营养液供液量对夏秋茬基质培茄子生长发育_产量及品质的影响

温室园艺2018-0154温室栽培 | Greenhouse CultureDOI 10.16815/ki.11-5436/s.2018.01.010温室园艺随着科技的进步，设施蔬菜成为我国主要的经济产业，蔬菜种植面积约200万hm2，人均食用量达到57 kg[1-2]。茄子是北方设施园艺主栽蔬菜，属茄科茄属，深根系作物，具有较高的营养、经济价值。水肥是促进茄子生长、增产增收的必要因素。合理的水肥调控可以调节土壤理化性质，促进地上部与地下部协调生长，减少无效的蒸发量，从而提高水分利用效率，促进产量及品质的形成[3]。在实际生产中，为了节约成本，种植者多采用粗放的管理模式，水肥供液量不合理，导致产量、品质及水分利用效率下降，影响生长发育。因此，确定科学合理的水肥供液量，提高茄子产量及品质，一直是国内外学者研究的课题。郑国保等[4]通过设定5个不同的灌溉定额，认为产量随供液量的增加而减少，设施茄子最佳的灌溉定额为550700 mm最佳。徐军用[5]、米国全[6]认为适度的灌水下限有利于提高茄子产量。也有学者指出，适度的水分胁迫能够促进根系生长，最终提高果实产量及品质[7]。近几年，国内的学者指出采用水肥一体化的营养液基质栽培技术能够提高蔬菜水分利用效率、增加产量[8-9]。但对精准化营养液供液量的研究鲜有报道，因此该试验以茄子‘黑帅’为试材，分析不同供液量对茄子生长、生理、品质及产量等指标的影响，确定每株每天的供液量，以期为农民提供合理的生产技术指导。试验材料与方法试验材料试验于2016年712月在宁夏园艺博览园科营养液供液量对夏秋茬基质培茄子生长发育、产量及品质的影响*哈 婷，张向梅，高艳明，李建设（宁夏大学农学院，宁夏现代设施农业工程技术研究中心，银川 750021）【摘要】为探究夏秋茬基质培茄子合理的营养液供液量，提高产量及水分利用效率，试验设计每株每天供液量 300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL 共 8 个处理，研究供液量对茄子生长生理指标、品质及产量等影响，以期为农民提供精准的灌溉制度。结果表明供液量为 700 mL 时，可有效促进植株生长，株高达到 129.35 cm，叶面积提高 15.56，根冠比最大；地上部鲜物质量与 300、1700 mL 处理相比提高 39.3、28.5；品质指标随供液量的增加先增大后减小，700、900 mL 处理可溶性总糖、VC 含量高于其他处理，VC 含量分别增加 2.14、2.43 mg/g。900 mL 处理根系活力、光合速率、单果质量表现最好，但 700 mL 处理产量最大，水分利用效率高于 900 mL；700ml处理产值高于其他处理，以 2.2 元 /kg 计算，产值为 150222 元。综合考虑，每株每天供液 700 mL 为茄子理想的供液量。温室园艺2018-0155研开发区智能玻璃温室中进行，该地区属于温带大陆性气候，四季分明。栽培基质为混合基质，理化性质为pH为6.54，电导率1.603 mS/cm，速效氮509 mg/kg，速效钾154 mg/kg，速效磷1359.5 mg/kg，体积质量0.33 g/cm3。供试材料为‘黑帅’（沈阳德亿农业发展有限公司提供），营养液（宁夏大学研发的营养液）具体配方见表1。灌溉所需时间计算好，利用时间控制器（金科德定时器，慈溪市科德电器厂生产）进行灌水处理，具体试验装置如图1所示。试验测定指标生长指标测定定植后每小区选5株长势均匀的植株进行标记挂牌，从开始处理灌水后，每隔15天测定茄子植株株高（用卷尺测量茎基部到生长点的自然高度）、茎粗（采用精度为0.02 mm的游标卡尺在子叶下1 cm进行测定）、叶面积（利用卷尺测量最大叶片的长和宽，采用吴远藩公式[10]计算）、叶绿素含量（采用便携式叶绿素测量仪测定）。地上部与地下部的干鲜比在拉秧前，每小区取3株完整的茄子植株，称取地上、地下部鲜重，然后放入烘箱，105℃杀青25 min后，于80℃恒温烘干48 h，称取地上部与地下部的干物质质量，计算根冠比。