供液高度對茄子潮汐式穴盤育苗的影響.pdf

供液高度對茄子潮汐式穴盤育苗的影響田雅楠 李倩 尚慶茂 曹玲玲 董春娟茄子 （Solanum melongenaL.）是我國重要的蔬菜作物之一。2017年我國茄子栽培面積78.63萬hm2，年產(chǎn)量3290.88萬t。茄子栽培以育苗移栽為主，其中穴盤育苗因節(jié)能、 省工，適于機(jī)械化生產(chǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是茄子育苗的主要方式1。 然而，穴盤苗單株根系發(fā)育空間小， 且采用的輕型基質(zhì)持水、保肥能力有限，而蔬菜苗期生長速率較快， 組織含水量高，蒸騰作用強(qiáng)烈，因此在育苗過程中， 水肥管理至關(guān)重要，需及時補(bǔ)充水分和養(yǎng)分，以保證穴盤苗健壯生長2，3。潮汐式灌溉是一種栽培床底部供水，依靠基質(zhì)毛細(xì)管作用將水肥供給植物吸收的灌溉方式4，與頂部噴淋灌溉相比，具有提高水肥利用率、降低病害發(fā)生、 加快作物生長等優(yōu)點(diǎn)58。同時，潮汐式灌溉易于實(shí)現(xiàn)水肥閉合循環(huán)利用和水肥精準(zhǔn)供給， 有利于實(shí)現(xiàn)自動化管理和工廠化生產(chǎn)， 發(fā)展前景廣闊9，10。我國潮汐式灌溉技術(shù)發(fā)展起步較晚，起初主要應(yīng)用于盆栽花卉的大面積生產(chǎn)。 近幾年，國內(nèi)學(xué)者增加了對蔬菜潮汐式育苗的研究力度。 高艷明等11報道，與頂部噴淋灌溉相比，潮汐灌溉處理的黃瓜植株生長勢強(qiáng)，壯苗指數(shù)高，節(jié)水24.0%33.72%， 黃瓜育苗適宜供液高度為1.5 cm；朱隆靜等12研究表明，番茄灌水高度2 cm、浸盤 1.5 h、灌溉頻率每 3 d 一次番茄育苗效果較好；王克磊等13研究得出，黃瓜灌水高度為 2 cm、浸盤時間 1 h、灌溉頻摘 要：以圓雜 471茄子品種為試材，研究了潮汐灌溉 3 個供液高度（1、2 和 3 cm）對基質(zhì)吸水速率、穴盤苗生長發(fā)育及水分利用率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，穴盤基質(zhì)吸水速率隨著供液高度增加而提高；在子葉平展期，茄子穴盤苗的株高、莖粗、葉面積、根體積等生長指標(biāo)以及壯苗指數(shù)、葉綠素含量和根系活力在 3 個供液高度間無顯著差異；進(jìn)入真葉生長期，各供液高度間穴盤苗的生長發(fā)育差異逐漸加大，至 4 葉 1 心期，2、3 cm 供液高度下穴盤苗莖葉和根系各項生長發(fā)育指標(biāo)、壯苗指數(shù)和葉綠素含量顯著優(yōu)于 1 cm 供液高度；而供液高度對穴盤苗根系活力無顯著影響；進(jìn)一步分析穴盤苗的水分利用率，2、3 cm 供液高度間無顯著差異，但顯著高于 1 cm 供液高度。綜合考慮幼苗生長指標(biāo)和水分利用率，茄子穴盤育苗適宜的潮汐灌溉供液高度為 2 cm。關(guān)鍵詞：茄子；潮汐式灌溉；穴盤苗；灌溉制度DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2020.04.012李其友 男，武漢市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所所長、正高職高級農(nóng)藝師，全國瓜菜工廠化育苗產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟理事長、湖北省園藝學(xué)會理事、湖北省西甜瓜協(xié)會理事、中國蔬菜協(xié)會種苗分會理事。引進(jìn)、消化、吸收美國speeding公司工廠化穴盤育苗技術(shù)，促進(jìn)了武漢地區(qū)蘆筍結(jié)構(gòu)調(diào)整和小型禮品西瓜產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，將穴盤育苗發(fā)展成了企業(yè)集群，嫁接、育苗技術(shù)走在全國前列。