Effect of Soil-ridged Substrate-embedded Cultivation on Root Zone Temperature， Growth and Yield of Cucumber in Chinese Solar Greenhouse in Summer

doi:10.13304/j.nykjdb.2020.0862

Abstract

Abstract:

In order to study the effect of soil-ridge substrate-embedded cultivation （SSC） on growth and yield of cucumber and root zone temperature in summer， 4 treatments were set including the traditional soil cultivation ridge+silver reflective film （SR treatment）， SSC （ridge with high 15 cm and width 20 cm ）+silver reflective film （SSC treatment）， SSC （ridge with high 10 cm and width 20 cm）+silver reflective film （SSCs treatment）， and SSC （ridge with 10 cm high and 30 cm width）+silver reflective film （SSB treatment）. The temperature of root zone， growth and yield of cucumber in different treatments were determined. The results showed that the average temperature of daytime was highest in SSB treatment and was lowest in SSCs treatment during June 4—8 and July 4—8， which indicated that SSCs treatment had the optimal buffering capacity on the temperature of root zone in summer. During June 4—8， the temperature difference in SSB treatment was highest， while the temperature difference in SR treatment was highest during July 4—8， and the temperature difference in SSCs treatment was lowest during June 4—8 and July 4—8. The plant height， stem diameter， SPAD value and leaf number of SSCs and SSB treatments were significantly higher than those of SR treatment， which SSCs treatment had the most significant effect on promoting growth of cucumber. Compared with SR treatment， SSC and SSCs treatment significantly increased cucumber weight per fruit and yield per unit area， which the yields of SSC and SSCs treatments were increased by 6.4% and 7.0%， respectively. To sum up， the soil-ridge substrate-embedded cultivation could effectively enhance the buffer capacity of temperature in the root zone， increase the yield of cucumber. The cultivated patterns of SSC （ridge with 10 cm height and 20 cm width）+silver reflective film （SSCs treatment） had a good application prospect in the vagetable production of Chinese solar greenhouse， which provided scientific theoretical support for the application and popularization of SSC.

Key words: Chinese solar greenhouse, cucumber, SSC, root zone temperature, yield

摘要：

为探究起垄内嵌基质栽培（soil-ridge substrate-embedded cultivation，SSC）对夏季蔬菜栽培根区温度和生产性能的影响，以土壤栽培垄+银色反光地膜为对照（SR处理），分别设置SSC（垄高15 cm，宽度20 cm）+银色反光地膜（SSC处理），SSC（垄高10 cm、宽度20 cm）+银色反光地膜（SSCs处理）以及SSC（垄高10 cm、宽度30 cm）+银色反光地膜（SSB处理）共3个处理，在夏季日光温室中研究不同规格SSC的根区温热效应、黄瓜生长及产量情况。结果表明，2019年6月4—8日和7月4—8日，根区白天平均温度均以SSB处理最高，以SSCs处理最低，说明SSCs处理对夏季高温阶段黄瓜根区温度的缓冲能力最强。6月份连续5个昼夜中根区最高温度平均值与最低温度平均值的差值以SSB处理最高，7月份连续5个昼夜中根区最高温度平均值与最低温度平均值的差值以SR处理最高；2个月份根区最高温度平均值与最低温度平均值的差值均以SSCs处理最低，说明SSCs处理的根区温度波动范围小，稳定性强。SSCs和SSB处理黄瓜的株高、茎粗、叶片SPAD值、叶片数、植株地上部干重和根系干重均显著高于SR处理，又以SSCs处理对黄瓜生长的促进作用最显著。此外， SSC和SSCs处理黄瓜的单果重和产量均显著提高，其中产量较SR处理分别提高了6.4%和7.0%。由此可见，起垄内嵌基质栽培能够有效增强黄瓜根区温度的缓冲能力，进而提高产量，以垄高10 cm、宽20 cm的起垄内嵌基质栽培+银色反光地膜（SSCs处理）在夏季日光温室蔬菜生产中具有较好的应用前景，为起垄内嵌基质栽培方式的推广应用提供了科学的参数支持。

