CN113632721B

CN113632721B - 无土栽培番茄的方法

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Publication number: CN113632721B
Application number: CN202110950949.8A
Authority: CN
Inventors: 司雨; 王怡玫; 伍倩慧; 张晶; 刘诗华; 李湘妮; 韩向峰; 杨瑞怡; 单既亮
Original assignee: Foshan Agricultural Science Research Institute Foshan Agricultural Technology Extension Center
Current assignee: Foshan Agricultural Science Research Institute Foshan Agricultural Technology Extension Center
Priority date: 2021-08-18
Filing date: 2021-08-18
Publication date: 2022-04-15
Anticipated expiration: 2041-08-18
Also published as: CN113632721A

Abstract

本发明公开了一种无土栽培番茄的方法，其采用育苗基质土培育番茄秧苗，幼苗第一片真叶展平后，喷灌400ppb～500ppb的富氢水，以后每隔6天～7天喷灌一次富氢水；定植番茄幼苗，连续3天～4天每天用500ppb～600ppb的富氢水滴灌番茄秧苗根部；直至番茄采摘前，每隔6天～7天用800ppb～1000ppb的富氢水滴灌番茄根部。本发明的方法可以有效缓解Ca(NO₃)₂盐积累对番茄生长的危害，显著降低番茄中硝酸盐的含量，明显促进番茄的营养生长，提高产量，提高果实品质，方法简单、安全、环保无残留、成本低。

Description

无土栽培番茄的方法

技术领域

本发明属于农业种植技术领域，更具体地，本发明涉及一种无土栽培番茄的方法。

背景技术

近年来，随着设施农业迅速发展，盲目追求高产而大量施用氮肥，很多设施栽培的施氮量甚至高达2288kg/hm²(刘兆晖等，2008)，远远超出了蔬菜作物对N肥的需求量。过量使用氮肥不仅导致栽培基质盐渍化加重，还进一步加剧硝酸盐在蔬菜体内过量积累。姚春霞等(2005)研究了不同种植方式对土壤和蔬菜中NO₃ ^-含量的影响。结果发现，依据不同的种植模式，土壤中残留的NO₃ ^-含量依次为：设施蔬菜土壤>露天蔬菜土壤>传统菜地土壤。

无土栽培是设施蔬菜栽培的一个重要模式，Ca(NO₃)₂是目前无土栽培中用的最广泛的氮源和钙源肥料，特别是钙源，绝大多数营养液配方都是由Ca(NO₃)₂来提供。有研究报道，Ca(NO₃)₂胁迫引起严重的氧化损伤和代谢紊乱，降低黄瓜和番茄的产量(金春燕等，2010；Zhang et a1，2008)。番茄无土栽培过程中，由于栽培基质重复多次使用而导致Ca(NO₃)₂过量积累，从而使得番茄正常生长受阻。因此，如何缓解无土栽培Ca(NO₃)₂次生盐渍化问题、降低番茄中积累的硝酸盐含量，提高番茄营养品质引起了越来越多的关注，具有重要现实意义，也是当前研究的一个热点。

目前克服无土栽培Ca(NO₃)₂次生盐渍化的主要途径为嫁接、轮作、更换或清洗基质土，通过添加外源物质缓解的方法较少；一些学者也对提高植物耐盐性进行过相关研究，主要通过寻找有关耐盐基因并重组基因以提高植物的耐盐性。以上方法都存在成本高、操作难的实际问题。

氢气(H₂)是已知最轻的双原子分子，无色无味。近年来，越来越多的研究显示氢气可能作为一种气体信号分子，参与调控植物对生物胁迫和非生物胁迫的响应，促进植物的生长发育。例如：氢气缓解苜蓿和小白菜的镉胁迫(Cui et a1，2013；Wu et a1，2015)；缓解拟兰芥和水稻的盐胁迫(Xie et a1，2012；Xu et a1，2013)；缓解玉米的高光胁迫(Zhanget a1，2015)；促进黄瓜不定根的生成(Li et a1，2014)；提高萝卜芽苗菜中花青苷的含量(Su et a1，2014)；Zeng等(2013)在水稻中研究发现，外源添加富氢水能够显著地提高植物内源激素含量，如脱落酸、乙烯和茉莉酸等，从而提高植物对环境胁迫的响应能力。随着H₂在高等植物领域研究的不断深入，其作用机理会越来越清楚。