參與農(nóng)業(yè)部公益性行業(yè)農(nóng)業(yè)科研專項設(shè)施農(nóng)業(yè)高效育苗標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)工藝與配套設(shè)備研究與示范，主持省市4項科研項目，取得2項發(fā)明專利、6項實(shí)用新型專利、發(fā)表論文10余篇，主編西瓜、甜瓜設(shè)施栽培一書。獲得湖北省科技進(jìn)步一等獎、三等獎，農(nóng)業(yè)部豐收二等獎、武漢市科技進(jìn)步二等獎，曾被評為湖北省第六屆優(yōu)秀科技副縣長，2014年被湖北日報傳媒集團(tuán)聯(lián)合省發(fā)改委、科技廳、農(nóng)業(yè)廳評為2012-2013“湖北三農(nóng)杰出人物”。2020.424- -率 2 d 一次的黃瓜潮汐灌溉育苗管理參考范圍；Elmer 等14研究表明，控制苗床上水、回水速度，使?fàn)I養(yǎng)液快進(jìn)快排，減少基質(zhì)的吸水量，可使幼苗受病原菌侵害的幾率減少；快循環(huán)條件下培育的幼苗更健壯15；浸泡時間適宜，基質(zhì)含水量少，氧氣含量多，根系代謝活動旺盛16。 基于快循環(huán)潮汐式灌溉條件下，對灌溉高度、灌水頻率等蔬菜潮汐式育苗關(guān)鍵因素開展研究具有必要性。因此本試驗(yàn)以茄子為研究對象，系統(tǒng)研究灌水高度對蔬菜穴盤育苗效果的影響，以期篩選出茄子潮汐灌溉育苗適宜的技術(shù)參數(shù)，為蔬菜潮汐灌溉育苗技術(shù)的推廣應(yīng)用提供參考依據(jù)。1 材料與方法1.1 試驗(yàn)材料供試品種為園雜 471 茄子，用98孔穴盤 （540 mm×280 mm×50 mm，上口徑 32 mm，下口徑12 mm， 單穴孔容積約24 mL）育苗。采用草炭、蛭石、珍珠巖體積比為 311 的混合基質(zhì)育苗，灌溉使用的水溶肥為上海永通公司的 “花無缺”20-10-20+TE 和20-20-20+TE。1.2 試驗(yàn)方法試驗(yàn)于 2017 年 911 月在中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所育苗溫室中進(jìn)行。 茄子種用5%次氯酸鈉液消毒 10 min，然后用清水沖洗至無殘留。 經(jīng)過28恒溫催芽，種子出芽后播于裝有育苗基質(zhì)的 98 孔穴盤中，每穴播 1 粒種子，播種深 1 cm。播完后覆蓋蛭石，澆透水。試驗(yàn)采用潮汐式循環(huán)灌溉，在簡易潮汐式苗盤中進(jìn)行，每個苗盤放置5個穴盤。分別設(shè)供液高度 1、2 和 3 cm 3 個處理，以供液高度 1 cm 為對照。 種子出苗后，每天 9：0011：00，采用稱重法測量基質(zhì)相對濕度，當(dāng)相對濕度 45%50%時進(jìn)行灌溉，每次施用水溶肥（“花無缺”20-10-20+TE 或 20-20-20+TE）。 每次灌溉時，將肥料溶液按照同樣的流速勻速加入苗盤中至設(shè)定的高度，之后根據(jù)基質(zhì)相對含水量的變化確定肥料溶液在潮汐式苗盤中的保留時間；灌溉結(jié)束時將肥料溶液勻速排出，收集于回液桶中，測定回液的電導(dǎo)率（EC值）， 通過添加肥料調(diào)整濃度后作為供液循環(huán)使用， 具體施肥次數(shù)、肥料種類和使用濃度見表1。1.3 測定項目分別于播種后 23 d（子葉平展期）、41 d（2葉1 心期）和 57 d（4 葉 1 心期）取樣，每個處理隨機(jī)選取 10 株幼苗， 測定幼苗的各項生長指標(biāo)，包括株高、莖粗、葉面積、根體積，分別稱量記錄幼苗地上部和地下部的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量，計算穴盤苗的根冠比和壯苗指數(shù)。 