潮汐灌溉频率对花椰菜幼苗生长的影响

2020-10-12王克磊朱隆静苏世闻陈先知

江西农业学报 2020年9期

王克磊，朱隆静，苏世闻，陈先知，徐坚

(温州市农业科学研究院/温州市设施蔬菜工程技术研究中心，浙江温州 325000)

花椰菜是生产中重要的蔬菜之一，在全国各地都有广泛种植。花椰菜工厂化育苗技术的快速发展为花椰菜的优质高产栽培奠定了基础，育苗过程中的水分管理控制直接影响种苗的质量。目前，工厂化育苗的水分管理有传统的顶部洒水灌溉与新型的潮汐灌溉等方式[1]。潮汐灌溉是一种节水、高效的灌溉技术，水分通过栽培基质底部进入，依靠基质的毛细管虹吸作用将水肥吸收供给植物[1-2]，此种方式可有效解决传统顶部洒水灌溉水资源浪费严重、灌溉不均匀以及造成苗床湿度大等不利影响，其通过自身的控制系统易于实现水肥的循环利用，达到节水、减肥、减药的“一节双减”的目的[3]。

在我国，潮汐灌溉技术发展起步较迟。2013年农业农村部发行了《温室灌溉系统安装与验收规范》，其中部分内容是针对潮汐式灌溉技术的[4]。近几年，我国科研工作者对潮汐灌溉系统装备的设计[5-7]，以及西葫芦[1]、番茄[2]、黄瓜[7-8]、辣椒[9]等蔬菜作物的潮汐灌溉育苗制度和潮汐灌溉育苗专用基质[10]等方面做了大量的相关研究，研发出了潮汐灌溉育苗相关设备，提出了相关蔬菜的潮汐灌溉育苗制度参数。虽然做了大量研究，但由于潮汐灌溉系统设备价格高，目前使用相对还较少，同时潮汐灌溉技术中的灌溉高度、灌溉频率等关键参数尚不明确。因此，本试验以花椰菜为研究对象，研究了灌溉高度、灌溉频率和灌溉时长等参数对花椰菜穴盘苗生长发育、基质性状和水分利用率等的影响，筛选花椰菜潮汐灌溉适宜的技术参数标准，为潮汐灌溉育苗技术的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验概况

试验于2018年3～6月在温州市农业科学研究院种子种苗科技园玻璃温室内进行。供试花椰菜品种为“瓯松60天”，由温州市农业科学研究院蔬菜所选育。育苗基质由江苏省镇江培蕾有机肥有限公司提供，基质容重0.21 g/cm3，pH值6.88，电导率0.38 mS/cm。潮汐灌溉育苗水位动态管理系统由温州市农业科学研究院设计，包括育苗架、设置在育苗架上的若干个水平放置的潮汐式专用托盘以及营养液循环装置(专利号：ZL201520333950.6)。

1.2 试验设计

试验设置2种灌溉方式即潮汐灌溉和顶部洒水灌溉，根据课题组前期在番茄[2]和黄瓜[8]的预试验结果，潮汐灌溉设置灌溉高度为2.5 cm，设置3个灌溉频率分别为1 d/次、2 d/次、3 d/次，即试验共计4个处理(表1)。每个处理3次重复，每个重复3个穴盘。2018年3月14日种子直播于50孔穴盘中。3月22日选取生长健壮一致的种苗按照表1中的试验设计进行处理。灌水处理时间于上午9：00进行。

表1 试验设计

1.3 测定指标及方法

花椰菜穴盘苗形态学指标测定。处理后25 d，分别取样测定幼苗的株高、茎粗、植株地上部鲜重、地下部鲜重，然后在105 ℃下杀青，85 ℃烘干至恒重，称量植株地上部干重、地下部干重，并计算壮苗指数(茎粗/株高×全株干质量)、G值(全株干质量/育苗天数)。采用STD4800高质量高速扫描仪(根系分析系统)进行根系生长的测定。

花椰菜穴盘苗生理指标测定。在处理后25 d的上午9：00，采用便携式光合系统(LI-COR-6400)测定花椰菜幼苗的光合指标。叶绿素含量采用SPAD-502叶绿素仪测定。

基质和灌溉量指标测定。试验期间，定期采用WET-2-K4土壤三参数测定仪(英国)测量基质含水量、电导率和温度。到达浸盘时间后，回收每个处理多余的水分，记录吸水量，计算出总灌溉量。

1.4 数据处理

采用SPSS 19.0软件和Excel 2010软件进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对花椰菜幼苗生育期的影响

由表2可知，不同处理下花椰菜的生育周期进程不同。各处理的出苗期基本一致，T1处理的1叶1心期较其他3个处理提早1 d，2叶1心期较T2处理提早1 d，较其他处理提早2 d。整体来看，T1处理较其他处理在发育进程上分别提早1～2 d，T3处理与CK处理的生育进程基本一样。

