黄瓜封闭式无机基质槽培营养液配方的筛选

北方园艺２０１８（０３）７－１５ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｈｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ研究论文第一作者简介雷明帅（１９９２－），女，衡水冀州人，硕士研究生，研究方向为设施蔬菜无土栽培。Ｅ－ｍａｉｌ１６６３６９４３１７＠ｑｑ．ｃｏｍ．责任作者王丽萍（１９６９－），女，河北邯郸人，博士，教授，研究方向为设施蔬菜与无土栽培。Ｅ－ｍａｉｌｗｌｐ２９＠１６３．ｃｏｍ．基金项目国家科技支撑计划资助项目（２０１４ＢＡＤ０５Ｂ０５－０４）；国家大宗蔬菜产业技术体系资助项目（ＣＡＲＳ－２５－Ｇ－０１）；农业部公益性行业科研专项资助项目（２０１３０３１３３－２）；北京市农林科学院科技创新能力建设专项资助项目（ＫＪＣＸ２０１５０７０１）。收稿日期２０１７－１０－１２ｄｏｉ１０．１１９３７／ｂｆｙｙ．２０１７２５１８黄瓜封闭式无机基质槽培营养液配方的筛选雷 明 帅１，武 占 会２，３，刘 明 池２，３，季 延 海２，３，梁浩２，３，王 丽 萍１（１．河北工程大学 园林与生态工程学院，河北 邯郸０５６０２１；２．北京市农林科学院 蔬菜研究中心，北京１０００９７；３．农业部都市农业华北重点实验室，北京１０００９７）摘要以黄瓜“中农２６”为试材，采用五元二次正交旋转组合设计方法，对四水硝酸钙（Ｃａ（ＮＯ３）２４Ｈ２Ｏ）、硝酸钾（ＫＮＯ３）、七水硫酸镁（ＭｇＳＯ４７Ｈ２Ｏ）、硫酸铵（（ＮＨ４）２ＳＯ４）和磷酸（Ｈ３ＰＯ４）的用量进行了优化模拟，以确定封闭式无机基质槽培系统黄瓜的营养液配方和对养分的需求。结果表明当四水硝酸钙用量为８００ｍｇＬ－１，硝酸钾用量为７５０ｍｇＬ－１，七水硫酸镁用量为４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵用量为６５ｍｇＬ－１，磷酸用量为０．２７５ｍＬＬ－１时黄瓜生长表现最好，产量最高。关键词黄瓜；五元二次正交旋转；营养液；槽培中图分类号Ｓ ６４２．２ 文献标识码Ａ 文章编号１００１－０００９（２０１８）０３－０００７－０９黄瓜是我国主要的果菜品类之一，同时在无土栽培面积中占有较大的比例。黄瓜属葫芦科甜瓜属，其营养丰富，是世界性和大众化的蔬菜，随着人们生活水平的日益提高，食用习惯的变化，以及对黄瓜保健的认识不断加强，对黄瓜的需求量越来越大，同时也对黄瓜的品质提出了更高的要求［１］。无土栽培是指不用天然土壤栽培植物的方法［２］。随着我国人口的急剧增加，生态环境的恶化，我国的土地面积逐年减少，无土栽培已成为我国现代农业的主要生产模式［３］。欧洲、日本主要采用的是封闭式栽培，封闭式栽培与土壤完全隔离，避免了连作障碍［４］，解决了土传病害等问题。我国封闭式栽培主要用有机基质为植物提供养分，由于有机基质成本高、物理性质不能满足作物栽培的要求，北京市农林科学院蔬菜研究中心研发了以珍珠岩为基质的封闭式无机基质栽培系统，珍珠岩表面有许多孔洞，能够很好的保持水分和养分，也利于植株根系呼吸和通风。营养液关系着无土栽培的成败，无土栽培完全是通过营养液供给植物生长所需的养分和水分［５－６］。不同作物对营养的需求不同，营养液配方也不尽相同。目前用于黄瓜的营养液配方多为适宜深夜流技术（ＤＦＴ）的日本园试通用配方、日本山崎黄瓜配方和霍格兰德等标准的营养液配方［７－８］，配制营养液用水为净化水，而该试验采用的课题组新研发的封闭式无机基质槽培系统下的黄瓜营养液配方，营养液用水为地下水，因此，筛选无机基质下黄瓜需肥规律和合理肥料用量显得尤为重要，以期为黄瓜科学施肥和高效管理提供参考依据。１ 材料与方法１．１ 试验材料试验于２０１７年１月在北京市农林科学院蔬菜研究中心连栋温室内进行。供试黄瓜品种为“中农２６”。采用封闭式无机基质营养液循环供液系统，微量元素配方为通用配方［９］。配制营养液用水为蔬菜中心地下水，ｐＨ ７．６，ＥＣ值１．３ｍＳｃｍ－１。在黄瓜生长期间基质温度１７～２５℃，气温２０～３０℃，营养液温１７～２５℃。１．２ 试验方法１．２．１ 栽培方法黄瓜种子于２０１７年１月１６日播种，待黄瓜两叶一心时，于２０１７年２月１５日定植；栽培方式为封闭式无机基质槽培，栽培架子长宽高为５６ｃｍ４５ｃｍ１８０ｃｍ，栽培槽长宽高为４８ｃｍ１８ｃｍ１８ｃｍ；栽培基质为珍珠岩，在珍珠岩最上方覆盖２块塑料板防止水分蒸发，定植后用清水缓苗１周。供液采用ＨＪ－１８４１型号水泵。营养液池采用桶，底部直径２５ｃｍ，顶部直径３８ｃｍ，高２９ｃｍ。１．２．２ 试验设计试验采用五元二次正交旋转组合设计方法［１０］，参照日本山崎黄瓜专用配方，设置四水硝酸钙ｘ１、硝酸钾ｘ２、七水硫酸镁ｘ３、硫酸铵ｘ４和磷酸ｘ５５个影响因子各５个水平（表１），共３６个处理组合（表２），其中Ｔ２７～Ｔ３６试验设计相同。每个架子为一个处理，每处理４次重复，每个架子２个栽培槽。循环供液时间０８００１８００，其它时间不供液。