兩種園藝植物屋頂氣霧栽培的比較

艾炎軍　鄒葉茂　湯文浩

（湖北生物科技職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430070）

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兩種園藝植物屋頂氣霧栽培的比較

艾炎軍鄒葉茂湯文浩

（湖北生物科技職業(yè)學(xué)院，湖北武漢430070）

摘要：以生菜和番茄為材料，采用城市屋頂氣霧栽培溫室和普通蔬菜大棚兩種設(shè)施種植，比較兩種栽培方式下生菜和番茄的根系生長(zhǎng)特性、生物量和品質(zhì)。結(jié)果表明，氣霧栽培方式相比普通蔬菜大棚有土栽培方式在促進(jìn)生長(zhǎng)、提高生物量和提升品質(zhì)方面有顯著的優(yōu)勢(shì)，適合在城市屋頂推廣。

關(guān)鍵詞：城市屋頂；氣霧栽培；蔬菜

氣霧栽培技術(shù)是把植物根系置于空氣或者氣霧環(huán)境中，通過(guò)霧化的水氣滿足植物根系對(duì)水肥需求的一種栽培方式[1]。氣霧培技術(shù)應(yīng)用了生物技術(shù)、工程技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的先進(jìn)成果，可用于蔬菜工廠化生產(chǎn)，也適合于庭院休閑農(nóng)業(yè)生產(chǎn)[2]。城市土地緊張，有大量水泥建筑，而這些建筑的屋頂大部分面積處于閑置狀態(tài)，如果利用這些屋頂栽培蔬菜，不僅能有效利用屋頂空間，為都市居民生產(chǎn)出安全優(yōu)質(zhì)的蔬菜，而且可為都市裝點(diǎn)綠色，減弱都市的熱島效應(yīng)，增氧環(huán)保。氣霧栽培技術(shù)是比較適合在屋頂實(shí)施的一種蔬菜栽培技術(shù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，武漢市擁有近2億m2的屋頂空間，如果將先進(jìn)的氣霧栽培技術(shù)應(yīng)用于城市屋頂來(lái)生產(chǎn)氣霧栽培蔬菜，既能美化環(huán)境，又可以生產(chǎn)高質(zhì)量蔬菜。

本試驗(yàn)以生菜和番茄為材料，使用學(xué)院屋頂氣霧栽培溫室進(jìn)行栽培試驗(yàn)，同時(shí)使用普通大棚栽培蔬菜作為對(duì)照，對(duì)兩種栽培方式進(jìn)行了比較，為城市屋頂氣霧栽培蔬菜優(yōu)勢(shì)提供實(shí)踐參考，為屋頂氣霧栽培技術(shù)的推廣提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料

試材為本地農(nóng)資市場(chǎng)購(gòu)買的改良意大利生菜（LactucasativaL.）品種和矮生番茄（Lycopersiconesculentum Mill.）“盆栽紅”品種。氣霧栽培裝置按照A型氣霧栽培原理設(shè)計(jì)安裝。生長(zhǎng)溫室為五樓屋頂玻璃溫室和地面塑料大棚溫室。

圖1　氣霧培裝置示意圖

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1試驗(yàn)概況

2015年2月～4月種植生菜，4月～7月種植番茄。生菜于2015年2月3日播種，番茄于2015年4月5日播種，待兩種蔬菜幼苗長(zhǎng)出3片真葉后，選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗移栽。兩種蔬菜幼苗分別定植于湖北生物科技職業(yè)學(xué)院園藝實(shí)訓(xùn)基地單棟塑料大棚和院實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中心五樓屋頂溫室內(nèi)生長(zhǎng)。塑料大棚采用舊菜園土基質(zhì)，大棚寬8m，長(zhǎng)50m，南北走向；屋頂寬5m，長(zhǎng)8m，南北走向，氣霧栽培架結(jié)構(gòu)如圖1所示。生長(zhǎng)試驗(yàn)期間，溫室內(nèi)白天溫度25～30℃，夜間溫度15～20℃，每天日照時(shí)間8～10h。

1.2.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)霧培和土培兩個(gè)對(duì)照組。具體分組如下：霧培組，氣霧栽培溫室生長(zhǎng)，利用秸稈沼液對(duì)蔬菜根系進(jìn)行噴霧；土培組，普通地面塑料大棚生長(zhǎng)，采用舊菜園土+豬場(chǎng)農(nóng)家肥作為栽培基質(zhì)。秸稈沼液和豬場(chǎng)農(nóng)家肥均先發(fā)酵備用。氣霧栽培營(yíng)養(yǎng)液由水泵供給，供給時(shí)間通過(guò)時(shí)控器控制，每隔4min供營(yíng)養(yǎng)液6s，微霧噴頭的流量2L/min，管道壓力在0.2Pa左右，營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)利用，每周更換營(yíng)養(yǎng)液一次，每隔3d用NaOH和HNO3調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液pH至6.0～6.5，控制EC使其為1.5～2.5dS/m。塑料大棚內(nèi)整地為60～70cm、高30cm的小廂，農(nóng)家肥按照2kg/m2施于小廂中。同時(shí)以0.5kg/m2復(fù)合肥施于小廂中。塑料大棚以5m為一個(gè)單位，分隔成3個(gè)面積相等的試驗(yàn)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)面積40m2。小區(qū)栽種生菜行株距15cm×15cm，栽種番茄行株距30cm×45cm。其他管理同常規(guī)蔬菜大棚栽培。