表2 不同处理对花椰菜幼苗生育期的影响月/日

2.2 不同处理对花椰菜幼苗生长质量的影响

从表3可以看出，不同处理对花椰菜幼苗生长影响显著不同。株高以T1处理最高，为89.99 mm，CK处理最低，为61.05 mm，且不同处理间差异显著，从植株株高来看，T1处理有徒长的表现。茎粗由大到小分别为T2>CK、T3>T1，T2处理的茎粗较CK、T1分别增加10.4%、13.4%，且不同处理间差异显著。T2和T3处理的根系体积差异不显著，但均显著高于T1和CK处理。地上部鲜重与地上部干重均以T1处理最高，且不同处理间的地上部干重差异显著。T1和T2处理的地下部干重差异不显著，但与CK和T3处理间差异显著。

表3 不同处理对花椰菜幼苗生长质量的影响

2.3 不同处理对花椰菜幼苗壮苗指数、G值和根冠比的影响

壮苗指数与G值是评价种苗质量好坏的重要参数。由表4可知，潮汐灌溉处理间(T1、T2、T3)壮苗指数差异不显著，但均显著高于CK处理。G值以T2处理最大，为0.00511，CK处理最小，为0.00417，不同处理间差异显著。各处理的干重根冠比由大到小为T2>T1>CK>T3，鲜重根冠比各处理间差异显著。

表4 不同处理对花椰菜幼苗壮苗指数、G值和根冠比的影响

2.4 不同处理对花椰菜幼苗生理指标的影响

从图1可以看出，各处理间的叶绿素含量相对值无明显差异。花椰菜幼苗光合速率以T2处理最高，为12.28 μmol/(m2·s)，显著高于其他3个处理，分别较CK、T1、T3处理提高49.2%、18.4%、22.6%。花椰菜幼苗的水分利用效率以T2处理显著高于其他3个处理。根系活力由大到小分别为T2、T3、CK、T1处理，且各处理间差异显著。

图1 不同处理对花椰菜幼苗生理指标的影响

2.5 不同处理对基质变化及用水量的影响

育苗过程中基质的性状变化与幼苗的根系生长及养分吸收有直接关系。由表5可知，CK处理的基质电导率最大，为311 mS/m，与其他3个处理间差异显著，而T1、T2处理间差异不显著，但显著低于T3处理。

表5 不同处理对基质变化及用水量的影响

基质含水量以T1处理最高，为22.3%，CK处理最低，且不同处理间差异显著。试验期间，CK、T1、T2、T3处理的耗水量分别为14.38、10.47、7.45、6.41 kg，且不同处理间差异显著，可以看出潮汐灌溉的节水效果明显，而且灌溉次数也显著低于传统灌溉。

3 讨论

潮汐灌溉是一种新型节水灌溉方式，以底部进水、毛细管吸水为主要特征[3]，并通过循环装置有效回收多余水肥，可以实现水肥的闭合循环利用，有着非常良好的发展前景。目前，相关学者在潮汐灌溉设备研发、潮汐灌溉指标对植物的生长影响的方面有过报道。高艳明等[7]报道潮汐灌溉处理下的黄瓜幼苗壮苗指数、G值、净光合速率等指标显著高于传统顶部灌溉处理。李倩等[11]报道潮汐灌溉供液高度2 cm时辣椒穴盘苗生长最好。在本试验中，T2处理的植株较CK在生育进程、植株生长指标及生理指标均有显著提高，表明潮汐灌溉下花椰菜幼苗生长优于传统灌溉，与前人在相关方面研究报道基本一致，同时本试验的潮汐灌溉处理较传统灌溉处理节水27%～55%，也证实了潮汐灌溉节水效果明显。试验发现，潮汐灌溉可显著降低基质的电导率，与黄瓜潮汐灌溉试验报道一致[12]，可能与潮汐灌溉方式对基质的淋洗使盐分含量减少有关系。潮汐灌溉的灌溉指标包含灌溉高度、灌溉频率、灌水时间等方面，不同的指标将对植株生长产生不同影响。在黄瓜潮汐灌溉育苗上研究表明对黄瓜株高、茎粗等影响的主次顺序为灌溉频率>灌水高度>灌水时间[7]。在番茄潮汐灌溉育苗上报道对番茄植株鲜重、植株干重、壮苗指数影响最大的是灌溉频率，对灌溉量影响最大的是灌溉方式[5]。而在本试验中，在课题组前期工作的基础上先对灌溉高度、灌溉频率2个因素进行试验筛选出灌溉频率2 d/次较为适宜，而对于灌溉时长及苗期生长发育不同时段的灌水指标如何细化控制等还需进一步试验筛选。