西葫芦穴盘育苗潮汐灌溉技术研究

2015-09-09刘宏久郑佳琦高艳明等

湖北农业科学 2015年14期

刘宏久郑佳琦高艳明等

摘要：以西葫芦（Cucurbita pepo L.）为试材，采用潮汐灌溉和顶部洒水（CK）2种灌溉方式，其中潮汐灌溉有2个灌溉时长水平：15 min/次、30 min/次，3个灌溉频率水平：1次/d、1次/2 d、1次/3 d，共7个处理；探讨了潮汐灌溉和顶部洒水2种灌溉方式对西葫芦穴盘苗生长及生理变化、基质电导率、含水量和灌水量的影响。结果表明，与顶部洒水灌溉方式相比，潮汐灌溉的15 min/次、1次/d处理和30 min/次、1次/d处理的穴盘苗素质最佳，且分别节水10%、6%；最优潮汐灌溉制度是灌溉高度为穴盘高度的2/3 （3 cm）、灌溉时长为15 min/次、灌溉频率为1次/d。

关键词：西葫芦（Cucurbita pepo L.）；潮汐灌溉；灌溉方式；频率；穴盘苗

中图分类号：S642.6；S607+.1；S604+.3 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）14-3414-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.021

Effects of Ebb and Flow Irrigation of Summer Squash Plug Seedlings

LIU Hong-jiu，ZHENG Jia-qi，GAO Yan-ming，LI Jian-she

（School of Aguicultural， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）

Abstract： Taking summer squash （Cucurbita pepo L.） as study object， setting two irrigation method between the ebb and flow irrigation and top-irrigation （CK），where ebb and flow irrigation set two irrigation time levels：15 min/times，30 min/times， three irrigation frequency levels：1 times/d，1 times/2 d，1 times/3 d，a total of 7 treatment. Effects of ebb and flow irrigation and top-irrigation on plug seedling growth and physiological changes，matrix conductivity and moisture and irrigation amount was studied. The results showed that： Compared with the top-irrigation，plug seedlings quality and saving water tidal irrigation of 15 min/times +1 times/d and 30 min/times +1 times/d are best，and water saving were respectively 10% and 6%；Under certain environmental conditions， the optimal ebb and flow irrigation system was irrigation height is 3 cm， irrigation time is 15 min/times， irrigation frequency was 1 times/d.

Key words： summer squash（Cucurbita pepo L.）； ebb and flow irrigation； irrigation methods； frequency； plug seedling

西葫芦（Cucurbita pepo L.）原产于北美洲，19世纪传入中国，现在国内各地均有大面积栽培[1]；目前西葫芦的工厂化育苗技术推广和研究发展迅速，而灌溉是工厂化育苗的关键。工厂化育苗的灌溉主要有传统的顶部洒水灌溉和快速发展的潮汐灌溉等方式[2，3]，潮汐灌溉是针对盆栽植物的营养液栽培和容器育苗所设计的底部给水特点而实施的灌溉方式[4]，基本原理是使灌溉水从栽培基质底部进入，依靠栽培基质的毛细管作用，将灌溉水供给于植物[5]，其主要优点是高效、节水、环保。欧美许多发达国家已对潮汐灌溉作了大量的科学研究，其已成为温室花卉种植和蔬菜工厂化育苗最主要的灌溉方式[6-9]。2010年，中国自主研发的潮汐灌溉系统落户于宁夏回族自治区银川市贺兰园艺产业园[10]，它的落成加快了科研工作者对潮汐灌溉的研究步伐。李建设等[11，12]、包长征等[13]分别对潮汐灌溉条件下黄瓜（Cucumis sativus L.）、辣椒（Capsicum annuum L.）和西葫芦常规育苗技术作了试验，证实了潮汐灌溉条件下的蔬菜幼苗其生长势和光合作用最强。但是至今还没有学者对蔬菜穴盘育苗潮汐灌溉技术进行全面研究的报道，并且最优灌水频率、灌溉时长等关键运行参数还没有确定[14]。为了促进蔬菜穴盘育苗潮汐灌溉技术的应用，试验以西葫芦为对象，以传统顶部洒水灌溉为对照，系统研究了潮汐灌溉条件下不同灌溉时长和灌溉频率对西葫芦穴盘苗的生长发育、基质性质、节水效率等方面的影响，以期筛选出西葫芦穴盘育苗的最优潮汐灌溉制度，为西葫芦工厂化育苗技术的完善提供理论支撑。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2014年5月31日至6月22日在银川市贺兰园艺产业园连栋玻璃温室内进行。试验期间温室内温度控制在白天最高30 ℃、夜间15 ℃，日均空气相对湿度控制在50%。采用由塑料盆和排水阀组成的模拟潮汐灌溉系统，一个塑料盆里放置一个穴盘。供试西葫芦品种为超玉8号（C. pepo cv. Chaoyu No.8），由宁夏巨丰种苗有限责任公司提供。育苗穴盘规格72穴，育苗基质由宁夏嘉禾源种业有限公司提供，基质的理化性质参照有关文献[15，16]测定，其容重为0.201 g/cm3、EC186 ms/m、pH 6.8、有机质含量≥20%、腐植酸≥10%、氮磷钾之和≥10%。 1.2 试验设计