1.2.3測(cè)定方法

生菜生長(zhǎng)31d成熟期，測(cè)定植株的生物量和各種生理指標(biāo)。

1）生長(zhǎng)指標(biāo)

3月10日起調(diào)查植株生長(zhǎng)情況。每處理隨機(jī)取樣6株，每隔7d用游標(biāo)卡尺測(cè)定植株子葉下2/3處的莖粗，用剛卷尺測(cè)定株高（從莖基部到生長(zhǎng)點(diǎn)）與根系長(zhǎng)度；用蒸餾水沖洗根并用吸水紙吸干剩余水分，然后用萬(wàn)分之一天平測(cè)得植株鮮重。植株干重的稱量先取鮮樣在烘箱于105℃殺青30min，然后于75℃烘至恒重，用萬(wàn)分之一天平測(cè)量[3]。

2）可溶性蛋白含量測(cè)定

可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍(lán)G-250染色法測(cè)定。準(zhǔn)確稱取約0.25～0.5g，放入研缽中，加入5mL蒸餾水在冰浴中研成勻漿，4000×g離心10min，上清液備用。吸取0.lml樣品提取液，加入0.9mL蒸餾水，5mL考馬斯亮藍(lán)G-250試劑，充分混合，放置2min后，在595nm波長(zhǎng)下比色，測(cè)定吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得相應(yīng)的蛋白質(zhì)含量（μg）。

3）可溶性糖含量測(cè)定

可溶性糖含量測(cè)定采用蒽酮比色法測(cè)定。稱取0.1～0.3g的新鮮植物葉片，加入5～10mL蒸餾水，塑料薄膜封口，沸水浴提取30min（提取2次），提取液過(guò)濾到25mL容量瓶中，定容。吸取樣品提取液0.5mL于20mL刻度試管中，加蒸餾水1.5mL，加0.5mL蔥酮乙酸乙醋，5mL濃硫酸，充分振蕩，立即將管放入沸水浴中，逐管保溫1min，取出后自然冷卻至室溫，以空白做對(duì)比，在波長(zhǎng)為630nm，測(cè)得吸光度。

番茄定植后第20d開始測(cè)定植株的各種生長(zhǎng)指標(biāo)。用生菜組生長(zhǎng)指標(biāo)的測(cè)定方法，測(cè)定番茄各處理組植株株高、莖粗、根長(zhǎng)。植株生長(zhǎng)48d后，測(cè)定番茄幼苗的生物量和生理指標(biāo)[4，5]。干重取全株測(cè)定，方法同上。根系體積采用排水法由量筒測(cè)量。根系活力參照TTC法測(cè)定。果實(shí)采收時(shí)測(cè)定各處理的產(chǎn)量。

1.3數(shù)據(jù)分析

方差分析采用SAS軟件的ANOVA過(guò)程處理。作圖用Excel軟件。

2　結(jié)果與分析

2.1霧培生菜與土培生菜地上部和根系生長(zhǎng)的比較

表1　霧培/土培生菜根系和地上部生物量比較

表1顯示了霧培生菜與土培生菜地上部和根系生長(zhǎng)各項(xiàng)指標(biāo)的比較，由表1可見，在收獲時(shí)，霧培生菜葉片數(shù)較多，達(dá)到8.78片/株，而土培生菜為6.51片/株，兩者差別顯著。

表1還顯示，霧培生菜與土培生菜在根系和地上部生物量的比較中，霧培生菜均高于土培生菜，且兩者差異達(dá)到顯著水平。

2.2霧培番茄與土培番茄幼苗生物量和根系生長(zhǎng)的比較

表2　霧培/土培番茄幼苗生物量和根系生長(zhǎng)比較

由表2可見，霧培番茄干重相比土培番茄干重顯著增加。根系體積也是霧培番茄比土培番茄大，兩者幾乎相差一倍。表2還顯示，霧培番茄根系活力顯著高于土培番茄根系活力。

2.3霧培番茄與土培番茄幼苗株高、莖粗和最大根長(zhǎng)的比較

圖2顯示，在霧培與土培兩種栽培方式下番茄幼苗的株高（A）、莖粗（B）和最大根長(zhǎng)（C）均隨著生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。