现有技术中，也有一些关于富氢水的制备方法、富氢水在作物中应用的研究，但基本还停留在小范围的实验室研究阶段。在实际生产应用中，施用富氢水的方式、浓度及用量的把控等方面还没有深入研究，而这些方面也是限制富氢水应用的最大的难点，因此，将氢气与富氢水广泛投入到农业生产中需要广大研发人员进一步研究与实践。

而关于无土栽培过程中，利用富氢水来缓解栽培基质Ca(NO₃)₂过量积累而导致番茄中硝酸盐的积累、生长受阻、品质下降等问题的研究更是空白。

发明内容

基于此，本发明的目的之一是提供一种无土栽培番茄的方法，该方法可以解决重复使用的无土栽培基质Ca(NO₃)₂过量积累而造成番茄中硝酸盐积累、生长受阻、品质下降的问题，简单、有效、成本低。

实现上述发明目的的具体技术方案如下：

一种无土栽培番茄的方法，包括以下步骤：

(1)、采用育苗基质土培育番茄秧苗，幼苗第一片真叶展平后，喷淋一次富氢水，以后每隔6天～7天喷淋一次富氢水，所述富氢水的浓度为400ppb～500ppb；

(2)、30天～35天后，将番茄秧苗定植于栽培基质土中，连续3天～4天每天用富氢水滴灌番茄幼苗根部一次，每株滴灌250ml～350ml，所述富氢水的浓度为500ppb～600ppb；

(3)、定植两周后，直至番茄采摘前，每隔6天～7天用富氢水滴灌番茄根部一次，每株滴灌150ml～250ml，所述富氢水的浓度为800ppb～1000ppb。

在其中一些实施例中，步骤(3)中，在番茄生长的关键节点，用富氢水滴灌番茄根部至少一次，所述番茄生长的关键节点为：伸蔓期、开花期、结果期、果实膨大期、和采收前三天内。

在其中一些实施例中，步骤(1)中所述富氢水的浓度为440ppb～460ppb，步骤(2)中所述富氢水的浓度为540ppb～560ppb，步骤(3)中所述富氢水的浓度为880ppb～920ppb。

在其中一些实施例中，步骤(2)和(3)中，在滴灌富氢水前一晚停止滴灌营养液，至翌日早上9点后开始滴灌富氢水，滴灌结束1.5小时～2.5个小时后正常滴灌营养液。

在其中一些实施例中，所述富氢水，是通过以下方法制备而得：将氢气通过纳米泵，使氢气破碎成粒径大小在30um以下的气泡溶解在水中，即得。

在其中一些实施例中，所述氢气是通过水电解制氢法制备而得。

在其中一些实施例中，所述富氢水通过水肥一体化灌溉设备进行喷灌或滴灌。

在其中一些实施例中，步骤(2)中所述栽培基质土为重复使用3年以上的栽培基质土。

在其中一些实施例中，步骤(2)中所述栽培基质土为基质条。

在其中一些实施例中，所述番茄为樱桃番茄。

在其中一些实施例中，步骤(2)中所述定植的种植密度为2.5株/m²～3株/m²。

在其中一些实施例中，所述营养液由包括以下组分的营养母液制备而得，每1吨营养母液含硝酸钙59kg±1kg，硝酸钾40.4kg±0.5kg，硫酸镁24.6kg±0.5kg，磷酸二氢钾13.6kg±0.5kg，硫酸钾4.1kg±0.5kg，EDTA-2NaFe 2kg±0.5kg，硼酸286g±1g，硫酸锰213g±1g，硫酸锌22g±0.5g，硫酸铜8g±0.5g，钼酸铵2g±0.5g。

在其中一些实施例中，在所述番茄的营养生长期，滴灌的营养液的EC值为2.5ms/cm～3.0ms/cm，pH 5.6～6.0；在所述番茄的开花结果期，滴灌的营养液的EC值为3.2ms/cm～3.6ms/cm，pH 5.5～6.2。

