 0.57 ab3.33 ± 0.14 ab
    T49.82 ± 0.45 b10.30 ± 0.14b c0.56 ± 0.01 ab18.31 ± 0.45 c40.31 ± 0.33 b1.11 ± 0.03 a27.67 ± 1.33 c3.27 ± 0.13 b
    注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant differences among treatments in same cultivar (P < 0.05).
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    表 5  DTOPSIS综合性状评价

    Table 5.  Comprehensive evaluation of DTOPSIS characters

    品种
    Cultivar
    处理
    Treatment
    Si+SiCiCi值顺序
    Ci value order
    产量排序
    Yield sorting
    传奇2号Chuanqi2 CK0.06110.00010.000055
    T10.02780.06980.049911
    T20.00020.06110.041933
    T30.01180.05050.040944
    T40.02490.06110.043422
    千禧QianxiCK0.12260.03050.006154
    T10.01770.14720.131411
    T20.05080.10410.069933
    T30.14430.03670.007445
    T40.03600.11720.089622
    注(Note):Si+—正理想距离 Positive ideal distance; Si-—负理想距离 Negative ideal distance; Ci—关联度Correlation.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-02-27

无土栽培基质中不同木薯渣形态和添加比例提高番茄果实产量品质及抗衰老能力的作用

    作者简介:许杰 E-mail:xujie102196@qq.com
    通讯作者: 杨凤娟, beautyyfj@163.com
  • 1. 山东农业大学园艺科学与工程学院/作物生物学国家重点实验室,山东泰安 271018
  • 2. 农业部黄淮地区园艺作物生物学与种质创制重点实验室,山东泰安 271018
  • 3. 山东果蔬优质高效生产协同创新中心,山东泰安 271018
  • 4. 农业部黄淮海设施农业工程科学观测实验站,山东泰安 271018
  • 5. 青岛滋百农生物技术有限公司,山东青岛 266555
  • 基金项目: “十二五”国家科技支撑计划项目(2014BAD05B03);现代农业产业技术体系专项基金项目(CARS-25-D);山东农业大学“双一流”科技创新团队设施园艺优势团队专项(SYL2017YSTD07)和横向课题(鲁科技合字2018-1-1289)。
  • 摘要:   【目的】  为积极应对我国基质生产原料草炭紧缺的难题,提升农业废弃物的综合利用水平,研究木薯渣形态和添加比例在番茄上的应用效果,以期为木薯渣在番茄无土栽培上的推广应用提供理论依据。  【方法】  本文以‘千禧’樱桃番茄 (QX) 和‘传奇2号’大番茄 (CQ) 为试材,进行了盆栽试验。通过计算机模拟,共配置了4个栽培基质,包括草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣 = 5∶5∶5∶5(T1);草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣 = 5∶5∶5∶5(T2);草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣 = 6∶4∶4∶6(T3) 和草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣 = 4∶4∶4∶8(T4),以常规基质草炭∶蛭石∶珍珠岩=10∶5∶5为对照 (CK)。测定了各栽培基质的理化性状和养分含量,调查了番茄生长和果实产量及品质。  【结果】  CQ和QX番茄在T1和T4处理下,其茎粗、根系活力、地下部和地上部干重均显著高于CK,且T1处理下增幅大于T4;T2和T3处理下,果实品质和抗氧化能力显著高于CK,且T2处理下增幅大于T3处理,T2处理下,CQ和QX番茄中可溶性糖、可溶性固形物含量、糖酸比、维生素C、番茄红素、可溶性蛋白和总酚含量分别较CK提高42.5%、29.4%、26.7%、21.0%、25.1%、51.1%、17.1%和28.0%、26.3%、19.4%、46.0%、22.4%、19.0%、25.8%,果实总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力分别较CK提高51.9%、44.0%和40.4%、72.4%;T1处理下产量显著高于其它处理,CQ和QX番茄产量分别较CK提高15.6%和33.7%;两品种番茄的综合评价均为T1 > T4 > T2 > T3 > CK。  【结论】  添加颗粒状和粉状木薯渣均能不同程度地提高基质的pH、电导率、容重及速效氮、速效磷和速效钾含量,且颗粒状木薯渣提高幅度大于粉状木薯渣,但添加颗粒状木薯渣的基质气水比亦增加,持水性不如粉状木薯渣。四个配方中,以木薯渣替代一半草炭的增产提质效果最好,超过一半,效果显著降低。在替代一半草炭的两个配方中,添加颗粒状木薯渣 (T2) 可提高番茄品质的效果最佳,而添加粉状木薯渣 (T1) 的番茄产量最高。DTOPSIS综合分析,T1处理下的Ci值最大。因此,推荐草炭∶蛭石∶珍珠岩:粉状木薯渣=5∶5∶5∶5(T1) 配方基质可作为番茄无土栽培专用基质进行推广应用。