在霧培方式下，番茄幼苗的莖粗（B）和最大根長(zhǎng)（C）在27d出現(xiàn)顯著增長(zhǎng)，而土培方式下番茄幼苗的莖粗（B）和最大根長(zhǎng)（C）顯著增長(zhǎng)時(shí)間則相對(duì)延后。48d生長(zhǎng)觀察期結(jié)束時(shí)，在霧培與土培兩種栽培方式下，番茄幼苗的株高（A）、莖粗（B）和最大根長(zhǎng)（C）均表現(xiàn)為霧培組高，而土培組低。

圖2　霧培/土培番茄幼苗株高（A）、莖粗（B）和最大根長(zhǎng)（C）的動(dòng)態(tài)變化

2.4霧培生菜與土培生菜可溶性糖和可溶性蛋白含量的比較

表3顯示了霧培/土培生菜可溶性糖和可溶性蛋白含量比較，由表3可看出，霧培生菜莖的可溶性糖含量大于土培生菜的可溶性糖含量。霧培生菜與土培生菜葉的可溶性糖含量接近，兩組之間沒有差異，但霧培生菜葉的可溶性糖含量略高。霧培生菜與土培生菜葉片和莖的可溶性蛋白含量相比，霧培生菜顯著高于土培生菜。

表3　霧培/土培生菜可溶性糖和可溶性蛋白含量比較

2.5霧培與土培栽培生菜和番茄產(chǎn)量的比較

表4顯示了霧培/土培生菜、番茄產(chǎn)量比較，由表4可看出，生產(chǎn)期結(jié)束時(shí)，霧培組生菜單株產(chǎn)量為87.11g，是土培組生菜單株產(chǎn)量21.32 g的4倍。

霧培組番茄的單株產(chǎn)量為689.52g，約是土培組中番茄單株產(chǎn)量的3倍。由此可以看出，本試驗(yàn)中，不論是生菜還是番茄，霧培組的產(chǎn)量都顯著高于土培組的產(chǎn)量。

表4　霧培/土培生菜、番茄產(chǎn)量比較

3　小結(jié)與討論

氣霧栽培植物毛絨狀的氣生根特別發(fā)達(dá)，植物根部懸掛在空中栽培，表面積大大增加，植物氣生根的呼吸強(qiáng)度極高，而其呼吸強(qiáng)度是普通根的數(shù)倍甚至數(shù)十倍，具有很強(qiáng)的代謝活性。吸收速度快，生長(zhǎng)速度也大大增加，植物的生長(zhǎng)周期縮短，能大大增加蔬菜的生物量和產(chǎn)量[6]。本次試驗(yàn)氣霧栽培生菜單株產(chǎn)量為87.11g，而溫室土壤栽培生菜單株產(chǎn)量?jī)H為21.32g；氣霧栽培番茄單株產(chǎn)量689.52g，大大高于于土壤栽培番茄單株產(chǎn)量202.23g。綜合看來(lái)，氣霧栽培蔬菜產(chǎn)量幾乎是土壤栽培的4倍。

氣霧栽培可做到工廠式的潔凈化生產(chǎn)，生產(chǎn)出來(lái)的蔬菜其可溶性糖和可溶性蛋白含量高、色澤口感佳，是無(wú)污染的高檔綠色健康食品。在氣霧栽培室栽培的蔬菜口感與土培存在明顯差別，大眾品嘗的結(jié)果表明氣霧栽培生產(chǎn)的蔬菜水分足、口感好。本試驗(yàn)中觀察到可溶性糖含量霧培與土培無(wú)顯著差異，可考慮在今后的試驗(yàn)中通過(guò)調(diào)整霧培營(yíng)養(yǎng)液配方來(lái)增加糖含量。

參考文獻(xiàn)：

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[6]周賀芳，張?chǎng)?霧栽培中常見問(wèn)題及解決方法[J].長(zhǎng)江蔬菜, 2014(1):36-38.

中圖分類號(hào)：S68

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1008-1038(2016)06-0032-04

收稿日期：2016-03-12

作者簡(jiǎn)介：艾炎軍，研究方向?yàn)橹参锝M織培養(yǎng)

Comparison of Two Kinds of Horticultural Plants under the Cultivation Mode of Aerosol

AI Yan-junZOUYe-maoTANGWen-hao
(Hubei Vocation College ofBio-technology,Hubei Province,Wuhan 430070,China)

Abstract:We use lettuce and tomato as materials and plant them in the urban rooftops aeroponics and common greenhouse. The root growth characteristics,biomass,and quality of the plants growing under these two different conditions are compared.The results show that aeroponics promote plants growing more efficiently than the common greenhouse condition. The biomass and quality are also increased under aeroponics condition.So roof aeroponics is suitable for the promotion on urban rooftops.

Key words:Urban rooftops;aeroponics;vegetable