在其中一些实施例中，所述营养液的滴灌方法为：夏季每天滴灌6～8次，每天滴灌量为650ml/株～750ml/株；冬季每天滴灌4～6次，每天滴灌量为450ml/株～550ml/株。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的发明人针对重复使用多次的基质土Ca(NO₃)₂盐积累导致番茄中的硝酸盐含量显著增加、生长受阻、品质下降的问题，提供了一种正常供应常规营养液(无需限制Ca(NO₃)₂供应)，无需更换或清洗基质土、不用轮作或嫁接，就可以缓解重复使用无土栽培番茄Ca(NO₃)₂盐胁迫的策略：其是在番茄生长的不同阶段，使用不同浓度和体积的富氢水对番茄进行喷淋或滴灌，具体是在幼苗期，每隔6天～7天喷淋一次浓度为400ppb～500ppb的富氢水至基质土淋透；定植后，滴灌3天～4天500ppb～600ppb的富氢水作为定根水利于缓苗，每株滴灌250ml～350ml；定植两周待缓苗期过后，直至番茄采摘前，每隔6天～7天滴灌一次浓度为800ppb～1000ppb的富氢水，每株滴灌150ml～250ml。本发明明确了在番茄育苗期，采用喷淋的方式施加富氢水，定植后，在番茄根部采用滴灌的方式施加富氢水，并且进一步明确了不同时期使用富氢水的浓度和体积，解决了农业实际生产应用富氢水时最大的难点，可以将富氢水广泛应用于农业生产中；本发明的方法可以在基质土多次重复使用的情况下，有效缓解Ca(NO₃)₂盐积累对番茄生长的危害，显著降低番茄中硝酸盐的含量，明显促进番茄的营养生长，提高产量，提高果实品质，方法简单、安全、环保无残留、成本低。

附图说明

图1为采用重复多次使用的基质条栽培番茄时早期的叶片状态图；

图2为采用重复多次使用的基质条栽培番茄时结果期的番茄植株状态图；

图3和图4为本发明实施例1中经HRW处理、CK1处理和CK2处理的番茄植株状态对照图；

图5为本发明实施例1中经HRW处理和CK1处理的番茄果实对比图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不用于限制本发明。本发明所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1和图2分别为采用重复多次使用的基质条栽培番茄，早期和结果期的叶片和果实状态图；从图1和2可以看出，早期由于重复使用多次的硝酸钙盐害，番茄叶片皱缩、节间缩短，叶色暗绿，番茄结果期由于硝酸钙盐害，叶片皱缩，果串弯曲。

以下结合具体实施例和附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例1一种无土栽培番茄的方法

本实施例采用番茄专用基质土栽培樱桃番茄。

1、品种选择

选用荷兰瑞克斯旺公司提供的樱桃番茄72-192，植株无限生长型，早熟性好，适合南方全年保护地种植。果实红色鲜亮，单果重12g～23g，单串留果8对～10对，可单果采收也可串收，果实口味极佳，商品性好。

2、富氢水制备

本实施例的富氢水的制备设备由广东卡沃罗健康科技有限公司组装，主要由电解槽和纳米泵组成，制备方法包括以下步骤：

(1)、采用水电解制氢法，首先将蒸馏水倒入电解槽，在电流的作用下，将水分子分解成氢离子和氧离子，在电场的作用下负氧离子向阳极运动，在阳极失去电子，形成氧气排出；氢以水合离子的形式通过离子膜，到达阴极并得到电子形成氢气；

(2)、氢气通过纳米泵，纳米泵将氢气破碎成粒径大小在30um以下的气泡溶解在水中，从而使氢气和水的接触面积增加10000倍，水体中的溶氢浓度也随之增加，即可生成富氢水，制出的富氢水浓度约1000ppb(相当于1mg/L)，再通过加水，将富氢水稀释成需要的浓度。制备得到的富氢水与水肥一体灌溉设备相连。

3、营养液管理

营养母液由A母液和B母液配制而成。每1吨营养母液含硝酸钙59kg，硝酸钾40.4kg，硫酸镁24.6kg，磷酸二氢钾13.6kg，硫酸钾4.1kg，EDTA-2NaFe(质量百分浓度为13％)2kg，硼酸286g，硫酸锰213g，硫酸锌22g，硫酸铜8g，钼酸铵2g。

其中A母液：由硝酸钙、EDTA-2NaFe混合配制成浓缩100倍的母液，储存于A母液罐里；B母液：由硝酸钾、硫酸镁、磷酸二氢钾、硫酸钾、硼酸、硫酸锰、硫酸锌、硫酸铜、钼酸铵混合配制成浓缩100倍的母液，储存于B母液罐里。

定植后，樱桃番茄不同生育时期滴灌营养液的EC值和pH范围如下：

营养生长期EC值2.5ms/cm～3.0ms/cm，pH 5.8左右；

开花结果期EC值3.2ms/cm～3.6ms/cm，pH 5.5～6.2。

4、试验方法

(1)、试验分组

试验于2020年～2021年在佛山市三水区佛山市农科所基质栽培温室进行。试验组设3次重复，同时设置两组对照，各3次重复。

对照组CK1，采用新的育苗基质土培育番茄秧苗，番茄幼苗定植于重复使用三年的栽培基质条；

对照组CK2，采用新的育苗基质土培育番茄秧苗，番茄幼苗定植于新的栽培基质条。

(2)、苗期管理

随机区组排列。采用新的育苗基质土进行育苗，番茄秧苗于2020年8月10日播种，幼苗第一片真叶展平后开始淋浓度为450ppb的富氢水，淋透基质土即可，之后每隔7天淋一次富氢水，浓度为450ppb，淋透基质土即可。对照组CK1和对照组CK2滴灌自来水，时间和用量同富氢水。

