西葫蘆穴盤育苗潮汐灌溉技術(shù)研究

劉宏久 鄭佳琦 高艷明等

摘要：以西葫蘆（Cucurbita pepo L.）為試材，采用潮汐灌溉和頂部灑水（CK）2種灌溉方式，其中潮汐灌溉有2個(gè)灌溉時(shí)長(zhǎng)水平：15 min/次、30 min/次，3個(gè)灌溉頻率水平：1次/d、1次/2 d、1次/3 d，共7個(gè)處理；探討了潮汐灌溉和頂部灑水2種灌溉方式對(duì)西葫蘆穴盤苗生長(zhǎng)及生理變化、基質(zhì)電導(dǎo)率、含水量和灌水量的影響。結(jié)果表明，與頂部灑水灌溉方式相比，潮汐灌溉的15 min/次、1次/d處理和30 min/次、1次/d處理的穴盤苗素質(zhì)最佳，且分別節(jié)水10%、6%；最優(yōu)潮汐灌溉制度是灌溉高度為穴盤高度的2/3 （3 cm）、灌溉時(shí)長(zhǎng)為15 min/次、灌溉頻率為1次/d。

關(guān)鍵詞：西葫蘆（Cucurbita pepo L.）；潮汐灌溉；灌溉方式；頻率；穴盤苗

中圖分類號(hào)：S642.6；S607+.1；S604+.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）14-3414-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.021

Effects of Ebb and Flow Irrigation of Summer Squash Plug Seedlings

LIU Hong-jiu，ZHENG Jia-qi，GAO Yan-ming，LI Jian-she

（School of Aguicultural， Ningxia University， Yinchuan 750021， China）

Abstract： Taking summer squash （Cucurbita pepo L.） as study object， setting two irrigation method between the ebb and flow irrigation and top-irrigation （CK），where ebb and flow irrigation set two irrigation time levels：15 min/times，30 min/times， three irrigation frequency levels：1 times/d，1 times/2 d，1 times/3 d，a total of 7 treatment. Effects of ebb and flow irrigation and top-irrigation on plug seedling growth and physiological changes，matrix conductivity and moisture and irrigation amount was studied. The results showed that： Compared with the top-irrigation，plug seedlings quality and saving water tidal irrigation of 15 min/times +1 times/d and 30 min/times +1 times/d are best，and water saving were respectively 10% and 6%；Under certain environmental conditions， the optimal ebb and flow irrigation system was irrigation height is 3 cm， irrigation time is 15 min/times， irrigation frequency was 1 times/d.

Key words： summer squash（Cucurbita pepo L.）； ebb and flow irrigation； irrigation methods； frequency； plug seedling

