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(xué)水利學(xué)院，鄭州 450046; 河南省節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展、長期確保農(nóng)產(chǎn)品有效供給，根本出路在科技?！爸参餇I養(yǎng)水”是在當(dāng)前農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新，節(jié)水農(nóng)業(yè)，作物施肥水肥一體化，“菜籃子”工程的大農(nóng)業(yè)背景下，由國內(nèi)知名農(nóng)業(yè)專家王連洪先生歷經(jīng)16年潛心研制出來的一種高端植物營養(yǎng)液體肥料。他將“植物比作人，把作物當(dāng)人看”，水就是作物所必需的營養(yǎng)，將我國傳統(tǒng)的中醫(yī)學(xué)與植物營養(yǎng)學(xué)結(jié)合，利用人體中醫(yī)學(xué)原理與植物營養(yǎng)所需養(yǎng)分，研發(fā)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(jīng)過“中藥煲”調(diào)理形成的一種高端植物營養(yǎng)，是植物的高檔“保健品”，簡稱“植物營養(yǎng)水”。

已有研究表明，通過對灌溉水進(jìn)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(diào)節(jié)植物生長的水土環(huán)境，實(shí)現(xiàn)作物增產(chǎn)增質(zhì)的目的。但這些方法有的成本較高，有的效果不穩(wěn)定，而且普遍功能單一，不易推廣應(yīng)用。而本研究所用的植物營養(yǎng)水利用奧泉方舟植物生態(tài)水發(fā)生器對灌溉水進(jìn)行凈化、礦化、磁化，實(shí)現(xiàn)了灌溉水的營養(yǎng)化。凈化：高能生化陶瓷、椰殼活性炭和KDF銅合金介質(zhì)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(zhì)在水的作用下能溶出角質(zhì)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(tuán)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(fā)射6～15 μm的遠(yuǎn)紅外線、負(fù)離子和生物電，這些能量和磁化結(jié)合，能使水變成高能量的小分子團(tuán)體活性水。經(jīng)權(quán)威部門檢測，該“植物營養(yǎng)水”呈弱堿性，與常規(guī)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(gè)農(nóng)產(chǎn)品中試驗(yàn)研究，取得明顯效果[10-13]。該儀器安裝簡便，操作簡單，回報(bào)率高。為了進(jìn)一步驗(yàn)證該植物營養(yǎng)水的增產(chǎn)增收效果，試驗(yàn)研究了植物營養(yǎng)水對溫室黃瓜生長變化及節(jié)水效應(yīng)的影響，以期為植物營養(yǎng)水的應(yīng)用提供理論依據(jù)和實(shí)踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)概況

試驗(yàn)于2016年3-5月在鄭州市華北水利水電大學(xué)龍子湖校區(qū)農(nóng)業(yè)高效用水試驗(yàn)場的玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行，該地年平均氣溫14.4 ℃，全年日照時(shí)數(shù)約2 400 h，無霜期220 d。

試驗(yàn)以黃瓜為供試蔬菜，水源為試驗(yàn)場內(nèi)的井水，所用儀器為河南奧泉農(nóng)業(yè)科技有限公司提供的營養(yǎng)水發(fā)生器，該儀器內(nèi)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(jìn)行磁化處理。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2006年3月19日進(jìn)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(nèi)嵌式滴灌管，滴頭間距為40 cm，壟溝內(nèi)以40 cm間距種植黃瓜，各處理在定植前全部采用營養(yǎng)水灌溉，灌水量相同，同時(shí)注意溫室的通風(fēng)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(yàn)，試驗(yàn)期間根據(jù)實(shí)際情況確定灌水定額，并及時(shí)進(jìn)行整枝、除草、噴施農(nóng)藥等農(nóng)藝措施，試驗(yàn)于5月底結(jié)束。生育期內(nèi)各處理施肥、農(nóng)藝管理措施相同。

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)不同灌水定額的營養(yǎng)水處理和1個(gè)對照處理，每個(gè)處理設(shè)置2個(gè)重復(fù)。4個(gè)處理的灌水周期相同，灌水定額根據(jù)溫室內(nèi)的蒸發(fā)皿計(jì)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(gè)營養(yǎng)水處理的灌水定額定為Q、0.8Q、1.2Q，對應(yīng)編號分別為YQ1.0、YQ0.8、YQ1.2，具體灌溉制度見表1。試驗(yàn)小區(qū)插花布置，每小區(qū)凈面積約12 m2，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)灌水量獨(dú)立計(jì)量。

表1 灌溉試驗(yàn)處理Tab.1 Irrigation Treatments

注：灌水定額根據(jù)溫室內(nèi)的蒸發(fā)皿計(jì)算確定，各處理施肥、農(nóng)藝管理措施相同。

1.3 觀測內(nèi)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(diǎn)的高度；通過電子游標(biāo)卡尺測量距地面20 cm的莖粗，觀測時(shí)盡量將植株扶正、拉直。每個(gè)重復(fù)選取4個(gè)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(jì)算根冠比。每個(gè)重復(fù)選取2個(gè)典型株，黃瓜生長盛期取樣。

