不同孔数穴盘与不同浓度营养液组合对黄瓜育苗质量的影响

王世琛 李舜伟 李欣 杨延杰 闫征南

摘要：为探究黄瓜穴盘苗质量与营养液浓度、不同孔数穴盘之间的关系，本试验以黄瓜品种“四季丰”为材料，以霍格兰营养液为标准配制不同浓度营养液（50%、1.0倍和1.5倍），研究不同孔数穴盘（50、72孔和105孔）与不同浓度营养液组合处理对黄瓜幼苗生长发育和生理指标的影响。结果表明，黄瓜幼苗的株高、茎粗、生物量、叶绿素含量、蔗糖含量、光合特性指标（Pn、Cs、Tr）与营养液浓度、穴孔体积呈正相关。1.5倍浓度营养液与50孔、1.5倍浓度营养液与72孔穴盘两组合处理培育的黄瓜幼苗株高、茎粗、光合特性、比叶重和纤维素含量无显著差异，但大多显著高于其它处理；除根长外，50孔穴盘培育的黄瓜其幼苗壮苗指数、叶绿素含量、蔗糖含量和根系结构指标均显著高于其它孔数穴盘处理。综上认为，适宜的高浓度营养液与50孔或72孔穴盘组合适宜培育优质黄瓜幼苗。

关键词：黄瓜幼苗；穴盘；营养液浓度；光合特性；根系结构；纤维素含量

中图分类号：S642.204+3 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2023）02-0064-07

黄瓜（CuLumis satimsL）是我国温室栽培的主要蔬菜种类之一，约占蔬菜栽培面积的60％-70%，其规模和产量均居世界首位。设施蔬菜大规模发展的同时，其育苗方式已转向工厂化穴盘育苗。穴盘育苗可以提高育苗效率，节省种子和空间，方便运输管理，有利于病虫害防治并可以进行大规模生产。其成苗时根系可以形成完整的根坨，便于移栽，同时根系不会受到损伤。研究表明，穴孔容积的大小影响基质的成坨，穴孔容积越小，越容易成坨。黄瓜是生产上采用穴盘育苗技术较早的蔬菜种类之一，研究其穴盘苗的壮苗标准及评价指标，对黄瓜种苗的商品化生产具有重要的理论和实践意义，但不同规格穴盘对幼苗质量有较大的影响。选择适宜孔数的穴盘类型，目的在于促进幼苗的生长发育，幼苗质量越高，越有利于定植后黄瓜缓苗及生长。

营养液作为无土栽培的核心要素，其配方和浓度能够调控植物的生长发育。适宜的营养液浓度能够促进植株的生长发育，保障果实的产量和品质，提高水肥利用率，避免不合理施肥抑制植株生长发育。在达到作物营养液浓度临界值之前，增加营养液浓度可以较好地促进植株的生长发育，有利于提高温室作物的产量。陈淑芳等研究表明，50%园试营养液处理黄瓜幼苗表现相对合理：任瑞珍等研究表明，黄瓜营养液育苗条件下，采用1.5倍营养液浓度较合适。但是在植物幼苗无土生产过程中，采用过高浓度的营养液育苗，苗期植株遇逆境发生徒长现象较为严重。因此营养液浓度应保持适宜，过高不但不会对作物生长发育起到促进作用，还会抑制作物生长，造成营养液浪费甚至污染环境。由此可见，探究适宜作物生长的营养液浓度至关重要。

前人在营养液浓度和穴盘孔数上做了大量研究，多数着重探究营养液浓度或穴盘孔数等单个因素对蔬菜幼苗生长的影响，关于两者相互组合对黄瓜幼苗生长的影响鲜有报道。因此，本试验设置不同孔数穴盘与不同浓度营养液的组合处理，研究其对黄瓜幼苗生长发育和生理指标的影响，以期选定适宜的营养液浓度和孔数穴盘，为培育优质黄瓜幼苗提供技术依据。

1材料与方法

1.1试验材料

供试黄瓜（cucurm.s satLmsL）品种为“四季丰”，购于青岛硕丰源种业有限公司。试验于2020年11月10日至12月2日在青岛农业大学人工气候室中进行。

