潮汐灌溉营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗生长的影响

庄团结 董春娟 雷 蕾 刘冰珠 尚庆茂

（中国农业科学院蔬菜花卉研究所，农业农村部园艺作物生物学与种质创制重点实验室，北京 100081）

番茄（）是我国主栽蔬菜种类，据FAO 统计数据，2019 年我国种植面积约为108 万 hm，产量约为6 276 万 t（http：//www.fao.org）。番茄生产以育苗移栽为主，穴盘为容器，采用人工轻质基质和灌溉施肥技术，进行高密度育苗，已成为番茄主要育苗形式。目前，穴盘育苗灌溉方式主要有3 种：顶部喷灌、漂浮灌溉、潮汐灌溉。潮汐灌溉是底部供给水肥，水肥经育苗容器底部排水孔在毛细管作用下由下而上渗入基质，并逐步扩散至整个基质供根系吸收（董春娟 等，2017）。相比于顶部灌溉，潮汐灌溉具有节肥、节水、省工，提高幼苗的均匀性，降低病虫害的发生，减少苔藓类植物的生长和保护生态环境等优势，符合绿色发展的理念（Dumroese et al.，2006；Schmal et al.，2011；张学军 等，2012；台连丽，2017；李倩 等，2019）。潮汐灌溉在国外花卉育苗上应用广泛，近几年在国内逐渐开始应用于蔬菜、花卉育苗，但由于相关研究较少、技术指标缺乏，制约了潮汐灌溉大面积推广应用。本试验以番茄品种中杂302为试材，分段设计营养液浓度，测定、分析番茄穴盘苗生长发育参数和养分吸收利用率，旨在为番茄潮汐灌溉穴盘育苗提供实践参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试番茄品种为中杂302，购于中蔬种业（北京）有限公司，发芽率为85%。选用72 孔穴盘（540 mm × 280 mm × 50 mm，上口径40 mm，下口径18 mm，单穴孔容积约37 mL），购自台州隆基塑业有限公司。育苗基质采用草炭∶蛭石∶珍珠岩为3∶1∶1混配而成，pH 值为5.5；品氏托普草炭，粒径0～10 mm，购自北京林大林业科技股份有限公司；珍珠岩和蛭石，园艺级，粒径2～4 mm，购自河北灵寿县汇鑫蛭石厂。

1.2 试验方法

试验于2019 年9—11 月在中国农业科学院蔬菜花卉研究所玻璃温室内进行，9 月25 日用5%次氯酸钠浸种消毒10 min 后播于72 孔穴盘，分5 个阶段潮汐灌溉不同浓度的Hoagland 营养液，基本配方浓度为1.0×，配制0.25×、0.5×、1.5×、2.0×营养液，并分别测定EC 值。Hoagland 营养液配方为：Ca（NO）· 4HO 945 mg · L，KNO607 mg · L，MgSO· 7HO 493 mg · L，NHHPO115 mg · L，EDTA-2NaFe 30 mg · L，HBO2.86 mg · L，MnSO· 4HO 2.13 mg · L，ZnSO· 7HO 0.22 mg · L，CuSO· 5HO 0.08 mg ·L，（NH）MoO· 4HO 0.02 mg · L，均用AR级化学试剂。

育苗期间平均温度（21.7 ± 1）℃/（16.9 ± 1）℃（昼/夜），平均空气相对湿度59% ± 5%，平均光照强度165 100 lx。将番茄穴盘苗生长发育进程分为5 个阶段：第Ⅰ阶段，播种至出苗；第Ⅱ阶段，出苗至子叶平展；第Ⅲ阶段，子叶平展至二叶一心；第Ⅳ阶段，二叶一心至三叶一心；第Ⅴ阶段，三叶一心至四叶一心。根据生长阶段共设9 个营养液浓度组合：处理1，1.0×-1.0×-1.0×-1.0×-1.0×；处理2，0.5×-0.5×-0.5×-0.5×-0.5×；处 理3，0.25×-0.25×-0.25×-0.25×-0.25×；处理4，0.5×-0.5×-0.5×-1.0×-1.0×；处理5，1.0×-1.0×-1.0×-1.5×-1.5×；处理6，0.25×-0.25×-0.5×-1.0×-1.0×；处理7，0.5×-0.5×-1.0×-1.5×-1.5×；处理8，0.5×-0.5×-1.0×-2.0×-2.0×；处理9，0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×。以清水处理为对照（CK），每处理4 次重复，每重复1 盘。