(3)產(chǎn)量。利用精度為1g的電子秤測量每個(gè)重復(fù)的總產(chǎn)量、典型株上的果實(shí)數(shù)量及單果質(zhì)量，試驗(yàn)期間共進(jìn)行了6次采摘，無固定采摘周期。

2 結(jié)果分析

2.1 營養(yǎng)水對黃瓜株高和莖粗變化的影響

圖1給出了不同試驗(yàn)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(yǎng)水處理的黃瓜株高和莖粗整個(gè)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(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)水能夠促進(jìn)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(yǎng)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(yǎng)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(wǎng)狀，分布范圍較大，主根數(shù)量較多根毛數(shù)量龐大。試驗(yàn)于黃瓜生長盛期取根，取根時(shí)黃瓜根系還未木質(zhì)化，較脆易斷，主根上一般結(jié)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(qiáng)?？梢钥闯?，相同灌水定額條件下，與對照相比，營養(yǎng)水處理的根長密度明顯較大。試驗(yàn)取樣的直觀觀測結(jié)果也顯示，營養(yǎng)水處理的主根數(shù)略少，但是主根明顯粗壯，且營養(yǎng)水處理的根系根毛數(shù)量十分龐大。由此說明，營養(yǎng)水對黃瓜根系生長確實(shí)有促進(jìn)作用。但是，同樣是營養(yǎng)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(yǎng)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(yǎng)水處理的根鮮重密度明顯較小。但是，同樣是營養(yǎng)水，水分虧缺處理的根系鮮重密度較大。由此說明，營養(yǎng)水灌溉會使根系變得較脆，適當(dāng)?shù)乃痔澣庇欣谠鰪?qiáng)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(zhì)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(yǎng)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(yǎng)水對黃瓜地下的根系和地上的植株的生長促進(jìn)作用是同步的，才導(dǎo)致根冠比較對照處理沒有明顯差異。但是，過多的營養(yǎng)水將更多地促進(jìn)植株地上干物質(zhì)的積累，而較少的營養(yǎng)水將更多地促進(jìn)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(yǎng)水對黃瓜產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率的影響

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

表2 不同灌溉處理黃瓜產(chǎn)量及水分生產(chǎn)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(jié) 語

將常規(guī)灌溉水經(jīng)過奧泉方舟植物生態(tài)水發(fā)生器，將灌溉水進(jìn)一步凈化、礦化和磁化，可以實(shí)現(xiàn)灌溉水的營養(yǎng)化。試驗(yàn)結(jié)果表明：

(1)株高和莖粗表現(xiàn)出相同的變化趨勢。相同灌水定額條件下，營養(yǎng)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(yǎng)水還會進(jìn)一步促進(jìn)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(yǎng)水處理的根系較對照處理明顯發(fā)達(dá)，但灌溉過多或過少的營養(yǎng)水都會一定程度抑制根系生長。

(3)無論灌溉量多少，營養(yǎng)水均能顯著提高作物產(chǎn)量和水分利用率，相同灌水定額條件下，產(chǎn)量和水分生產(chǎn)率提高達(dá)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(jìn)水稻生長發(fā)育提高產(chǎn)量和品質(zhì)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 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(fā)、幼苗生長和生理特性的生物學(xué)效應(yīng)[J]. 植物生理學(xué)報(bào), 2011,47(8):803-810.

[3] 張瑞喜，王衛(wèi)兵，褚貴新.磁化水在鹽漬化土壤中的入滲和淋洗效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),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(huán)曝氣地下滴灌的溫室番茄生長與品質(zhì)[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)， 2015,(3):253-259.

[6] 陳新明, Dhungel J, Bhattarai S, 等. 加氧灌溉對菠蘿根區(qū)土壤呼吸和生理特性的影響[J]. 排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào), 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(chǎn)量和營養(yǎng)品質(zhì)的影響[J]. 北方園藝, 2016,(6): 14-19.

[8] 王立權(quán)，王忠玉，姚章村.井水增溫對水稻產(chǎn)量的影響研究[J]. 黑龍江水專學(xué)報(bào), 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(chǎn)量和品質(zhì)的影響試驗(yàn)初報(bào)[J]. 南方農(nóng)業(yè), 2016,10(16):34-35.

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

[11] 黃永偉, 高九思, 高 陽. 奧泉方舟營養(yǎng)水在小麥生產(chǎn)上的應(yīng)用效果研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2013,(6):133-135.

[12] 趙 佳, 高九思, 高 陽.奧泉方舟營養(yǎng)水在澠池縣紅黏土煙草生產(chǎn)上的應(yīng)用效果研究[J].. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技, 2013,(23):12-13.

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