关键词: 日光温室, 黄瓜, 起垄内嵌式基质栽培, 根区温度, 产量

CLC Number:

S63-3

Baoshi LI, Wenke LIU, Qi WANG, Mingjie SHAO. Effect of Soil-ridged Substrate-embedded Cultivation on Root Zone Temperature， Growth and Yield of Cucumber in Chinese Solar Greenhouse in Summer[J]. Journal of Agricultural Science and Technology, 2022, 24(2): 177-183.

李宝石, 刘文科, 王奇, 邵明杰. 起垄内嵌基质栽培对日光温室夏季黄瓜根区温度、生长和产量的影响[J]. 中国农业科技导报, 2022, 24(2): 177-183.

Figures/Tables 4

References 23

1	李天来.中国日光温室产业发展现状与前景［J］.沈阳农业大学学报，2005，36（2）：131-138.
	LI T L. Current situation and prospects of greenhouse industry development in China ［J］. J. Shenyang Agric. Univ.， 2005， 36（2）：131-138.
2	郭世荣，孙锦，束胜，等.国外设施园艺发展概况、特点及趋势分析［J］.南京农业大学学报，2012，35（5）：43-52.
	GUO S R， SUN J， SHU S， et al.. General situations， characteristics and trends of protected horticulture in foreign ［J］. J. Nanjing Agric.Univ.， 2012， 35（5）：43-52.
3	曲复宁，王云山，张敏，等.高温胁迫对仙客来根系活力和叶片生化指标的影响［J］.华北农学报，2002，17（2）：127-131.
	QU F N， WANG Y S， ZHANG M， et al.. Influence of high temperature stress on root vitality and leaf biochemical indexes of cyclamen ［J］. Acta Agric. Boreall-Sin.， 2002， 17（2）：127-131.
4	STONE P J， NICOLAS M E. A survey of the effects of high temperature during grain filling on yield and quality of 75 wheat cultivars ［J］. Aust. J. Agric. Res.， 1995， 46（3）：475-492.
5	刘晓军，周建斌，陈竹君，等.夏季休闲期不同年限日光温室土壤硝态氮淋溶状况［J］.农业工程学报，2010（S1）：272-278.
	LIU X J， ZHOU J B， CHEN Z J， et al.. Nitrate leaching from sunlight greenhouse soils with different cultivation years during summer fallow periods ［J］. Trans. Chin. Soc. Agric. Eng.， 2010， 26（S1）：272-278.
6	孙向辉，邵运辉，任中信，等.起垄栽培对不同基因型冬小麦生理特性及子粒蛋白质含量的影响［J］.华北农学报，2005，20（3）：70-73.
	SUN X H， SHAO Y H， REN Z X， et al.. Effects of ridging cultivation on different genotypes of winter wheat Effects of physiological characteristics and grain protein content ［J］. Acta Agric. Boreali-Sin.， 2005， 20 （3）：70-73.
7	傅国海，杨其长，刘文科，等.SRSC垄宽和垄高对日光温室甜椒生长及产量的影响［J］.西北农业学报，2017，26（9）：1344-1348.
	FU G H，YANG Q C，LIU W K， et al.. Effects of SRSC ridges with different width and height on growth and yield of sweet pepper ［J］. Acta Agric. Bor-Occid. Sin.， 2017， 26（9）：1344-1348.
8	郭世荣，孙锦，束胜，等.我国设施园艺概况及发展趋势［J］.中国蔬菜，2012（18）：1-14.
	GUO S R， SUN J， SHU S， et al.. Analysis of general situation， characteristics， existing problems and development trend of protected horticulture in China ［J］. China Veget.， 2012 （18）：1-14.
9	殷永娴，刘鸿雁.设施栽培下土壤中硝化、反硝化作用的研究［J］.生态学报，1996，16 （3）：246-250.
	YIN Y X， LIU H Y. Investigation on nitrification and denitrification of soil under installing cultivation conditions ［J］. Acta Ecol. Sin.， 1996， 16（3）：246-250.
10	HE Y， YANG J， ZHU B， et al.. Low root zone temperature exacerbates the ion imbalance and photosynthesis inhibition and induces antioxidant responses in tomato plants under salinity ［J］. J. Integr. Agric.， 2014， 13（1）：89-99.
11	刘景霞，刘志敏，朱亦赤.无土栽培基质对辣椒产量及品质的影响［J］.南方园艺，2010，21（2）：3-6.
	LIU J X， LIU Z M， ZHU Y C. The effect of soilless culture medium on yield and quality of pepper ［J］. Southern Hortic.， 2010， 21（2）：3-6.