表１试验因子编码及水平设置Ｔａｂｌｅ １ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｄｉｎｇ ａｎｄ ｌｅｖｅｌ ｓｅｔｔｉｎｇ ｍｇＬ－１试验因子Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒ变化间距Ｃｈａｎｇｅ ｉｎｔｅｒｖａｌ ｒ １ ０ －１ －ｒ四水硝酸钙Ｃａ（ＮＯ３）２４Ｈ２Ｏ ２００ １ ２００ １ ０００ ８００ ６００ ４００硝酸钾ＫＮＯ３ １５０ ９００ ７５０ ６００ ４５０ ３００七水硫酸镁 ＭｇＳＯ４７Ｈ２Ｏ １２０ ７２０ ６００ ４８０ ３６０ ２４０硫酸铵 （ＮＨ４）２ＳＯ４ １７．５ １００．０ ８２．５ ６５．０ ４７．５ ３０．０磷酸（含量≥８５％）Ｈ３ＰＯ４ ０．０５０ ０．３２５ ０．２７５ ０．２２５ ０．１７５ ０．１２５注ｒ、１、０、－１、－ｒ分别代表５个水平。Ｎｏｔｅｒ，１，０，－１，－ｒ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｆｉｖｅ ｌｅｖｅｌｓ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．表２五元二次正交旋转组合设计方法Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｏｔａｔａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｗｉｔｈ ｆｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｍｇＬ－１处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ编码Ｃｏｄｅ设计量Ｖａｌｕｅｘ１ ｘ２ ｘ３ ｘ４ ｘ５Ｔ１（１，１，１，１，１）１ ０００ ７５０ ６００ ８２．５ ０．２７５Ｔ２（１，１，１，－１，－１）１ ０００ ７５０ ６００ ４７．５ ０．１７５Ｔ３（１，１，－１，１，－１）１ ０００ ７５０ ３６０ ８２．５ ０．１７５Ｔ４（１，１，－１，－１，１）１ ０００ ７５０ ３６０ ４７．５ ０．２７５Ｔ５（１，－１，１，１，－１）１ ０００ ４５０ ６００ ８２．５ ０．１７５Ｔ６（１，－１，１，－１，１）１ ０００ ４５０ ６００ ４７．５ ０．２７５Ｔ７（１，－１，－１，１，１）１ ０００ ４５０ ３６０ ８２．５ ０．２７５Ｔ８（１，－１，－１，－１，－１）１ ０００ ４５０ ３６０ ４７．５ ０．１７５Ｔ９（－１，１，１，１，－１）６００ ７５０ ６００ ８２．５ ０．１７５Ｔ１０（－１，１，１，－１，１）６００ ７５０ ６００ ４７．５ ０．２７５Ｔ１１（－１，１，－１，１，１）６００ ７５０ ３６０ ８２．５ ０．２７５Ｔ１２（－１，１，－１，－１，－１）６００ ７５０ ３６０ ４７．５ ０．１７５Ｔ１３（－１，－１，１，１，１）６００ ４５０ ６００ ８２．５ ０．２７５Ｔ１４（－１，－１，１，－１，－１）６００ ４５０ ６００ ４７．５ ０．１７５Ｔ１５（－１，－１，－１，１，－１）６００ ４５０ ３６０ ８２．５ ０．１７５Ｔ１６（－１，－１，－１，－１，１）６００ ４５０ ３６０ ４７．５ ０．２７５Ｔ１７（ｒ，０，０，０，０）１ ２００ ６００ ４８０ ６５．０ ０．２２５Ｔ１８（－ｒ，０，０，０，０）４００ ６００ ４８０ ６５．０ ０．２２５Ｔ１９（０，ｒ，０，０，０）８００ ９００ ４８０ ６５．０ ０．２２５Ｔ２０（０，－ｒ，０，０，０）８００ ３００ ４８０ ６５．０ ０．２２５Ｔ２１（０，０，ｒ，０，０）８００ ６００ ７２０ ６５．０ ０．２２５Ｔ２２（０，０，－ｒ，０，０）８００ ６００ ２４０ ６５．０ ０．２２５Ｔ２３（０，０，０，ｒ，０）８００ ６００ ４８０ １００．０ ０．２２５Ｔ２４（０，０，０，－ｒ，０）８００ ６００ ４８０ ３０．０ ０．２２５Ｔ２５（０，０，０，０，ｒ）８００ ６００ ４８０ ６５．０ ０．３２５Ｔ２６（０，０，０，０，－ｒ）８００ ６００ ４８０ ６５．０ ０．１２５Ｔ２７（０，０，０，０，０）８００ ６００ ４８０ ６５．０ ０．２２５注ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５设计量分别代表四水硝酸钙、硝酸钾、七水硫酸镁、硫酸铵和磷酸的用量。