不同栽培基质对温室茭白幼苗生长及光合特性的影响

李通　武占会　王宝驹　王丽萍　刘子英　佟静

摘 要：为筛选出以椰糠为基础并适合茭白幼苗的栽培基质，以茭白浙茭2号为试材，以普通土壤、粗粒椰糠、细粒椰糠、珍珠岩为基质原料，按照不同体积配比设置5 种栽培基质：普通土壤（CK）、粗粒椰糠（T1）、V 粗粒椰糠：V 珍珠岩=3：1（T2）、细粒椰糠（T3）、V 细粒椰糠：V 珍珠岩=3：1（T4），探究不同栽培基质对茭白幼苗生长及光合特性的影响。结果表明，T2 处理茭白幼苗株高可达130.28 cm、叶长可达99.89 cm;总叶绿素质量分数为5.28 mg·g-1，较CK 处理提高7.32%;净光合速率为17.75 ?mol·m-2·s-1，较CK 高出35.91%;光化学淬灭系数较CK 高17.65%，非光化学淬灭系数较CK 低63.33%;T2 处理茭白幼苗植株地上部鲜质量可达107.97 g，较CK 高205.52%;地下部鲜质量可达102.82 g，较CK 高263.45%。综上所述，选用V 粗粒椰糠：V 珍珠岩=3：1 基质处理的茭白幼苗植物学性状和叶片光合参数整体表现最优，可作为适合茭白幼苗的推荐基质。

关键词：茭白;椰糠;珍珠岩;光合参数;叶绿素荧光

中图分类号：S645.2 文献标志码：A 文章编号：1673-2871（2021）04-099-06

Abstract：In order to select the suitable culture medium based on coconut bran， Zizania aquatica ‘Zhejiao 2 was used as the test material， common soil， coarse-grained coconut bran， fine-grained coconut bran and perlite were used as the substrate materials， five cultivation substrates were set according to different volume ratios： common soil （CK）， coarse-grained coconut bran （T1）， V coarse-grained coconut bran∶V perlite = 3∶1 （T2）， fine-grained coconut bran （T3）， V fine-grained coconut bran∶V Perlite = 3∶1 （T4）， the effects of different cultivation media on the growth and photosynthetic characteristics of Zizania aquatica seedlings were investigated. The results showed that the plant height of Zizania aquatica seedlings treated with T2 was up to 130.28 cm， the leaf length was up to 99.89 cm， the total chlorophyll content was 5.28 mg·g-1， which was 7.32% higher than that of CK treatment， and the net photosynthesis rate was 17.75 ?mol·m-2·s-1， which was 35.91% higher than CK， the photochemical quenching coefficient was 17.65% higher than CK， the non-photochemical quenching coefficient was 63.33% lower than CK; The fresh weight of overground of Zizania aquatica seedlings with T2 was up to 107.97 g， which was 205.52% higher than CK， and the fresh weight below the ground was up to 102.82 g， which was 263.45% higher than CK. In conclusion， the plant characters and leaf photosynthetic parameters of Zizania aquatica seedlings treated with V coarse-grained coconut bran∶V perlite = 3∶1 were found the best performance， which could be used as the recommended substrate for Zizania aquatica seedlings.

Key words：Zizania aquatica; Coconut bran; Perlite; Photosynthetic parameters; Chlorophyll fluorescence

茭白（Zizania aquatica L.）屬禾本科菰属，原产中国东南部，是多年生水生宿根性草本植物[1]。茭白脆嫩细腻，营养丰富，含有脂肪、蛋白质、维生素 B1、维生素 E、糖类等营养素，可清湿热、解毒，具有丰富的食用、药用价值[2]。目前中国茭白栽培面积约7万 hm2[3]，是仅次于莲藕的第二大水生蔬菜。