1.3 项目测定

播种后第5～10 天统计出苗率；播种后第9 天（子叶平展）、第16 天（二叶一心）、第30 天（三叶一心）、第37 天（四叶一心），每穴盘分别选取长势一致的幼苗10 株，测定生长指标。株高采用直尺法测量茎基部到顶端生长点距离；茎粗采用游标卡尺法测量茎基上部1 cm 处直径；叶片叶绿素含量采用SPAD-502 便携式仪测定，用SPAD 值表示；总根长、根平均直径、根体积、根表面积和叶面积采用LA-S 分析系统进行分析；茎叶和根系鲜、干质量采用称重法测定。计算壮苗指数、根冠比、干质量增长率。

壮苗指数=茎粗/株高×全株干质量

根冠比=地下部干质量/地上部干质量

植株总N 含量采用凯氏定氮法测定，总P、总K 含量采用电感耦合等离子体发射光谱法测定（中国土壤学会农业化学专业委员会，1983）；营养液总N、总P、总K 含量分别参照GB 11894—1989《碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》、GB 11893—1989《钼酸铵分光光度法》、GB 9836—1988《原子吸收分光光度法》测定；基质总N、总P、总K 含量分别参照GB 7173—1987《半微量开式法》、GB/T 9837—1988《钼酸铵分光光度法》、GB 9836—1988《原子吸收分光光度法》测定。计算幼苗养分吸收积累量、养分利用率、穴盘苗干质量增长率。

幼苗养分吸收积累量=养分含量×单株干质量

养分利用率=（处理单株养分含量-对照单株养分含量）/单穴养分净供给量× 100%

穴盘苗干质量增长率=阶段干物质增长量/相应天数

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 软件处理试验数据和作图，利用SAS 9.1.3 软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 营养液浓度对番茄穴盘苗出苗率的影响

如表1 所示，在第Ⅰ阶段，营养液浓度直接影响番茄穴盘苗的出苗率。播种后的第5 天和第6 天属于快速出苗期，第7 天以后逐渐开始趋于稳定。播种后第7 天，1.0×处理的出苗率显著高于0.5×、0.25×处理和CK，分别提高了6.30、6.68、7.71 百分点；播种后第8 天，1.0×处理显著高于0.25×处理和CK，分别提高了6.25、8.15 百分点；播种后第9 天，1.0×处理显著高于CK，提高了6.94 百分点；播种后第10 天，各处理出苗率均超过80%。

表1 不同营养液浓度对番茄穴盘苗出苗率的影响

2.2 营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗茎叶生长的影响

由表2 可知，随着幼苗生长发育，穴盘苗株高、茎粗、茎叶干质量和鲜质量、叶面积、SPAD呈逐渐上升趋势。在第Ⅴ阶段，处理9（0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×）的株高、茎粗、叶面积、茎叶干质量和鲜质量均显著高于其他处理，比其他处理分别提高15.76%、12.93%、46.42%、20.87%、43.89%以上；SPAD 值显著高于处理3。从各生长阶段的前3 个不同浓度营养液处理可以看出，较高浓度营养液处理穴盘苗茎叶的生长发育较好，茎叶生长量随营养液浓度的增加而增加。

表2 不同营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗茎叶生长的影响

2.3 营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗根系生长发育的影响

由表3 可知，随着生长发育阶段增加，穴盘苗根鲜质量、根干质量、根体积、总根长、根表面积、根平均直径呈上升趋势。第Ⅴ阶段，处理9 根系生长最好，根鲜质量显著高于除处理2、4 外的其他处理，提高25.49%以上；根干质量显著高于处理3、5、6、7、8，提高23.14%以上；根体积显著高于除处理1 外的其他处理，提高22.46%以上；总根长显著高于除处理2、7 外的其他处理，提高14.18%以上；根表面积显著高于除处理2 外的其他处理，提高20.46%以上；根平均直径显著高于处理3，提高了13.51%。整个生长阶段，前期灌溉低浓度营养液促进根系生长，后期适宜的高浓度营养液可促进根系生长。

2.4 营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗根冠比及壮苗指数的影响

由表3 可知，随着生长发育阶段增加，穴盘苗壮苗指数逐渐增加，而根冠比呈先增加后降低的趋势。第Ⅴ阶段，处理9 壮苗指数显著高于其他处理，提高27.21%～76.42%；处理3 壮苗指数最低，根冠比最大，且显著高于其他处理；处理9 根冠比最小，显著低于除处理1 之外的其他处理。从各生长阶段的前3 个不同浓度营养液的处理可以看出，壮苗指数随营养液浓度的增加而增加；根冠比在低浓度处理时较大，高浓度处理下较小。

