基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗生长及WUE的影响.pdf

农业科学 农业与技术 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗生长及 的影响 温江丽 张涛 郭文忠 北京农业职业学院水利与建筑工程系 北京 北京市南水北调环线管理处 北京 北京市农林科学院智能装备技术研究中心 北京 摘 要 为了提高蔬菜育苗质量和实现节水效果 本研究以植物工厂条件下番茄幼苗为材料 研究不同基质含水 量 基质最大持水量的 和 和灌溉频率 次和 次 对番茄幼苗生长 发育和水分利用效率的影响 试验表明 灌溉频率过高会显著降低番茄幼苗株高 茎粗 生物量的积累 根系活 力 壮苗指数和水分利用效率 基质含水量过高或过低对幼苗的生长发育和质量影响均较大 当基质含水量上限 为 灌溉频率为 次时 能够显著提高番茄幼苗根系的株高 茎粗 地上和地下生物量 根系活力 和壮苗指数 并显著提高水分利用效率 因此 推荐在植物工厂条件下采用基质含水量上限为 灌溉 频率为 次的灌溉制度 能够在培育优质壮苗的同时实现高效节水 关键词 基质含水量 番茄 壮苗指数 根系活力 水分利用率 中图分类号 文献标识码 收稿日期 基金项目 北京农业职业学院科技创新项目 项目编号 国家重点研发计划资助 项目编号 作者简介 温江丽 女 博士 高级工程师 研究方向 节水灌溉理论与技术 番茄是全球消费最多的蔬菜之一 我国是世界上 番茄种植面积最大的国家 目前 番茄种植多以育苗 移栽为主 而秧苗质量对番茄的生长 品质和效益影 响很大 穴盘育苗由于采用人工轻质基质和灌溉施 肥技术 可以实现集约化 批量化 商品化秧苗生 产 具有省工 省时和便于机械化等优点 在蔬菜育 苗中已得到广泛应用 已有许多关于基质特性 穴盘规格 营养液配比 等对育苗效果的影响研 究 水分是植物生长发育的重要因子 对于蔬菜育苗 尤为重要 穴盘育苗中 由于单个穴孔体积小 幼苗 根系生长空间受限 无土栽培基质疏松 持水性较 差 与此同时 番茄幼苗含水量高达 以上 生长 迅速 对水分的丰缺非常敏感 基质含水量状况对蔬 菜优质壮苗培育至关重要 因此 合理的灌溉制度 对番茄穴盘育苗显得尤为重要 目前 已有不少关于蔬菜育苗灌溉制度的研 究 以往研究集中日光温室中进行 日光温室具 有成本低 能耗低等优点 但是环境综合调控能力较 差 育苗质量与环境条件密切相关 植物工厂由于环 境精准可控 集约化程度高 可以实现周年生产 近年来得到广泛重视 目前 在植物工厂进行蔬菜育 苗已有报道 梁贝贝等 在植物工厂条件下 研究了不同基质含水量对黄瓜幼苗的需水规律 结果 发现 的基质含水量在培育优质壮苗的同 时 节水效果明显 杨亚娜等 研究了不同光照强 度和灌溉量交互作用对番茄幼苗生长的影响 发现以 的光照强度和 株的灌溉量处理植株生 长状况最好 目前 灌溉量和灌溉频率都会直接影响 幼苗质量 在实际生产中 大多根据经验进行育苗的 水分管理 常造成水分过多徒长或水分过少抑制生长 等现象 严重影响幼苗质量 关于植物工厂条件下番 茄穴盘育苗的不同基质含水量和灌溉频率的研究鲜有 报道 目前 在植物工厂条件下如何在实现育苗优质高 效生产的同时 提高水分利用率 本试验针对植物工 厂条件下番茄幼苗生长发育和水分利用效率进行研 究 