试验共设7个处理，一个穴盘为一个小区，3次重复；其中顶部洒水灌溉方式为对照（CK）；潮汐灌溉方式设计灌溉时长（A）和灌溉频率（B）2个因素，灌溉时长有15、30 min/次 2个水平，灌溉频率有1次/d、1次/2 d、1次/3 d 3个水平，交叉组合后有6个处理。所有处理的灌溉高度都为穴盘高度的2/3（3 cm）处，潮汐灌溉方式的具体设置见表1。

1.3 测定指标

1.3.1 西葫芦穴盘苗的形态指标和生理指标测定在西葫芦播种后的10、15、20 d分别取样，每次重复6次，取均值，分别测定幼苗的株高（从茎基部至生长点）、茎粗（子叶下1 cm处）、第一片真叶的长和宽，计算叶面积，统计单株根系的总长度和根系体积，同时测定西葫芦穴盘苗的地下部鲜重、地上部鲜重；然后于105 ℃环境里杀青、70 ℃烘干至恒重，测定地上部干重、地下部干重、全株干重；计算壮苗指数、G值和根冠比。

壮苗指数=（茎粗/株高+地下部干重/地上干重）×全株干重；

G值=全株干重/育苗天数。

在2014年6月15日上午10：00，测定西葫芦幼苗第一片真叶的净光合速率（德国 WALZ-GFS3000光合仪）、叶绿素相对含量SPAD（Soil and plant analyzer development）值（SPAD-502叶绿素仪）和根系活力（TTC还原法）[17]。

1.3.2 基质电导率、含水量和水分利用指标的测定

在西葫芦播种后的20 d内，每天上午9：00使用英国DELTA-T公司的WET土壤三参数测定仪检测基质的电导率和含水量，同时通过称重法测定每次的灌溉用水量，并计算总用水量；各测定项目均重复5次，结果取均值。

1.4 数据分析

对试验数据采用Microsft Office Excel 2007软件进行分析并作图，用SAS 8.0统计软件进行差异显著性检验及聚类分析。

2 结果与分析

2.1 灌溉方式对西葫芦幼苗形态指标的影响

不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的形态指标测定结果见表2。总体来看，随着苗龄的增长，所有处理的幼苗形态指标都在增长；但若是分时间段来比较，则出现处理间的不均等现象。如播种后10 d，A1B1、A2B1处理的株高（7.03、5.01 cm）、叶面积（28.15、24.75 cm2）、根体积（1.24、1.23 mL）、地上部干重（0.181、0.187 g）与鲜重（3.02、3.06 g）、地下部干重（0.043、0.050 g）与鲜重（1.12、1.14 g）在各自的灌溉时长水平里大部分都高于其他处理，不过所有处理的茎粗无显著变化（P>0.05）；播种后15 d，A1B1和A2B1处理的各形态指标在各自的灌溉时长水平里基本最高，A1B3和A2B3处理的各形态指标在各自的灌溉时长水平里基本最低；播种后20 d，A1B1和A2B1处理的株高（12.45、10.72 cm）、叶面积（60.39、64.43 cm2）、根长（239.08、211.65 cm）、根体积（1.22、1.21 mL）、地上部干重（0.497、0.511 g）与鲜重（8.15、8.97 g）、地下部干重（0.057、0.056 g）与鲜重（1.32、1.34 g）在各自的灌溉时长水平里大部分都高于其他处理，而A2B3处理的形态指标在所有处理中大部分最低，生长势最弱。这一时期所有处理的地上部和地下部干重基本无差异，这是穴盘营养面积的有限性造成的。

