供液高度对茄子潮汐式穴盘育苗的影响.pdf

供液高度对茄子潮汐式穴盘育苗的影响田雅楠 李倩 尚庆茂 曹玲玲 董春娟茄子 （Solanum melongenaL.）是我国重要的蔬菜作物之一。2017年我国茄子栽培面积78.63万hm2，年产量3290.88万t。茄子栽培以育苗移栽为主，其中穴盘育苗因节能、 省工，适于机械化生产等一系列优点，是茄子育苗的主要方式1。 然而，穴盘苗单株根系发育空间小， 且采用的轻型基质持水、保肥能力有限，而蔬菜苗期生长速率较快， 组织含水量高，蒸腾作用强烈，因此在育苗过程中， 水肥管理至关重要，需及时补充水分和养分，以保证穴盘苗健壮生长2，3。潮汐式灌溉是一种栽培床底部供水，依靠基质毛细管作用将水肥供给植物吸收的灌溉方式4，与顶部喷淋灌溉相比，具有提高水肥利用率、降低病害发生、 加快作物生长等优点58。同时，潮汐式灌溉易于实现水肥闭合循环利用和水肥精准供给， 有利于实现自动化管理和工厂化生产， 发展前景广阔9，10。我国潮汐式灌溉技术发展起步较晚，起初主要应用于盆栽花卉的大面积生产。 近几年，国内学者增加了对蔬菜潮汐式育苗的研究力度。 高艳明等11报道，与顶部喷淋灌溉相比，潮汐灌溉处理的黄瓜植株生长势强，壮苗指数高，节水24.0%33.72%， 黄瓜育苗适宜供液高度为1.5 cm；朱隆静等12研究表明，番茄灌水高度2 cm、浸盘 1.5 h、灌溉频率每 3 d 一次番茄育苗效果较好；王克磊等13研究得出，黄瓜灌水高度为 2 cm、浸盘时间 1 h、灌溉频摘 要：以圆杂 471茄子品种为试材，研究了潮汐灌溉 3 个供液高度（1、2 和 3 cm）对基质吸水速率、穴盘苗生长发育及水分利用率的影响。试验结果表明，穴盘基质吸水速率随着供液高度增加而提高；在子叶平展期，茄子穴盘苗的株高、茎粗、叶面积、根体积等生长指标以及壮苗指数、叶绿素含量和根系活力在 3 个供液高度间无显著差异；进入真叶生长期，各供液高度间穴盘苗的生长发育差异逐渐加大，至 4 叶 1 心期，2、3 cm 供液高度下穴盘苗茎叶和根系各项生长发育指标、壮苗指数和叶绿素含量显著优于 1 cm 供液高度；而供液高度对穴盘苗根系活力无显著影响；进一步分析穴盘苗的水分利用率，2、3 cm 供液高度间无显著差异，但显著高于 1 cm 供液高度。综合考虑幼苗生长指标和水分利用率，茄子穴盘育苗适宜的潮汐灌溉供液高度为 2 cm。关键词：茄子；潮汐式灌溉；穴盘苗；灌溉制度DOI:10.3865/j.issn.1001-3547.2020.04.012李其友 男，武汉市农业科学院作物研究所所长、正高职高级农艺师，全国瓜菜工厂化育苗产业技术创新战略联盟理事长、湖北省园艺学会理事、湖北省西甜瓜协会理事、中国蔬菜协会种苗分会理事。引进、消化、吸收美国speeding公司工厂化穴盘育苗技术，促进了武汉地区芦笋结构调整和小型礼品西瓜产业化发展，将穴盘育苗发展成了企业集群，嫁接、育苗技术走在全国前列。参与农业部公益性行业农业科研专项设施农业高效育苗标准化生产工艺与配套设备研究与示范，主持省市4项科研项目，取得2项发明专利、6项实用新型专利、发表论文10余篇，主编西瓜、甜瓜设施栽培一书。获得湖北省科技进步一等奖、三等奖，农业部丰收二等奖、武汉市科技进步二等奖，曾被评为湖北省第六届优秀科技副县长，2014年被湖北日报传媒集团联合省发改委、科技厅、农业厅评为2012-2013“湖北三农杰出人物”。2020.424- -率 2 d 一次的黄瓜潮汐灌溉育苗管理参考范围；Elmer 等14研究表明，控制苗床上水、回水速度，使营养液快进快排，减少基质的吸水量，可使幼苗受病原菌侵害的几率减少；快循环条件下培育的幼苗更健壮15；浸泡时间适宜，基质含水量少，氧气含量多，根系代谢活动旺盛16。 基于快循环潮汐式灌溉条件下，对灌溉高度、灌水频率等蔬菜潮汐式育苗关键因素开展研究具有必要性。因此本试验以茄子为研究对象，系统研究灌水高度对蔬菜穴盘育苗效果的影响，以期筛选出茄子潮汐灌溉育苗适宜的技术参数，为蔬菜潮汐灌溉育苗技术的推广应用提供参考依据。