进而确定适合蔬菜幼苗的最佳基质含水量上限和 灌溉频率 为植物工厂蔬菜育苗水分管理提供技术支 持 材料与方法 供试材料 试验于 年 月在北京农林科学院的植物工 厂进行 设置每天光照时间为 育 农业与技术 农业科学 苗光源为 灯 光照强度 白 天温度为 夜间温度为 相对湿度 浓度 番茄品种为 硬粉 号 购买自北京农林科学院的蔬菜中心 供试基质为育苗 基质 草炭 蛭石体积比为 基质容重为 基质持水孔隙度为 为 为 试验设计与方法 试验设置 个试验因素 基质含水量和灌溉频 率 其中基质含水量上限设置为最大持水量的 和 灌溉频率设置为 次 和 次 个 水平 将采用完全随机组合的方式将不同基质含水量 和灌溉间隔时间组合 共 个处理 每个处理设置 个重复 处理设置见表 试验于 年 月 日播种 采用 孔穴盘育 苗 播种前将基质充分湿润混合搅拌 然后装满穴 盘 再用清水浇透 后进行播种 种子播种前 常规温汤浸种后 装入直径 的培养皿 将培养 皿置于植物工厂催芽 催芽期间保持种子湿润 种子 露白后选择长势一致的种子播种 每个穴孔 粒种 子 播种深度为 播种后覆盖蛭石 番茄子 叶未展开前适量浇清水 保持基质湿润 子叶展平后 开始试验处理 表 试验处理 处理基质含水量上限灌溉频率 次 次 次 次 次 次 测定内容与方法 生长指标 番茄幼苗形态指标的测定 育苗 后 每个处理随机选取长势均匀的 株 番茄幼苗进行挂牌标记 每隔 测量番茄幼苗的株 高和茎粗 其中株高用直尺测量 茎粗用游标卡尺测 量 在幼苗成苗期 播后 每个处理选取长势 均匀的 株幼苗进行整株取样 并分成地上和地下 部分 利用万分之一天平对幼苗地上和地下的鲜质量 分别称重 然后采用烘箱 条件下烘干到恒重 用天 平称地上和地下干质量 叶绿素含量测定 叶绿素 叶绿素 和叶绿素总含量采用丙酮直 接浸提法测定 根系活力测定 在番茄幼苗成苗期 播后 选取长势均匀的 株幼苗 把根系清洗干净 并采用吸水纸把根系表 面的水分吸干 釆用氯化三苯基四氮唑 还原 法测定根系活力 壮苗指数 茎粗 株高 地下干质量 地上干质 量 全株干质量 幼苗耗水量和水分利用效率 试验期间 每个处理选取 个幼苗长势均匀的穴 盘 每天利用天平对每个穴盘进行称重 计算幼苗耗 水量 水分利用效率 幼苗全株干质量 幼苗 耗水量 数据处理 试验数据的分析和图表绘制采用 完 成 基于最小显著性差异法的方差分析采用 软件完成 处理之间的差异显著性采用 法 作为显著性水平 结果与分析 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗生长发育的 影响 株高和茎粗 图 显示了不同基质含水量和灌溉频率对番茄幼 苗株高和茎粗的动态变化 由图 可知 不同处理幼 苗株高和茎粗均随植株生长而增加 在灌溉频率为 次 的条件下 番茄幼苗株高呈现基质含水量 上限 处理 处理 处理的趋势 在灌溉频率为 次 的条件下 番茄幼苗株高呈现 的趋 势 不同基质含水量处理的幼苗株高差异性随植株的 生长越来越显著 与灌溉频率为 处理幼苗株高 相比 灌溉频率为 处理的幼苗株高 提高了 处理幼苗株高在整 个生育期均显著高于其他处理 其次是 处理 如播后 处理番茄幼苗株高为 分 别较 和 处理幼苗株高 提高了 和 不同处理番茄幼苗茎粗均随植株生长而逐渐增 加 当灌溉频率为 时 处理番茄幼苗茎粗显著 高于 和 处理 