植物營養水對溫室黃瓜生長影響及其節水效應

李道西，王一博，高粱河，李彥彬，雷宏軍，王 東

(1. 華北水利水電大學水利學院，鄭州 450046; 河南省節水農業重點實驗室，鄭州 450046; 3. 河南省三門峽市植保站, 河南 三門峽 472000)

2012年中央一號文件指出實現農業持續穩定發展、長期確保農產品有效供給，根本出路在科技?！爸参餇I養水”是在當前農業科技創新，節水農業，作物施肥水肥一體化，“菜籃子”工程的大農業背景下，由國內知名農業專家王連洪先生歷經16年潛心研制出來的一種高端植物營養液體肥料。他將“植物比作人，把作物當人看”，水就是作物所必需的營養，將我國傳統的中醫學與植物營養學結合，利用人體中醫學原理與植物營養所需養分，研發出的一種含氮磷鉀、鈣鎂硫、鋅硼鐵、鉬鎳銅錳、硅鈦等大中微量元素和有益元素的“中藥煲”，普通自來水經過“中藥煲”調理形成的一種高端植物營養，是植物的高檔“保健品”，簡稱“植物營養水”。

已有研究表明，通過對灌溉水進行磁化[1-4]、曝氣[5,6]、增溫[7,8]或加入微量元素[9]等，均可以有效調節植物生長的水土環境，實現作物增產增質的目的。但這些方法有的成本較高，有的效果不穩定，而且普遍功能單一，不易推廣應用。而本研究所用的植物營養水利用奧泉方舟植物生態水發生器對灌溉水進行凈化、礦化、磁化，實現了灌溉水的營養化。凈化：高能生化陶瓷、椰殼活性炭和KDF銅合金介質能有效過濾掉鉛、汞、鎳、鉻等重金屬；礦化：多種礦石及石決明、珍珠、血竭、甲珠等天然物質在水的作用下能溶出角質蛋白、碳酸鈣、多種酶、多種氨基酸和鋅、錳、銅、鐵、硒等多種微量元素；磁化：使用高磁鐵切割水中分子鏈，形成小分子團水，降低水的硬度，增加水中含氧量，托瑪琳寶石和納米陶瓷顆?？砂l射6～15 μm的遠紅外線、負離子和生物電，這些能量和磁化結合，能使水變成高能量的小分子團體活性水。經權威部門檢測，該“植物營養水”呈弱堿性，與常規水相比，溶解氧和微量元素含量明顯增加，水的硬度和重金屬含量明顯減小。

多年來，在山東壽光蔬菜、陜西獼猴桃以及三門峽市的煙草、溫室蔬菜、草莓、葡萄、玉米、花生、紅薯等27個農產品中試驗研究，取得明顯效果[10-13]。該儀器安裝簡便，操作簡單，回報率高。為了進一步驗證該植物營養水的增產增收效果，試驗研究了植物營養水對溫室黃瓜生長變化及節水效應的影響，以期為植物營養水的應用提供理論依據和實踐指導。

1 材料與方法

1.1 試驗概況

試驗于2016年3-5月在鄭州市華北水利水電大學龍子湖校區農業高效用水試驗場的玻璃溫室內進行，該地年平均氣溫14.4 ℃，全年日照時數約2 400 h，無霜期220 d。

試驗以黃瓜為供試蔬菜，水源為試驗場內的井水，所用儀器為河南奧泉農業科技有限公司提供的營養水發生器，該儀器內部有礦石磁鐵組合，水通過后可緩溶出一定量的微量元素，然后再通過磁鐵對灌溉水進行磁化處理。

1.2 試驗設計

試驗于2006年3月19日進行黃瓜幼苗移栽，移栽前做0.5 m寬壟，壟上開毛溝放置Φ16內嵌式滴灌管，滴頭間距為40 cm，壟溝內以40 cm間距種植黃瓜，各處理在定植前全部采用營養水灌溉，灌水量相同，同時注意溫室的通風與保溫，以保證幼苗成活。在幼苗完全成活后于4月6日開始對比試驗，試驗期間根據實際情況確定灌水定額，并及時進行整枝、除草、噴施農藥等農藝措施，試驗于5月底結束。生育期內各處理施肥、農藝管理措施相同。

