水肥耦合对草莓生长发育与产量及水分利用效率的影响

杨振华， 王新宁， 郭俊强， 王 锋， 张 迪， 张 雯

(1.杨凌职业技术学院， 陕西 杨凌 712100; 2.延安向新农业科技有限公司， 陕西 延安 716000)

0 引言

【研究意义】随着设施草莓集约化、产业化的发展，高效的立体槽架生产模式代替传统高垄栽培成为发展方向，立体栽培常用基质配比为草炭、蛭石及无机盐等材料，其含水量和EC值极易受温室内温度和湿度影响。草莓为须根系浅根植物，对水肥需求较敏感，水肥过多，易发生沤根烧叶现象，水肥不足易导致植株生长发育不良，影响产量。因此，探明设施草莓水肥供给水平对植株生长发育与产量至关重要。【前人研究进展】在温室实际栽培中调控水肥供应，使之与作物的需水和需肥规律相配，可以达到节水省肥的目的，在提高作物产量和品质的同时，降低成本投入，提高经济效益。张智等[1-3]基于TOPSIS和灰色关联评价的基础上，建立基于草莓综合生长的水肥调控模型，并利用MATLAB进行优化。适宜的水肥供给是草莓植株生理代谢的物质基础，也是提质增效的重要保障，有利于节约生产成本，促进草莓的生产效率提高[4-5]。【研究切入点】目前A型立体栽培槽架广泛应用于草莓设施栽培中，但A型立体栽培槽架无土栽培中最佳水肥配比及其对草莓植株花枝数和产量的影响研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】以A字型3层槽装填无土栽培基质(草炭∶蛭石∶无机盐=1∶2∶1)为栽培体系，研究施用不同梯度水肥对草莓植株花枝数与产量的影响，筛选最佳水肥供给水平，为立体草莓高效栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

草莓品种为红颜，3叶1心定植到A型立体栽培槽架，株距15 cm。A型立体栽培槽架主体框架为钢结构，共有3层，顶层1排栽培槽，中层及底层左右两侧栽培架各安装2排栽培槽，栽培槽直径为0.2 m。滴灌头插入每个草莓植株根系周围，槽底部有排水装置。试验在杨凌职业技术学院草莓产业发展示范基地进行，冬暖日温室(34°16′N，108° 4′E)坐北朝南，温室东西长100 m，南北跨度12 m，每槽架间距1.5 m，总共摆放30架。

1.2 试验设计

草莓苗定植7 d(2019年9月5日)缓苗结束后至头茬果成熟(2019年12月25日)期间设置3个肥料(雅冉平衡水溶肥N∶P∶K=15∶16∶17，TE：MgO)水平，分别为F10.05%、F20.1%和F30.2%；2个水分水平，W1(低水，基质水分含量30%)、W2(高水，基质水分含量70%)，利用水分检测仪(托普云TZS-2X-G土壤水分记录仪)对基质进行实时监测记录，基质水分含量保持各处理水平。试验采用完全随机区组设计，共6个处理(W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3)，另设CK(清水，基质水分含量100%)，每处理3次重复，各处理采用单独的贮液滴灌系统，通过水肥一体化系统滴入基质槽内，通过计时器控制水的流量[6-10]。

1.3 测定指标

植株缓苗结束后10 d(9月25日)测定不同水肥处理草莓叶片的叶绿素含量及叶片光合速率变化，连续晴天8:30—11:30用Li-6400型便携式光合仪测定光合效率，每重复选择1株代表性植株；使用SPAD-502 叶绿仪测定叶绿素含量，随机选取草莓中心1～3片近期展开的功能叶进行测量。待头茬花芽分化结束后10 d，随机统计不同处理的花枝数和花朵数。待头茬果成熟后每重复随机取5个点采摘果实，利用天平测定最大单果重和产量[11-12]。

1.4 数据统计与分析

试验数据用Excel 2010进行统计，用SPSS 20.0进行差异显著性(Duncan,P<0.05)分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理草莓的叶绿素含量及净光合速率

由图1可见，不同处理间草莓叶片中叶绿素含量、净光合速率存在差异。叶绿素含量CK最大，为6.02 mg/g，W2(高水)水平下3个肥料梯度处理明显高于W1水平，且叶绿素含量在同一水分水平下表现为F1

2.2 不同处理草莓的花枝数及花朵数

从图2可知，花枝数和花朵数CK最小，分别为1.1个和7.37朵，显著低于W1、W2水平下的6个处理，说明饱和水灌溉下不利于花芽的形成；W1水平下3个肥料梯度处理的花枝数和花朵数高于W2水平，相较而言，W1水平下F1的花枝数和花朵数最多，分别为3.9个和17.34朵。

2.3 不同处理草莓的单果重和产量

从图3可知，W2水平下草莓的平均单果重和最大单果重均高于W1水平， W2F3最大，分别为30.23 g和71.92 g；CK最低，分别为21.12 g和52.14 g。平均单果重各处理间差异不显著；最大单果重W2F3与W2F1间无显著差异外，显著高于其余处理。

从图4可知，草莓产量W1F3最高，为69 890 kg/hm2；CK最低，为61 670 kg/hm2。W1水平下3个肥料梯度处理的产量显著高于W2水平，原因是植株营养生长时期低水水平各处理花芽分化较佳，花枝数和花朵数高于高水水平，坐果量较多。