    English Abstract

    • 番茄 (Solanum lycopersicum L.) 因果实酸甜可口,富含番茄红素和维生素C等营养物质,可抵抗衰老、预防癌症[1],深受人们喜爱。而无土栽培除不受土壤条件限制、能有效避免土传病害和连作障碍等,还可在相对可控环境下根据作物不同生育期对养分的需求进行相应营养液调整,进而提高作物产量和品质,有利于实现农业现代化[2]。番茄在无土栽培中面积位居首位,基质培是其主要栽培方式。

      我国已成为世界上农业废弃物产量最大的国家,农业废弃物直接排放将造成严重的环境污染[3]。近年来,以废弃物为原料的基质化利用成为无土栽培领域的重点研究内容之一。木薯渣是木薯提取淀粉后的副产物,主要成分是淀粉和纤维素,还含有钙、磷等物质,在畜牧业生产中常将木薯渣进行回收利用[4-7]。木薯渣用作无土栽培也有研究。如木薯渣腐熟后用作育苗基质可提高瓜果类蔬菜的幼苗质量[8-9];粉煤灰∶蚯蚓粪∶木薯渣∶蛭石为5∶1∶3∶1和木薯渣∶草炭∶蛭石为2∶1∶:1用作栽培基质,可分别提高大白菜[10]和黄瓜[11]的品质和产量;王欣等[12]研究发现当第 1 代猪发酵床废弃垫料基质∶木薯渣∶草炭为3∶1∶1时,其理化性质适用于设施蔬菜栽培;与传统的草炭∶蛭石为2∶1 (V∶V) 配方相比,木薯渣∶蛭石为2~3∶1 (V∶V) 可明显提高茄子的幼苗质量,又节省了育苗成本,提高了经济效益[13]。木薯渣∶醋糟∶蛭石为4∶1∶3(V∶V∶V) 基质配方已用于樱桃番茄生产[14]。但由于醋糟的来源有限,限制了该配方的推广应用。本文则研究了以粉状和颗粒状木薯渣为原料替代或减少基质中草炭用量的可行性。

      • 供试番茄品种为‘传奇2号’(CQ) 和‘千禧’(QX)。草炭、蛭石、珍珠岩均购自山东商道生物科技股份有限公司,粉状木薯渣和颗粒状木薯渣由青岛滋百农生物技术有限公司提供。原料基础理化性质如表1

        表 1  基质材料基础理化性质

        Table 1.  Basic physical and chemical properties of tested substrate materials

        基质材料Substrate materialpHEC (mS/cm)容重 Bulk density (g/cm3)总孔隙度 Total porosity (%)
        草炭Peat6.480.500.3278.0
        蛭石Vermiculite7.670.190.1570.5
        珍珠岩Pearlite6.970.120.0682.3
        粉状木薯渣Powdery cassava residue7.522.220.5271.2
        颗粒状木薯渣Granular cassava residue7.642.810.7483.2
      • 试验于2019年3—6月在山东农业大学南校区实验站日光温室内进行。参考郭世荣[15]和Garcia等[16]理想基质理化性质的适宜范围:pH 6.5~7.0、EC值0.70~3.49 mS/cm、容重0.1~0.8 g/cm3、总孔隙度54%~96%。通过计算机输入各供试原料的基础理化性质数据,应用LINGO16.0软件计算各原料的适宜添加范围并取整数解,最终混配成4种基础理化性质适宜的栽培基质,具体配比详见表2。采用槽栽方式,栽培槽长7.20 m × 宽0.30 m × 高0.20 m,双行种植,大行距120 cm × 小行距20 cm × 株距45 cm。采用营养液滴灌方式供液,营养液参照‘山崎’番茄专用营养液配方[15],其他按常规方式管理。具体配方基质组成见表2