随着现代化农业的发展和种植业结构的调整，设施蔬菜规模不断扩大[4]。我国设施蔬菜生产主要采用传统的土壤栽培模式，不仅劳动强度大，效率低，且土传病害发生严重[5-6]。基质栽培是无土栽培面积最大、应用最广泛的栽培方式，世界上90%的商业性无土栽培采用基质栽培[7-8]。基质栽培不受土壤条件的限制，可避免土壤连作障碍。基质栽培的基础和关键是基质的选择[9]。目前，世界上公认的理想栽培基质是泥炭和岩棉，但岩棉不易降解，大量使用会对环境造成严重污染[10]。泥炭是不可再生资源，大量开采对生态环境的破坏不可逆转[11]。椰糠作为一种国内外广泛应用的基质和土壤调理剂原料[10]，来源广泛，价格低廉，有良好的应用前景。

蔬菜椰糠栽培在我国已有60多年的历史[12]。椰糠具有类海绵体结构、保水性及透气性俱佳、物理性状优良、使用寿命长、缓冲性好的特点[13-14]。研究发现，只以单一椰糠作为基质，因其自身孔隙度小，电导率较高，易导致盐分积累问题[9]。为改变这一现象，国内已有学者进行了椰糠复合基质的研究，朱国鹏等[15]的研究表明，椰糠复合基质盆栽小白菜的生理性状均优于泥炭复合基质配方;仇淑芳等[16]的研究表明，椰糠复合基质具有容重小、总孔隙度大的特点。本研究以粗粒椰糠、细粒椰糠，通过与珍珠岩进行配比试验，探究不同粒径的椰糠及其复配基质对茭白幼苗生长及光合作用的影响，以期为茭白基质栽培提供更适宜的椰糠复配基质，为茭白椰糠栽培提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试茭白为双季茭中熟品种浙茭2号，由北京市农林科学院蔬菜研究中心提供，苗龄期为7 叶期。供试栽培基质包括普通土壤、粗粒椰糠、珍珠岩、细粒椰糠，均由北京市农林科学院蔬菜研究中心提供。

1.2 方法

试驗于2019 年4—7 月在北京市农林科学院蔬菜研究中心连栋玻璃温室内进行。茭白栽培槽规格为85.00 cm×65.00 cm×45.00 cm。于2019 年4 月14 日定植，每个栽培槽内定植3 株，株距20.00 cm，栽培槽间距1.00 m。试验按栽培基质不同共设置5 个处理，每个处理3 个重复，分别为：普通土壤（CK）、粗粒椰糠（T1）、V 粗粒椰糠∶V 珍珠岩=3∶1（T2）、细粒椰糠（T3）、V 细粒椰糠∶V 珍珠岩=3∶1（T4）。试验前测定基质基本理化性质，试验期间日常管理同茭白田常规水肥管理。

1.3 测定项目

1.3.1 基质理化性质的测定 基质基本理化性质采用环刀法测定[17]。采用HI98130高量程pH-EC-TDS-℃测定仪测定基质pH值和EC值。

1.3.2 茭白生长指标的测定 生长指标于茭白植株定植后30 d起，每15 d测定1次。各指标每次测定均重复6 次。包括：株高，卷尺测定泥面到该株的最长叶距离;叶长，选择茭白植株充分展开的有代表性的倒3 或倒4 叶的长度;叶宽，以此叶片为测量对象测定其中间最宽的部位即叶宽;分蘖数，即每小墩分蘖数。

1.3.3 茭白叶绿素含量和光合参数的测定 叶绿素含量于茭白生长旺盛期采用95%乙醇浸提法测定[18]，计算叶绿素a含量、叶绿素b含量、总叶绿素含量及叶绿素a/b。

采用Li-6400便携式光合仪（美国LI-COR公司）于茭白生长旺盛期晴天9：00—11：00选择长势良好的叶片测定光合参数，包括净光合速率（Pn）、胞间二氧化碳浓度（Ci）、气孔导度（Gs）与蒸腾速率（Tr），内置参比室CO2浓度为400 μmol·mol-1，红蓝光照度为1000 μmol·m-2·s-1，叶室内设定空气流速500 μmol·s-1。

