不同水肥供应水平对设施无土栽培草莓生长及水分利用率的影响

第 11 卷 第 4 期 农 业 工 程 Vol 11 No 4 2021 年 4 月 Agricultural Engineering Apr 2021 收稿日期 2020 12 30 修回日期 2021 02 22 基金项目 陕西省科学技术重点研发计划一般项目 2020NY 051 杨凌职业技术学院校企合作研发项目 A2019050 杨凌职业技术学院草莓 产业发展示范基地项目 作者简介 杨振华 硕士 副教授 主要从事设施草莓标准化栽培技术的研究及推广工作 E mail 478548425 qq com 在线投稿 www d1ae com 不同水肥供应水平对设施无土栽培草莓 生长及水分利用率的影响 杨振华 王 锋 张 迪 张 雯 杨凌职业技术学院 陕西 杨凌 712100 摘 要 为了探索适宜陕西关中气候特点的立体草莓栽培苗期水肥供给最佳浓度组合 以 A 字型 3 层槽装填无土 栽培基质 草炭 蛭石 无机盐 1 2 1 为栽培体系 以 2 个基质含水量 W 1 W 2 3 个水溶肥浓度 F 1 F 2 F 3 组成的 W 1 F 1 W 1 F 2 W 1 F 3 W 2 F 1 W 2 F 2 W 2 F 3 及 CK 清水 基质水分含量 100 处理 研究在草莓立体栽 培槽架中 不同梯度处理水肥供给对植株生长 干物质积累及水分利用率的影响 研究结果表明 W 1 F 2 基质含水 量 30 水溶肥浓度 0 1 在保障植株正常营养生长情况下 未造成植株徒长 地下部分干物质积累较多 根冠比 大于高水肥灌溉模式 关键词 草莓 无土栽培 水分利用率 设施农业 中图分类号 S668 4 文献标识码 A 文章编号 2095 1795 2021 04 0128 04 Effects of Different Water and Fertilizer Supply Levels on Growth and Water Use Efficiency of Strawberry under Soilless Cultivation in Greenhouse YANG Zhenhua WANG Feng ZHANG Di ZHANG Wen Yangling Vocational and Technical College Yangling Shaanxi 712100 China Abstract In order to explore the best concentration combination of water and fertilizer supply for three dimensional strawberry cultivation in Guanzhong Shaanxi Province soilless culture medium peat vermiculite inorganic salt 1 2 1 was used as culture system W 1 F 1 W 1 F 2 W 1 F 3 W 2 F 1 W 2 F 2 W 2 F 3 and CK clear water 100 water content of substrate were treated with two water contents W 1 W 2 and three water soluble fertilizer concentrations F 1 F 2 F 3 effects of different gradient treatment on plant growth dry matter accumulation and water utilization rate were studied in the three dimensional culti vation of strawberry esults showed that W 1 F 2 30 water content in the substrate and 0 1 water soluble fertilizer concen tration did not cause excessive plant growth accumulated more dry matter in the underground part and root shoot ratio was higher than that of high water and fertilizer irrigation mode Keywords strawberry soilless cultivation water use efficiency facility agriculture 0 引言 随着设施草莓产业化进一步发展 立体栽培形式 逐渐代替传统平面栽培成为设施草莓高效生产的新方 向 立体无土栽培具有单位面积生产效率高 果品质 量好和田间劳作省力等特点 但是 在 9 10 月的草 莓苗期 设施内昼夜温湿度差异大 草莓植株对水肥 利用率各不相同 严格控制无土栽培水肥灌溉管理 可直接影响到草莓营养生长向生殖生长的转化 降低 因高温高湿基质环境引发根腐病的发病率 探索设施 草莓无土栽培基质最佳含水量和补肥措施是立体栽培 关键技术环节的重中之重 是推进陕西关中地区草莓 产业朝着集约化 规模化发展的基础 1 5 1 试验目的 为了探索适宜陕西关中气候特点的立体草莓栽培 水肥灌溉最佳浓度组合 本试验以 A 字型 3 层槽 装填无土栽培基质 草炭 蛭石 无机盐 1 2 1 为栽培体系 研究在 A 字型草莓栽培槽架中 不 同梯度水肥管理对植株生长 干物质积累及水分利用 杨振华 等 不同水肥供应水平对设施无土栽培草莓生长及水分利用率的影响 率的影响 筛选出立体栽培最佳水肥管理体系 为立 