不同规格穴盘育苗对菜心幼苗生长的影响

陈克敏，王昊家，陈日远，刘厚诚，孙光闻，苏 蔚

(华南农业大学 园艺学院，广东 广州 510640)

菜心(BrassicacampestrisL.ssp.chinesisvar.utilisTsen et Lee)别名菜薹、广东菜等，属十字花科芸薹属芸薹种白菜亚种中的一个变种，是华南地区特产蔬菜之一。菜心的产品器官是花薹，其品质脆嫩，风味独特，营养丰富，广受消费者喜爱。随着我国蔬菜产业的发展和工厂化农业的推进，菜心的育苗方式已由传统的土方育苗、营养钵育苗转向以穴盘育苗为主[1]。与传统育苗相比，穴盘育苗具有整齐度高、发病率低、节约用地等优点。在生产中需要考虑场地、人工、穴盘、基质等多方面的因素，因此在保证育苗质量一致条件下选择孔数多的穴盘育苗能节约生产成本。但是穴盘的容积太小，会限制根系的形态和空间分布，根系构型、体积和新分生的根量发生变化，进而影响水分、营养物质的吸收以及幼苗的生长。有研究表明，限制作物的根土空间，可显著抑制地上部的生长[2]。因此，有必要研究在蔬菜育苗过程中根系在不同大小穴盘中的生长状况及其对后续生长的影响，为育苗穴盘选择提供研究基础。此前研究多为番茄等作物[3-6]，对叶菜类幼苗穴盘选择尚未见研究报道。鉴于此，使用南方常用育苗基质配方进行试验，探讨不同规格的穴盘对菜心幼苗生长的影响，并比较生长于不同规格穴盘的幼苗移栽大田后的生长发育情况,旨在筛选经济合理的菜心育苗穴盘规格，从而为工厂化育苗生产降低成本、提高经济效益提供参考依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试品种为油绿501菜心。采用尺寸为540 mm×280 mm穴盘，规格为32穴(单穴体积96 cm3)、50穴(单穴体积68 cm3)、72穴(单穴体积34 cm3)、128穴(单穴体积26 cm3)。育苗基质配比为V(泥炭土)∶V(珍珠岩)=4∶1，其理化性质见表1。试验于2018年4月8日至5月3日在华南农业大学园艺学院院楼楼顶设施实验基地完成。幼苗子叶出土后每日浇淋营养液，大量元素使用1/2霍格兰全硝配方：Ca(NO3)2·4H2O 590 mg/L、KNO3253 mg/L、KH2PO368 mg/L、MgSO4·7H2O 346.5 mg/L；微量元素采用通用配方：EDTA-Na2Fe 30 mg/L、H3BO32.86 mg/L、MnSO4·4H2O 2.13 mg/L、ZnSO4·7H2O 0.22 mg/L、CuSO4·5H2O 0.08 mg/L、(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.02 mg/L。

表1 菜心育苗基质理化性质Tab.1 Physicochemical properties of substrates for Chinese flowering cabbage

1.2 试验设计

分别设置T1(32穴)、T2(50穴)、T3(72穴)、T4(128穴)4种规格穴盘处理，每个处理重复3次，每个重复3盘，随机排列。选取均匀的种子进行催芽处理，待胚根露出种皮后将种子播入装有调配基质的穴盘中。4月8日播种。苗龄达到17 d后移栽到大田。

1.3 指标测定与方法

1.3.1 菜心幼苗形态指标 播种后5 d开始,每隔3 d取样一次,17 d时将剩余幼苗定植大田，定植7 d后取样测定。每个处理取10株菜心测定生长指标。株高的测定：用直尺测量菜心幼苗根颈部到顶部之间的距离；茎粗的测定：使用游标卡尺测量菜心的茎粗；地上部、地下部鲜质量的测定：将菜心幼苗采收后将所有的植株地上部、地下部分离，将茎叶及根系洗净，分别称量鲜质量；干质量的测定：将样品地上部洗净后用105 ℃杀青1 h后，用75 ℃烘干至恒定质量并分别称其质量；叶绿素含量的测定：利用叶绿素测定仪测定叶绿素SPAD值，叶绿素测定仪的型号是SPAD-502Plus；计算菜心幼苗形态复合指标：干物质积累速率(G值)=地上部干质量/苗龄，根冠比=地下部鲜质量/地上部鲜质量。