1.3.4 茭白叶绿素荧光参数的测定 叶绿素荧光参数采用FIuorCam荧光成像系统（北京易科泰生态技术有限公司）测定，测定前植株叶片先暗适应30 min，测定时选择茭白幼苗植株主蘖展开的倒三叶，每个处理重复测定6 次。根据所测数据计算PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm），PSⅡ潜在活性（Fv/Fo），光化学淬灭系数（qP），非光化学淬灭系数（qN）。

1.3.5 茭白植株干鲜质量的测定 于定植后90 d，每个处理选取有代表性的茭白植株，将其全部挖出，测定其地上部鲜质量，然后将其在105 ℃烘箱中杀青1 h，于75 ℃烘干至恒重后称量地上部干质量;将地下部用水冲洗干净，洗去基质，测定其鲜质量，然后置于75 ℃烘箱烘干至恒重后称量地下部干质量。

1.4 数据处理与分析

采用 Excel 2016 和 SPSS 20.0 数据分析软件进行数据统计与分析处理。

2 结果与分析

2.1 不同基质的理化性质

由表1可知，CK 处理基质容重显著高于其他处理，T1与T2 处理基质容重差异不显著，T3与T4 处理基质容重差异不显著;CK 处理基质总孔隙度显著小于其他处理，其他各处理间总孔隙度差异不显著;T2 处理基质通气孔隙度最大，为50.09%，分别比其他处理高出66.14%、7.40%、271.04%、204.31%;T3 处理基质持水孔隙度最大，为74.49%，CK 处理最小，为31.62%;T2 处理基质大小孔隙比最大，T1 处理次之，T3 处理最小;T3 处理基质持水能力显著优于其他处理，且T3 处理分别比其他处理高出443.77%、35.44%、48.03%、15.19%;不同基质pH 值变化范围在6.78～7.01，CK 处理基质pH 值最大，T2 处理基质pH 值最小;不同基质EC 值变化范围在0.63～2.24 mS·cm-1，T3 处理最大，CK 处理最小。

2.2 不同基质处理对茭白植株生长的影响

由图1可知，5 种不同栽培基质处理对茭白苗期生长指标影响不同。定植后90 d，粗椰糠及其复配基质、细椰糠复配基质处理株高均显著高于对照，其中以T2 处理株高最大，为130.28 cm，CK 处理最小，为100.36 cm，椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照处理高出17.69%、29.81%、2.38%、9.56%;茭白叶长变化趋势与株高相似，定植后90 d，椰糠及其椰糠复配基质处理叶长均显著高于对照叶长，以T2 处理最大，为99.89 cm，CK 处理最小，为69.00 cm，且椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照处理高出30.03%、44.77%、15.46%、13.36%;各栽培基质处理的茭白苗期叶宽变化范围为0.77～2.77 cm，于定植后90 d，以T2 处理最大，T1 处理次之，T4 处理最小;各栽培基质处理的茭白苗期分蘖数变化范围为2.44～4.78，于定植后90 d，T1 处理最多，T2 处理次之，CK 处理最少。

2.3 不同基质处理对茭白植株叶绿素含量和光合参数的影响

2.3.1 不同基质处理对茭白叶绿素含量的影响 由表2可知，各处理叶绿素a质量分数以T2 处理最高，为2.91 mg·g-1，T1 处理次之，T4 处理最低;叶绿素b质量分数以CK 处理最低，为2.29 mg·g-1，其他处理间差异不显著;不同栽培基质处理总叶绿素质量分数T2 处理最高，为5.28 mg·g-1，CK 处理最低，为4.92 mg·g-1，椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照处理高出7.11%、7.32%、3.05%、1.22%;叶绿素a/b以T2 处理最大，T3 处理最小。