体栽培草莓生产精量水肥管理应用提供依据 2 材料与方法 2 1 试验材料 试验在杨凌职业技术学院草莓产业发展示范基 地内进行 红颜草莓品种三叶一心定植到 A 型槽 架 株距 15 cm 栽培槽架 图 1 主体框架为钢 结构 共有 3 层 顶层 1 排栽培槽 中层及底层左 右两侧栽培架各安装 2 排栽培槽 栽培槽直径 0 2 m 滴灌头插入每个草莓植株根系周围 槽底部有 排水装置 试验在坐北朝南的冬暖日温室 北纬 34 16 东经 108 4 中进行 温室东西长 100 m 南北跨度 12 m 每个槽架间距 1 5 m 总共摆放 30 架 图 1 立体栽培槽架 Fig 1 Three dimensional cultivation trough frame 2 2 试验方法 试验在苗期定植 7 d 缓苗结束后 2019 年 9 月 5 日 开始 至 40 显蕾期结束 2019 年 10 月 15 日 设置 3 个水肥浓度梯度 雅冉平衡水溶肥 N P K 15 16 17 TE MgO 浓度梯度分别 为 F 1 0 05 F 2 0 1 和 F 3 0 2 设 置 3 个肥水滴管水平 W 1 低水 基质水分含量 30 W 2 高水 基质水分含量 70 CK 清 水 基质水分含量 100 利用水分检测仪 托 普云 TZS 2X G 型土壤水分记录仪 对基质进行实 时监测记录 基质水分含量保持各个处理水平上 试验采用完全随机区组设计 共 6 个处理 每个处 理 3 个 重 复 即 W 1 F 1 W 1 F 2 W 1 F 3 W 2 F 1 W 2 F 2 W 2 F 3 及 CK 各处理采用单独的贮液滴灌系 统 通过计时器控制水流量 6 9 2 3 测定项目及指标 2 3 1 温室环境因子 在日光温室内安装智能化物连设备 彭云物 联 每隔 2 min 采集 1 次设施内温度 相对湿度 并将气象因子数据传送到手机端进行保存 2 3 2 植株生长指标测定及根腐病调查 显蕾 40 2019 年 10 月 15 日 时开始统计每 个处理生长指标 测定草莓植株株高 茎粗 每处理 随机取出 6 株 分根 茎 叶进行清洗称量 置于 105 杀青 然后 75 烘干至恒质量 计算干鲜质 量和根冠比 定植 7 d 至现蕾期统计每个处理的根腐 病发病率 2 3 3 耗水量测定 测定 A 型立体栽培槽架 3 个层面逐日的耗水 量变化 每天上午 9 00 称取基质和草莓植株的总质 量 安装水表记录每天单个基质槽的灌溉量 称取单 个基质槽的回水量 采用水量平衡法测定草莓的耗水 量 水量平衡法的基本原理是根据计算区域内水质量 的收入和支出的差额来推算作物蒸发蒸腾量 水量平 衡方程如式 1 所示 10 ET G I B 1 式中 ET 草莓蒸发蒸腾量 kg 株 d 1 G 植株和基质总质 量 变 化 差 值 kg 株 d 1 I 灌溉量 kg 株 d 1 B 回水量 kg 株 d 1 水分利用效率 WUE kg m 3 计算公式为 WUE Y ET 2 式中 Y 干物质产量 kg hm 2 3 结果分析 3 1 植株定植到显蕾前温室内日平均温湿度变化 设施内环境仪器记录的温湿度变化如图 2 所示 在植株缓苗期到显蕾期日平均温度 14 6 27 5 平均空气相对湿度 22 3 64 4 夜间平均温度 9 3 16 25 平均空气相对湿度 73 2 100 据统计 设施内 15 累计以下 280 h 但根据草莓花 芽分化对环境的要求 温度在 5 15 的时间 200 h 时 有利于花芽分化和花芽内源的形成 921 农业工程 农学与生物技术 图 2 温室内昼夜平均温湿度 Fig 2 Average temperature and humidity of day and night in greenhouse 3 2 不同灌溉水平处理对植株生长影响 不同灌溉水平处理对植株生长的影响如图 3 所 示 W 1 W 2 两个水平下 6 个处理的茎粗和株高都高 于 CK 100 土壤饱和湿度的根腐病发病率最大 高 出 W 1 F 3 处理 3 倍 W 2 水平下 3 个处理的植株高度 和根腐病发病率高于 W 1 茎粗都小于 W 1 这说明高 水分下的草莓植株在同一设施环境温湿度条件下 营 养生长旺盛 易于徒长 高水分在高温环境更易诱发 根腐病害发生 W 1 水平下 3 个处理的株高与根腐病 发病率小于 W 2 水平的 3 个处理 但茎粗高于 W 2 水 平 对比低水 W 1 中 3 个处理 W 1 F 2 中茎粗与两个 处理存在差异且与 W 1 F 1 差异显著 根腐病发病率无 差异 W 1 F 2 的株高最大为 21 99 cm W 1 F 2 处理下 株型相比其他处理农艺性状较大 是相对理想的高产 性矮壮株型 图 3 不同灌溉水平处理对植株生长的影响 Fig 3 Effects of different irrigation levels on plant growth 根冠比是反应植株健壮的重要指标 它的大小反 映了植株地下部分和地上部分的相关性 根冠比大说 明根系发达 对养分利用率高 促进根部向茎部的养 分运输 促进植株营养生长 不同灌溉处理对植株根 冠比的影响如图 4 所示 6 个处理的根冠比都高于 CK 处理 其中 W 1 F 2 高出 CK 值 25 且差异显著 于其他 5 个处理 3 3 不同灌溉处理对水分利用率的影响 植株的水分利用率是衡量植物对水分吸收利用的 重要指标 采用水肥一体化的管理模式 分析植株水 分利用率 可减少水肥的资源浪费 同时精量的水分 供给可减少蒸发 降低设施内空气相对湿度 10 13 从图 5 分析 两个水分水平下 6 个处理的水分利用效 图 4 不同灌溉处理对植株根冠比的影响 Fig 4 Effects of different irrigation treatments on root shoot ratio 率显著高于 CK 