1 材料与方法1.1 试验材料供试品种为园杂 471 茄子，用98孔穴盘 （540 mm×280 mm×50 mm，上口径 32 mm，下口径12 mm， 单穴孔容积约24 mL）育苗。采用草炭、蛭石、珍珠岩体积比为 311 的混合基质育苗，灌溉使用的水溶肥为上海永通公司的 “花无缺”20-10-20+TE 和20-20-20+TE。1.2 试验方法试验于 2017 年 911 月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所育苗温室中进行。 茄子种用5%次氯酸钠液消毒 10 min，然后用清水冲洗至无残留。 经过28恒温催芽，种子出芽后播于装有育苗基质的 98 孔穴盘中，每穴播 1 粒种子，播种深 1 cm。播完后覆盖蛭石，浇透水。试验采用潮汐式循环灌溉，在简易潮汐式苗盘中进行，每个苗盘放置5个穴盘。分别设供液高度 1、2 和 3 cm 3 个处理，以供液高度 1 cm 为对照。 种子出苗后，每天 9：0011：00，采用称重法测量基质相对湿度，当相对湿度 45%50%时进行灌溉，每次施用水溶肥（“花无缺”20-10-20+TE 或 20-20-20+TE）。 每次灌溉时，将肥料溶液按照同样的流速匀速加入苗盘中至设定的高度，之后根据基质相对含水量的变化确定肥料溶液在潮汐式苗盘中的保留时间；灌溉结束时将肥料溶液匀速排出，收集于回液桶中，测定回液的电导率（EC值）， 通过添加肥料调整浓度后作为供液循环使用， 具体施肥次数、肥料种类和使用浓度见表1。1.3 测定项目分别于播种后 23 d（子叶平展期）、41 d（2叶1 心期）和 57 d（4 叶 1 心期）取样，每个处理随机选取 10 株幼苗， 测定幼苗的各项生长指标，包括株高、茎粗、叶面积、根体积，分别称量记录幼苗地上部和地下部的鲜质量、干质量，计算穴盘苗的根冠比和壮苗指数。 根冠比=地下部干质量/地上部干质量， 壮苗指数=（茎粗/株高+地下部干质量/地上部干质量）×全株干质量17；用SPAD -502 Plus 型叶绿素仪（Konika-Minolta，日本）测穴盘苗新开展叶片的 SPAD 值18。 采用氯化三苯基四氮唑（TTC）法测定幼苗根系活力19。育苗结束后，统计每株穴盘苗的供液总体积和剩余回液体积，以及肥料总施用量和剩余肥料量， 计算穴盘苗水分利用效率：水分利用率（g/L）=幼苗干质量/（供液总体积回液体积）17。1.4 数据处理试验结果用平均值±标准误（mean±SD）表示，采用 MicrosoftExcel 2007 软件处理数据和绘图， 采用 SAS 9.1.3 软件进行差表 1 茄子穴盘育苗的潮汐式灌溉频次及肥料种类、浓度灌溉次数 灌溉时间 肥料种类 肥料浓度/mg·L-11 播种后 10 d 20-10-20+TE 502 播种后 17 d 20-10-20+TE 503 播种后 24 d 20-10-20+TE 504 播种后 32 d 20-10-20+TE 1005 播种后 38 d 20-20-20+TE 1506 播种后 43 d 20-20-20+TE 2007 播种后 47 d 20-20-20+TE 2008 播种后 51 d 20-20-20+TE 2009 播种后 54 d 20-20-20+TE 20010 播种后 57 d 20-20-20+TE 200表 2 不同供液高度下潮汐灌溉的供液、排液和保留时间供液高度cm保留时间min基质相对含水量/%流速L·min-1时间min流速L·min-1时间min灌溉起始 灌溉终点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- -子叶平展期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叶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叶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 供液高度对茄子穴盘苗生长的影响取样时期供液高度/cm株高cm茎粗mm叶面积cm2地上部鲜质量/g地上部干质量/mg表 4 不同供液高度下茄子穴盘苗肥料溶液消耗量供液高度cm供液总体积/L·盘-1回液体积/L·盘-1肥料溶液消耗量/L·盘-1肥料施用量/g·盘-1肥料剩余量/ g·盘-1肥料消耗量/g·盘-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异显著性分析（P<0.05）。