2.3.2 不同基质处理对茭白光合参数的影响 由表3可知，不同栽培基质处理茭白叶片的光合参数均高于CK。T2 处理茭白叶片净光合速率显著高于其他处理，椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照高21.29%、35.91%、6.89%、11.72%;茭白叶片气孔导度T1、T2处理均显著高于CK，T3、T4处理与对照差异不显著;4种不同基质处理茭白叶片胞间CO2浓度均与对照差异显著，以T4 处理最大，仅T1与T3 处理间差異不显著;茭白叶片蒸腾速率仅T2 处理与对照差异显著，而其他3处理均与对照差异不显著，椰糠及其椰糠复配基质处理蒸腾速率分别比对照提高34.63%、59.02%、15.16%、17.62%。

2.4 不同基质处理对茭白叶绿素荧光参数的影响

由表4可知，不同基质处理中，茭白PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）和PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）均以对照、T2处理为最大，非光化学淬灭系数（qN）均以对照处理为最大，而光化学淬灭系数（qP）以对照处理为最小。其中，PSⅡ最大光化学效率（Fv/Fm）与PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）均以T1 处理最小，均显著小于对照，其他各处理均与对照间差异不显著;光化学淬灭系数（qP）以T2 处理最大，CK 处理最小，且椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照提高13.73%、17.65%、7.84%、13.73%;非光化学淬灭系数（qN）CK 处理分别比椰糠及其椰糠复配基质处理提高36.11%、63.33%、11.36%、16.67%。

2.5 不同基质处理对茭白植株地上部、地下部干鲜质量的影响

由表5所示，其他4中不同栽培基质处理茭白植株地上部、地下部干鲜质量均显著高于对照。地上部鲜质量各处理间差异显著，T2 处理最大，CK 处理最小，椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照提高179.34%、205.52%、121.19%、148.25%;地上部干质量以T2 处理最大，T3与T4 处理差异不显著，其他处理间差异显著;地下部鲜质量椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照提高169.32%、263.45%、92.01%、123.08%;地下部干质量以T2 处理最大，椰糠及其椰糠复配基质处理分别比对照提高204.73%、259.12%、160.47%、177.03%。

3 讨论与结论

制作优良无土栽培基质的技术关键和核心是基质材料的选择与组成[19]。De 等[20]认为，一般基质的容重为0.10～0.80 g·cm-3;总孔隙度为70%～90%;马赞留等[21]认为，基质的通气孔隙度为15%～30%;王海洋等[22]提出，理想基质pH 值为6.50～7.00;Garcia 等[23认为基质的EC值为0.75～3.49 mS·cm-1。本试验中，椰糠及其椰糠复配基质的总孔隙度、pH及EC 值均在前人研究所提标准范围内，而粗粒椰糠及其复配基质的容重、通气孔隙度，以及细粒椰糠的通气孔隙度并没有在前人所提范围内。粗粒椰糠及其复配基质总孔隙度与通气孔隙度较大，持水能力有所不足。细粒椰糠持水能力较强，容易造成盐分累积。加入珍珠岩之后，粗粒椰糠及细粒椰糠EC 值分别降低21.74%、11.61%，表明添加珍珠岩对盐分累积有一定改善作用[14]。丁小涛[24]等研究表明，植物根系是吸收养分和水分的主要器官，根系的生长发育直接影响植物个体的生长发育。基质是决定作物根系生长环境的最主要因素，根际环境主要决定于基质理化性质[4]。在本试验所用基质中，V 粗粒椰糠∶V 珍珠岩=3∶1基质栽培的茭白生长指标优于其他处理，这可能是因为茭白具发达的须根系，在植株的短缩茎和根状茎上都分布有根系[25]。粗粒椰糠与珍珠岩复配基质总孔隙度较大，通气孔隙度较大，大小孔隙比较大，有利于茭白植株根系进行气体交换，促进根系发育，从而促进茭白幼苗的生长发育。而对于不同栽培基质对茭白幼苗根系活力的影响及其根系分布的情况仍有待进一步研究。