西葫蘆（Cucurbita pepo L.）原產(chǎn)于北美洲，19世紀(jì)傳入中國(guó)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)各地均有大面積栽培[1]；目前西葫蘆的工廠化育苗技術(shù)推廣和研究發(fā)展迅速，而灌溉是工廠化育苗的關(guān)鍵。工廠化育苗的灌溉主要有傳統(tǒng)的頂部灑水灌溉和快速發(fā)展的潮汐灌溉等方式[2，3]，潮汐灌溉是針對(duì)盆栽植物的營(yíng)養(yǎng)液栽培和容器育苗所設(shè)計(jì)的底部給水特點(diǎn)而實(shí)施的灌溉方式[4]，基本原理是使灌溉水從栽培基質(zhì)底部進(jìn)入，依靠栽培基質(zhì)的毛細(xì)管作用，將灌溉水供給于植物[5]，其主要優(yōu)點(diǎn)是高效、節(jié)水、環(huán)保。歐美許多發(fā)達(dá)國(guó)家已對(duì)潮汐灌溉作了大量的科學(xué)研究，其已成為溫室花卉種植和蔬菜工廠化育苗最主要的灌溉方式[6-9]。2010年，中國(guó)自主研發(fā)的潮汐灌溉系統(tǒng)落戶于寧夏回族自治區(qū)銀川市賀蘭園藝產(chǎn)業(yè)園[10]，它的落成加快了科研工作者對(duì)潮汐灌溉的研究步伐。李建設(shè)等[11，12]、包長(zhǎng)征等[13]分別對(duì)潮汐灌溉條件下黃瓜（Cucumis sativus L.）、辣椒（Capsicum annuum L.）和西葫蘆常規(guī)育苗技術(shù)作了試驗(yàn)，證實(shí)了潮汐灌溉條件下的蔬菜幼苗其生長(zhǎng)勢(shì)和光合作用最強(qiáng)。但是至今還沒(méi)有學(xué)者對(duì)蔬菜穴盤育苗潮汐灌溉技術(shù)進(jìn)行全面研究的報(bào)道，并且最優(yōu)灌水頻率、灌溉時(shí)長(zhǎng)等關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)還沒(méi)有確定[14]。為了促進(jìn)蔬菜穴盤育苗潮汐灌溉技術(shù)的應(yīng)用，試驗(yàn)以西葫蘆為對(duì)象，以傳統(tǒng)頂部灑水灌溉為對(duì)照，系統(tǒng)研究了潮汐灌溉條件下不同灌溉時(shí)長(zhǎng)和灌溉頻率對(duì)西葫蘆穴盤苗的生長(zhǎng)發(fā)育、基質(zhì)性質(zhì)、節(jié)水效率等方面的影響，以期篩選出西葫蘆穴盤育苗的最優(yōu)潮汐灌溉制度，為西葫蘆工廠化育苗技術(shù)的完善提供理論支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)于2014年5月31日至6月22日在銀川市賀蘭園藝產(chǎn)業(yè)園連棟玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)期間溫室內(nèi)溫度控制在白天最高30 ℃、夜間15 ℃，日均空氣相對(duì)濕度控制在50%。采用由塑料盆和排水閥組成的模擬潮汐灌溉系統(tǒng)，一個(gè)塑料盆里放置一個(gè)穴盤。 供試西葫蘆品種為超玉8號(hào)（C. pepo cv. Chaoyu No.8），由寧夏巨豐種苗有限責(zé)任公司提供。育苗穴盤規(guī)格72穴，育苗基質(zhì)由寧夏嘉禾源種業(yè)有限公司提供，基質(zhì)的理化性質(zhì)參照有關(guān)文獻(xiàn)[15，16]測(cè)定，其容重為0.201 g/cm3、EC186 ms/m、pH 6.8、有機(jī)質(zhì)含量≥20%、腐植酸≥10%、氮磷鉀之和≥10%。 1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理，一個(gè)穴盤為一個(gè)小區(qū)，3次重復(fù)；其中頂部灑水灌溉方式為對(duì)照（CK）；潮汐灌溉方式設(shè)計(jì)灌溉時(shí)長(zhǎng)（A）和灌溉頻率（B）2個(gè)因素，灌溉時(shí)長(zhǎng)有15、30 min/次 2個(gè)水平，灌溉頻率有1次/d、1次/2 d、1次/3 d 3個(gè)水平，交叉組合后有6個(gè)處理。所有處理的灌溉高度都為穴盤高度的2/3（3 cm）處，潮汐灌溉方式的具體設(shè)置見(jiàn)表1。

1.3 測(cè)定指標(biāo)

1.3.1 西葫蘆穴盤苗的形態(tài)指標(biāo)和生理指標(biāo)測(cè)定 在西葫蘆播種后的10、15、20 d分別取樣，每次重復(fù)6次，取均值，分別測(cè)定幼苗的株高（從莖基部至生長(zhǎng)點(diǎn)）、莖粗（子葉下1 cm處）、第一片真葉的長(zhǎng)和寬，計(jì)算葉面積，統(tǒng)計(jì)單株根系的總長(zhǎng)度和根系體積，同時(shí)測(cè)定西葫蘆穴盤苗的地下部鮮重、地上部鮮重；然后于105 ℃環(huán)境里殺青、70 ℃烘干至恒重，測(cè)定地上部干重、地下部干重、全株干重；計(jì)算壯苗指數(shù)、G值和根冠比。

壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干重/地上干重）×全株干重；

G值=全株干重/育苗天數(shù)。

在2014年6月15日上午10：00，測(cè)定西葫蘆幼苗第一片真葉的凈光合速率（德國(guó) WALZ-GFS3000光合儀）、葉綠素相對(duì)含量SPAD（Soil and plant analyzer development）值（SPAD-502葉綠素儀）和根系活力（TTC還原法）[17]。