        表 2  不同配方基质的原料组成

        Table 2.  Material composition of different formulation substrates

        处理Treatment基质组分Substrates components体积比Volume ratio
        CK草炭∶蛭石∶珍珠岩Peat∶Vermiculite∶Pearlite10∶5∶5
        T1草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Powdery CR5∶5∶5∶5
        T2草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Granular CR5∶5∶5∶5
        T3草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Granular CR6∶4∶4∶6
        T4草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣Peat∶Vermiculite∶Pearlite∶Powdery CR4∶4∶4∶8
      • 基质的pH、EC、容重、总孔隙度、持水孔隙和通气孔隙参照郭世荣[15]方法进行测定。养分含量参照鲍士旦[17]方法:速效氮含量采用碱解扩散法测定;速效磷含量采用碳酸氢钠法测定;速效钾含量采用醋酸铵浸提—火焰光度计法测定。

      • 株高 (主茎子叶以上至顶端生长点) 采用直尺测定,茎粗 (主茎子叶以上3~4节处) 采用游标卡尺测定。于定植后75 天取样测定地上部和地下部干、鲜重及根系活力:先将植株的地上部和地下部分开,用水清洗干净,再用蒸馏水冲洗3遍,擦干称其鲜重,然后将其放入烘箱内,经105℃杀青15 min后于75℃烘干至恒重,称其干重;根系活力采用TTC法[18]测定。

      • 采集不同处理下成熟度一致的第2~3穗番茄果实,进行以下指标测定:可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定[18];维生素C含量采用2,6-二氯靛酚滴定法测定[18];番茄红素含量采用石油醚比色法测定[19];可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250染色法测定[18];可溶性固形物含量采用手持式糖量计测定。

      • 果实综合性状评价采用DTOPSIS法[20],其中番茄红素、可溶性固形物、维生素C、可溶性糖、可溶性蛋白、有机酸含量、总抗氧化能力、总酚含量、DPPH自由基清除能力和产量所占权重分别为0.1、0.1、0.075、0.05、0.05、0.05、0.075、0.025、0.025和0.45。

      • 使用Excel软件进行数据处理,用Origin94软件作图,采用Date Processing System(DPS V14.10) 进行方差分析和显著性检验 (P < 0.05,新复极差法)。

      • 图1所示,所有处理的pH均高于CK,但T1和T4处理与CK差异不显著;以T3处理下较高,比CK高出6.0%,差异显著;T2处理次之,但与T3无显著差异。所有处理下的电导率均显著高于CK,以T3处理最高,比CK高出92.8%;T4处理次之,比CK高出74.6%,但T2和T4处理间无显著差异;T1处理下较低。

        图  1  不同配方基质的pH和电导率

        Figure 1.  pH and EC of different formulation substrates

      • 表3可知,与CK相比,所有处理的容重均显著增加,以T3处理最高,高出41.4%,T4处理次之,高出24.1%;T1和T2处理下其总孔隙度无显著差异,T3处理下显著增加,而T4处理显著降低;T2和T3处理下的通气孔隙和气水比显著增加,而T1和T4处理均显著降低;T1和T2处理下其持水孔隙无显著差异,T3处理显著降低,T4处理则显著增加。

        表 3  不同配方基质的容重和孔隙度

        Table 3.  Bulk density and porosity of different formulation substrates

        处理
        Treatment
        容重 (g/cm3)
        Bulk density
        总孔隙度 (%)
        Total porosity
        通气孔隙度 (%)
        Aeration porosity
        持水孔隙度 (%)
        Water-holding porosity
        气水比 (%)
        Gas-water ratio
        CK0.29 ± 0.01 e75.14 ± 1.30 b27.97 ± 0.14 c47.17 ± 1.19 b0.59 ± 0.01 c
        T10.32 ± 0.00 d74.32 ± 0.93 b26.32 ± 0.60 d 48.00 ± 0.36 ab0.55 ± 0.01 d
        T20.33 ± 0.00 c 75.60 ± 0.84 ab29.19 ± 0.70 b46.42 ± 0.38 b0.63 ± 0.02 b
        T30.40 ± 0.01 a77.62 ± 0.27 a33.61 ± 0.55 a44.01 ± 0.29 c0.76 ± 0.02 a
        T40.36 ± 0.00 b69.78 ± 0.55 c20.76 ± 0.35 e49.02 ± 0.40 a0.42 ± 0.01 e
        注(Note):同列数据后不同字母表示处理间差异显著 (P < 0.05)Values followed by different letters in a column indicate significant differences among treatments (P < 0.05).
      • 图2显示,所有处理的速效氮、速效钾和速效磷含量均显著高于CK,整体表现为T3 > T4 > T2 > T1 > CK。与CK相比,T3、T4、T2和T1处理的速效氮含量分别高出43.8%、28.5%、24.4%和15.5%;速效磷含量分别高出176.9%、148.0%、140.7%和122.0%;速效钾含量分别高出319.2%、254.3%、240.0%和199.7%。