根冠比=地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量， 壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量17；用SPAD -502 Plus 型葉綠素儀（Konika-Minolta，日本）測穴盤苗新開展葉片的 SPAD 值18。 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法測定幼苗根系活力19。育苗結(jié)束后，統(tǒng)計每株穴盤苗的供液總體積和剩余回液體積，以及肥料總施用量和剩余肥料量， 計算穴盤苗水分利用效率：水分利用率（g/L）=幼苗干質(zhì)量/（供液總體積回液體積）17。1.4 數(shù)據(jù)處理試驗(yàn)結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（mean±SD）表示，采用 MicrosoftExcel 2007 軟件處理數(shù)據(jù)和繪圖， 采用 SAS 9.1.3 軟件進(jìn)行差表 1 茄子穴盤育苗的潮汐式灌溉頻次及肥料種類、濃度灌溉次數(shù) 灌溉時間 肥料種類 肥料濃度/mg·L-11 播種后 10 d 20-10-20+TE 502 播種后 17 d 20-10-20+TE 503 播種后 24 d 20-10-20+TE 504 播種后 32 d 20-10-20+TE 1005 播種后 38 d 20-20-20+TE 1506 播種后 43 d 20-20-20+TE 2007 播種后 47 d 20-20-20+TE 2008 播種后 51 d 20-20-20+TE 2009 播種后 54 d 20-20-20+TE 20010 播種后 57 d 20-20-20+TE 200表 2 不同供液高度下潮汐灌溉的供液、排液和保留時間供液高度cm保留時間min基質(zhì)相對含水量/%流速L·min-1時間min流速L·min-1時間min灌溉起始 灌溉終點(diǎn)1 8.0 1 1.2 4 18 4550 90952 8.0 2 1.5 8 4 4550 901003 8.0 3 1.7 12 1 4550 100110供液 排液2020.425- -子葉平展期1 1.82±0.22 a 1.10±0.05 a 2.04±0.13 a 0.09±0.01 a 9.58±0.46 a2 1.76±0.04 a 1.10±0.03 a 2.21±0.24 a 0.10±0.01 a 9.76±0.98 a3 1.80±0.09 a 1.12±0.05 a 2.37±0.32 a 0.11±0.01 a 10.11±1.60 a2葉1心期1 3.70±0.17 b 1.56±0.05 a 16.47±0.97 b 0.52±0.03 b 53.34±3.35 b2 4.00±0.13 ab 1.61±0.03 a 19.37±1.20 ab 0.63±0.05 ab 64.72±4.38 ab3 4.31±0.18 a 1.68±0.08 a 22.05±1.73 a 0.74±0.08 a 71.81±4.60 a4葉1心期1 8.93±0.44 b 2.23±0.14 b 47.42±2.54 b 1.57±0.04 b 127.09±9.41 b2 9.97±0.48 ab 2.57±0.11 ab 68.14±8.75 a 2.18±0.21 a 170.08±15.00 a3 11.17±0.62 a 2.74±0.18 a 72.30±2.41 a 2.47±0.12 a 203.51±11.62 a表 3 供液高度對茄子穴盤苗生長的影響取樣時期供液高度/cm株高cm莖粗mm葉面積cm2地上部鮮質(zhì)量/g地上部干質(zhì)量/mg表 4 不同供液高度下茄子穴盤苗肥料溶液消耗量供液高度cm供液總體積/L·盤-1回液體積/L·盤-1肥料溶液消耗量/L·盤-1肥料施用量/g·盤-1肥料剩余量/ g·盤-1肥料消耗量/g·盤-11 9.38 1.20 8.18 7.45 1.87 5.582 12.65 3.13 9.25 10.67 4.20 6.483 15.52 4.94 10.58 13.68 6.28 7.40異顯著性分析（P<0.05）。