ＮｏｔｅｓＴｈｅ ｄｅｓｉｇｎｓ ｏｆ ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４ａｎｄ ｘ５ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｃａｌｃｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ ｔｅｔｒａｈｙｄｒａｔｅ，ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｎｉｔｒａｔｅ，ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｈｅｐｔａｈｙｄｒａｔｅ，ａｍ－ｍｏｎｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ａｎｄ ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ ａｃｉｄ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．８北方园艺２月（上）１．３ 项目测定１．３．１ 营养液营养液管理最重要的就是检测营养液。营养液ｐＨ、ＥＣ值采用ＨＩ ９８１３０手持ｐＨ、ＥＣ计进行测量，自供液后，每周对营养液的ｐＨ和ＥＣ值进行测定，每周更换营养液。每２ｄ对其滴针进行检查。１．３．２ 黄瓜植株形态指标测定黄瓜植株形态指标采用定株测量法，每个处理４株，株高用皮尺测量根茎部到生长点之间的距离；茎粗用游标卡尺测量子叶节下１ｃｍ处；叶片数按新叶展开大于２ｃｍ计算；ＳＰＡＤ值采用ＭＩＮＯＬＴＡ ＳＰＡＤ－５０２叶绿素计测量。１．３．３ 黄瓜植株果实品质指标测定选取各处理成熟度一致的果实进行品质测定，各处理均重复３次，维生素Ｃ含量采用２，６－二氯酚靛酚钠法测定［１１］；可滴定酸含量采用氢氧化钠滴定法测定［１２］；可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定［１１］；可溶性固形物含量采用日本ＡＴＡＧＯ公司的数字折射仪ＡＣＴ－１ＥＣ测定。１．３．４ 产量测定黄瓜成熟时采收成熟度一致的果实，每株采收４～５根黄瓜，记录单株产量，每次采收后记录单瓜质量，用１／１ ０００天平称重。１．４ 数据分析采用ＤＰＳ ７．０５软件建立测量指标与各肥料用量的模拟方程并进行模拟寻优［１３］，并对ｐＨ、ＥＣ值进行聚类分析；采用Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ２００７及ＤＰＳ ７．０５软件作图及数据处理。２ 结果与分析２．１ 营养液ｐＨ、ＥＣ值的聚类分析营养液酸碱度和浓度值见表３。对肥料用量不同的３６个配方的ｐＨ、ＥＣ值进行聚类分析（图１、２）。表明黄瓜适宜ｐＨ ５．５～７．２，开花前ＥＣ值１．４ｍＳｃｍ－１，开花后ＥＣ值２．０ｍＳｃｍ－１，果实膨大期更大。根据ｐＨ将其分为５类，Ｔ１的ｐＨ ５．８６，处于高氮磷钾钙的水平下；Ｔ２、Ｔ３、Ｔ５、Ｔ８、Ｔ９、Ｔ１２、Ｔ１５的ｐＨ ６．２４～６．３１，处于高氮、低钾、低镁的水平下；Ｔ１４、Ｔ２６的ｐＨ ６．３８、６．４３，处于低氮、低磷水平；Ｔ２５的ｐＨ ５．６７，为低磷水平；其它处理ｐＨ ５．９３～６．０９，处于高钾水平，其它用量为中间水平。根据ＥＣ值也分５类，Ｔ１２、Ｔ１７、Ｔ１９的ＥＣ值２．８８～３．３０，为高氮钾、低镁水平；Ｔ３、Ｔ４的ＥＣ值３．１８、３．２２，为高氮钾、低镁的水平；Ｔ１３、Ｔ１４、Ｔ１５、Ｔ１８、Ｔ２０的ＥＣ值２．５８～２．６７，为低氮钾的水平；Ｔ１６的ＥＣ值２．５３，低氮钾镁水平；其它处理ＥＣ值２．８５～３．０６，肥料用量为中间水平。表３不同处理营养液ｐＨ、ＥＣ值及黄瓜生长指标Ｔａｂｌｅ ３ ｐＨ ａｎｄ ＥＣ ｖａｌｕｅ ａｎｄ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｃｕｃｕｍｂｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ处理ＴｒｅａｔｍｅｎｔｐＨＥＣ值ＥＣ ｖａｌｕｅ／（ｍＳｃｍ－１）株高Ｐｌａｎｔ ｈｅｉｇｈｔ／ｃｍ茎粗Ｓｔｅｍ ｄｉａｍｅｔｅｒ／ｍｍ叶片Ｎｕｍｂｅｒｏｆ ｌｅａｖｅｓＴ１ ５．８６ ３．３２ １９０．３０ ６．７３ １６．７５Ｔ２ ６．３０ ３．３１ ２０９．１０ ６．６６ １９．５０Ｔ３ ６．３０ ３．２２ ２２０．６０ ６．３３ １５．２５Ｔ４ ５．９８ ３．１８ ２１４．１０ ６．８８ １７．５４Ｔ５ ６．２６ ３．０４ ２０８．２７ ６．９９ １７．００Ｔ６ ５．９３ ２．９４ ２１２．６０ ６．８３ １９．２５Ｔ７ ６．００ ２．９０ ２１６．６２ ６．５１ ２０．２５Ｔ８ ６．２４ ２．８６ ２０６．６０ ６．７５ １７．２５Ｔ９ ６．２４ ３．０３ １９３．１０ ６．４８ １５．６７Ｔ１０ ５．９８ ３．０２ ２０１．３５ ６．５６ １７．２５Ｔ１１ ５．９７ ２．９７ １９１．９３ ５．９０ １５．７５Ｔ１２ ６．２６ ２．８８ ２０３．８５ ６．６６ １７．５０Ｔ１３ ５．９９ ２．６３ ２２０．８５ ６．８６ ２０．２５Ｔ１４ ６．３８ ２．６３ ２０１．６０ ６．７８ １８．５０Ｔ１５ ６．３１ ２．５９ １９５．３５ ６．４４ １６．５０Ｔ１６ ６．０４ ２．５３ ２０８．２６ ６．３８ １７．