(3)、幼苗定植及管理

9月15日番茄苗定植，种植密度为2.5株/m²。定植后，使用水肥一体灌溉设备(广东胜天农业工程有限公司组装提供)滴灌富氢水和营养液，具体操作为：番茄苗定植后用富氢水作为定根水连续滴灌根部，浓度550ppb，每株滴灌300ml，以后平均每隔7天滴灌根部一次，每次灌根200ml/每株，浓度为900ppb。滴灌富氢水前一晚停止供营养液，使作物根部处于缺水状态，至翌日早上9点后开始滴灌富氢水，滴灌结束2个小时后可正常供营养液。

另外要保证作物生长的关键节点(伸蔓期、开花期、结果期、果实膨大期、采收前三天内)滴灌富氢水，至少一次，用量为200ml/株。对照组CK1和对照组CK2滴灌自来水和营养液，时间和用量同试验组。

夏季每天滴灌7次营养液，每天滴灌量约700ml/株；冬季每天滴灌5次营养液，每天滴灌量约500ml/株。营养生长期营养液EC值2.5ms/cm～3.0ms/cm，pH 5.8左右；开花结果期营养液EC值3.2ms/cm～3.6ms/cm，pH 5.5～6.2。

5、试验结果

2021年1月份达到盛收期，2021年5月份拉秧。

(1)、番茄中硝酸盐含量的变化

每个小区取成熟果实，水杨酸消化比色法测定硝酸盐(NO₃ ^-)含量。

采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)，以及自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理，自来水+营养液+新基质条(CK2)对照处理对Ca(NO₃)₂盐胁迫下樱桃番茄的硝酸盐含量变化结果如表1所示。

表1不同处理对樱桃番茄中硝酸盐含量的影响

由表1可以看出，Ca(NO₃)₂盐胁迫条件下，采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理的樱桃番茄果实中硝酸盐含量显著低于自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理，甚至比自来水+营养液+新基质条(CK2)对照处理还要更低。表1结果说明在樱桃番茄生长期间滴灌富氢水，可有效缓解重复使用基质中Ca(NO₃)₂盐对番茄生长的抑制作用，显著降低Ca(NO₃)₂盐胁迫下果实中硝酸盐的含量。

(2)、番茄植株的生长情况

每个小区随机抽取5株番茄植株，标记记录番茄植株生长情况，包括株高、茎粗、单果重、单株果穗数、硬度和产量等指标。

采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)，以及自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理，自来水+营养液+新基质条(CK2)对照处理对Ca(NO₃)₂盐胁迫下樱桃番茄的产量影响结果如表2所示。

表2不同处理对樱桃番茄植株生长情况的影响

由表2可以看出，Ca(NO₃)₂盐胁迫条件下，采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理的番茄株高、茎粗、单果重、果实硬度、果穗数和产量都显著优于自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理，番茄的亩产量增加了23％。且与自来水+营养液+新基质条(CK2)对照处理相比，富氢水处理的植株生长势和产量同样具有优势，甚至优势更明显。表2结果说明用富氢水滴灌番茄的根部，可有效缓解Ca(NO₃)₂盐胁迫危害，明显促进樱桃番茄营养生长，提高产量。

番茄植株状态对照如图3和4所示，自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理，果串弯缩，果实排列凌乱，大小不一，商品性差。经富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理后，节间伸长，叶片舒展，生长势增强，果串伸展，番茄排列整齐对称，果实周正、大小均匀，商品性佳，与自来水+营养液+新基质条(CK2)对照处理差别不大。

番茄果实大小对比如图5所示。经富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理后，果实明显增大，种子排列整齐对称，果肉紧实，果腔缩小。而自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理的果实较小，种子排列不均，果肉少。

(3)、番茄品质的变化情况

取成熟果实，用考马斯亮蓝G-250染色法测定可溶性蛋白，滴定法测定可滴定酸，折光仪测定可溶性固形物和糖，2,6-二氯酚靛酚钠滴定法测定Vc含量。

采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)，以及自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)，自来水+营养液+新基质条(CK2)对Ca(NO₃)₂盐胁迫下樱桃番茄的品质影响结果如表3所示。