1.3.2 菜心幼苗根系形态观察与扫描分析 播种后5 d开始，每隔3 d每个处理取10株菜心进行观察，将根系连着基质小心拔离穴盘，观察记录每个处理80%根系到达穴盘边缘、底部及缠绕时间。再将根系洗净后，使用根系分析系统WinRHIZO Pro LA2400扫描，并分别对根系总长度、总表面积、总体积、平均直径、总根尖数、分支数进行分析。

1.3.3 菜心幼苗元素含量 对于定植前、定植后7 d的菜心植株，每处理各取10株，取地上部用纯净水洗净，用脱脂棉将植物擦干，放入烘箱105 ℃杀青1 h后，用75 ℃烘干至恒质量后粉碎备用。主要矿质元素养分含量参照《土壤农业化学分析方法》[7]，由华南农业大学植物营养室测定。全氮含量采用硫酸-双氧水消煮—蒸馏滴定法测定；全磷含量采用硫酸-双氧水消煮—钒钼黄比色法测定；全钾含量采用硫酸-双氧水消煮—火焰原子吸收分光光度法测定；全钙、全镁含量采用干灰化-稀盐酸溶解—火焰原子吸收分光光度法测定；全硫含量采用硝酸-高氯酸消煮—硫酸钡比浊法测定。计算元素积累量，元素积累量=地上部干质量(g)×地上部元素含量(mg/g)。

1.4 数据处理

试验数据采用EXCEL 2016、SPSS 24.0软件进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同穴盘规格对菜心生长的影响

4种规格穴盘中的菜心幼苗生长速率不同(图1)。株高、茎粗、地上部和地下部鲜质量在前11 d基本无差异，14 d后不同穴盘规格对幼苗生长的影响差异加大，T1、T2处理各指标生长速率高于T3、T4处理；17 d时T1、T2处理的株高及茎粗明显优于T3、T4处理。小孔穴盘T4处理地上部鲜质量显著低于其他处理，干物质积累速度显著减慢(P<0.05)。出苗后5～8 d，4组处理的根冠比均迅速下降，说明菜心在此时期地上部迅速生长，8 d之后，根冠比变化较平缓，菜心地上部和地下部生长发育速率同步，17 d时T4处理根冠比大于其他处理，说明T4处理地上部生长减慢。不同大小孔穴穴盘培育幼苗的生长在14 d后产生差异，并且差异呈逐渐增大趋势。

2.2 不同穴盘规格对根系生长及根系形态的影响

由于孔穴物理空间的限制，4个处理的根系先后出现生长空间受限现象，幼苗根系长满孔穴并发生缠绕基质的时间明显不同(表2)。单孔容积小的T3和T4处理根系先到达穴盘底部，并发生缠绕，单孔容积大的T1、T2处理则到17 d定植时，根系仍然没有出现缠绕现象，而T3、T4处理严重缠绕。采用根系扫描法进行根系形态分析，4个处理的根总长度、总表面积、总体积、平均直径、总根尖数、根系分支数从11 d开始出现差异并随苗龄的增加差异逐渐增大，17 d时T1、T2处理根系总长度、总表面积、总体积明显高于T3、T4处理，总根尖数、根系分支数均与穴盘孔径大小成正比(图2)。根系平均直径与其他指标不同，T1、T2处理出苗后5～8 d根系平均直径下降，T1处理持续下降到11 d才增大，而T4处理的根系平均直径一直在增大，可能是由于T1、T2处理的穴孔容积大，新根发生增多导致平均直径降低，而T4处理受制于空间，发生的根较少，增粗提前。

图1 不同穴盘规格下菜心幼苗生长量的动态变化Fig.1 Dynamic changes on the growth of Chinese flowering cabbage seedlings under different sizes of plugs

表2 菜心幼苗根系在穴盘中的发育状况Tab.2 Root development of Chinese flowering cabbage seedlings in plugsd

图2 不同穴盘规格下菜心幼苗根系各指标的动态变化Fig.2 Dynamic changes of various indexes of roots of Chinese flowering cabbage seedlings under different sizes of plugs

2.3 不同穴盘规格育苗对菜心定植后生长的影响

移栽7 d后， T1、T2处理株高、地上部鲜质量显著高于T3、T4处理，且T1与T2之间、T3与T4处理之间无明显差异。T4处理的茎粗也显著低于其他3个处理。地上部干质量、G值在4个处理间差异显著。T1、T2、T3处理的G值分别是T4处理的2.0倍、1.4倍、1.1倍(表3)。说明幼苗的长势能显著影响定植后的生长。

表3 穴盘规格对定植后菜心生长指标的影响Tab.3 Effect of plug size on the growth index of Chinese flowering cabbage seedlings after transplanting