12	MALCOLM P J， HOLFORD P， BARCHIA I， et al.. High and low root zone temperatures at bud-break reduce growth and influence dry matter partitioning in peach rootstocks ［J］. Sci. Hortic.， 2014， 171（3）：83-90.
13	傅国海，刘文科.日光温室甜椒起垄内嵌式基质栽培根区温度日变化特征［J］.中国生态农业学报，2016，2（1）：47-55.
	FU G H， LIU W K. Diurnal root zone temperature changes of a novel ridge substrate-embedded cultivation method for sweet pepper in Chinese solar greenhouse ［J］. Chin. J. Eco-Agric.， 2016， 24（1）：47-55.
14	傅国海，刘文科.土垄内嵌基质栽培方式对日光温室春甜椒的降温增产效应［J］.中国农业气象，2016， 37（2）：199-205.
	FU G H， LIU W K. Effects on cooling down and increasing yield of sweet pepper of a novel cultivation method： soil-ridge substrate-embedded in Chinese solar greenhouse ［J］. Chin. J. Agrometeorol.， 2016， 37（2）：199-205.
15	傅国海，刘文科.覆膜类型对日光温室SRSC栽培番茄幼苗根区温热效应的影响［J］.中国农业气象，2017，38（4）：211-220.
	FU G H， LIU W K. Root zone temperature and heat flux changes of tomato cultivated on SRSCs with different plastic films covering in Chinese solar greenhouse ［J］. Chin. J. Agrometeorol.， 2017， 38（4）：211-220.
16	李宗耕，杨其长，刘文科，等.起垄内嵌式基质栽培垄规格对根区温度和甜椒生长的影响［J］.河北农业大学学报，2018，41（6）：52-57.
	LI Z G， YANG Q C， LIU W K， et al.. Effects of ridge size of soil ridge substrate-embedded cultivation on root zone temperature and sweet pepper growth ［J］. J. Hebei Agric.Univ.， 2018， 41（6）：52-57.
17	胡广荣，王琦，宋兴阳，等.沟覆盖材料对垄沟集雨种植土壤温度、作物产量和水分利用效率的影响［J］.中国生态农业学报，2016，24（5）：590-599.
	HU G R， WANG Q， SONG X Y， et al.. Effects of furrow-mulching materials on soil temperature， crop yield and water use efficiency in ridge-furrow rainwater harvesting systems ［J］. Chin. J. Eco-Agric.， 2016， 24（5）：590-599.
18	孙玉莲，边学军，黄成秀，等.全膜双垄沟播对旱区玉米田土壤水分和温度的影响［J］.中国农业气象，2014，35（5）：511-515.
	SUN Y L， BIAN X J， HUANG C X， et al.. Effects of full plastic-film mulching on double ridges with furrow on soil moisture and temperature in dry-farming maize area ［J］. Chin. J. Agrometeorol.， 2014， 35（5）：511-515.
19	MILES C， WALLACE R， WSZELAKI A， et al.. Deterioration of potentially biodegradable alternatives to black plastic mulch in three tomato production regions ［J］. Hortsci. A Publ. Am. Soc. Hortic. Sci.， 2012， 47（9）：1270-1277.
20	李宗耕，傅国海，刘文科.覆膜种类对夏季日光温室起垄内嵌式基质栽培根区温热的影响［J］.农业工程技术，2018，38（01）：44-47.
	LI Z G， FU G H， LIU W K. Effects of plastic covering types on root zone temperature and heat in ridging and embedded substrate cultivation in Chinese solar greenhouse ［J］. Agric. Eng. Technol.， 2018， 38（1）：44-47.
21	李建设，白青，张亚红.日光温室墙体与地面吸放热量测定分析［J］.农业工程学报，2010，26（4）：231-236.
	LI J S， BAI Q， ZHANG Y H. Analysis on measurement of heat absorption and release of wall and ground in solar greenhouse ［J］. Trans. Chin. Soc. Agric. Eng.， 2010， 26（4）：231-236.
22	李宗耕，傅国海，刘文科.日光温室四种土垄内嵌式基质栽培垄甜椒根区与垄侧昼夜温度变化特征［J］.中国农业科技导报，2018，20（2）：108-115.
	LI Z G， FU G H， LIU W K. Diurnal temperature changes of root zone and lateral side of four soil-ridged substrate-embedded cultivation ridges planted sweet pepper in Chinese solar greenhouse ［J］. J. Agric. Sci. Technol.， 2018， 20（2）：108-115.
23	马英，尹淑莲.设施栽培基质理化性质研究初探［J］.北方园艺，2007（10）：79-81.
	MA Y， YIN S L. Preliminary study on the physical and chemical properties of the substrate in the facility cultivation ［J］. Northern Hortic.， 2007（10）：79-81.