根系的发育情况茄子拉秧前挖取根系，每小区取3个根样，采用Epson expression 1680型扫描仪对根样进行扫描，扫描出的图像用Win-RHIZO根系分析软件进行分析得到根样的根长。光合指标的测定于盛果期测定光合指标（德国 WALZ GFS3000光合仪）的日变化，分别于900、1100、1300、1500、1700进行测量，每处理随机取3株，选取从顶部往下数第3片功能叶进行测定。生理指标的测定于茄子盛果期，1000选3株植株，取顶部的3片功能叶，测定电导率、细胞膜透性、丙二醛及根系活力（依据植物生理试验指导书[11]）。果实品质指标的测定在茄子第2穗果成熟期，每小区随机取表 1 茄子营养液元素配方表元素 NO3--N NH4-N P K Ca Mg S Fe B Mn Zn Cu Mo质量浓度/（mg/L）400 40 40 280 60 40 40 3 0.5 0.5 0.05 0.02 0.01试验设计试验设每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8个处理，采用随机区组设计，3次重复。基质槽培，双排定植，每槽栽2株，行距60 cm，株距30 cm，小区面积11.4 m2。试验于7月31日定植，缓苗1周后按处理进行灌水，灌水时间为每天900，12月2日试验结束，全生育期共125天。试验装置首先在营养液池中将营养液配好，然后通过水泵将营养液输送到200 L的水桶中，在每个水桶中放置1个45 W潜水泵，将营养液通过插箭滴灌系统输送至植株根部，每株配置一个插箭，每个潜水泵控制1个处理（3个小区）。通过前期预试验将图 1 灌水系统平面简图温室园艺2018-0156温室园艺5个茄子于实验室测定品质指标。可溶性总糖采用蒽酮比色法、VC采用钼蓝比色法、可溶性固形物采用TD-45数字折光仪测定、有机酸采用NaOH滴定法、蛋白质采用考马斯亮蓝法、硝态氮采用水杨酸法测定。产量及水分利用率计算采摘时，测定单果重、单株结果数，计算各小区的平均产量并折算，计算水分利用率（产量/灌水量）。数据处理方法利用Excel2007进行数据处理，采用DPS7.05软件进行方差分析。结果与分析不同供液量对茄子生长指标及叶绿素的影响株高、茎粗是反映植株生长状况的重要指标，由图2可知，各处理株高随生育期的延长而增大。前期茄子生长速度较快而后期减慢，主要是由于进入结果期，生殖生长加快，营养生长减慢。生长前期处理间无显著差异，9月1日后差异逐渐增大，随供液量的增加植株株高呈先增后降趋势，700、900 mL处理显著高于其他处理。10月1日700 mL处理株高达到最大值，较300､500 mL处理提高21.28、13.56。茎粗的变化趋势与株高基本一致，各处理差异显著，整个生育期700、900 mL处理始终高于其他处理。10月1日，900 mL处理的茎粗达到16.94 mm，较1500、1700 mL处理分别提高18.87、22.66。可见，供液量过多或过少均不利于茄子植株的横向生长。叶片是植株进行光合作用的重要场所，叶面积随供液量的增加先增后减，前期处理间无显著差异，但生长速度较快，后期趋于平稳，茄子盛果期的叶面积显著高于开花期，10月1日各处理达到最大值，由高到低图 2 不同供液量对茄子生长指标及叶绿素的影响温室园艺2018-0157分别为700、900、1100、1300、1500、1700、500、300 mL处理。700、900 mL与300 mL处理相比叶面积分别提高15.56、11.44。叶绿素是光合作用的重要组成部分，间接影响植株生长发育，图中各处理随时间推移，曲线变化稳定，处理间无显著差异，可能是因为除水分影响叶绿素含量的因素外，温度、光照的高低也会直接导致含量的增加。综合分析可知，当供液量为700、900 mL处理时，有利于植株的生长。不同供液量对茄子地上部分、地下部分干鲜物质量及根冠比的影响由表2可知，随供液量的增加，茄子地上、地下部鲜干物质量呈先增加后减小的趋势。当供液量为700、900 mL处理时，地上部鲜、干物质量高于其他处理，此后随供液量的增加而下降，700 mL处理的地上部鲜物质量与300、1700 mL处理相比提高39.3、28.5。而在1100 mL处理时地下部鲜、干物质量达到最大值，这主要是由于供液量的加大导致地下部的徒长，可见供液量过少或过多均不利茄子地上部的生长。