叶绿素a、叶绿素b在光合电子传递、类囊体薄膜稳定性等方面具有重要作用[24]。孙军利等[26]认为，植物叶片中叶绿素含量，直接关系着植物的生长和发育。本试验中，V 粗粒椰糠∶V 珍珠岩=3∶1基质栽培茭白幼苗总叶绿素含量最高，更有利于茭白幼苗植株生长发育，这与前述研究结果一致。叶绿素荧光分析技术可以探测植物光合生理状况，测定植物活有机体内光合机构的功能，及检验植物的抗逆性[27-28]。光化学淬灭系数（qP）反映的是PSⅡ天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的份额，在一定程度上反映了PSⅡ反应中心的开放程度[29]。非光化学淬灭系数（qN）反映的是PSⅡ天线色素吸收的光能不能用于光化学电子传递，而以热形式耗散的部分[30]。本试验结果表明，椰糠及其椰糠复配基质处理茭白幼苗叶片光合速率均高于普通土壤栽培处理，这与毛碧增等[31]基质栽培显著提高番茄幼苗的光合速率的研究结果一致。普通土壤栽培处理茭白幼苗地上部及地下部干鲜质量均显著低于椰糠及其椰糠复配基质处理，这可能与叶片光合作用有关。Lawlor[32] 研究表明，光合作用为植物的生长和繁衍提供同化物质，是植物正常生长发育必要的物质基础。V 粗粒椰糠∶V 珍珠岩=3∶1基质处理茭白幼苗叶片净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均优于其他处理，这可能与叶片中叶绿素含量有一定的相关性。在不同栽培基质处理下，椰糠及其椰糠复配基质处理的茭白幼苗叶片的光化学淬灭系数（qP）显著高于普通土壤基质处理，而椰糠及其复配基质处理的非光化学淬灭系数（qN）低于普通土壤基质处理，这表明使用普通土壤基质栽培，茭白幼苗叶片由于叶绿素含量较低等原因受到了一定胁迫抑制，需要增加叶片的热耗散来减轻胁迫伤害[24]。而对于不同栽培基质处理对茭白幼苗叶片光响应及叶片显微结构的影响仍需进一步的研究。

综上所述，椰糠及其椰糠复配基质处理茭白幼苗株高、叶长、总叶绿素含量、净光合速率等指标均优于普通土壤处理，可作为茭白幼苗的栽培基质。其中，V 粗粒椰糠∶V 珍珠岩=3∶1基质处理茭白幼苗植物学性状和叶片光合参数整体表现最佳，更适宜作为茭白幼苗的栽培基质。

参考文献

[1] 赵有为.中国水生蔬菜[M].北京：中国农业出版社，1999.

[2] 高盼，杨佳，王必武，等.不同生育期茭白对氮磷钾的吸收状况研究[J].湖北农业科学，2016，55（20）：5199-5201.

[3] 陈建明，何月平，张珏锋，等.我国茭白新品种选育和高效栽培新技术研究与应用[J].长江蔬菜，2012（16）：6-11.

[4] 王娟，陈立新，刘力勇，等.不同复合基质理化性质对草莓产量的影响及其主成分分析[J].北方园艺，2018（20）：52-57.

[5] 秦利杰，焦娟，文莲莲，等.不同基质对架式栽培番茄生长及产量的影响[J].山东农业科学，2018，50（12）：45-49.

[6] 喻景权，周杰.“十二五”我国设施蔬菜生产和科技进展及其展望[J].中国蔬菜，2016（9）：18-30.

[7] 王珧，王博伟，陈艳丽，等.不同混配基质对棱丝瓜幼苗生长的影响[J].中国瓜菜，2019，32（12）：45-48.

[8] 肖守华，赵西，肖真真，等.以椰糠为基质的设施甜瓜无土栽培基质配方筛选[J].山东农业科学，2019，51（1）：61-64.