1.3.2 基質(zhì)電導(dǎo)率、含水量和水分利用指標(biāo)的測(cè)定

在西葫蘆播種后的20 d內(nèi)，每天上午9：00使用英國(guó)DELTA-T公司的WET土壤三參數(shù)測(cè)定儀檢測(cè)基質(zhì)的電導(dǎo)率和含水量，同時(shí)通過(guò)稱重法測(cè)定每次的灌溉用水量，并計(jì)算總用水量；各測(cè)定項(xiàng)目均重復(fù)5次，結(jié)果取均值。

1.4 數(shù)據(jù)分析

對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsft Office Excel 2007軟件進(jìn)行分析并作圖，用SAS 8.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)及聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉方式對(duì)西葫蘆幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

不同灌溉方式處理后，西葫蘆幼苗在不同時(shí)期的形態(tài)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2?？傮w來(lái)看，隨著苗齡的增長(zhǎng)，所有處理的幼苗形態(tài)指標(biāo)都在增長(zhǎng)；但若是分時(shí)間段來(lái)比較，則出現(xiàn)處理間的不均等現(xiàn)象。如播種后10 d，A1B1、A2B1處理的株高（7.03、5.01 cm）、葉面積（28.15、24.75 cm2）、根體積（1.24、1.23 mL）、地上部干重（0.181、0.187 g）與鮮重（3.02、3.06 g）、地下部干重（0.043、0.050 g）與鮮重（1.12、1.14 g）在各自的灌溉時(shí)長(zhǎng)水平里大部分都高于其他處理，不過(guò)所有處理的莖粗無(wú)顯著變化（P>0.05）；播種后15 d，A1B1和A2B1處理的各形態(tài)指標(biāo)在各自的灌溉時(shí)長(zhǎng)水平里基本最高，A1B3和A2B3處理的各形態(tài)指標(biāo)在各自的灌溉時(shí)長(zhǎng)水平里基本最低；播種后20 d，A1B1和A2B1處理的株高（12.45、10.72 cm）、葉面積（60.39、64.43 cm2）、根長(zhǎng)（239.08、211.65 cm）、根體積（1.22、1.21 mL）、地上部干重（0.497、0.511 g）與鮮重（8.15、8.97 g）、地下部干重（0.057、0.056 g）與鮮重（1.32、1.34 g）在各自的灌溉時(shí)長(zhǎng)水平里大部分都高于其他處理，而A2B3處理的形態(tài)指標(biāo)在所有處理中大部分最低，生長(zhǎng)勢(shì)最弱。這一時(shí)期所有處理的地上部和地下部干重基本無(wú)差異，這是穴盤營(yíng)養(yǎng)面積的有限性造成的。

2.2 灌溉方式對(duì)西葫蘆幼苗壯苗指數(shù)、G值和根冠比的影響

壯苗指數(shù)、G值和根冠比是反映幼苗質(zhì)量的主要指標(biāo)；不同灌溉方式處理后，西葫蘆幼苗在不同時(shí)期的壯苗指數(shù)、G值和根冠比統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3可見(jiàn)，隨著苗齡的增長(zhǎng)，所有處理的G值都在增大，而根冠比在減?。徊⑶掖蟛糠痔幚矶荚诓シN后15 d的壯苗指數(shù)為最大，而播種后20 d大部分處理的壯苗指數(shù)出現(xiàn)下降，說(shuō)明在播種后15 d的幼苗質(zhì)量較佳，此時(shí)最適宜栽植。在播種后10 d，A2B1處理的壯苗指數(shù)和G值是同時(shí)段最高的，分別為0.081和0.024，與其他部分處理之間差異明顯；而根冠比在所有潮汐灌溉處理中是次高的。播種后15 d，A1B1的壯苗指數(shù)和G值最高，分別為0.95和0.031，與其他部分處理之間差異明顯；A1B3和A2B3的根冠比最大，分別為0.164和0.161，這是干旱脅迫造成的。播種后20 d，A1B1、A2B1、A2B2的壯苗指數(shù)和G值最高，分別為0.085和0.086、0.086和0.037、0.038和0.035，CK和A2B3的根冠比最大，分別為0.124和0.123，表明A2B3的幼苗根系除受到了干旱脅迫外，還可能受到了缺氧的脅迫。