处理 Treatment	平均温度 Average temperature				最高温 Maximum temperature		最低温 Minimal temperature		温差（最高温与最低温） Temperature difference（maximum and minimum）
	白天Daytime		夜间Nighttime		最高温 Maximum temperature		最低温 Minimal temperature		温差（最高温与最低温） Temperature difference（maximum and minimum）
	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08
SR	26.6±1.7 a	27.8±1.5 a	24.5±0.8 b	26.3±1.2 a	29.5±3.2 a	29.8±2.3 a	22.9±0.6 b	24.8±0.9 a	6.6±3.0 a	5.0±2.3 a
SSC	27.2±1.9 a	27.5±1.4 a	26.4±1.1 a	27.2±1.4 a	30.1±3.7 a	29.3±2.0 a	24.3±0.7 a	25.6±1.2 a	5.8±3.6 a	3.7±1.9 a
SSCs	26.1±1.1 a	27.5±1.2 a	25.8±0.8 ab	27.5±1.3 a	27.9±1.9 a	29.3±1.7 a	24.2±0.6 a	25.9±1.1 a	3.7±1.9 a	3.4±1.7 a
SSB	27.8±2.1 a	27.8±1.6 a	25.5±0.9 ab	26.6±1.3 a	31.2±4.3 a	29.7±2.3 a	23.9±0.7 a	25.2±1.0 a	7.3±4.1 a	4.6±2.3 a

处理 Treatment	平均温度 Average temperature				最高温 Maximum temperature		最低温 Minimal temperature		温差（最高温与最低温） Temperature difference（maximum and minimum）
	白天Daytime		夜间Nighttime		最高温 Maximum temperature		最低温 Minimal temperature		温差（最高温与最低温） Temperature difference（maximum and minimum）
	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08	06/04—06/08	07/04—07/08
SR	26.6±1.7 a	27.8±1.5 a	24.5±0.8 b	26.3±1.2 a	29.5±3.2 a	29.8±2.3 a	22.9±0.6 b	24.8±0.9 a	6.6±3.0 a	5.0±2.3 a
SSC	27.2±1.9 a	27.5±1.4 a	26.4±1.1 a	27.2±1.4 a	30.1±3.7 a	29.3±2.0 a	24.3±0.7 a	25.6±1.2 a	5.8±3.6 a	3.7±1.9 a
SSCs	26.1±1.1 a	27.5±1.2 a	25.8±0.8 ab	27.5±1.3 a	27.9±1.9 a	29.3±1.7 a	24.2±0.6 a	25.9±1.1 a	3.7±1.9 a	3.4±1.7 a
SSB	27.8±2.1 a	27.8±1.6 a	25.5±0.9 ab	26.6±1.3 a	31.2±4.3 a	29.7±2.3 a	23.9±0.7 a	25.2±1.0 a	7.3±4.1 a	4.6±2.3 a