1.2试验处理

将黄瓜种子分别播种于装有基质的50、72、105孔穴盘中，穴孔体积分别为55、40、20 mL，基质为混合基质（草炭：蛭石：珍珠岩=3：1：1，体积比）。以霍格兰营养液为标准配制不同浓度的营养液，分别为50%、1.0倍和1.5倍营养液，营养液电导率（EC）值分别为1.06、2.04、3.26 mS/cm。

本试验设置T1（50% -50孔）、T2（1.0倍-50孔）、T3（1.5倍-50孔）、T4（50% -72孔）、T5（1.0倍-72孔）、T6（1.5倍- 72孔）、T7（50% - 105孔）、T8（1.0倍-105孔）和T9（1.5倍-105孔）共9个处理。

黄瓜幼苗在人工气候室内培育，光照强度为200 umoL／（m2·s），光照周期为16 h/d，温度为20-24℃，空气相对湿度为60%-70%，CO2浓度不控制。播种后按照试验设计用相应浓度的霍格兰营养液进行浇灌培养，每3天浇灌1次。待黄瓜幼苗长至两叶一心时测定相关指标。

1.3试验指标与测定方法

黄瓜幼苗株高和茎粗分别用直尺和游标卡尺测量。采用便携式光合测定仪（Li-6400XT，Ll-COR公司，美国）测定黄瓜幼苗光合特性各指标，光照强度、叶片温度和co，浓度分别控制在200umol/（m2·S）、25℃和400 umol/mol。幼苗叶片叶绿素含量、蔗糖含量、纤维素含量测定均参照王学奎的方法进行。幼苗叶面积和根系结构分别使用叶面积仪（Yaxin-1241，北京雅欣理仪科技有限公司）和根系扫描仪（STD4800，Regent Instruments公司，加拿大）测定。地上部和地下部干重采用烘干称重法测定。壮苗指数参照杨艺煒等的方法计算。

1.4数据处理与分析

采用Microsoft Excel 2021进行数据整理与作图，采用DPS 7.05软件LSD法进行显著性分析（P<0.05）。聚类热图使用TBtools（http：//cj-chen.github.io/TBtools/）软件生成。

2结果与分析

2.1不同孔数穴盘与不同浓度营养液对黄瓜幼苗形态的影响

在相同孔数穴盘条件下，不同浓度处理黄瓜幼苗的株高和茎粗均随着营养液浓度的增大而增大（图1）。处理24 d，T3处理黄瓜幼苗株高较T1、12分别高23.5%和8.9％，T6处理较T4、T9分别高24.7％20.2％。由此可见，在本试验条件下，营养液浓度的升高有利于黄瓜幼苗生长，且相同营养液浓度下50孔和72孔穴盘较105孔穴盘更适宜于黄瓜幼苗生长。

2.2不同孔数穴盘与不同浓度营养液对黄瓜幼苗光合特性的影响

黄瓜幼苗的光合特性与营养液浓度呈正相关，与穴盘孔数呈负相关（图2）。72孔穴盘培育的黄瓜其幼苗叶绿素a含量和总叶绿素含量在50%营养液处理下显著高于1.0倍营养液，叶绿素b则在不同浓度营养液处理下无显著差异。在相同浓度营养液处理下，不同孔数穴盘处理幼苗叶绿素含量有显著差异，且随穴盘孔数的增多而减少。

在相同孔数穴盘条件下，不同浓度营养液处理黄瓜幼苗净光合速率（Pn）随着营养液浓度的增大呈上升趋势，且1.5倍营养液黄瓜幼苗较其它处理有显著差异。当穴盘孔数为72孔时，气孔导度（Gs）和蒸腾速率（Tr）较其它浓度营养液处理无显著差异。胞间Co2浓度（Ci）则随营养液浓度的增大呈降低趋势，且1.5倍营养液与50％营养液处理下有显著差异。在相同浓度营养液条件下，50孔穴盘和72孔穴盘中黄瓜幼苗各光合指标值无显著差异，两者均显著大于105孔穴盘处理，且T9处理较T3净光合速率降低20.2%。