2 結(jié)果與分析2.1 不同供液高度對基質(zhì)吸水速率的影響比較不同供液高度下穴盤苗基質(zhì)吸水情況。 由圖 1 所示，供液高度 1 cm 時， 基質(zhì)吸水速率最慢，達(dá)到平臺期時基質(zhì)相對含水量最?。s90%）；供液高度2 cm 時，基質(zhì)吸水速率較快，基質(zhì)相對含水量在灌溉 16 min 后達(dá)到平臺期（約 100%）；3 cm 供液高度下， 基質(zhì)吸水速率最快，平臺期相對含水量最大， 約為110%，且到達(dá)平臺期速度最快。根據(jù)基質(zhì)吸水速率以及供液和排液流速，確定每次灌溉進(jìn)液、排液和保留時間。 當(dāng)基質(zhì)相對含水量低于50%時灌溉，供液高度不同，直接影響穴盤基質(zhì)吸水速率，因此不同供液高度肥液保留時間不同。 由表 2 可知，排液結(jié)束后，測量灌溉終點(diǎn)的基質(zhì)相對含水量， 其中供液高度為1、2 cm 時， 基質(zhì)相對含水量在100%以內(nèi)， 供液高度為 3 cm時，灌溉量過飽和。2.2 不同供液高度對茄子穴盤苗生長發(fā)育的影響在不同生育期，測量不同處理茄子穴盤苗生長指標(biāo)， 見表3。在子葉平展期，茄子穴盤苗的地上部和地下部各項生長指標(biāo)在3個供液高度間無顯著差異；在2葉1心期， 穴盤苗的株高、葉面積、地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量等地上部生長指標(biāo)，以供液高度1 cm 時最小，供液高度 3 cm 時最大，而地下部指標(biāo)，如根體積、地下部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量等，在 3個供液高度間無顯著差異；在 4葉1心期， 穴盤苗的各項生長指標(biāo)在 2、3 cm 供液高度下顯著大于1 cm供液高度， 但2、3 cm 間差異不顯著。以根冠比和壯苗指數(shù)反映穴盤苗的綜合質(zhì)量（表3）。3個供液高度下穴盤苗根冠比在3個發(fā)育時期均無顯著差異。子葉平展期，穴盤苗壯苗指數(shù)在3個供液高度間無顯著差異，2 葉 1 心期和 4葉1心期，供液高度1 cm下穴盤苗壯苗指數(shù)顯著低于2、3 cm，而2、3 cm供液高度間差異不顯著。2.3 不同供液高度對茄子穴盤苗葉綠素含量和根系活力的影響不同供液高度下茄子穴盤苗的葉綠素含量和根系活力，如圖 2所示。 子葉平展期，穴盤苗子葉的葉綠素含量和根系活力在 3個供液高度間無顯著差異；在2葉1心期和 4 葉 1 心期，穴盤苗新開展葉片的葉綠素含量在供液高度 2、3 cm 下顯著高于1 cm，穴盤苗根系活力較子葉平展期大幅提高，但在 3 個供液高度間無顯著差異。2.4 不同供液高度對茄子穴盤苗水分利用效率的影響茄子穴盤苗長至 4 葉 1 心子葉平展期1 0.06±0.00 a 0.04±0.01 a 3.18±0.32 a 0.35±0.06 a 5.20±0.43 a2 0.07±0.01 a 0.04±0.01 a 3.78±0.28 a 0.38±0.04 a 5.69±0.65 a3 0.07±0.01 a 0.05±0.00 a 3.06±0.64 a 0.33±0.05 a 5.41±0.31 a2葉 1心期1 0.16±0.02 a 0.16±0.02 a 13.31±1.72 