但是 和 处理差异不显著 如 播后 处理番茄幼苗茎粗为 分别 较 和 处理 显著提 农业科学 农业与技术 高 和 当灌溉频率为 时 播后 内 处理显著高于 和 处理 在整个生育 期内 处理番茄幼苗茎粗均最大 其次是 处 理 如播后 处理番茄幼苗的茎粗为 分别较 和 处理幼苗株 高提高了 和 可见 当基质含水量上限为 灌溉频率为 时 能够促进番茄幼苗的株高和茎粗增长 幼苗干鲜质量 表 显示了不同基质含水量和灌溉频率对番茄幼 苗干鲜质量的影响 可见 基质含水量和灌溉频率对 番茄幼苗地上 地下和全株干鲜质量影响均显著 与 基质含水量相比 灌溉频率对幼苗干鲜质量的影响更 为显著 当灌溉频率为 时 番茄幼苗的地上 地 下和全株干鲜质量均呈现 如 处理番 茄幼苗全株鲜质量为 分别较 和 处 理提高 和 当灌溉频率为 时 处理番茄幼苗地上 地下和全株干鲜质量均显著高 于其他处理 如播后 和 处理 番茄幼苗全株干质量分别为 和 当基质含水量上限相同时 灌溉频率为 处理的番茄幼苗的地上 地下和全株干鲜质量均高于 处理 且差异显著 如灌溉频率为 处理的幼 苗全株鲜质量为 较 处理显著提高 在所有处理中 处理番茄幼苗地上 地下和全株干 鲜质量均显著高于其他处理 可见 当基质含水量上限为 灌溉频率为 时 能够促 进番茄幼苗的地上和地下生物量的增加 图 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗株高和茎粗的影响 表 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗干鲜质量的影响 处理地上鲜质量 地下鲜质量 全株鲜质量 地上干质量 地下干质量 全株干质量 注 不同小写字母表示不同处理差异显著 下同 叶绿素含量 由表 可知 基质含水量上限和灌溉频率对番茄 幼苗叶绿素含量影响均显著 与基质含水量相比 灌 溉频率对幼苗叶绿素含量的影响更加显著 当灌溉频 率为 时 叶绿素 和叶绿素总含量均随着基质含 水量上限的提高而增加 而叶绿素 随基质含水量上 限的提高呈降低趋势 当灌溉频率为 时 处理 番茄幼苗叶绿素 叶绿素 和叶绿素总含量均显著 高于其他处理 如播后 和 处 理番茄幼苗叶绿素总含量分别为 和 当基质含水量上限为 或 时 灌溉频率为 处理的叶绿素 均显著高于 处理 当基质含水量 上限为 时 灌溉处理为 处理叶绿素 高于 处理 但是两者差异不显著 当基质含水量上限为 或 时 灌溉频率为 处理的叶绿素 均显著低于 处理 当基质含水量上限为 时 灌溉频率为 处理的叶绿素 均显著高于 处理 当基质含水量 上限相同时 处理番茄幼苗叶绿素总含量均高于 处理 如灌溉频率为 处理的幼苗叶绿素总含 量为 较 处理显著提高 可见 当基质含水量上限为 灌溉频率为 农业与技术 农业科学 时 能够促进番茄幼苗的叶绿素 叶绿素 和总叶 绿素总含量的增加 表 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗叶绿素含量的影响 处理叶绿素 叶绿素 叶绿素总含量 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗根系活力和 壮苗指数的影响 根系活力和壮苗指数是衡量秧苗质量的重要指 标 图 显示了不同基质含水量和灌溉频率对番茄 