由此可见，营养液浓度升高会降低黄瓜幼苗对光能的捕获能力，不利于黄瓜幼苗叶绿素含量的产生：相同浓度营养液条件下50孔和72孔穴盘较105孔穴盘更适宜黄瓜幼苗叶绿素含量的积累，且叶片颜色浓绿、生长健壮。1.5倍营养液与50、72孔穴盘组合更适宜黄瓜幼苗进行光合作用。

2.3不同孔数穴盘与不同浓度营养液对黄瓜幼苗根系结构的影响

由图3可知，50孔和72孔穴盘中黄瓜幼苗的根长、根表面积和根体积均随营养液浓度增大而降低，且50％浓度营养液与其它倍数营养液处理间黄瓜幼苗3个指标均差异显著：105孔穴盘中各浓度营养液处理下黄瓜幼苗无显著差异：除T3处理根长外，50孔穴盘中黄瓜幼苗的各个根系结构指标均显著高于其它孔数穴盘中幼苗。由此可见，50孔穴盘相较于其它孔数穴盘更适宜黄瓜幼苗根系生长。

2.4不同孔数穴盘与不同浓度营养液对黄瓜幼苗生物量的影响

由图4和图5可知，相同浓度营养液条件下不同孔数穴盘处理对黄瓜幼苗的壮苗指数、单株地上部和地下部干、鲜重均有显著影响，且随着穴盘孔数的增加各个指标数值均呈下降趋势。相同孔数穴盘条件下，1.0倍和1.5倍浓度营养液处理黄瓜幼苗的壮苗指数无显著差异，地上部鲜重及地上、地下部干重随着营养液浓度的增大呈升高趋势，且除地上部鲜重外其它指标值间无显著差异。50孔和105孔穴盘中，不同浓度营养液处理下相同孔数穴盘中黄瓜幼苗的地下部鲜重无显著差异。黄瓜幼苗的比叶重随营养液浓度升高数值增大，50％、1.5倍营养液浓度处理间有显著差异。

综上所述，50孔和72孔穴盘中各浓度营养液处理黄瓜植株生长旺盛，叶片长势良好。其中，50孔穴盘与高浓度营养液组合更适宜黄瓜幼苗的生长发育，有利于其光合作用。

2.5不同孔数穴盘与不同浓度营养液对黄瓜幼苗生理指标的影响

图6显示，在相同孔数穴盘条件下，黄瓜幼苗的蔗糖和纤维素含量均随营养液浓度的升高呈上升趋势，均为1.5倍浓度营养液处理达最大值。在相同浓度营养液条件下，50孔和72孔穴盘处理黄瓜幼苗蔗糖含量显著高于105孔穴盘处理。50孔穴盘中不同浓度营养液处理黄瓜幼苗的蔗糖含量差异显著，72孔和105孔穴盘中1.0倍和1.5倍营养液处理黄瓜幼苗的蔗糖含量无显著差异，且均显著高于50%浓度营养液处理。72孔穴盘中50％与1.0倍浓度营养液处理黄瓜幼苗的纤维素含量无显著差异，且与1.5倍营养液处理差异显著。

由此可知，不同孔数穴盘浇施不同浓度营养液对黄瓜幼苗生理指标的影响不同，适宜的营养液浓度和穴盘孔数可以通过提高幼苗蔗糖和纖维素含量来增强幼苗的营养代谢，从而培育壮苗。

3讨论与结论

在黄瓜设施生产中，环境条件是实现其高产、高效、优质生产的关键因素。对于穴盘孔数和营养液浓度的选择和优化是无土栽培育苗生产获得成功的重要保障。本试验中，黄瓜幼苗的株高和茎粗均与营养液浓度呈正相关关系，一定范围内的营养液浓度增加利于植株快速生长，株高和茎粗均呈上升趋势，提高幼苗质量，但低浓度营养液处理下植株长势偏弱。这可能是由于植株所需营养供应不足而引起。在三种不同规格穴盘处理中，随着穴盘孔数的减少和营养面积的增加，幼苗的株高和茎粗增加并表现出显著性差异，这与徐立功、王加倩等的研究结果一致。在105孔穴盘中，虽然幼苗形态指标随着营养液浓度的增加呈上升趋势，但各处理均出现幼苗长势偏弱现象，这可能是由于穴盘孔数增加后其容积减小，致使植株根系生长空间减小，从混合基质获取的营养元素不足以及保水能力减弱。