其中 W 1 F 2 水分利用率高于 CK 45 36 而 W 1 低水分水平下 3 个处理水分利用率 高于 W 2 的 3 个处理 不同水平下的水分利用率随着 灌溉量的增多而降低 结合植株健壮程度和根腐病发 病率的因素 推荐 W 1 F 1 W 1 F 2 供水水平 适当的低 水供给有利于植株的水分利用 图 5 不同灌溉处理对水分利用率的影响 Fig 5 Effects of different irrigation treatments on water use efficiency 4 结论 研究表明 草莓植株生长 花芽分化及果实生长 呈单 S 型生长曲线 具有明显的增长特征 必须进行 跟踪观测分析研究 得出精细化水肥管理方案 14 16 草莓植株在低水分胁迫情况下 植株的生长受抑制 节间较短 在适量的基质含水量条件下 植株生长正 常 茎粗开始增粗 逐渐向壮苗转变 由此可见 水 分对植株高度 茎粗的影响明显增强 使植株生长健 壮 缓苗结束后的草莓植株对水肥非常敏感 高水肥 高温条件容易造成植株徒长 从而抑制草莓植株生殖 生长的转化 花芽分化推迟 花朵数少 影响产量 W 1 F 2 基质含水量 30 水溶肥浓度 0 1 在保 障植株正常的营养生长情况下 未造成植株徒长 地 下部分干物质积累较多 根冠比大于高水肥灌溉模 式 根系在 W 1 低水 基质环境中水分利用率高于 W 2 高水 原因是根系有向水性和向肥性 适当的 缺水少肥可以促进根系锻炼发育衍生 根在低水环境 031 杨振华 等 不同水肥供应水平对设施无土栽培草莓生长及水分利用率的影响 下的干物质积累高于高水环境 因此 低肥低水供给 不仅能提高植株水分利用率 还节约水资源 这与吕 清海研究相近 17 参考文献 1 魏莎莎 孙军波 李清斌 等 大棚草莓立体栽培最优层数栽 培槽选择研究 J 农学学报 2020 10 11 59 64 WEI Shasha SUN Junbo LI Qingbin et al Optimization of lay ers of stereoscopic cultivation for strawberry in greenhouse J Jour nal of Agriculture 2020 10 11 59 64 2 陈建生 唐拴虎 徐培智 等 控释肥料氮素释放规律及其对 叶菜类蔬菜生长的影响 J 中国农学通报 2004 3 135 137 CHEN Jiansheng TANG Shuanhu XU Peizhi et al Study on the nitrogen release dynamics of controlled release fertilizer and its effects on quality and yield of leafy vegetables J Chinese Agricul tural Science Bulletin 2004 3 135 137 3 迟伟 王荣富 张成林 遮荫条件下草莓的光合特性变化 J 应用生态学报 2001 12 4 566 568 CHI Wei WANG ongfu ZHANG Chenglin Changes of photo synthetic characteristics of strawberry leaf under shading J Chi nese Journal of Applied Ecology 2001 12 4 566 568 4 程智慧 孟焕文 OLFE Stephen A 等 水分胁迫对番茄叶 片气孔传导及光合色素的影响 J 西北农林科技大学学报 自然科学版 2002 6 93 96 CHENG Zhihui MENG Huanwen OLFE Stephen A et al Im pact of water stress on stomata conductance and photosynthetic pig ment content in tomato plant J Journal of Northwest Sci Tech University of Agriculture and Forestry Natural Science Edition 2002 6 93 96 5 柴如山 牛耀芳 朱丽青 等 大气 CO 2 浓度升高对农产品 品质影响的研究进展 J 应用生态学报 2011 22 10 2 765 2 775 CHAI ushan NIU Yaofang ZHU Liqing et al Effects of de vated CO 2 concentration on the quality of agricultural products a re view J Chinese Journal of Applied Ecology 2011 22 10 2 765 2 775 6 陈修斌 潘林 王勤礼 等 温室番茄水肥耦合数学模型及其 优化方案研究 J 南京农业大学学报 2006 13 3 138 141 CHEN Xiubin PAN Lin WANG Qinli et al Water fertilizer coupling effects and its optimization in greenhouse tomato production J Journal of Nanjing Agricultural University 2006 13 3 138 141 7 董洁 不同施肥处理对大棚番茄养分吸收影响的研究 D 杨 凌 西北农林科技大学 2009 DONG Jie Study on the effect of different fertilizer treatment of nu trients uptake on tomato in plastics greenhouse