        图  2  不同配方基质的速效氮、速效磷和速效钾含量 (mg/kg)

        Figure 2.  Available nitrogen, phosphorus and potassium contents of different formulation substrates

      • 图3可以看出,随生育期延长,番茄株高和茎粗均呈逐渐增加趋势,且两个番茄品种表现一致。与CK相比,CQ和QX品种的番茄株高均以T4处理下较高,分别高出9.1%和9.6%,差异显著,T1处理次之,分别高出5.4%和4.1%。茎粗均以T1处理下较高,分别比CK高出11.8%和17.5%,差异显著,T4处理次之,分别高出7.8%和11.2%,T3处理下茎粗均有所降低。

        图  3  不同配方基质对番茄株高和茎粗的影响

        Figure 3.  Effects of different formulation substrates on plant height and stem diameter of tomatoes

      • 图4所示,不同处理对两品种番茄地上部和地下部干重的影响一致。CQ和QX番茄的地上部干重和地下部干重均以T1处理下最高,分别比CK高出31.2%、32.9%和27.7%和12.3%,T4处理次之,分别高出18.3%、27.2%和25.1%、11.7%,差异显著,T3处理下的地上部干重和T2处理下的地下部干重均有所降低,但与CK无显著差异。

        图  4  不同配方基质对番茄地上部和地下部干重的影响

        Figure 4.  Effects of different formulation substrates on root dry weight and shoot dry weight of tomatoes

      • 图5显示,所有处理下,两品种番茄的根系活力均显著提高,且CQ和QX番茄的根系活力均以T1处理下较高,分别比CK高出54.1%和65.5%,T4处理次之,分别高出46.1%和56.2%,差异显著。

        图  5  不同配方基质对番茄根系活力的影响

        Figure 5.  Effect of different substrates formulations on root activity of tomatoes

      • 表4示,所有处理均可提高两番茄果实的可溶性糖、可溶性固形物含量、糖酸比、维生素C、番茄红素、可溶性蛋白和总酚含量,且均在T2处理下较高。与CK相比,T2处理下,CQ和QX番茄中可溶性糖、可溶性固形物含量、糖酸比、维生素C、番茄红素、可溶性蛋白和总酚含量分别高出42.5%、29.4%、26.7%、21.0%、25.1%、51.1%、17.1%和28.0%、26.3%、19.4%、46.0%、22.4%、19.0%、25.8%,T3处理次之,差异显著;但T1处理和T4处理下QX番茄中总酚含量与CK无显著差异。

        表 4  不同配方基质对番茄果实品质的影响

        Table 4.  Effects of different formulation substrates on quality of tomato fruits