2.4 不同处理草莓的水分利用效率

从图5可知，水分利用率CK显著低于W1和W2水平的6个处理，其中W1F3最高，为15.1 kg/m3，约为CK的2倍。W1水平下3个肥料梯度处理显著高于W2水平，且在同一水分水平下施肥浓度对水分利用率有一定影响，表现为F1

2.5 草莓各性状间的相关性

由表1可知，草莓8个农艺性状间存在不同程度的相关性，其中，叶绿素与净光合速率和产量呈极显著正相关，与花朵数和花枝数呈极显著负相关，与水分利用率呈显著正相关；净光合速率与花朵数和花枝数呈极显著负相关，与产量和水分利用率呈显著正相关；花朵数与花枝数和产量呈极显著正相关，与水分利用率呈显著正相关；花枝数与产量呈极显著正相关，与水分利用率呈显著正相关；产量与水分利用率呈极显著正相关；其余各农艺性状间无显著相关性。

表1 草莓各性状间的相关性

3 讨论

叶绿素含量是表征植物生长状况的一个重要指标，与植物发育阶段有较好的相关性，可视作发育阶段(特别是衰老阶段)的指示器。同时，叶绿素含量与植株的净光合速率呈正相关关系，其含量直接反映了植物对光能利用能力。有研究发现，氮肥可影响叶片中叶绿素的合成，进而影响植株的光合作用[13]。董伟欣等[14]研究发现，随着施氮量增加，小麦旗叶的叶绿素含量、净光合速率和气孔导度逐渐升高，其中浇2次水的叶绿素含量和净光合速率升高程度更明显。王甫等[15]研究发现，高肥(施肥量为90 kg/hm2)处理下中水(单次灌水量为3.6 mm)、高水(单次灌水量为4.8 mm)处理冬草莓净光合速率较对照处理(单次灌水量为6 mm，施肥量为75 kg/hm2)可提高1.6%～7.6%。试验结果表明，CK(清水，基质水分含量100%)水平下草莓叶绿素含量和净光合速率均大于W1(低水)、W2(高水)水平。原因在于水肥对净光合速率既相互促进，又相互制约，存在显著的交互作用，合理的水肥管理能显著提高叶片的光合速率；草莓经过缓苗期后，植株的各项生理指标仍处在旺盛期，对水的需求远远大于对肥的需求[16]。

花芽分化是草莓栽培中最重要的发育阶段之一，草莓植株花芽分化与产量直接相关。草莓植株生长、花芽分化及果实生长对水肥需求变化较大，水肥需求曲线具有明显的增长特征，必须进行跟踪观测分析，制定出精细化水肥管理方案。植物的花芽分化及花器官形成与水分和土壤养分有较大关系，即适度的水分胁迫可以促进花芽分化，灌水有利于花器官的发育；土壤养分中氮肥供应充分，随着磷肥供应增加，花芽形成率也增加[17-18]。袁小军等[18]研究发现，在花芽分化前期对养分的需求明显，即与对照相比，施肥显著促进花芽生长，其中氮肥能显著促进花芽分化及伸长；在分化后期，各处理的花芽生长差异逐渐缩小，差异不显著。王翠玲等[19]研究发现，不同水肥处理间草莓的各生长指标均存在显著性差异，土壤含水量在75%水平下最强，在50%水平下最弱。研究结果表明，草莓缓苗后适宜控水控肥，叶绿素含量和光合速率相对高水肥水平低，植株营养生长减弱，植株的节间较短，避免徒长，利于花芽分化的形成，为后期的早产高产奠定基础；但随着膨果期开始，水肥利用效率增加，说明膨果期对水肥需求量增加，通过高水肥管理措施可以提高果实的平均单果重，利于增加单位面积产量。

水分利用效率反应植物耗水量与产出的比值关系，是评价一定水分条件下植物生长适宜度的综合指标[1]。以基质含水量30%水平下肥料浓度为0.05%、0.1%和0.2%时均可保障植株正常的营养生长，未造成植株徒长和较高的花芽分化，其中基质水分含量30%和肥料浓度0.05%水肥处理的花枝数和花朵数最多。从果重看，低水肥下单果重和平均果重较高水肥小，说明在膨果期要采用高水肥管理；从水肥利用效率和单位面积产量综合看，W1F3(基质水分含量30%，肥料浓度0.2%)处理为最优的水肥组合，这也说明后期产量需要加大水肥管理。低肥水分供给提高了草莓植株水分利用率，还节约水资源，与罗亚勇等[20-21]的研究结果一致。

4 结论

基质水分含量30%水平下3个肥料处理的草莓叶绿素含量、光合效率较70%下3个处理的低，膨果期植株对水肥需求加大，基质水分含量30%和肥料浓度0.2%的水肥处理组合水肥利用效率和单位面积产量表现更突出。在草莓生长前期，饱和灌水有利于叶片叶绿素含量的积累和净光合速率的增加；从花芽分化期开始，饱和水灌溉下不利于花芽的形成，基质水分含量30%和肥料浓度0.2%处理对花芽的伸长、产量的增加和水分利用率的提升更有利。