光合作用是植物生长的重要能量来源和物质基础，一定范围内叶绿素含量的高低将直接影响幼苗叶片的光合作用能力，叶绿素含量越高，光合能力越强、增产潜力越大。本试验中，50孔穴盘中黄瓜幼苗叶片的叶绿素含量较高，但随着穴盘孔数的增加，叶绿素含量呈下降趋势，处理之间有显著性差异。这可能是由于幼苗生长空间的限制使光照未得到适宜的补充。T7和T8处理叶绿素含量较低，表现出植株生长慢、生物量低，可能是由于叶片叶绿素合成过程中因缺乏氮和镁元素而引起的缺素症造成。倪纪恒、Li等研究表明，营养液浓度过低无法满足植株生长发育对养分的需求，适宜的营养液浓度利于植株提高叶绿素含量。本试验中，低浓度营养液和多孔数穴盘处理黄瓜幼苗的净光合速率、气孔导度、蒸腾速率均显著偏低，可能是由于低浓度处理中的营养缺乏引起，这与王龙等的研究结果一致。一定范围内，营养液浓度的增大和适宜的穴盘孔数对幼苗的光合作用起促进作用，使幼苗气孔张开、气孔导度增大，进入细胞的CO2增多，胞间CO2浓度降低，参与光合作用的CO2增多，净光合速率增大，同时减少气孔阻力，使幼苗的蒸腾作用得到增强。

根系是植物生长发育时期活跃的吸收器官和合成器官，也是植物最先感受环境因子信号的器官，对整个植株的生命活动具有重要影响。蔬菜幼苗根系结构特征能够反映根系生长和代谢能力的强弱。50孔穴盘中黄瓜幼苗的根长、根表面积和根体积显著高于其它处理，表明幼苗根系的生长与穴孔体积呈正相关，50孔穴盘更适宜幼苗根系的生长，与狄文伟、孙齐宇等的研究结果一致。本试验结果表明，随着穴盘孔数的增多，黄瓜穴盘苗的壮苗指数呈下降趋势，这可能是因为幼苗生长空间减小对其正常生长产生影响。相同孔数穴盘处理下，随着营养液浓度的增大，幼苗的干重和地上部鲜重逐渐增加，说明一定范围内增加营养液浓度有利于黄瓜幼苗鲜重和干重的增加，与杨青松、李邵等的研究结果一致。以上表明穴盘孔数为幼苗生长的主要影响因素，影响幼苗的干物质积累。

纤维素和蔗糖含量均随营养液浓度的增加呈上升趋势，并随穴盘孔数的增加而减少。T3和T6处理两项指标均与其它处理差异显著，表明1.5倍营养液与50孔、72孔穴盘组合较适宜幼苗纤维素和蔗糖积累，同时营养液浓度的增加为幼苗及时提供营养元素，促进植株体内有益物质的生成。

综上可知，保证营养液浓度与穴盘孔数的关系协调进而提高营养液利用效率，是实现低投入和黄瓜优质高产的重要基础。营养液浓度高且穴盘穴孔体积大，黄瓜根系的营养面积就大，就有利于幼苗生长，但营养液与基质用量大会提高生产成本。相反，营养液浓度低且穴孔体积小，黄瓜根系的营养面积就小，且幼苗对环境敏感，不利于幼苗生长，但基质用量少，可降低生产成本。综合认为，本试验条件下，可选择适宜的高浓度营养液与50孔或72孔穴盘组合进行黄瓜穴盘育苗，但在实际生产中仍需要考虑育苗成本和客户需求。