2.4 不同穴盘规格对菜心定植前后元素积累量的影响

由图3可知，定植前4种规格穴盘幼苗N、P、K、Ca、Mg、S等元素积累量有差异。T1、T2、T3处理中N、P、Ca、Mg、S积累量显著高于T4处理，T1、T2、T3处理之间差异并不显著。T1、T2处理K积累量高于T3、T4处理。植株定植大田7 d后，4种规格穴盘幼苗生长差异加大，各元素积累量T1处理显著高于T2处理，T2处理显著高于T3、T4处理，T3、T4处理无显著差异。说明菜心幼苗的生长势显著影响植株定植后元素的吸收。

同一元素不同字母表示处理间差异显著(P<0.05) The different letters indicate significant differences among different treatments(P<0.05) under the same element图3 不同穴盘规格对菜心定植前后元素积累量的影响Fig.3 Effect of the size of the plug on the accumulation of elements before and after transplanting

3 结论与讨论

在叶菜生产上，选择密度大的穴盘育苗，既减少育苗盘和育苗基质的使用量，又减小育苗场地，能降低育苗成本，但是过度增加育苗穴盘密度，幼苗间存在空间竞争和根系扩展空间的不足，会降低幼苗质量。有研究表明，幼苗质量与育苗孔穴密度相关，番茄[3-6]、辣椒[8]、茄子[9]、烟草[10]等都随着育盘密度的增大，幼苗生物量积累减少，幼苗达标率降低。且穴盘大小对幼苗生长的影响与苗龄相关，苗龄小则影响较小，苗龄越大则影响越大[5,11-12]。本试验研究了不同穴盘规格对菜心育苗的影响，发现类似规律，在幼苗生长初期，各穴盘的幼苗生长差异不大，随着苗龄增长，不同穴盘幼苗的株高、茎粗、叶片数、鲜质量、干质量之间的差异逐渐增加，穴盘密度越小的幼苗生长越快，质量越好。前人的研究表明，壮苗的培育非常重要，蔬菜幼苗质量下降能影响植株后期生长，番茄苗期干物质积累影响花芽分化和产量[13]，不同质量番茄幼苗[14-15]、黄瓜幼苗[16]定植后对植株株高、茎粗有着明显的后效应。本试验中不同密度穴盘培育的幼苗定植后，植株干鲜质量的差异迅速拉大，矿质营养的积累量处理间差异变大。这说明不同规格穴盘对幼苗的影响能显著影响移栽后植株的营养吸收与生长，对生长有明显的后效。

一个优良的作物品种应拥有合理的根系性状，才能有效地利用土壤中的水分和养分，从而实现地上部性状优良[17]。研究认为，根系形态可影响玉米[18]、水稻[19]幼苗根系吸收养分的能力，枳幼苗对养分的吸收是根系形态特征和生理特性共同影响的结果[20]。除了密度特别大的穴盘植株地上部产生互相遮挡外，小孔穴盘对幼苗生长造成制约的原因主要在于根系空间的不足造成根系形态发育不正常，根系的营养面积和体积相对减少。曲继松等[21]发现，番茄根系总长度、总表面积与根域体积呈现正相关关系。徐静云等[22]发现，穴盘苗主根到达穴盘底后会再沿穴盘壁向上缠绕，根系分支性弱，导致根系生理活性表现较弱。本试验中，随着穴盘密度增大根系生长受到抑制，在小孔穴中不能形成良好的拓扑结构，更早出现根系缠绕，根系总长度、根系总表面积、根系总体积、总根尖数和分支数在32～128穴盘中均呈现逐渐下降趋势，这种趋势与幼苗的生长指标呈相同的趋势，说明穴盘限制了根系的生长，影响了根系形态，从而影响了植株的生长。

工厂化育苗作为一种集约的生产模式，追求成本的最低化。在核算成本的时候，不仅要考虑减少基质用量和占地面积来减少生产成本[23]；更要考虑由于基质用量少，造成的幼苗质量低，最终导致产量低、商品品质低等后果，所以不能盲目节省前期成本。本试验条件下认为如果该品种的菜心苗龄移栽在14 d左右，那么4种穴盘育苗的差异并不显著，推荐使用单孔容积小的穴盘来降低成本，提升空间的利用效率；如果移栽菜心苗龄在17 d以上，那么32穴及50穴的幼苗生长状态较好，移栽后依然能保持较优的生长势。当然，生产实际应用还需要根据具体品种和基质来优化数据。