７５Ｔ１７ ６．０９ ３．２８ ２０５．３５ ６．５６ １９．５０Ｔ１８ ６．０９ ２．６７ ２２３．８５ ６．８１ １８．００Ｔ１９ ５．９８ ３．３０ ２１４．８５ ６．６３ ２０．２５Ｔ２０ ６．００ ２．５８ ２０６．６０ ６．１７ １５．５０Ｔ２１ ６．０２ ３．０６ ２２５．３５ ６．５３ １９．７６Ｔ２２ ５．９７ ２．８５ ２２３．３５ ６．７５ １９．２５Ｔ２３ ６．００ ２．９９ ２１９．３５ ６．７０ １８．６５Ｔ２４ ５．９８ ２．９３ ２１６．６０ ６．４５ １４．２５Ｔ２５ ５．６７ ２．９４ ２２３．６６ ６．９３ １７．５０Ｔ２６ ６．４３ ２．９６ ２２０．０９ ６．４１ ２０．００Ｔ２７ ６．０６ ２．９４ ２２２．６９ ７．０４ ２０．５０Ｔ２８ ６．０７ ２．９５ ２２１．１０ ７．１９ ２１．２５Ｔ２９ ６．０２ ２．９７ ２２５．４６ ７．１４ ２１．５０Ｔ３０ ５．９６ ２．９５ ２２５．１０ ６．９１ ２１．５０Ｔ３１ ６．００ ２．９６ ２２３．８５ ７．１９ ２０．５０Ｔ３２ ６．０６ ２．９６ ２２９．００ ７．０９ ２１．００Ｔ３３ ６．００ ２．９４ ２３０．８５ ７．１８ ２０．５０Ｔ３４ ６．０３ ２．９２ ２２８．１５ ６．９８ ２０．２５Ｔ３５ ６．０１ ２．９４ ２２７．４０ ７．１３ ２１．２５Ｔ３６ ５．９５ ２．９７ ２２８．１６ ７．２５ ２０．００注ｐＨ表示营养液的酸碱度，ＥＣ值表示营养液浓度。ＮｏｔｅｐＨ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ａｃｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｓｏｌｕｔｉｏｎ，ｔｈｅ ＥＣ ｖａｌｕｅ ｉｎ－ｄｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｎｕｔｒｉｅｎｔ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ．９ 第３期北方园艺图１ｐＨ聚类分析Ｆｉｇ．１ Ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｐＨ图２ＥＣ值聚类分析Ｆｉｇ．２ Ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ＥＣ ｖａｌｕｅ２．２ 植株生长指标的回归分析２．２．１ 株高的回归分析黄瓜生长到结果期时，黄瓜生长指标见表３，通过ＤＰＳ软件五元二次正交旋转组合设计的分析程序得出株高与各因素的回归模型方程，以株高ｙ作为因变量，四水硝酸钙用量ｘ１、硝酸钾用量ｘ２、七水硫酸镁用量ｘ３、硫酸铵用量ｘ４和磷酸用量ｘ５作为自变量，回归方程ｙ＝２２７．３０６ ２５＋４．１１２ ５０ｘ１ －２．６０４ １７ｘ２ －４．５４６ ８８ｘ１２－５．５２１ ８８ｘ２２－２．１０９ ３８ｘ３２－３．７０９ ３８ｘ４２－２．７３４ ３８ｘ５２－３．４４３ ７５ｘ１ｘ３－３．３１８ ７５ｘ２ｘ３－２．７９３ ７５ｘ２ｘ４（１）。由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得出，模型的Ｆ１＝２．３８＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著，表明回归方程拟合的很好，不存在其它对结果产生影响的未知因素；而Ｆ２＝５．５０＞Ｆ０．０１＝３．３７，表明回归方程极显著，即二次回归模型是合适的。对株高的回归模型方程进行目标优选，得出该试验条件株高的最大值和各因素的水平编码值组合。其组合方案为ｘ１＝１、ｘ２＝０、ｘ３＝－１、ｘ４＝０、ｘ５＝０，株高达到最大值２２８．２１ｃｍ。２．２．２ 茎粗的回归分析根据调查黄瓜茎粗数据，通过ＤＰＳ软件五元二次正交旋转组合设计的分析程序得出茎粗与各因素 的 回 归 模 型 方 程ｙ ＝ ７．０９２ ４９＋０．０８９ ６７ｘ１－０．０９４ ８３ｘ２ ＋ ０．１０３ １７ｘ３ －０．０８１ ９８ｘ１２－０．１５３ ４８ｘ２２－０．０９２ ３５ｘ３２－０．１１０ １０ｘ４２－０．０８６ ４８ｘ５２－０．０８５ １３ｘ２ｘ４ ＋０．１０７ ７５ｘ３ｘ４（２）。由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得出，模型的Ｆ１＝２．８８＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著，表明回归方程拟合的很好；而Ｆ２＝８．２０＞Ｆ０．０１＝３．３７，表明回归方程极显著。对茎粗的回归模型方程进行目标优选，其组合方案为ｘ１＝１、ｘ２＝０、ｘ３＝１、ｘ４＝０、ｘ５＝０，茎粗达到最大值７．１１ｍｍ。２．３ 黄瓜果实品质指标的回归分析２．３．１ 黄瓜ＳＰＡＤ值的回归分析根据调查黄瓜叶绿素含量数据，通过ＤＰＳ软件五元二次正交旋转组合设计的分析程序得出叶绿素含量与各因素的回归模型方程ｙ ＝３８．