幼苗根系活力和壮苗指数的影响 可见 与基质含水 量相比 灌溉频率对幼苗根系活力和壮苗指数的影响 更加显著 当灌溉频率为 时 番茄幼苗根系活力 和壮苗指数均随基质含水量的提高呈增加趋势 处 理的根系活力和壮苗指数均显著高于 和 处理 但是 和 处理差异不显著 当灌溉频率为 时 处理根系活力和壮苗指数均显著高于 和 处理 如 处理根系活力为 较 处理 和 处理分别显著提高 和 当基质 含水量上限为 或 时 灌溉频率为 处理根系活 力显著高于 处理 当基质含水量上限为 时 灌 溉频率为 和 处理 的根系活力差异不显著 当基 质含水量上限为 或 时 灌溉频率为 处理壮苗 指数均高于 处理 但是差异不显著 当基质含水 量上限为 时 灌溉频率为 处理壮苗指数 显著高于 处理 图 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗根系活力和壮苗 指数的影响 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗耗水量和水 分利用效率的影响 表 显示了不同基质含水量和灌溉频率对番茄幼 苗单株耗水量和水分利用效率 的影响 当 灌溉频率相同时 番茄幼苗单株耗水量随基质含水量 上限的提高而显著增加 如当灌溉频率为 时 和 处理番茄幼苗单株耗水量分别为 和 当基质含水量上 限相同时 灌溉频率为 处理的番茄幼苗单株耗水 量显著高于 处理 如 处理番茄幼苗单株耗水 量为 较 处理显著提高 当灌溉频率为 时 番茄幼苗 处理 显 著高于 和 处理 但是 和 处理差异不显著 当灌溉频率为 时 番茄幼苗 处理 显著高 于 和 处理 当基质含水量上限相同时 灌溉频 率为 处理的番茄幼苗 显著高于 处理 如 处理番茄幼苗 为 较 处 理显著提高 在所有处理中 处理的 最高 且显著高于其他处理 可见 当基质含 水量上限为 灌溉频率为 时 能够显著提高番 茄幼苗的水分利用效率 表 基质含水量和灌溉频率对番茄幼苗的耗水量和 的影响 处理单株耗水量 讨论 秧苗质量好坏与蔬菜综合效益紧密相关 而基质 水分是育苗中最为活跃的因子 基质含水量直接影响 蔬菜秧苗质量 基质水分多少不仅影响基质孔隙度 还会影响养分的有效性 因为水分和养分之间具有强 烈的相互作用 基质含水量通过对番茄穴盘育苗 的水分和养分吸收利用而显著影响幼苗生长 影响蔬 菜幼苗的因素很多 但是通过控制灌水上限的效果较 为显著 本研究发现 基质含水量和灌溉频率对幼苗生长 交互影响 与基质含水量相比 灌溉频率对番茄幼苗 生长发育及水分利用效率影响更加显著 灌溉频率过 高或基质含水量灌溉上限过大 都会影响番茄幼苗生 长和质量 由本试验结果可得 在植物工厂条件下 当采用基质含水量上限为 灌溉频率为 次的灌溉制度时 番茄幼苗的株高 茎粗 地上和 农业科学 农业与技术 地下生物量累积最大 且该条件下幼苗根系活力 壮 苗指数和水分利用效率最高 郭敬华等 研究了 种 不同基质和 种基质相对含水量对夏季番茄幼苗形 态 质量和生理指标的影响 种基质的适宜相对含 水量均为 能够培育番茄壮苗 田巧玲 等 研究了不同灌水下限对秋冬茬番茄穴盘育苗生 长的影响 结果表明 灌溉下限可以作为番茄夏 季育苗的灌水指标 该研究与郭敬华等研究结果有区 别 分析原因主要是幼苗生长环境不同 在环境智能 调控的植物工厂中 可以减少幼苗耗水 