2 结果与分析2.1 不同供液高度对基质吸水速率的影响比较不同供液高度下穴盘苗基质吸水情况。 由图 1 所示，供液高度 1 cm 时， 基质吸水速率最慢，达到平台期时基质相对含水量最小（约90%）；供液高度2 cm 时，基质吸水速率较快，基质相对含水量在灌溉 16 min 后达到平台期（约 100%）；3 cm 供液高度下， 基质吸水速率最快，平台期相对含水量最大， 约为110%，且到达平台期速度最快。根据基质吸水速率以及供液和排液流速，确定每次灌溉进液、排液和保留时间。 当基质相对含水量低于50%时灌溉，供液高度不同，直接影响穴盘基质吸水速率，因此不同供液高度肥液保留时间不同。 由表 2 可知，排液结束后，测量灌溉终点的基质相对含水量， 其中供液高度为1、2 cm 时， 基质相对含水量在100%以内， 供液高度为 3 cm时，灌溉量过饱和。2.2 不同供液高度对茄子穴盘苗生长发育的影响在不同生育期，测量不同处理茄子穴盘苗生长指标， 见表3。在子叶平展期，茄子穴盘苗的地上部和地下部各项生长指标在3个供液高度间无显著差异；在2叶1心期， 穴盘苗的株高、叶面积、地上部鲜质量和干质量等地上部生长指标，以供液高度1 cm 时最小，供液高度 3 cm 时最大，而地下部指标，如根体积、地下部鲜质量和干质量等，在 3个供液高度间无显著差异；在 4叶1心期， 穴盘苗的各项生长指标在 2、3 cm 供液高度下显著大于1 cm供液高度， 但2、3 cm 间差异不显著。以根冠比和壮苗指数反映穴盘苗的综合质量（表3）。3个供液高度下穴盘苗根冠比在3个发育时期均无显著差异。子叶平展期，穴盘苗壮苗指数在3个供液高度间无显著差异，2 叶 1 心期和 4叶1心期，供液高度1 cm下穴盘苗壮苗指数显著低于2、3 cm，而2、3 cm供液高度间差异不显著。2.3 不同供液高度对茄子穴盘苗叶绿素含量和根系活力的影响不同供液高度下茄子穴盘苗的叶绿素含量和根系活力，如图 2所示。 子叶平展期，穴盘苗子叶的叶绿素含量和根系活力在 3个供液高度间无显著差异；在2叶1心期和 4 叶 1 心期，穴盘苗新开展叶片的叶绿素含量在供液高度 2、3 cm 下显著高于1 cm，穴盘苗根系活力较子叶平展期大幅提高，但在 3 个供液高度间无显著差异。2.4 不同供液高度对茄子穴盘苗水分利用效率的影响茄子穴盘苗长至 4 叶 1 心子叶平展期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叶 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叶 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取样时期供液高度/cm根体积mL地下部鲜质量/g地下部干质量/mg根冠比 壮苗指数注：不同字母表示在 0.05水平上差异显著（P<0.05）。2020.426- -时成苗，统计不同供液高度下的苗期总供液体积和肥料施用量。如表 4 所示，当供液高 1 cm 时，全育苗期供液总体积 9.38 L/盘，肥料溶液消耗量8.18 L/盘，施用水溶肥 7.45 g/盘，其中肥料消耗量 5.58 g/盘。 供液高度为 2 cm时， 苗期供液总体积较 1 cm 供液高度增加了 34.86%， 肥料施用量为1 cm时的1.43倍。 3 cm供液高度下，供液、回液体积以及肥料施用量最大，苗期供液总体积为15.52 L/盘， 肥料溶液消耗量为10.58 L/盘， 苗期肥料施用量为 13.68 g/盘， 肥料消耗量为 7.40 g/盘。计算茄子穴盘苗的水分利用效率，如图3所示，穴盘苗在供液高度 1 cm 时的水分利用率1.83 g/L，显著低于2 cm（2.14 g/L）和3 cm（2.22 g/L），水分利用率在2、3 cm供液高度间无显著差异。