９５３ ８０＋０．５９９ ２９ｘ２ ＋ ０．００６ ９６ｘ４ －１．１８３ ８２ｘ１２－１．４９３ ２０ｘ２２－２．０２７ ５７ｘ３２－０．６１１ ９５ｘ４２－０．５７５ ７０ｘ５２＋０．９１７ ６９ｘ１ｘ５ ＋１．０４４ ８１ｘ２ｘ５－０．８７９ １９ｘ３ｘ４（３）。由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得０１北方园艺２月（上）出，模型的Ｆ１＝０．５７＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著，表明回归方程拟合的很好；而Ｆ２＝７．７５＞Ｆ０．０１＝３．３７，表明回归方程极显著。对叶片ＳＰＡＤ值的回归模型方程进行目标优选，其组合方案为ｘ１＝１、ｘ２＝１、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝１，ＳＰＡＤ值达到最大值４１．５。２．３．２ 维生素Ｃ含量的回归分析根据调查生维生素Ｃ数据，通过分析程序得出维生素Ｃ与各因素的回归模型方程ｙ＝１５．５３５ １８ － ０．５７０ ６５ｘ１ － ０．７２８ ７２ｘ３ －０．４６８ ２０ｘ１２－０．４５０ ０１ｘ３２－０．４７２ ７８ｘ１ｘ３（４）。由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得出，模型的Ｆ１＝１．５９＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著，表明回归方程拟合的很好；而Ｆ２＝５．６６＞Ｆ０．０１＝３．３７，表明回归方程极显著。对维生素Ｃ含量的回归模型方程进行目标优选，其组合方案为ｘ１＝－１、ｘ２＝１、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝０，维生素Ｃ含量达到最大值１．５８７ｍｇｋｇ－１。２．３．３ 黄瓜可溶性固形物含量的回归分析根据调查可溶性固形物数据，通过ＤＰＳ软件分析程序得出可溶性固形物与各因素的回归模型方程ｙ＝３．５１１ ８１－０．２０５ ２１ｘ１２－０．２４２ ７１ｘ２２－０．１６７ ７１ｘ３２－０．１５５ ２１ｘ４２－０．２９２ ７１ｘ５２（５）。由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得出，模型的Ｆ１＝１．６３＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著，表明回归方程拟合的很好；而Ｆ２＝３．０８＞Ｆ０．０５＝２．２３，表明回归方程极显著。对可溶性固形物含量的回归模型方程进行目标优选，其组合方案为ｘ１＝０，ｘ２＝０，ｘ３＝０，ｘ４＝０，ｘ５＝０，可溶性固形物含量达到最大值３．５１％。２．４ 黄瓜产量指标的回归分析２．４．１ 黄瓜平均单瓜质量的回归分析黄瓜生长到结果期时，根据实际调查指标数据见表４，通过ＤＰＳ软件得出黄瓜单瓜质量与各因素的回归模型方程ｙ ＝ １８０．９１０ ４９－３．７６２ ０８ｘ４＋５．８６８ ７５ｘ５ － ３．９４５ ７３ｘ１２－５．９３０ ７３ｘ２２－４．４９６ ９８ｘ３２－５．０１３ ２３ｘ４２＋３．７０１ ８８ｘ１ｘ２＋３．９７８ １３ｘ２ｘ４（６）。由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得出，模型的Ｆ１＝０．５７＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著，表明回归方程拟合的很好；而Ｆ２＝４．１１＞Ｆ０．０５＝２．２３，表明回归方程极显著。表４黄瓜品质指标及产量Ｔａｂｌｅ ４ Ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｃｕｃｕｍｂｅｒ处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ叶绿素含量ＳＰＡＤ维生素Ｃ含量Ｖｉｔａｍｉｎ Ｃ ｃｏｎｔｅｎｔ／（ｍｇｋｇ－１）可溶性固形物含量Ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｏｌｉｄｃｏｎｔｅｎｔ／％瓜条数Ｃｕｃｕｍｂｅｒ ｃｌｕｓｔｅｒ ｎｕｍｂｅｒ单瓜质量Ｓｉｎｇｌｅ ｆｒｕｉｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ单株产量Ｓｉｎｇｌｅ ｐｌａｎｔ ｙｉｅｌｄ／ｇＴ１ ３８．４８ １．１３１ ２．６２ ４ １７４．８３ ８２５．３２Ｔ２ ３５．６５ １．０２４ １．９５ ５ １５７．５４ ７８７．７０Ｔ３ ３５．６８ １．４３４ １．６２ ５ １６４．３０ ８２１．５０Ｔ４ ４２．７８ １．３４８ １．９７ ５ １６５．３７ ８１７．８５Ｔ５ ３４．８５ １．４２９ ２．６６ ５ １４４．６３ ７２３．