        品种
        Cultivar
        处理
        Treatment
        可溶性糖
        Soluble sugar
        (%)
        可溶性固形物
        Soluble solid
        (%)
        有机酸
        Organic acid
        (%)
        糖酸比
        Sugar-acid ratio
        维生素
        C Vc
        (mg/100g)
        可溶性蛋白
        Soluble protein
        (mg/g, FW)
        番茄红素
        Lycopene
        (mg/kg, FW)
        总酚
        Phenolic
        (U/g, FW)
        传奇2号Chuanqi2 (CQ)CK4.33 ± 0.03 b4.97 ± 0.05 c0.61 ± 0.02 b8.09 ± 0.25 c17.31 ± 0.33 c0.45 ± 0.02 d13.92 ± 0.44 c1.75 ± 0.02 b
        T15.96 ± 0.13 a6.10 ± 0.08 b0.64 ± 0.02 ab9.49 ± 0.18 b19.39 ± 0.51 b0.59 ± 0.02 b16.45 ± 0.18 b1.99 ± 0.09 a
        T26.17 ± 0.02 a6.43 ± 0.26 a0.63 ± 0.00 ab10.25 ± 0.28 a20.94 ± 0.32 a0.68 ± 0.02 a17.41 ± 0.15 a2.05 ± 0.08 a
        T36.01 ± 0.11 a6.23 ± 0.12 ab0.66 ± 0.02 a9.50 ± 0.32 b20.62 ± 0.44 a0.60 ± 0.02 b16.68 ± 0.26 ab2.00 ± 0.05 a
        T45.94 ± 0.11 a6.03 ± 0.05 b0.67 ± 0.03 a9.08 ± 0.33 b18.81 ± 0.68 b0.53 ± 0.02 c16.33 ± 0.61 b1.97 ± 0.06 a
        千禧Qianxi (QX)CK8.47 ± 0.21 c9.40 ± 0.24 d0.54 ± 0.00 b17.25 ± 0.37 c30.38 ± 0.56 c1.00 ± 0.01 b24.62 ± 0.43 d2.79 ± 0.10 c
        T110.07 ± 0.49 ab10.27 ± 0.38 c0.55 ± 0.00 ab18.54 ± 0.63 bc40.78 ± 0.68 b1.14 ± 0.04 a28.37 ± 0.47 bc3.30 ± 0.14 ab
        T210.84 ± 0.12 ab11.87 ± 0.26 a0.58 ± 0.01 a20.60 ± 0.06 a44.34 ± 0.09 a1.19 ± 0.05 a30.14 ± 0.95 a3.51 ± 0.03 a
        T310.32 ± 0.11 ab10.93 ± 0.21 b0.55 ± 0.01 ab19.75 ± 0.67 ab41.08 ± 0.31 b1.16 ± 0.05 a29.85 ± 0.57 ab3.33 ± 0.14 ab
        T49.82 ± 0.45 b10.30 ± 0.14b c0.56 ± 0.01 ab18.31 ± 0.45 c40.31 ± 0.33 b1.11 ± 0.03 a27.67 ± 1.33 c3.27 ± 0.13 b
        注(Note):同列数据后不同字母表示同一品种不同处理间差异显著 (P < 0.05) Values followed by different letters in a column indicate significant differences among treatments in same cultivar (P < 0.05).
      • 图6表明,所有处理均能显著提高两番茄品种果实的总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力。CQ和QX番茄果实中总抗氧化能力和DPPH自由基清除能力均以T2较高,比CK分别高出51.9%、44.0%和40.4%、72.4%,T3处理次之,差异显著,但T2和T3处理之间的总抗氧化能力无显著差异。

        图  6  不同配方基质对番茄果实抗氧化能力的影响

        Figure 6.  Effects of different formulation substrates on antioxidant capacity of tomato fruits

      • 图7可知,CQ和QX两品种番茄的产量均以T1处理下最高,分别比CK高出15.6%和33.7%,T4处理次之,分别比CK高出13.5%和24.6%,差异显著;但CQ番茄产量在T2和T3处理下无显著差异,QX番茄产量在T3处理下较CK有所降低,差异显著。

        图  7  不同配方基质对番茄产量的影响

        Figure 7.  Effects of different formulation substrates on yield of tomatoes

      • 根据DTOPSIS法分析原则,关联度值 (Ci值) 越大表示综合性状越好。表5所示,两品种番茄综合性状评价顺序均为T1 > T4 > T2 > T3 > CK,且CQ番茄的Ci值顺序与产量顺序基本一致,尽管QX番茄的T3处理下,其产量排序位于CK之后,但Ci值高于CK。