3 结论与讨论3.1 不同供液高度对基质吸水速率的影响蔬菜育苗过程中，水肥管理是影响幼苗生长发育的关键16。在潮汐式育苗过程中，穴盘基质吸水主要依靠毛细管作用，毛细管压力决定了水肥吸收的方向和速率。 灌溉高度增加，穴盘底孔周围水分受到的压力增大，育苗基质吸水速率随之变快。当穴盘浸泡时间过长，基质水肥吸收饱和，影响植株根系呼吸和矿质元素的吸收，从而影响幼苗干质量的累积， 因此在实际生产中，要根据蔬菜幼苗不同生长时期的需要， 选择适宜的灌溉频率、高度和时间。 在本试验中，当供液高度为 1、2 cm 时， 基质吸水速率相对较慢、可控，可进行适度水肥亏缺，有助于保证根系良好的通气环境， 促进幼苗生长；当供液高度为 3 cm 时， 基质吸水速率加快， 达到饱和时间短，易造成过量灌溉，不仅会造成水肥的浪费， 还容易造成幼苗徒长，影响穴盘苗品质。3.2 不同供液高度对育苗质量的影响蔬菜苗期幼苗质量的好坏直接影响定植后植株的营养生长和生殖生长， 幼苗干鲜质量、根冠比、壮苗指数是反映苗期幼苗质量的重要指标，株高和茎粗是影响壮苗指数的重要因素。试验结果表明， 在幼苗生长前期，不同供液高度对穴盘苗质量影响不显著。 随着幼苗生长发育，至 2 叶 1 心期，不同处理间穴盘苗的地上部生长指标表现出显著差异， 以 1 cm 供液高度下穴盘苗生长最为缓慢，至 4 叶 1 心成苗期，地下部生长指标在 3 个供液高度间表现出显著差异，以2、3 cm 供液高度下根系生长最快，且地上部各项生长指标和壮苗指数显著大于 1 cm 供液高度。 穴盘苗在生长前期，对水肥需求量较小，潮汐式灌溉条件下不同供液高度对幼苗生长影响不显著； 后期随着幼苗生长发育，苗龄增长，幼苗对水分和养分的需求增加，应适度增加灌溉量。 2、3 cm 供液高度可以满足穴盘苗对水分和养分的需求，穴盘苗得以正常生长。3.3 不同供液高度的水肥利用情况潮汐式灌溉是一种完全封闭的灌溉系统，水肥从穴盘底孔进入基质，剩余的水肥循环再利用，灌溉量精确可控，显著提高了养分吸收利用率20，21。 不同供液高度下，灌溉量不同，穴盘苗的水分利用率不同。 在本试验中， 采用潮汐式循环灌溉方式，结合灌溉频次，供液高度为1 cm时，肥料溶液消耗量最小，但是茄子苗生长较弱，水分利用率较低；供液高度为 2、3 cm 时，每次灌溉水分和养分充足，虽然消耗肥液体积较大， 但是植株长势旺，实际水分利用率高。 应用潮汐式灌溉系统，可以实现水肥闭合循环， 供液需要动力系统，且回液须经过滤灭菌处理后方可图1 供液高度对基质吸水速率的影响图2 供液高度对茄子穴盘苗叶片叶绿素含量和根系活力的影响2020.4子叶平展期 2叶1心期 4叶1心期叶绿素含量/SPAD值子叶平展期 2叶1心期 4叶1心期根系活力/mol·h-1 ·g-1吸水时间/min基质相对含水量/%27- -再次进入供液池循环使用2224。供液高度越低，灌溉总量和回液量越少，能源消耗也越小，生产成本越低。综合上述穴盘苗质量、水肥利用效率和生产成本等因素，茄子潮汐式穴盘育苗时以 2 cm 供液高度为宜， 穴盘苗可健壮生长、根系活力旺盛，水分利用效率较高，灌溉的供液动力成本以及回液处理成本较低。参考文献1 尚庆茂.尚庆茂博士“蔬菜集约化穴盘育苗技术” 系列讲座 第一讲概述J.中国蔬菜，2011（1）：46-47.2 褚群，董春娟，尚庆茂.-聚谷氨酸对西瓜穴盘苗基质性状及幼苗生长发育的影响J.中国农业科学，2015，48（增刊）：40-48.3 王正，刘明池，季延海，等.潮汐灌溉时间对茄子穴盘苗质量的影响J. 河北农业大学学报，2015，38（6）：31-35.4 美克里斯·贝茨 （Chris Beytes）温室及设备管理M原著第 17 版齐飞，译北京：化学工业出版，20095 马福生，刘洪禄，杨胜利，等无土盆栽红掌潮汐灌溉技术J农业工程学报，2012，28（24）：115-120.6 周晓平，刘静波，刘庆叶，等小白菜潮汐式栽培专用基质的筛选J长江蔬菜，2015（20）：54-56.7 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