１５Ｔ６ ３９．１３ １．１２９ １．７４ ５ １７５．２４ ８５６．２０Ｔ７ ３８．８５ １．３９１ ２．８７ ４ １７３．５１ ７８４．０４Ｔ８ ３４．５３ １．５０５ ２．５２ ５ １５４．９３ ７４４．６５Ｔ９ ３５．５０ １．４４８ ２．５５ ５ １４９．８３ ７４９．１５Ｔ１０ ３８．５８ １．４８９ ２．７８ ４ １６８．５９ ６７４．３６Ｔ１１ ４０．８８ １．３５５ ３．０２ ４ １５３．６３ ８０４．５２Ｔ１２ ３４．３３ １．４３３ １．９３ ５ １４２．８２ ７１４．１０Ｔ１３ ３４．２８ １．３１７ ２．３４ ４ １５４．８７ ６８９．４８Ｔ１４ ３６．９０ １．１９２ ２．７１ ５ １７３．５１ ８１７．５５Ｔ１５ ３７．１０ １．４３４ １．６９ ５ １５３．６４ ７６８．２０Ｔ１６ ３３．９５ １．４３２ ２．４６ ５ １７８．３５ ８９１．７５Ｔ１７ ３８．１５ １．５０４ ２．６３ ５ １６５．８９ ８２９．４５Ｔ１８ ３８．６８ １．１７３ ３．４６ ４ １５８．９４ ６３５．７６Ｔ１９ ３６．６５ １．３７６ ３．１１ ５ １６３．６０ ８２６．７０Ｔ２０ ３７．７０ １．４２９ ２．６４ ５ １４５．３５ ７２６．７５１１ 第３期北方园艺表４（续）Ｔａｂｌｅ ４（Ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ）处理Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ叶绿素含量ＳＰＡＤ维生素Ｃ含量Ｖｉｔａｍｉｎ Ｃ ｃｏｎｔｅｎｔ／（ｍｇｋｇ－１）可溶性固形物含量Ｓｏｌｕｂｌｅ ｓｏｌｉｄｃｏｎｔｅｎｔ／％瓜条数Ｃｕｃｕｍｂｅｒ ｃｌｕｓｔｅｒ ｎｕｍｂｅｒ单瓜质量Ｓｉｎｇｌｅ ｆｒｕｉｔ ｗｅｉｇｈｔ／ｇ单株产量Ｓｉｎｇｌｅ ｐｌａｎｔ ｙｉｅｌｄ／ｇＴ２１ ３３．３０ １．４８９ ２．８５ ５ １５６．０６ ８４０．３０Ｔ２２ ３６．７８ １．２０２ ３．５３ ４ １６４．３６ ６５７．４４Ｔ２３ ４０．６０ １．４７２ ３．１２ ４ １６８．９４ ７７０．７５Ｔ２４ ４０．８０ １．１６２ ３．３２ ５ １４７．３５ ７９０．７６Ｔ２５ ３７．４４ １．３５９ ２．７７ ５ １６３．６６ ８２８．３０Ｔ２６ ４４．２５ １．２９８ ２．６４ ５ １８２．４９ ７８５．４５Ｔ２７ ４１．６５ １．４８５ ３．５３ ４ １５９．４３ ８４９．７２Ｔ２８ ４１．０５ １．５０２ ３．６８ ５ １８５．５６ ９２７．８０Ｔ２９ ４３．２８ １．５１４ ３．８６ ５ １８４．１５ ９２０．７５Ｔ３０ ４１．０５ １．６２６ ２．９３ ４ １７６．３２ ８８９．２８Ｔ３１ ４５．８８ １．５６９ ３．５２ ５ １８４．０７ ９２０．３５Ｔ３２ ４２．８０ １．５７０ ３．４１ ５ １９３．８２ ９３１．９０Ｔ３３ ４５．５０ １．５４９ ３．６１ ５ １８０．５４ ９０２．５０Ｔ３４ ４３．９５ １．５９７ ３．４３ ５ １７９．６４ ８９８．２０Ｔ３５ ４１．５０ １．５７２ ３．２２ ５ １８３．６０ ９１８．００Ｔ３６ ４２．５０ １．６０７ ３．６８ ５ １８７．４０ ９３７．０４图３单一因素对黄瓜单瓜质量的影响Ｆｉｇ．３ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｏｎｓｉｎｇｌｅ ｆｒｕｉｔ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃｕｃｕｍｂｅｒ单因素效应分析表明，对回归模型进行降维处理，得出各因子的偏回归模型，利用Ｅｘｃｅｌ软件绘制单因子效应图。四水硝酸钙ｙ＝１８０．９１０ ４０＋０．８８３ ７５ｘ１－３．９４５ ７３ｘ１２；硝酸钾ｙ＝３ １８０．９１０ ４９－２．８４４ ５８ｘ２－５．９３０ ７３ｘ２２；七 水 硫 酸 镁ｙ＝１８０．９１０ ４９＋１．２１２ ０８ｘ３－４．４９６ ９８ｘ３２；硫酸铵ｙ＝１８０．９１０ ４９－３．７６２ ０８ｘ４－５．０１３ ２３ｘ４２；磷酸ｙ＝１８０．９１０ ４９＋５．８６８ ７５ｘ５－１．２８０ ７３ｘ５２；从单一因素来看，黄瓜单瓜质量均随着施用量的增加而增加，在０水平附近时单瓜质量达到最大值，超过０水平后，便随着施用量的增加而单瓜果质量降低，单瓜质量随５个因子用量的增加呈开口向下的抛物线。随着施用量的增加，单瓜质量变化幅度较小，硫酸铵变化幅度最大，说明对单瓜质量有明显影响。由图３可以看出，在较低水平投入量时，硝酸钾和硫酸铵的正效应明显高于其它３个因子，当超过最佳水平后，硫酸铵的负效应最明显。２．４．２ 黄瓜单株产量的回归分析根据调查黄瓜单株产量数据，通过ＤＰＳ软件的分析程序得出单株产量与各因素的回归模型方程，由回归方程方程显著性检验、失拟检验可得出，模型的Ｆ１＝０．５５＜Ｆ０．０５＝３．４８，说明失拟不显著；而Ｆ２＝２．９３＞Ｆ０．０５＝２．２３，表明回归方程极显著。ｙ ＝ ９０４．