处理Treatment	定植25 d 25 d after planting				定植50 d 50 d after planting
处理Treatment	株高 Plant height/cm	茎粗 Stem diameter/mm	SPAD 值 SPAD value	叶片数 Leaf number	株高 Plant height/cm	茎粗 Stem diameter/mm	SPAD 值 SPAD value	叶片数 Leaf number
SR	73.0±1.1 c	7.89±0.41 a	50.4±1.6 b	13.0±0.8 b	199.0±4.0 b	8.55±0.08 b	54.4±0.6 c	19.8±0.2 b
SSC	84.5±1.4 b	7.63±0.33 a	54.9±1.0 a	14.6±0.5 ab	250.7±2.5 a	9.87±0.17 a	59.2±0.2 b	23.4±0.2 a
SSCs	82.3±0.7 b	7.87±0.21 a	54.4±1.2 ab	16.0±0.7 a	257.1±3.3 a	9.93±0.27 a	62.1±1.5 a	23.6±0.5 a
SSB	102.9±2.1 a	7.82±0.15 a	58.0±1.6 a	15.2±0.2 a	257.9±5.1 a	9.40±0.11 a	59.3±0.4 b	23.0±0.8 a

处理Treatment	定植25 d 25 d after planting				定植50 d 50 d after planting
处理Treatment	株高 Plant height/cm	茎粗 Stem diameter/mm	SPAD 值 SPAD value	叶片数 Leaf number	株高 Plant height/cm	茎粗 Stem diameter/mm	SPAD 值 SPAD value	叶片数 Leaf number
SR	73.0±1.1 c	7.89±0.41 a	50.4±1.6 b	13.0±0.8 b	199.0±4.0 b	8.55±0.08 b	54.4±0.6 c	19.8±0.2 b
SSC	84.5±1.4 b	7.63±0.33 a	54.9±1.0 a	14.6±0.5 ab	250.7±2.5 a	9.87±0.17 a	59.2±0.2 b	23.4±0.2 a
SSCs	82.3±0.7 b	7.87±0.21 a	54.4±1.2 ab	16.0±0.7 a	257.1±3.3 a	9.93±0.27 a	62.1±1.5 a	23.6±0.5 a
SSB	102.9±2.1 a	7.82±0.15 a	58.0±1.6 a	15.2±0.2 a	257.9±5.1 a	9.40±0.11 a	59.3±0.4 b	23.0±0.8 a

处理 Treatment	地上部干重 Dry shoot weight/g	根系干重 Dry root weight/g	果实长度 Fruit diameter/cm	果实直径 Fruit length/cm	单果重 Single fruit weight/g	产量 Yield /（kg·m^-2）
SR	65.5±1.9 c	10.9±0.6 b	3.5±0.3 b	29.4±1.3 a	214.2±5.2 b	7.78±0.23 b
SSC	76.1±2.2 b	12.9±1.1 b	3.5±0.2 b	30.5±0.4 a	246.2±3.3 a	8.28±0.05 a
SSCs	82.5±1.1 a	18.1±1.3 a	3.9±0.2 a	33.4±1.8 a	248.6±3.8 a	8.32±0.16 a
SSB	84.7±4.3 a	16.9±2.7 a	3.7±0.2 ab	31.7±1.2 a	217.3±2.7 b	7.88±0.41 b