根冠比是反映地上部与地下部的相关性，由表2可知，随供液量增加根冠比呈先增加后减小趋势，以700 mL处理最大，300 mL处理次之，1700 mL处理最小。由此发现，在适当的供液范围内增加供液量可促进植株地上部与地下部的协调生长，过多则会抑制。不同供液量对茄子根系的影响根系是功能器官，也是植株吸收养分并转化的主要场所，发育情况的好坏直接影响植株生长及产量品质。由表3可知，单株根总体积及根总面积随供液量的增加呈先增大后减小趋势，供液量为700、900 mL处理的根总面积显著高于其他处理，较1700 mL处理分别提高了54.03、54.90。根总体积表现为700、900 mL处理较好，1700 mL处理最小。各处理根总长随供液量的增加而增大，以1300、1500、1700 mL处理较好，与700 mL处理相比分别提高了17.04、16.9、24.44，这主要是由于茄子属于深根作物，需水量大，但是水量过大会造成根纵向生长。各处理根平均直径无显著差异，但900 mL处理的根平均直径最大，700 mL处理次之，1700 mL处理最小。不同供液量对茄子光合指标的影响光合作用是植物将光能转化为化学能的过程，水和矿质元素作为原料之一，直接影响根系的活动，从而间接对光合作用产生影响。光合速率、表 2 供液量对茄子地上部分、地下部分干鲜物质量及根冠比的影响处理地上部鲜物质量 /（g/ 株）地上部干物质量 /g/ 株）地下部鲜物质量 /（g/ 株）地下部干物质量 /（g/ 株）根冠比300 mL 285.32±23.23c 73.10±11.06c 40.70±2.47b 12.49±1.35c 17.32±2.34b500 mL 320.72±22.58bc 77.49±11.04bc 47.03±3.35ab 12.97±2.43bc 17.01±2.75b700 mL 397.47±30.625a 98.29±10.55a 54.20±9.10ab 13.00±1.92bc 23.60±4.49a900 mL 380.71±26.30ab 90.87±7.75ab 53.51±7.87ab 17.14±4.79a 21.73±0.95ab1100 mL 378.91±20.47ab 87.05±9.29abc 63.65±6.11a 17.47±1.16a 21.39±1.92ab1300 mL 325.21±28.36bc 82.80±8.82bc 46.02±2.99ab 15.33±2.70abc 18.10±2.85ab1500 mL 341.09±32.91abc 82.19±10.05bc 43.07±6.73ab 16.86±1.25ab 19.49±2.3ab 1700 mL 315.90±23.31c 73.44±10.67c 38.76±6.94b 16.69±1.61ab 17.10±1.84b注表中同列不同数据后不同小写字母表示 P ﹤ 0.05 水平差异显著。下同。表 3 供液量对茄子根系的影响处理 单株根总长 /cm 单株根总体积 /cm3单株根总面积 /cm2单株根平均直径 /mm300 mL 490.36±65.01b 12.16±0.68ab 341.59±9.44ab 1.41±0.05a500 mL 755.98±75.85ab 12.42±2.16ab 373.54±40.88ab 1.3±0.26a700 mL 933.67±86.25ab 13.47±2.13ab 463.62±50.84a 1.37±0.16a900 mL 956.29±40.83ab 16.31±3.55a 466.25±52.93a 1.56±0.19a1100 mL 1015.36±459.76a 11.73±0.77ab 387.71±8.44ab 1.16±0.13a1300 mL 1092.81±64.65a 10.35±1.79ab 380.89±27.12ab 1.29±0.03a1500 mL 1092.01±64.65a 9.94±0.12ab 345.52±51.57ab 1.05±0.09a1700 mL 1161.93±30.09a 8.13±2.46b 300.99±20.53b 1.04±0.02a温室园艺2018-0158温室园艺叶片气孔导度是衡量光合作用的重要指标。