５１９ ４４－２４．５５９ １７ｘ３ －３６．６９０ ４２ｘ１２－２５．６６０ ４２ｘ２２－３２．６２４ １７ｘ３２－２４．６５２ ９２ｘ４２－１８．１２２ ９２ｘ５２＋３４．４８５ ００ｘ２ｘ４（７）。单因素效应分析表明，对回归模型进行降维处理，得出各因子的偏回归模型，利用Ｅｘｃｅｌ软件绘制单因子效应图。四水硝酸钙ｙ＝９０４．５１９ ４－５．６７０ ０ｘ１－３６．６９０ ４ｘ１２；硝酸钾ｙ＝９０４．５１９ ４－１１．６８４ １ｘ２－２５．６６０ ４ｘ２２；七水硫酸镁ｙ＝９０４．５１９ ４－２４．５５９ １ｘ３－３２．６２４ １ｘ３２；硫酸铵ｙ＝９０４．５１９ ４－４．１１５ ８ｘ４－２４．６５２ ９ｘ４２；磷酸ｙ＝９０４．５１９ ４＋５．４９２ ５ｘ５－１８．１２２ ９ｘ５２；从单一因素来看，黄瓜单株产量均随着施用量的增加而增加，在０水平附近时单株产量达到最大值，超过０水平后，便随着施用量的增加而降低，单株产量２１北方园艺２月（上）随５个因子的用量增加呈开口向下的抛物线。随着施用量的增加，磷酸变化幅度最小，七水硫酸镁变化幅度最大，说明四水硝酸钙对单株产量有明显影响。由图４还可以看出，在较低水平投入量时，四水硝酸钙的正效应明显高于其它因子，超过最佳水平后，七水硫酸镁的负效应最明显。图４单一因素对黄瓜单株产量的影响Ｆｉｇ．４ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｆａｃｔｏｒ ｏｎｓｉｎｇｌｅ ｐｌａｎｔ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｃｕｃｕｍｂｅｒ２．５ 优质数学模型的优化２．５．１ 模型寻优各种肥料化合物的合理用量是黄瓜达到高产优质的关键，运用ＤＰＳ数据统计软件，根据回归方程分析、显著性检验、失拟检验、单因素效应分析和交互作用分析对目标函数进行寻优，得出个指标函数的最大值及最佳组合。株高目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝２２８．２１ｃｍ，其组合方案为ｘ１＝１、ｘ２＝０、ｘ３＝－１、ｘ４＝０、ｘ５＝０。即 各种肥料用量为四水 硝酸 钙１ ０００ｍｇＬ－１，硝酸钾６００ｍｇＬ－１，七水硫酸镁３６０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ｍｇＬ－１，磷酸０．２２５ｍＬＬ－１。茎粗目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝７．１１ｍｍ，其组合方案为ｘ１＝１、ｘ２＝０、ｘ３＝１、ｘ４＝０、ｘ５＝０。即各种肥料用量为四水硝酸钙１ ０００ｍｇＬ－１，硝酸钾６００ｍｇＬ－１，七水硫酸镁６００ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ｍｇＬ－１，磷酸０．２２５ｍＬＬ－１。ＳＰＡＤ值目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝４１．５，其组合方案为ｘ１＝１、ｘ２＝１、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝１。即 各 种 肥 料 用 量 为四 水 硝 酸 钙１ ０００ｍｇＬ－１，硝酸钾７５０ｍｇＬ－１，七水硫酸镁４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ｍｇＬ－１，磷酸０．３２５ｍＬＬ－１。维生素Ｃ目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝１５．８７ｍｇｋｇ－１，其组合方案为ｘ１ ＝ －１、ｘ２＝１、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝０。即各种肥料用量为四水硝酸钙６００ｍｇＬ－１，硝酸钾７５０ｍｇＬ－１，七水硫酸镁４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ｍｇＬ－１，磷酸０．２２５ｍＬＬ－１。可溶性固形物目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝３．５１％，其组合方案为ｘ１＝０、ｘ２＝０、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝０。即各种肥料用量为四水硝酸钙８００ｍｇＬ－１，硝酸钾６００ｍｇＬ－１，七水硫酸镁４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ ｍｇＬ－１，磷酸０．２２５ｍＬＬ－１。单果质量目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝１９２．６５ｇ，其组合方案为ｘ１＝０、ｘ２＝０、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝１。