表3不同处理对樱桃番茄品质的影响

由表3可以看出，Ca(NO₃)₂盐胁迫条件下，采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理樱桃番茄果实的总糖、Vc、蛋白质、可溶性固形物含量均显著高于自来水+营养液+重复使用基质条(CK1)对照处理，与自来水+营养液+新基质条(CK2)对照处理相比也有明显优势，表3结果说明：在樱桃番茄生长期间滴灌富氢水，可明显提高果实品质。

实施例2一种无土栽培番茄的方法

本实施例中除了秧苗定植前，喷淋富氢水的浓度为400ppb，番茄幼苗定植后用富氢水作为定根水连续滴灌三天，浓度500ppb，以后平均每隔7天滴灌根部的富氢水浓度为800ppb。其他步骤和参数均与实施例1相同。

采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理，樱桃番茄果实中硝酸盐含量明显降低，明显促进了樱桃番茄营养生长，提高了产量，提高了果实品质。

实施例3一种无土栽培番茄的方法

本实施例中除了秧苗定植前，喷淋富氢水的浓度为500ppb，番茄幼苗定植后用富氢水作为定根水连续滴灌三天，浓度600ppb，以后平均每隔7天滴灌根部的富氢水浓度为1000ppb。其他步骤和参数均与实施例1相同。

采用本实施例的富氢水+营养液+重复使用基质条(HRW)处理，樱桃番茄果实的硝酸盐含量明显降低，明显促进了樱桃番茄营养生长，提高了产量，提高了果实品质。

本发明的无土栽培番茄的方法的成本计算

南方温室无土栽培番茄生育期可达9个月，本发明的方法成本计算：制氢设备每小时耗电1.5度，制水量2吨/小时。番茄用水量：平均200ml/株×2000株/亩×滴管次数(生育期270天÷7天)＝15.4吨，整个生育期费用：水费+电费＝15.4吨×2.4元/吨+(15.4÷2)小时×1.5度电×0.67元/度＝44.7元/亩。

本发明实施例1～3的结果说明：在番茄无土栽培过程中，仅需每亩每茬番茄成本约增加50元，在基质土多次重复使用情况下，正常使用常规营养液，不限制Ca(NO₃)₂供应，保证番茄产量，同时在番茄幼苗期，每隔7天喷淋一次富氢水，浓度为400ppb～500ppb。定植后，在不同的时期滴灌不同浓度和体积的富氢水，同时保证作物生长的关键节点(伸蔓期、开花期、结果期、果实膨大期、采收前三天内)至少滴灌一次富氢水，可以有效缓解Ca(NO₃)₂盐胁迫危害，明显促进樱桃番茄营养生长，提高产量，提高果实品质。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种无土栽培番茄的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(2)、30天～35天后，将番茄幼苗定植于栽培基质土中，连续3天～4天每天用富氢水滴灌番茄幼苗根部一次，每株滴灌250ml～350ml，所述富氢水的浓度为500ppb～600ppb；所述栽培基质土为重复使用3年以上的栽培基质土；

2.根据权利要求1所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，步骤(3)中，在番茄生长的关键节点，用富氢水滴灌番茄根部至少1次，所述番茄生长的关键节点为：伸蔓期、开花期、结果期、果实膨大期、和采收前三天内。

3.根据权利要求1或2所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，步骤(1)中所述富氢水的浓度为440ppb～460ppb，步骤(2)中所述富氢水的浓度为540ppb～560ppb，步骤(3)中所述富氢水的浓度为880ppb～920ppb。

4.根据权利要求1或2所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中，在滴灌富氢水前一晚停止滴灌营养液，至翌日早上9点后开始滴灌富氢水，滴灌结束1.5小时～2.5个小时后正常滴灌营养液。

5.根据权利要求1所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，所述富氢水是通过以下方法制备而得：将氢气通过纳米泵，使氢气破碎成粒径大小在30um以下的气泡溶解在水中，即得。

6.根据权利要求1所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，步骤(2)和(3)中，所述富氢水通过水肥一体化灌溉设备进行滴灌。

7.根据权利要求1所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，所述番茄为樱桃番茄。

8.根据权利要求1所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，步骤(2)中所述栽培基质土为基质条。

9.根据权利要求1所述的无土栽培番茄的方法，其特征在于，步骤(2)中所述定植的种植密度为2.5株/m²～3株/m²。