由图3可知，叶片气孔导度随时间的推移呈双峰变化趋势，峰值分别出现在1100和1500，900各处理无显著差异。1100达到最大值，此时气孔张开程度最大，温度、光照也逐渐增强，为光合作用的高峰期，700 mL处理的叶片气孔导度最大，达到204.46。1300各处理达到最小值，这主要是由于温度过高导致叶片气孔关闭，进行“午休”。此后随温度降低，气孔张开，各处理气孔导度略有上升，1500后开始下降，1500、1700 mL处理下降速度较快。光合速率的日变化趋势则成单峰型，随时间推移先增大后减小，1300出现峰值，这是由于清晨太阳辐射强度小，室内气温较低，随辐射强度的增加气温开始回升。正午时到达最大值，各处理光合速率差异显著，700、900 mL处理显著高于其他处理，此后开始随温度的降低而下降。随供液量的增加，300、500、700 mL处理的下降速度较慢，1500、1700 mL处理的下降速度快，由此可见，光合作用与供液量之间是有一定阈值的，超过了这个阈值则会出现抑制状态。不同供液量对茄子电导率、细胞膜透性、丙二醛及根系活力的影响细胞膜透性、电导率及丙二醛是衡量植物是否受到逆境胁迫的主要指标，水分胁迫下这些指标会有不同程度的变化，间接的影响植物生长。由表4可知，随供液量的增加各指标呈下降趋势，300、500 mL处理的细胞膜透性、电导率、丙二醛高于其他处理，1700 mL最小，其中300 mL的细胞膜透性、电导率与1700 mL相比分别增加了58.52、32.15。可见随着供液量的减少，各处理受到不同程度的水分胁迫，300、500 mL处理胁迫程度较为严重。根系活力是反映根系功能强弱的主要依据，随供液量的增加先增加后下降，700、900 mL处理的值高于其他处理，与最低的300 mL处理相比根系活力分别提高了73.03、73.4，各处理差异显著。900 mL处理后，根系活力开始下降，可能是由于水分过多，导致根系对水分的需求达到饱和状态，抑制了根系的吸收功能，使根系活力下降。表 4 供液量对茄子细胞膜透性、电导率、丙二醛及根系活力的影响处理 细胞膜透性 / 电导率 /us/cm 丙二醛 /umol/g 根系活力 /ug/g.h300 mL 0.46±0.005a 13.03±0.86a 2.32±0.56a 20.51±3.55b500 mL 0.45±0.017a 12.30±0.86ab 1.91±0.41ab 22.13±0.54ab700 mL 0.38±0.041b 11.76±0.18abc 1.68±0.53ab 35.49±1.44a900 mL 0.36±0.017bc 11.39±1.01bc 1.62±0.12ab 35.57±0.61a1100 mL 0.32±0.021bcd 10.96±0.81bcd 1.49±0.46b 30.15±3.21ab1300 mL 0.32±0.024bcd 10.81±0.43bcd 1.27±0.02bc 25.46±1.66ab1500 mL 0.31±0.021cd 10.68±0.78cd 1.15±0.05bc 22.90±2.51ab1700 mL 0.29±0.070d 9.86±0.36d 0.64±0.01c 20.63±3.50b图 3 不同供液量对茄子光合指标的影响温室园艺2018-0159不同供液量对茄子品质的影响果实品质的优劣决定蔬菜的商品价值，水肥是影响品质的重要因素。由表5可知，不同供液量处理对茄子果实品质的影响基本一致，随供液量增加先增加后减小。700、900 mL处理的可溶性总糖、VC含量高于其他处理，与水量最大的1700 mL处理相比，可溶性糖含量分别增加3.9、3.7，与水量最小的300 mL相比，VC含量分别增加了2.14、2.43 mg/g。各处理有机酸含量差异不显著，但当供液量为700 mL处理时，有机酸含量最大，此后随供液量的增加有所下降。水肥是蛋白质形成的主要组成部分，表中各处理蛋白质含量有一定的差异性。