2.2 灌溉方式对西葫芦幼苗壮苗指数、G值和根冠比的影响

壮苗指数、G值和根冠比是反映幼苗质量的主要指标；不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的壮苗指数、G值和根冠比统计结果见表3。从表3可见，随着苗龄的增长，所有处理的G值都在增大，而根冠比在减小；并且大部分处理都在播种后15 d的壮苗指数为最大，而播种后20 d大部分处理的壮苗指数出现下降，说明在播种后15 d的幼苗质量较佳，此时最适宜栽植。在播种后10 d，A2B1处理的壮苗指数和G值是同时段最高的，分别为0.081和0.024，与其他部分处理之间差异明显；而根冠比在所有潮汐灌溉处理中是次高的。播种后15 d，A1B1的壮苗指数和G值最高，分别为0.95和0.031，与其他部分处理之间差异明显；A1B3和A2B3的根冠比最大，分别为0.164和0.161，这是干旱胁迫造成的。播种后20 d，A1B1、A2B1、A2B2的壮苗指数和G值最高，分别为0.085和0.086、0.086和0.037、0.038和0.035，CK和A2B3的根冠比最大，分别为0.124和0.123，表明A2B3的幼苗根系除受到了干旱胁迫外，还可能受到了缺氧的胁迫。

2.3 灌溉方式对西葫芦幼苗生理指标的影响

叶绿素含量和净光合速率是衡量植株地上部生长状况的主要生理指标；不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的叶绿素相对含量（SPAD值）测定结果见图1。由图1看出，在所有处理中，A2B3处理的叶绿素SPAD值最高，明显高于其他处理；这与马富举等[18]研究的在干旱胁迫下小麦（Triticum aestivum L.）幼苗叶片的叶绿素含量变化结果相似，吴际友等[19]在红椿（Toona ciliata Roem.）幼苗上的研究和李芳兰等[20]在白刺花[Sophora davidii（Franch.）Skeels]幼苗上的试验也反映了干旱条件下幼苗叶片叶绿素含量会升高的现象，说明干旱胁迫会使植物幼苗叶片叶绿素含量升高，可能是植物幼苗对干旱胁迫的一种响应调节机制。结合前面形态指标和幼苗质量指标的测定结果，说明A2B3处理的幼苗受干旱胁迫的影响较大。

不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的净光合速率测定结果见图2。由图2看出，A1B1处理的净光合速率最大，与其他各处理差异明显，而A2B3处理的净光合速率最小，也与其他各处理差异明显。

根系活力是衡量植物根系吸收养分能力高低的评价标准，也是判断幼苗品质的指标之一。不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的根系活力测定结果见图3。从图3可见，A1B1和A2B1处理的根系活力最强，与其他处理之间差异明显，进一步表明A1B1和A2B1处理的幼苗质量最佳。