試驗設置3個不同灌水定額的營養水處理和1個對照處理，每個處理設置2個重復。4個處理的灌水周期相同，灌水定額根據溫室內的蒸發皿計算確定。對照處理編號為CK，其灌溉水為普通井水，若充分灌溉的灌水定額為Q，則3個營養水處理的灌水定額定為Q、0.8Q、1.2Q，對應編號分別為YQ1.0、YQ0.8、YQ1.2，具體灌溉制度見表1。試驗小區插花布置，每小區凈面積約12 m2，每個試驗小區灌水量獨立計量。

表1 灌溉試驗處理Tab.1 Irrigation Treatments

注：灌水定額根據溫室內的蒸發皿計算確定，各處理施肥、農藝管理措施相同。

1.3 觀測內容及方法

(1)株高與莖粗。利用直尺、鋼卷尺測量地面至植株最頂端生長點的高度；通過電子游標卡尺測量距地面20 cm的莖粗，觀測時盡量將植株扶正、拉直。每個重復選取4個典型株，每6 d觀測植株高度的變化。

(2)根系。通過原位沖洗分層取根取較為完整的黃瓜根系，然后測量最大主根長度、根系體積、干重、鮮重以及植株地上部分的干重，并計算根冠比。每個重復選取2個典型株，黃瓜生長盛期取樣。

(3)產量。利用精度為1g的電子秤測量每個重復的總產量、典型株上的果實數量及單果質量，試驗期間共進行了6次采摘，無固定采摘周期。

2 結果分析

2.1 營養水對黃瓜株高和莖粗變化的影響

圖1給出了不同試驗處理黃瓜株高和莖粗變化變化。不難看出，相同灌水定額條件下，與對照相比，營養水處理的黃瓜株高和莖粗整個生育期均較高，株高平均增高11.5%，莖粗平均增大4.0%，而且越到生育后期，株高和莖粗均增加越明顯。但是，水分虧缺條件下，與對照相比，營養水處理的株高和莖粗卻均有所下降。從圖1還可以看出，同樣是營養水條件下，不同灌水定額對株高和莖粗的影響也很顯著，灌水定額越大，株高和莖粗越大。由此說明，營養水能夠促進黃瓜株高和莖粗的增長，即便是過量。但是，若灌水不足，即便灌溉營養水，株高和莖粗的生長仍會受到抑制。

(a)株高

(b)莖粗圖1 黃瓜株高和莖粗變化

2.2 營養水對黃瓜根系生長變化的影響

黃瓜的根系屬于須根系，根系分布較淺，主要分布在10～20 cm的深度范圍，水平面上分布呈網狀，分布范圍較大，主根數量較多根毛數量龐大。試驗于黃瓜生長盛期取根，取根時黃瓜根系還未木質化，較脆易斷，主根上一般結有根瘤菌。

圖2給出了不同灌溉處理黃瓜根長密度(根系體積與總根長的比值)的對比。一般來說，根長密度越大，根系截面面積越大，根系吸水能力越強?？梢钥闯?，相同灌水定額條件下，與對照相比，營養水處理的根長密度明顯較大。試驗取樣的直觀觀測結果也顯示，營養水處理的主根數略少，但是主根明顯粗壯，且營養水處理的根系根毛數量十分龐大。由此說明，營養水對黃瓜根系生長確實有促進作用。但是，同樣是營養水，不同灌水定額條件下的黃瓜根長密度也有顯著不同，以充分灌水條件下的根長密度最大。相反，灌溉過多或過少的營養水都會抑制根系生長。

圖2 不同灌溉處理黃瓜根長密度的比較

圖3給出了不同灌溉處理黃瓜根鮮重密度(根系鮮重與體積的比值)的對比。一般來說，根系鮮重密度越大，根系越不易因擾動而折斷，反之亦然?？梢钥闯?，相同灌水定額條件下，與對照相比，營養水處理的根鮮重密度明顯較小。但是，同樣是營養水，水分虧缺處理的根系鮮重密度較大。由此說明，營養水灌溉會使根系變得較脆，適當的水分虧缺有利于增強根系的硬度。