目前有关基 质含水量和灌溉频率对番茄幼苗生长发育和水分利用 效率影响的研究较少 一般是针对温室条件下基质含 水量的单一研究 本研究结果对植物工厂条件下蔬菜 幼苗管理提供一定技术支撑 结论 本研究在植物工厂条件下 开展基质含水量和灌 溉频率对番茄幼苗生长发育和水分利用效率 的影响 得出以下结论 灌溉频率对番茄幼苗生长发育和水分利用影响显 著 高频灌溉不利于番茄幼苗的株高 茎粗的生长 以及地上和地下生物量的积累 容易降低幼苗的根系 活力 壮苗指数 叶绿素含量和水分利用效率 合理的基质含水量上限有利于番茄幼苗形态指标 的建成 地上和地下生物量的积累 采用合理的基质 含水量上限可以提高幼苗根系活力 壮苗指数 叶绿 素含量和水分利用效率 综合分析可得 建议采用基质含水量上限为 灌溉频率为 次的灌溉制度 能够在培育优 质壮苗的同时 实现高效节水 参考文献 田雅楠 曹玲玲 赵立群 不同栽培载体对番茄 黄瓜潮汐式 育苗效果的影响 农业工程技术 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 中国蔬菜 卢坤 李美辰 秦勇 不同基质配比对黄瓜幼苗生长的影响 农业工程 时振宇 陈健 贾凯 等 不同配比基质对黄瓜 番茄幼苗生长 及品质的影响 天津农业科学 王克磊 朱隆静 苏世闻 等 不同规格穴盘对番茄幼苗生长 及其机械化移栽的影响 浙江农业学报 周加翔 伍玲利 吴健平 等 不同穴盘孔径对蔬菜幼苗壮苗 指数 光合电子传递和根系生长的影响 中国农学通报 田雅楠 曹玲玲 赵立群 等 不同营养液配方对番茄潮汐式 灌溉育苗质量的影响 中国果菜 李蔚 李新旭 雷喜红 等 不同浓度营养液对番茄无土栽培 幼苗生长的影响 蔬菜 王正 武占会 刘明池 等 潮汐灌溉营养液供应时间对番茄 穴盘苗质量的影响 中国蔬菜 郭永青 李建明 邹志荣 等 不同补充灌溉量对番茄幼苗 生长的影响 西北农业学报 郭敬华 董灵迪 焦永刚 等 不同基质供水状况对夏季番 茄穴盘苗质量的影响 河北农业科学 田巧玲 王吉庆 邵秀丽 等 不同灌水下限对日光温室秋 冬茬番茄穴盘苗生长的影响 北方园艺 张洁 赵瑞 刘鑫娜 等 灌溉量对亚高温下番茄幼苗光合 特性的影响 节水灌溉 宫彬彬 赵峰 王宁 等 育苗基质气水比和基质含水量对 番茄幼苗生长的影响 河北农业大学学报 许亚良 刘新颖 杨其长 植物工厂秧苗繁育关键技术装备 与产业化 农业工程技术 谭杰挥 刘厚诚 植物工厂蔬菜育苗光调控技术研究进展 农业工程技术 杨新琴 何润云 徐媛媛 等 植物工厂数字化育苗方 式对黄瓜生长的影响 浙江农业科学 季方 甘佩典 刘男 等 光质和日累积光照量对番茄 种苗生长及能量利用效率的影响 农业工程学报 梁贝贝 温江丽 李灵芝 等 植物工厂 光源环境下黄 瓜幼苗生长和需水规律 中国蔬菜 杨亚娜 樊小雪 徐刚 等 不同红蓝 光照强度和灌溉 量交互作用对番茄幼苗生长的影响 浙江农业学报 李合生 植物生理生化实验原理和技术 北京 高等教 育出版 朱鹿坤 陈俊琴 赵雪雅 等 红蓝绿 延时补光对日光 温室番茄育苗的影响 中国蔬菜 别之龙 黄丹枫 高丽红 等 工厂化育苗原理与技术 北京 中国农业出版社 夏秀波 于贤昌 高俊杰 水分对有机基质栽培番茄生理特 性 品质及产量的影响 应用生态学报 唐雅莹 黄丹枫 不同灌水上限对番茄穴盘苗生长的影响 上海农业学报 责任编辑 常阳阳