2.4 灌溉方式对基质电导率、含水率和灌溉量的影响

基质的电导率与幼苗根系的生长发育和营养吸收密切相关。任瑞珍[21]研究发现，黄瓜幼苗根系最适宜的营养液电导率范围是150～200 ms/m。不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在试验期间的日平均基质电导率、含水率和灌溉量测定结果见表4。从表4可见，在基质电导率方面，CK、A1B3和A2B3在整个试验期间日平均基质电导率均大于200 ms/m，分别为208.47、207.31、229.86 ms/m，都比其他处理大，差异明显。A1B1和A2B1的日平均基质含水量最大，分别为26.56%、27.71%；而平均每次灌水量最小，分别为0.76、0.80 kg，且与其他处理之间差异显著（P<0.05）；CK（顶部洒水灌溉）的总灌水量最大，达到了16.00 kg，说明其水分利用效率最低，这与马福生等[22]在无土盆栽红掌（Anthurium andraeanum L.）潮汐灌溉技术研究的结果相似。A1B3和A2B3的平均每次灌水量最大，分别为1.47、1.50 kg，与其他处理之间差异显著（P<0.05），同时其总灌水量最小，分别为10.30、10.49 kg，与其他处理之间差异显著（P<0.05），但从形态方面来看，不能满足西葫芦幼苗正常生长发育所需。另外，A1B1、A2B1处理与CK比较，在总灌水量方面能分别节水10%、6%，并且A1B1比A2B1处理还能节水4%。

2.5 不同灌溉处理方式的西葫芦幼苗所有参数指标的聚类分析

对试验的7个处理所测定的全部参数指标进行聚类分析，结果见图4。从图4可见，在域值为0.5时，7个处理可聚为3类：CK、A1B2和A2B2为Ⅰ类，A1B3和A2B3为Ⅱ类，A1B1和A2B1为Ⅲ类。聚类后，不同处理的株高、茎粗、叶面积、根长、根体积、地上部干鲜重、地下部干鲜重、壮苗指数、G值、根冠比、叶绿素相对含量、净光合速率、根系活力、日平均基质电导率和含水量、平均每次灌水量，灌水总量和总灌溉次数这20个指标均存在明显差异；其中重要参数指标壮苗指数、G值、根系活力和日平均基质含水量的高低排序是Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅰ类。综合分析后发现，Ⅲ类处理（A1B1和A2B1）的西葫芦幼苗生长发育最佳，A1B1的节水效率比A2B1高。

3 小结与讨论

试验结果显示，在育苗初期（播种后10 d），对照、潮汐灌溉的15 min/次加1次/d处理、潮汐灌溉的30 min/次加1次/d处理的西葫芦幼苗根系生长势最强；在育苗中期（播种后15 d），潮汐灌溉的15 min/次加1次/d处理、潮汐灌溉的30 min/次加1次/d处理的西葫芦幼苗生长强于其他处理，同时，西葫芦的根体积在此时达到最大值；在育苗后期（播种后20 d），各处理穴盘苗的根体积不再增长，甚至有所减少、出现老化现象，这是穴盘营养面积限制的结果[23，24]。除潮汐灌溉的30 min/次加1次/3 d处理外，各处理的壮苗指数和G值在不同育苗时期的差距在缩小。播种后15 d，潮汐灌溉的15 min/次加1次/d处理、潮汐灌溉的30 min/次加1次/d处理的净光合速率和根系活力均高于其他处理，证明穴盘苗地上部生长和地下部的营养吸收高度协调。

在整个育苗期间，对照的灌水量最大，但日平均基质含水量却不是最高，潮汐灌溉的灌水量明显少于顶部洒水灌溉，与对照相比，潮汐灌溉的15 min/次加1次/d处理可节水10%，潮汐灌溉的30 min/次加1次/d处理可节水6%，该结果与包长征等[13]的研究结果相似，进一步证实潮汐灌溉的节水效率高；除潮汐灌溉的30 min/次加1次/3 d处理外，潮汐灌溉的其他5个处理的日平均基质电导率均低于对照，这可能是潮汐灌溉对基质进行淋洗后，使盐分含量减少造成的，相关论证还需下一步完成。另外，灌溉时间为15 min的处理较灌溉时间为30 min的处理在总灌水量方面要节水4%。

总的来看，适宜的潮汐灌溉方式在对西葫芦穴盘苗生长发育和节水效率方面都比顶部洒水灌溉方式优越，其中潮汐灌溉的灌溉频率比灌溉时长的作用重要。温室环境里，在白天最高温度30 ℃、夜间温度15 ℃、日平均空气相对湿度在50%的条件下，西葫芦穴盘育苗潮汐灌溉的最优灌溉制度是灌溉高度为穴盘高度的2/3（3 cm）、灌溉时长为15 min，灌溉频率为1次/d。

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