供液量为300、500、700 mL处理的含量较高，以700 mL处理最大，达到1.56 mg/100 g，而1300、1500、1700 mL处理显著低于其他处理，以1700 mL处理最小，仅为0.03 mg/100 g。硝态氮的含量在一定水量范围内随供液量的增加呈上升趋势，700 mL处理最大，此后开始下降。可见供液量过低或过高会降低果实品质。不同供液量对产量及水分利用效率的影响由表6可知，不同处理对茄子单果质量、单株结果数及产量有一定的影响，随供液量的增加先增加后减小，900 mL处理的单果质量显著高于其他处理，比水量最大的1700 mL增加0.15 kg。产量表现为700 mL处理最大，达到68282.54 kg/hm2，900 mL处理次之、300 mL处理最小。这主要是由于供液量过低时，基质含水率小，不利于植株根系对水分的吸收，导致茄子果实生长受到限制，但供液量过高会导致基质中氧气减少，降低根系呼吸作用，减弱生殖生长，影响产量。水分利用效率则成相反的变化趋势，随供液量增加而降低，300 mL处理的水分利用效率最大，1700 mL处理最小，可能与基质含水量是否达到饱和状态有关。结论与讨论营养液供液量对茄子生长、生理指标有一定的影响，试验结果表明随供液量的增加，株高、茎粗、叶面积呈先增大后减小趋势，700 mL处理生长势最好。茄子地上、地下部鲜干物质量也表现为相同的变化趋势，700、900 mL处理显著高于其他处理。此结论与杨振宇等[12]研究结果基本一致，供液量过多，使根部透气性变差，降低了根系对养分的吸收，抑制地上部与地下部的协调生长，不利于茄子的生长。叶片气孔导度、光合速率的日变化随供液量的增加先增大后减小，在表 5 供液量对茄子品质的影响处理 可溶性总糖 / VC/（mg/g） 有机酸 /蛋白质含量 /mg/100g硝态氮 /（mg/kg300 mL 4.30±1.06ab 2.60±0.44b 0.05±0.002a 1.39±0.21a 37.12±6.93d500 mL 4.82±0.71a 3.70±0.78ab 0.06±0.009a 1.48±0.16a 47.68±2.21cd700 mL 5.36±0.35a 4.74±0.74a 0.08±0.0154a 1.56±0.05a 79.32±7.49a900 mL 5.16±0.61a 5.03±1.34a 0.07±0.0089a 1.07±0.05b 72.35±9.21a1100 mL 4.75±0.21ab 4.54±0.86a 0.06±0.0089a 1.00±0.06b 71.04±3.03ab1300 mL 3.62±0.31ab 4.21±1.45ab 0.04±0.009a 0.12±0.017c 58.22±3.11bc1500 mL 2.99±0.49bc 4.21±0.42ab 0.04±0.0062a 0.05±0.001c 47.50±1.61cd1700 mL 1.46±0.57c 3.69±0.98ab 0.04±0.0089 0.03±0.001c 38.78±1.25d表 6 供液量与供液频率对产量及水分利用效率的影响处理单果质量 /kg单株结果数 /个产量 /（kg/hm2）供液量 /（m3/hm2）水分利用效率 /（kg/m3）300 mL 0.39±0.017b 6.5±0.318b 45595.15±5104.26b 724.05 62.97500 mL 0.37±0.004b 10.17±0.84ab 50032.89±4496.10b 1206.74 41.46700 mL 0.38±0.025b 11.79±0.57a 68282.54±2694.45a 1689.44 40.41900 mL 0.51±0.033a 11.95±0.19a 59298.27±2203.24ab 2172.14 27.31100 mL 0.41±0.016ab 8.94±0.38ab 56734.49±5570.33ab 2654.86 21.371300 mL 0.39±0.021b 9.55±0.44ab 56234.97±4965.40ab 3137.53 17.921500 mL 0.38±0.005b 8.56±0.99ab 55195.79±5982.51ab 3620.23 15.241700 mL 0.36±0.015b 7.77±0.91ab 53662.78±2942.45ab 4102.93 13.08温室园艺2018-0160温室园艺光合作用的高峰期，700 mL处理的叶片气孔导度最大。