a 0.25±0.03 a 19.47±1.49 b2 0.17±0.03 a 0.17± 0.02 a 14.74±2.40 a 0.23±0.02 a 21.48±2.58 ab3 0.19±0.03 a 0.18±0.03 a 15.98±1.18 a 0.22±0.04 a 22.74±1.66 a4葉 1心期1 0.27±0.01 b 0.30±0.02 b 25.70±1.19 b 0.20±0.02 a 37.25±0.28 b2 0.33±0.03 a 0.36±0.04 a 32.34±3.27 a 0.19±0.03 a 49.15±4.23 a3 0.37±0.02 a 0.41±0.01 a 36.52±2.48 a 0.18±0.01 a 56.92±3.38 a取樣時期供液高度/cm根體積mL地下部鮮質(zhì)量/g地下部干質(zhì)量/mg根冠比 壯苗指數(shù)注：不同字母表示在 0.05水平上差異顯著（P<0.05）。2020.426- -時成苗，統(tǒng)計不同供液高度下的苗期總供液體積和肥料施用量。如表 4 所示，當(dāng)供液高 1 cm 時，全育苗期供液總體積 9.38 L/盤，肥料溶液消耗量8.18 L/盤，施用水溶肥 7.45 g/盤，其中肥料消耗量 5.58 g/盤。 供液高度為 2 cm時， 苗期供液總體積較 1 cm 供液高度增加了 34.86%， 肥料施用量為1 cm時的1.43倍。 3 cm供液高度下，供液、回液體積以及肥料施用量最大，苗期供液總體積為15.52 L/盤， 肥料溶液消耗量為10.58 L/盤， 苗期肥料施用量為 13.68 g/盤， 肥料消耗量為 7.40 g/盤。計算茄子穴盤苗的水分利用效率，如圖3所示，穴盤苗在供液高度 1 cm 時的水分利用率1.83 g/L，顯著低于2 cm（2.14 g/L）和3 cm（2.22 g/L），水分利用率在2、3 cm供液高度間無顯著差異。3 結(jié)論與討論3.1 不同供液高度對基質(zhì)吸水速率的影響蔬菜育苗過程中，水肥管理是影響幼苗生長發(fā)育的關(guān)鍵16。在潮汐式育苗過程中，穴盤基質(zhì)吸水主要依靠毛細(xì)管作用，毛細(xì)管壓力決定了水肥吸收的方向和速率。 灌溉高度增加，穴盤底孔周圍水分受到的壓力增大，育苗基質(zhì)吸水速率隨之變快。當(dāng)穴盤浸泡時間過長，基質(zhì)水肥吸收飽和，影響植株根系呼吸和礦質(zhì)元素的吸收，從而影響幼苗干質(zhì)量的累積， 因此在實(shí)際生產(chǎn)中，要根據(jù)蔬菜幼苗不同生長時期的需要， 選擇適宜的灌溉頻率、高度和時間。 在本試驗(yàn)中，當(dāng)供液高度為 1、2 cm 時， 基質(zhì)吸水速率相對較慢、可控，可進(jìn)行適度水肥虧缺，有助于保證根系良好的通氣環(huán)境， 促進(jìn)幼苗生長；當(dāng)供液高度為 3 cm 時， 基質(zhì)吸水速率加快， 達(dá)到飽和時間短，易造成過量灌溉，不僅會造成水肥的浪費(fèi)， 還容易造成幼苗徒長，影響穴盤苗品質(zhì)。3.2 不同供液高度對育苗質(zhì)量的影響蔬菜苗期幼苗質(zhì)量的好壞直接影響定植后植株的營養(yǎng)生長和生殖生長， 幼苗干鮮質(zhì)量、根冠比、壯苗指數(shù)是反映苗期幼苗質(zhì)量的重要指標(biāo)，株高和莖粗是影響壯苗指數(shù)的重要因素。試驗(yàn)結(jié)果表明， 在幼苗生長前期，不同供液高度對穴盤苗質(zhì)量影響不顯著。 隨著幼苗生長發(fā)育，至 2 葉 1 心期，不同處理間穴盤苗的地上部生長指標(biāo)表現(xiàn)出顯著差異， 以 1 cm 供液高度下穴盤苗生長最為緩慢，至 4 葉 1 心成苗期，地下部生長指標(biāo)在 3 個供液高度間表現(xiàn)出顯著差異，以2、3 cm 供液高度下根系生長最快，且地上部各項生長指標(biāo)和壯苗指數(shù)顯著大于 1 cm 供液高度。 