表3 不同营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗根系生长发育及根冠比、壮苗指数的影响

2.5 营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗干质量增长速率的影响

由图1 可知，不同生长阶段，番茄穴盘苗干质量的增长速率不同。随着生长发育阶段的增加，各处理穴盘苗干质量的增长速率逐渐提高，各处理穴盘苗干质量增长速率均在第Ⅴ阶段达到最大值。

图1 不同营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗干质量增长速率的影响

2.6 营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗养分吸收利用的影响

由图2-a 可知，不同营养液浓度供给改变了番茄穴盘苗的矿物质养分吸收情况，处理9 的N、P、K 吸收积累量最高，分别比其他处理高20%～198%、43%～233%、40%～218%，差异达显著水平（除N 吸收积累量与处理1、8 差异不显著外）。由图2-b 可知，营养液低浓度的处理N、K 利用率较高，营养液高浓度的处理N、K 利用率较低，而营养液浓度对P利用率的影响不大；处理9的N、P、K 利用率分别为14.35%、6.10%、15.92%。

图2 营养液浓度分段设定对番茄穴盘苗养分吸收利用的影响

3 结论与讨论

第Ⅰ阶段灌溉营养液可促进番茄出苗。在本试验设定浓度下，营养液浓度对最终出苗率没有影响，但高浓度营养液可以加快出苗速度，与前期研究结果一致，但如果前期启动肥添加量过高会降低出苗率（刘宗立 等，2006；尚庆茂 等，2006；张志刚 等，2016）。

分段设定营养液浓度显著影响穴盘苗的生长发育。本试验中，在穴盘苗整个生长阶段，前期和后期较高浓度的营养液能促进幼苗茎叶的生长；前期低浓度营养液可以促进根系的生长，高浓度抑制地下部的生长，后期较高浓度能促进根系的生长；植株干质量增长速率随着生长阶段的增加而提高，各处理植株干质量在第Ⅴ阶段增长速率最大。穴盘苗前期生长慢，需肥量小，后期生长快，需肥量增加。番茄穴盘育苗前期施用低浓度肥料，后期施用高浓度肥料，可调节幼苗养分到适宜水平，采用此种施肥方式培育的番茄幼苗质量较好，定植后产量较高，但过低的肥料浓度不利于幼苗后期的生长（Garton &Widders，1990；张志刚 等，2016）。育苗过程中盲目过量施肥，不仅加大生产成本，还易造成盐分障碍，生产物质分配受阻，根系生长受阻，减少养分吸收，导致茎叶生长缓慢（加藤彻，1981；蒋名川和解淑贞，1985；何伟明和陈殿奎，1996）。研究表明，与传统滴灌系统相比，采用底部灌溉系统进行浇灌时应降低营养液浓度（Douglas，2001；Mak &Yeh，2001；Yeh et al.，2004；Zheng et al.，2004，2010；Montesano et al.，2010；Bouchaaba et al.，2015）。顶部灌溉育苗主要采用播种前添加肥料，后期浇灌清水或者播种前添加基肥，后期浇灌同一浓度营养液，但肥料添加量不易掌握，营养液浓度不能根据幼苗生长需求规律进行改变，施肥过多会抑制幼苗正常生长，施肥过少则不利于幼苗生长（杨国放 等，2011；张志刚 等，2016）。潮汐灌溉能根据幼苗生长需要进行精准智能灌溉，很好地解决顶部灌溉存在的相关问题。分段设定营养液浓度能够显著影响幼苗养分的积累和利用。本试验中植株对N、P、K 的吸收积累量随营养液浓度的增加而增加，但过高会抑制养分的积累。营养液供给浓度会影响培养介质溶液与根系自由空间的矿质元素浓度梯度，从而影响幼苗根系对矿质元素的积累（Jong et al.，2008）。本试验中，随营养液浓度的增加幼苗对N、K 利用率逐渐降低，是因为低浓度营养液下，养分能被植株最大量吸收，在一定程度上，随着土壤养分有效性的降低，植物的养分利用率增大（Brijham et al.，1995）。

综合各项指标，筛选出最适番茄潮汐式育苗的营养液浓度组合为处理9（0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×），在此营养液浓度供给下番茄幼苗中矿物质元素N、P、K 的吸收积累量最高，分别为15.8、10.1、21.0 mg · 株，N、P、K 的利用率分别为14.35%、6.10%、15.92%。