正午时，各处理光合速率差异显著，700、900 mL处理显著高于其他处理。这是由于水量与温度之间有一定关联，供液量过多导致土壤表层含水量多，温度下降快，致使外部环境不利于光合作用[13]。不同供液量对果实品质有影响，水量过高或过低会显著降低果实中的可溶性糖、蛋白质及硝态氮含量，供液量为700 mL处理时，有利于品质的形成。此与李文霞[14]研究结论基本一致，过低的供液量满足不了植株对养分的需求，阻碍根系养分的向上运输，抑制果实营养物质的积累。供液量对产量及水分利用效率也有影响，有研究表明适当的增加供液量可提高产量及水分利用效率[15-17]。该试验研究表明，适当的增加供液量提高果实的单果质量、单株结果数，产量表现为700 mL处理最大，达到68282.54 kg/hm2，但供液量过大，抑制果实的生长，降低了水分利用效率，可能与土壤含水量是否达到饱和状态有关。从供液量来看，700 mL较500、300 mL处理整个生育期分别增加965.4、482.7 m3/hm2，营养液按成本10元/m3计算，分别增加9654、4827元。但从产值看，茄子按2.2元/kg计算，则700、500、300 mL处理产值分别为150222、110072、100309元，减去多浇灌的营养液支出，700 mL较500、300 mL处理产值分别增加35323、40259元，由此表明，700 mL处理产值最高。综合茄子植株生长的光合作用、品质、产量几个指标和产值，每株每天供液700 mL是茄子较为合理的营养液供液量。参考文献[1] 张西平,赵胜利,张旭东,等.不同灌水处理对温室黄瓜形态及光合作用指标的影响[J].中国农学通报,200706622-625.[2] 仝国栋,刘洪禄,吴文勇,等.不同水分处理对茄子生长与产量品质的影响 [J]. 排灌机械工程学报 ,201306540-545.[3] 张娟,马福生,杨胜利,等.不同灌水上下限对温室白萝卜产量、品质及 WUE 的影响 [J]. 节水灌溉 ,2016431-36.[4] 郑国保,孔德杰,张源沛,等.不同灌溉定额对设施茄子光合特性和产量的影响 [J]. 节水灌溉 ,20101228-30.[5] 徐军用 , 姜俊 .3 种灌水方式对茄子生长、产量及品质的影响 [J].河南农业科学 ,2014,438110-112.[6] 米国全,程志芳,王晋华,等.不同肥水处理对茄子新品种绿玉1号和绿玉2号生长发育、产量及品质的影响[J].河南农业科学 ,2015,448104-107.[7] 白文强,左强,黄元仿,等.乌兰布和沙区紫花苜蓿根系生长及吸水规律的研究 [J]. 植物生态学报 ,2001,25135-41.[8] 杨志刚,崔世茂,陈之群,等.灌溉下限与嫁接方式对温室黄瓜根系生长及水分利用效率的影响[J].灌排水学报 ,2011,30461-64.[9] 智永明,何生荣,刘满红,等.土壤水分传感器实验室标定和测试方法探讨 [J]. 水利信化 ,2014,8440-43.[10] 吴远藩.量叶片的长和宽计算番茄叶面积[J].农业科技通讯 ,19801220-21.[11] 高俊风 . 植物生理学试验技术 [M]. 西安 世界图书 ,2000.[12] 杨振宇 , 张富仓 , 邹志荣 . 不同生育期水分亏缺和施氮量对茄子根系生长、产量及水分利用效率的影响[J].西北农林科技大学学报 自然科学版 ,2010,387504-545.[13] 王克全 , 马军勇 , 郑国玉 , 等 . 灌水量对新疆温室滴灌番茄生长发育、光合特性及产量的影响 [J]. 北方园艺 ,20152354-57.[14] 李文霞 . 大田滴灌不同水肥处理对茄子生长和产量的影响 [D].北京 中国农业大学 ,2017.[15] 郭文忠 . 灌溉频率对日光温室黄瓜生长发育及干物质积累的响应 [J]. 中国农学通报 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