D Yangling Northwest A F University 2009 8 杜社妮 白岗栓 梁银丽 灌溉方式对黄瓜生长 产量及水分 利用效率的影响 J 浙江大学学报 农业与生命科学版 2010 36 4 433 439 DU Sheni BAI Gangshuan LIANG Yinli Effects of irrigation methods on cucumber growth yield and water use efficiency J Journal of Zhejiang University Agriculture Life Sciences 2010 36 4 433 439 9 冯海萍 曲继松 郭文忠 等 宁夏干旱风沙区日光温室番茄 优化施肥技术 J 西北农业学报 2013 22 1 143 149 FENG Haiping QU Jisong GUO Wenzhong et al Optimizing fertilization techniques for greenhouse tomato production in ningxia arid aeolian sand region J Acta Agriculturae Boreali occidentalis Sinica 2013 22 1 143 149 10 郭艳波 温室膜下滴灌条件下番茄控水灌溉指标试验研究 D 北京 中国科学院研究生院 教育部水土保持与生态环 境研究中心 2008 GUO Yanbo Study on controlling irrigation index of tomato under under mulching drip irrigation in greenhouse D Beijing Grad uate University of Chinese Academy of Sciences esearch Center for Soil and Water Conservation and Ecological Environment of Ministry of Education 2008 11 高秀清 我国水资源现状及高效节水型农业发展对策 J 南 方农业 2016 10 6 233 236 12 冯在麒 不同灌水量对温室越冬茬番茄生长及土壤环境影响的 研究 D 杨凌 西北农林科技大学 2017 FENG Zaiqi Study on effects of different irrigation amount on growth and soil environment of wintering tomato in greenhouse D Yangling Northwest A F University 2017 13 高艳明 李建设 曹云娥 日光温室番茄滴灌营养液土培试验 研究 J 西北农业学报 2006 15 6 121 126 GAO Yanming LI Jianshe CAO Yune Study on the fertigation of tomato soil culture by drip irrigation in greenhouse J Acta Agri culturae Boreali Occidentalis Sinica 2006 15 6 121 126 14 黄敏 段军波 周开来 等 典型设施环境条件对土壤活性有 机碳及腐殖物质碳的影响 J 环境科学研究 2017 30 11 1 706 1 714 HUANG Min DUAN Junbo ZHOU Kailai et al Effects of typi cal greenhouse factors on labile organic carbon and humus substance carbon in soil J esearch of Environmental Sciences 2017 30 11 1 706 1 714 15 贺会强 陈凯利 邹志荣 等 不同施肥水平对日光温室番茄 产量和品质的影响 J 西北农林科技大学学报 自然科学 版 2012 40 7 135 140 HE Huiqiang CHEN Kaili ZOU Zhirong et al Effects of differ ent fertilization levels on yield and quality of greenhouse tomato J Journal of Northwest A F University Natural Science Edition 2012 40 7 135 140 16 罗亚勇 赵学勇 黄迎新 等 植物水分利用效率及其测定方 法研究进展 J 中国沙漠 2009 29 4 648 655 LUO Yayong ZHAO Xueyong HUANG Yingxin et al esearch progress on plant water use efficiency and its measuring methods J Journal of Desert esearch 2009 29 4 648 655 17 吕清海 不同水肥供应水平下温光对番茄生长及产量和水肥利 用率的影响 D 杨凌 西北农林科技大学 2019 LV Qinghai Effects of temperature and light on the growth and yield of tomato and utilization rate of fertilizer with water under different water and fertilizer supply levels D Yangling Northwest A F University 2019 131