穴盤苗在生長前期，對水肥需求量較小，潮汐式灌溉條件下不同供液高度對幼苗生長影響不顯著； 后期隨著幼苗生長發(fā)育，苗齡增長，幼苗對水分和養(yǎng)分的需求增加，應(yīng)適度增加灌溉量。 2、3 cm 供液高度可以滿足穴盤苗對水分和養(yǎng)分的需求，穴盤苗得以正常生長。3.3 不同供液高度的水肥利用情況潮汐式灌溉是一種完全封閉的灌溉系統(tǒng)，水肥從穴盤底孔進(jìn)入基質(zhì)，剩余的水肥循環(huán)再利用，灌溉量精確可控，顯著提高了養(yǎng)分吸收利用率20，21。 不同供液高度下，灌溉量不同，穴盤苗的水分利用率不同。 在本試驗(yàn)中， 采用潮汐式循環(huán)灌溉方式，結(jié)合灌溉頻次，供液高度為1 cm時，肥料溶液消耗量最小，但是茄子苗生長較弱，水分利用率較低；供液高度為 2、3 cm 時，每次灌溉水分和養(yǎng)分充足，雖然消耗肥液體積較大， 但是植株長勢旺，實(shí)際水分利用率高。 應(yīng)用潮汐式灌溉系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)水肥閉合循環(huán)， 供液需要動力系統(tǒng)，且回液須經(jīng)過濾滅菌處理后方可圖1 供液高度對基質(zhì)吸水速率的影響圖2 供液高度對茄子穴盤苗葉片葉綠素含量和根系活力的影響2020.4子葉平展期 2葉1心期 4葉1心期葉綠素含量/SPAD值子葉平展期 2葉1心期 4葉1心期根系活力/mol·h-1 ·g-1吸水時間/min基質(zhì)相對含水量/%27- -再次進(jìn)入供液池循環(huán)使用2224。供液高度越低，灌溉總量和回液量越少，能源消耗也越小，生產(chǎn)成本越低。綜合上述穴盤苗質(zhì)量、水肥利用效率和生產(chǎn)成本等因素，茄子潮汐式穴盤育苗時以 2 cm 供液高度為宜， 穴盤苗可健壯生長、根系活力旺盛，水分利用效率較高，灌溉的供液動力成本以及回液處理成本較低。參考文獻(xiàn)1 尚慶茂.尚慶茂博士“蔬菜集約化穴盤育苗技術(shù)” 系列講座 第一講概述J.中國蔬菜，2011（1）：46-47.2 褚群，董春娟，尚慶茂.-聚谷氨酸對西瓜穴盤苗基質(zhì)性狀及幼苗生長發(fā)育的影響J.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（增刊）：40-48.3 王正，劉明池，季延海，等.潮汐灌溉時間對茄子穴盤苗質(zhì)量的影響J. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2015，38（6）：31-35.4 美克里斯·貝茨 （Chris Beytes）溫室及設(shè)備管理M原著第 17 版齊飛，譯北京：化學(xué)工業(yè)出版，20095 馬福生，劉洪祿，楊勝利，等無土盆栽紅掌潮汐灌溉技術(shù)J農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2012，28（24）：115-120.6 周曉平，劉靜波，劉慶葉，等小白菜潮汐式栽培專用基質(zhì)的篩選J長江蔬菜，2015（20）：54-56.7 張黎，王勇盆栽八仙花潮汐灌溉栽培試驗(yàn)初探J北方園藝，2011（20）：77-79.8 張曉文，田真，劉文璽，等.潮汐式灌溉系統(tǒng)的研發(fā)與推廣J.農(nóng)業(yè)工程，2011（1）：80-83.9 董春娟，張曉蕊，尚慶茂.蔬菜潮汐式育苗技術(shù)應(yīng)用概況與研究進(jìn)展J.中國蔬菜，2018（3）：16-26.10 草晨星，五占會，劉明池，等.潮汐灌溉高度對陽臺多層栽培葉用萵苣（生菜）生長和品質(zhì)的影響J.中國蔬菜，2017（8）：62-67.11 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