        表 5  DTOPSIS综合性状评价

        Table 5.  Comprehensive evaluation of DTOPSIS characters

        品种
        Cultivar
        处理
        Treatment
        Si+SiCiCi值顺序
        Ci value order
        产量排序
        Yield sorting
        传奇2号Chuanqi2 CK0.06110.00010.000055
        T10.02780.06980.049911
        T20.00020.06110.041933
        T30.01180.05050.040944
        T40.02490.06110.043422
        千禧QianxiCK0.12260.03050.006154
        T10.01770.14720.131411
        T20.05080.10410.069933
        T30.14430.03670.007445
        T40.03600.11720.089622
        注(Note):Si+—正理想距离 Positive ideal distance; Si-—负理想距离 Negative ideal distance; Ci—关联度Correlation.
      • 本试验结果表明,木薯渣形态不同,其基础理化性质亦不同 (表1)。参考基质理化性质适宜范围[15-16],经计算机模拟出的配方比例有相同的亦有不同的 (表2),两种形态木薯渣均能不同程度地提高基质的pH、EC值和容重 (图1表3),且颗粒状木薯渣增加幅度大于粉状木薯渣,故其对番茄生长、果实品质和产量的影响不同。相同配比下,添加颗粒状木薯渣的T2处理,其番茄果实品质和抗氧化能力优于粉状木薯渣处理T1处理 (表4表5图6),而T2处理的番茄长势和产量明显低于T1处理 (图3图4图5图7),分析其原因有2种可能:一是因为添加颗粒状木薯渣的T2处理,基质速效氮、磷、钾含量明显高于粉状木薯渣T1处理 (图2),即较高的养分含量促进番茄果实营养物质的积累;二是因为T2处理下基质持水孔隙低,通气孔隙和气水比较大,导致在相同灌溉条件下,基质持水性不如T1,在一定程度上造成了水分亏缺,进而有利于果实可溶性固形物和维生素C含量的提高,虞娜等[21]的研究结果与本研究的这一结果一致。由于T1处理较低的气水比和适宜的养分含量,较有利于番茄生长发育及产量形成。而T2处理长期处于水分亏缺状态,番茄营养生长受到抑制,故产量显著低于T1(图7)。因此,添加相同比例的颗粒状和粉状木薯渣条件下,颗粒状木薯渣配方基质利于改善番茄果实品质,而粉状木薯渣配方基质更利于促进植株生长和产量形成。

        相同形态木薯渣添加比例不同亦会影响番茄生长、果实品质和产量。添加粉状木薯渣T1处理下的番茄植株的地上部干重显著高于T4,QX番茄的根系活力亦显著高于T4,其他生长指标无显著差异;T1和T4处理下其果实品质和抗氧化能力亦差异不显著,但T1的产量显著高于T4。这可能是因为粉状木薯渣的粒径较小,在栽培过程中会进一步分解,造成T4的容重会逐渐增加,透气性降低,不利于根系发育,故T4处理下的根系活力显著低于T1(图5),进而造成地上部干重亦显著低于T1(图4),不利于产量形成。而添加颗粒状木薯渣的T3处理,两品种番茄的地上部干重均显著低于T2,但地下部干重变化趋势相反,QX番茄的产量显著低于T2处理,除两品种番茄果实中番茄红素含量和DPPH自由基清除能力显著低于T2外,其他品质指标无显著差异。分析原因可能是因为:T3处理下气水比为0.76,显著高于T2。而郭世荣[18]研究认为适宜蔬菜栽培的大小孔隙比1∶2~4,王清华等[22]指出栽培基质适宜的气水比1∶1.5~1∶4.0,此处理显著高于以上研究范围,从而导致水分大量渗漏,造成亏缺灌溉,导致植株长势和产量显著下降,部分品质有所下降。因本试验所用配方通过计算机模拟时,未将气水比参数考虑在内,故T3处理其基质的pH、EC、容重和总孔隙度虽在适宜范围内,但由于气水比过大,不利于番茄生长发育。因为建议此后进行计算机模拟时将气水比指标亦考虑在内。

      • 粉状和颗粒状木薯渣替代草炭,能不同程度地提高基质的pH、电导率、容重及速效氮、速效磷和速效钾含量,提高番茄产量和品质综合性状。其中,草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣=5∶5∶5∶5(T1) 处理下的综合评价最佳,产量最高,品质略低于T2;而草炭∶蛭石∶珍珠岩∶颗粒状木薯渣=5∶5∶5∶5(T2) 处理下的番茄品质最佳,但综合评价较差,产量显著低于T1。因此草炭∶蛭石∶珍珠岩∶粉状木薯渣=5∶5∶5∶5(T1) 配方基质更适合在番茄栽培中推广应用。

    参考文献 (22)
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