圖3 不同灌溉處理黃瓜根鮮重密度的比較

圖4給出了不同灌溉處理根冠比(根干重與地上干物質重的比值)的對比。從圖4可以看出相同灌水定額條件下，與對照相比，營養水處理的根冠比略大，但沒有明顯差異。水分虧缺處理根冠比最大，過量灌溉處理的根冠比最小。由此說明，營養水對黃瓜地下的根系和地上的植株的生長促進作用是同步的，才導致根冠比較對照處理沒有明顯差異。但是，過多的營養水將更多地促進植株地上干物質的積累，而較少的營養水將更多地促進植株地下根系的生長。

圖4 不同灌溉處理黃瓜根冠比的比較

2.3 營養水對黃瓜產量和水分生產率的影響

由表2不難看出，3個營養水處理的小區平均產量和水分生產率均明顯高于對照處理。相同灌水定額條件下，營養水處理較對照增產1.24倍。與充分灌溉營養水相比，一定程度減少營養水灌溉量，會減少黃瓜產量，但會提高水分生產率；一定程度增加營養水灌溉量，產量增加不明顯，而且會顯著降低水分生產率。

表2 不同灌溉處理黃瓜產量及水分生產率Tab.2 Water productivity and yields of cucumber under different irrigation treatments

注：a、b、c為同一列在p<0.05水平上差異顯著。

3 結 語

將常規灌溉水經過奧泉方舟植物生態水發生器，將灌溉水進一步凈化、礦化和磁化，可以實現灌溉水的營養化。試驗結果表明：

(1)株高和莖粗表現出相同的變化趨勢。相同灌水定額條件下，營養水處理的黃瓜株高和莖粗較對照均有所提高，分別提高11.5%和4%；而且過多的灌溉營養水還會進一步促進株高和莖粗的增長，反之，才會受到抑制。

(2)適宜灌水量條件下，營養水處理的根系較對照處理明顯發達，但灌溉過多或過少的營養水都會一定程度抑制根系生長。

(3)無論灌溉量多少，營養水均能顯著提高作物產量和水分利用率，相同灌水定額條件下，產量和水分生產率提高達1.24 倍。

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[1] 朱練峰, 張均華, 禹盛苗, 等. 磁化水灌溉促進水稻生長發育提高產量和品質[J].農業工程學報, 2014,30(19):107-114.

[2] 邱念偉, 譚廷鴻, 戴 華, 等. 磁化水對小麥種子萌發、幼苗生長和生理特性的生物學效應[J]. 植物生理學報, 2011,47(8):803-810.

[3] 張瑞喜，王衛兵，褚貴新.磁化水在鹽漬化土壤中的入滲和淋洗效應[J].中國農業科學,2014,47(8):1 634-1 641.

[4] Basant L. Maheshwari, Harsharn Singh Grewal. Magnetic treatment of irrigation water: Its effects on vegetable crop yield and water productivity [J]. Agricultural Water Management, 2009,96(8):1 229-1 236.

[5] 雷宏軍，臧 明，張振華，等.循環曝氣地下滴灌的溫室番茄生長與品質[J].排灌機械工程學報， 2015,(3):253-259.

[6] 陳新明, Dhungel J, Bhattarai S, 等. 加氧灌溉對菠蘿根區土壤呼吸和生理特性的影響[J]. 排灌機械工程學報, 2010,28(6):543-547.

[7] 王簾里, 翟國亮. 地下滴灌增溫對盆栽花椰菜生長產量和營養品質的影響[J]. 北方園藝, 2016,(6): 14-19.

[8] 王立權，王忠玉，姚章村.井水增溫對水稻產量的影響研究[J]. 黑龍江水專學報, 2005,32(4):56-58.

[9] 黃恒掌, 韋廣厚, 羅廣盤. 中微量元素肥對甘蔗產量和品質的影響試驗初報[J]. 南方農業, 2016,10(16):34-35.

[10] 張繼林, 李 進, 孫國棟, 等. 植物生長營養液在小麥上應用效果試驗研究[J]. 中國農技推廣, 2007,23(11):36-37.

[11] 黃永偉, 高九思, 高 陽. 奧泉方舟營養水在小麥生產上的應用效果研究[J]. 現代農業科技, 2013,(6):133-135.

[12] 趙 佳, 高九思, 高 陽.奧泉方舟營養水在澠池縣紅黏土煙草生產上的應用效果研究[J].. 現代農業科技, 2013,(23):12-13.

[13] 王 婕, 高九思.奧泉方舟營養水在供港蔬菜基地番茄上的應用效果研究[J].陜西農業科學，2015,61(10):55-56.