[9] 刘佳，季延海，王宝驹，等.椰糠复合基质对温室番茄生长及品质的影响[J].江苏农业科学，2019，47（17）：150-154.

[10] 张明伟.椰糠基质与泥炭基质培育番茄苗效果对比试验[J].现代农业科技，2019（3）：43-44.

[11] 杨凡，米国全，唐艳领，等.小麦秸秆复合基质对番茄幼苗生长发育的影响[J].中国瓜菜，2020，33（4）：50-55.

[12] 张磊，李文虎，范淼珍，等.水肥一体化椰糠栽培技术对日光温室蔬菜品质的影响[J].江西农业学报，2016，28（4）：7-10.

[13] 姜玲.椰糠基质栽培番茄高产特性研究[D].福州：福建农林大学，2016.

[14] 任志雨，刘艳丽.不同配比的椰糠与珍珠岩基质对番茄幼苗生长和育苗效果的影响[J].天津农业科学，2018，24（5）：63-66.

[15] 朱国鹏，刘士哲，陈业渊，等.基于椰糠的新型无土栽培基质研究（Ⅱ）：配方试种筛选[J].热带作物学报，2005，26（2）：100-106.

[16] 仇淑芳，杨乐琦，黄丹枫，等.草炭椰糠复合基质对‘紫油菜生长和品质的影响[J].上海交通大学学报（农业科学版），2016，34（2）：40-46.

[17] 荆延德，张志国.栽培基质常用理化性质“一条龙”测定法[J].北方园艺，2002（3）：18-19.

[18] 李合生.植物生理生化实验原理和技术[M].北京：高等教育出版社，1998.

[19] 樊煜，李治勤，晏清洪，等.不同配比沙培基质对奶白菜发芽和生长的影响[J].中国瓜菜，2019，32（2）：40-42.

[20] DE BOODT M，VERDONDK O.The physical properties of the substrates in horticulture[J].Acta Horticulturae，1972，26：37-44.

[21] 馬赞留，蔡红海，戴云新，等.不同配比基质对番茄幼苗生长的影响[J].安徽农学通报，2018，24（15）：86-87.

[22] 王海洋，王春云，耿安红，等.不同混配醋糟基质对设施蔬菜育苗和生长及土传病害的影响[J].上海蔬菜，2017（2）：62-66.

[23] GARCIA-GOMEZ A，BERNAL M P，ROIG A.Growth of ornamental plants in two composts prepared from agroindustrial wastes[J]. Bioresource Technology，2002，83（2）：81-87.

[24] 丁小涛，姜玉萍，刘娜，等.不同栽培基质对夏季温室番茄生长和光合特性的影响[J].上海农业学报，2019，35（6）：46-53.

[25] 董昕瑜，周淑荣，郭文场，等.中国茭白的栽培管理、贮藏和食用方法[J].特种经济动植物，2019，22（3）：37-44.

[26] 孙军利，章智钧，张坤，等.不同配方基质的理化性质及其对草莓生长的影响[J].河南农业科学，2017，46（3）：118-121.

[27] BAKER N R.Chlorophyll fluorescence：a probe of photosynthesis in vivo[J].Annual Review of Plant Biology，2008，59：89-113.

[28] DE ELL J，VAN KOOTEN O，PRANGE R K，et al.Application of chlorophyll fluorescence techniques in postharvest physiology[J].Horticultural Reviews，1999，23：69-107.

[29] VAN KOOTEN O，SNEL J F H.The use of chorophyll fluorescence momenclature in plant stress physiology[J].Photosynthesis Research，1990，25：147-150.

[30] 徐蝉.氮肥对茭白生长及光合特性的影响[D].杭州：浙江大学，2011.

[31] 毛碧增，贺满桥，陈丽闽，等.蘑菇菌糠复配生物基质对番茄营养生长及光合作用的影响[J].核农学报，2015，29（9）：1821-1827.

[32] LAWLOR D W.Musings about the effects of environment on photosynthesis[J].Annals Botany，2009，103：543-549.