即各种肥料用量为四水硝酸钙８００ｍｇＬ－１，硝酸钾６００ｍｇＬ－１，七水硫酸镁４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ ｍｇＬ－１，磷酸０．２７５ｍＬＬ－１。单株产量目标函数的最大值Ｙｍａｘ＝９０４．５２ｇ，其组合方案为ｘ１＝０、ｘ２＝０、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝０。即各种肥料用量为四水硝酸钙８００ｍｇＬ－１，硝酸钾６００ｍｇＬ－１，七水硫酸镁４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ ｍｇＬ－１，磷酸０．２２５ｍＬＬ－１。２．５．２ 高产优质模型优化综合考虑５个因子用量对黄瓜各个指标的影响，除去各组合中的不显著项，选择每个因子在目标函数最大值出现的频率，得出频率最高的组合方案为ｘ１＝０、ｘ２＝１、ｘ３＝０、ｘ４＝０、ｘ５＝１。即各种肥料用量为四水硝酸钙８００ｍｇＬ－１，硝酸钾７５０ｍｇＬ－１，七水硫酸镁４８０ｍｇＬ－１，硫酸铵６５ｍｇＬ－１，磷酸０．２７５ｍＬＬ－１。３ 讨论无土栽培的核心就是营养液栽培，主要通过营养液提供养分供给植物生长［１４］。营养元素主要包括大量和微量元素，无论缺少哪种，植株都会表现出特有的症状。相反，植株吸收营养达到饱和，继续增加用量也会表现出相应的症状。该试验建立了５个因子与黄瓜形态指标、果实品质和产量的数学模型，黄瓜的测定指标均随５个因子增加呈现出开口向下的抛物线，表明营养元素的不同用量均会影响植株的生长发育。周振江３１ 第３期北方园艺等［１５］研究表明，番茄叶片光合速率随灌水量、施氮量、施钾量、施磷量和有机肥用量呈开向下的抛物线。卜燕燕等［１６］研究表明，氮磷钾营养元素浓度对春茬黄瓜产量出现典型的抛物线。前人研究表明，在一定范围内增加施肥能促进黄瓜地上部生长，提高产量［１７－１８］，与该试验的研究结果一致。无土栽培黄瓜生长速度快，对环境要求比较严格，尤其是水肥管理。氮素对植株生长和产量的形成有重要作用，也是蛋白质和叶绿素的重要组成部分。从株高、茎粗的优化模型得出最优配方为四水硝酸钙在１水平下，即高氮水平，钙可以促进细胞的伸长和根系生长。配方中Ｔ４为高氮水平，生长最旺盛，Ｔ１１、Ｔ９、Ｔ１６生长较弱为低氮水平，试验表明氮肥对黄瓜营养生长非常重要，与王俊丽等［１９］研究结果一致。氮肥过少，植株生长瘦弱缓慢，这可能低氮水平抑制细胞的形成和分裂有关。黄瓜植株生长势试验时可选择高氮配方，为黄瓜苗期健壮生长提供理论依据。高钾水平中，试验对ＳＰＡＤ值和维生素Ｃ、可溶性固形物的优化模型研究得出钾对改进果实品质有明显作用，它是黄瓜生长所必需三大营养元素之一，仅次于氮素；可促进植物体内同化产物运输和提高植物光合作用。配方中Ｔ１４维生素Ｃ和叶绿素含量最低，为低钾水平，Ｔ３含量最高，为高钾水平，在实际生产时可为黄瓜优质栽培提供支撑。有研究表明，钾肥有利于提高根茎叶的干物质积累量，促进根系对水肥的吸收，提高果实品质等，叶绿素含量随钾肥用量的影响也较大［２０－２１］。有研究得出镁用量直接影响叶绿素含量，与该试验不完全一致，还需进一步研究，其原因可能是肥料间的颉抗作用及钾素可以改善叶片的叶绿体结构，促进叶片对ＣＯ２的同化作用及光合作用等。产量是衡量经济效益的基础，养分的供应平衡才能获得高产。从单因子综合效应图看出因子在０水平下，产量最高。四水硝酸钙、硝酸钾和磷酸用量变化幅度最大，不同氮磷钾配比也有利于黄瓜果实膨大，Ｔ６高氮低钾水平和Ｔ１１低氮高钾水平下，黄瓜产量较高。郭熙盛等［２１］研究表明，氮肥与钾肥用量共同促进产量形成。孙军利等［２２］研究结果表明，氮磷钾肥合理用量对黄瓜的前期产量影响极显著，中期产量主要与磷钾肥有关，后期产量氮肥影响显著。营养液ｐＨ为５．９３～６．０９的处理配方几个因子均为０水平，综合考虑，钾肥是影响黄瓜植株生长、提高果实品质和产量的首要因素，可见高钾水平下，其它几个因子为０水平时，才能实现黄瓜的高产优质栽培。获得作物高产和优质产品的关键，取决于养分的平衡供应。单因素对黄瓜植株形态指标、果实品质和产量的直接影响较小，因子间的交互作用及肥料合理用量才能更好的促进植株生长健壮，改善植株营养状况，提高作物产量及经济效益。下一步将研究该系统下不同供液模式对黄瓜生长发育的影响，为达到黄瓜高产优质、提高水肥利用率等实际生产提供参考基础。参考文献［１］兰红宇．不同基质材料配比和氮浓度对无土栽培黄瓜生理指标的影响［Ｊ］．黑龙江农业科学，２０１１（８）５１－５３．［２］郭世荣．无土栽培学［Ｍ］．北京中国农业出版社，２００３．［３］蒋卫杰，余宏军．我国无土栽培的现状、问题和展望［Ｊ］．农村实用工程技术（温室园艺），２００５（６）１４－１６．［４］王正，刘明池，季延海，等．不同供液量对封闭式无机基质槽培番茄的影响［Ｊ］．中国农学通报，２０１５（３４）６０－６４．［５］杨旭，邹志荣，陈晓红，等．黄瓜无土栽培结果期营养液配方优选［Ｊ］．西