2.3 灌溉方式對(duì)西葫蘆幼苗生理指標(biāo)的影響

葉綠素含量和凈光合速率是衡量植株地上部生長(zhǎng)狀況的主要生理指標(biāo)；不同灌溉方式處理后，西葫蘆幼苗在不同時(shí)期的葉綠素相對(duì)含量（SPAD值）測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1看出，在所有處理中，A2B3處理的葉綠素SPAD值最高，明顯高于其他處理；這與馬富舉等[18]研究的在干旱脅迫下小麥（Triticum aestivum L.）幼苗葉片的葉綠素含量變化結(jié)果相似，吳際友等[19]在紅椿（Toona ciliata Roem.）幼苗上的研究和李芳蘭等[20]在白刺花[Sophora davidii（Franch.）Skeels]幼苗上的試驗(yàn)也反映了干旱條件下幼苗葉片葉綠素含量會(huì)升高的現(xiàn)象，說(shuō)明干旱脅迫會(huì)使植物幼苗葉片葉綠素含量升高，可能是植物幼苗對(duì)干旱脅迫的一種響應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。結(jié)合前面形態(tài)指標(biāo)和幼苗質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定結(jié)果，說(shuō)明A2B3處理的幼苗受干旱脅迫的影響較大。

不同灌溉方式處理后，西葫蘆幼苗在不同時(shí)期的凈光合速率測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖2。由圖2看出，A1B1處理的凈光合速率最大，與其他各處理差異明顯，而A2B3處理的凈光合速率最小，也與其他各處理差異明顯。

根系活力是衡量植物根系吸收養(yǎng)分能力高低的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，也是判斷幼苗品質(zhì)的指標(biāo)之一。不同灌溉方式處理后，西葫蘆幼苗在不同時(shí)期的根系活力測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖3。從圖3可見(jiàn)，A1B1和A2B1處理的根系活力最強(qiáng)，與其他處理之間差異明顯，進(jìn)一步表明A1B1和A2B1處理的幼苗質(zhì)量最佳。

2.4 灌溉方式對(duì)基質(zhì)電導(dǎo)率、含水率和灌溉量的影響

基質(zhì)的電導(dǎo)率與幼苗根系的生長(zhǎng)發(fā)育和營(yíng)養(yǎng)吸收密切相關(guān)。任瑞珍[21]研究發(fā)現(xiàn)，黃瓜幼苗根系最適宜的營(yíng)養(yǎng)液電導(dǎo)率范圍是150～200 ms/m。不同灌溉方式處理后，西葫蘆幼苗在試驗(yàn)期間的日平均基質(zhì)電導(dǎo)率、含水率和灌溉量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。從表4可見(jiàn)，在基質(zhì)電導(dǎo)率方面，CK、A1B3和A2B3在整個(gè)試驗(yàn)期間日平均基質(zhì)電導(dǎo)率均大于200 ms/m，分別為208.47、207.31、229.86 ms/m，都比其他處理大，差異明顯。A1B1和A2B1的日平均基質(zhì)含水量最大，分別為26.56%、27.71%；而平均每次灌水量最小，分別為0.76、0.80 kg，且與其他處理之間差異顯著（P<0.05）；CK（頂部灑水灌溉）的總灌水量最大，達(dá)到了16.00 kg，說(shuō)明其水分利用效率最低，這與馬福生等[22]在無(wú)土盆栽紅掌（Anthurium andraeanum L.）潮汐灌溉技術(shù)研究的結(jié)果相似。A1B3和A2B3的平均每次灌水量最大，分別為1.47、1.50 kg，與其他處理之間差異顯著（P<0.05），同時(shí)其總灌水量最小，分別為10.30、10.49 kg，與其他處理之間差異顯著（P<0.05），但從形態(tài)方面來(lái)看，不能滿足西葫蘆幼苗正常生長(zhǎng)發(fā)育所需。另外，A1B1、A2B1處理與CK比較，在總灌水量方面能分別節(jié)水10%、6%，并且A1B1比A2B1處理還能節(jié)水4%。

2.5 不同灌溉處理方式的西葫蘆幼苗所有參數(shù)指標(biāo)的聚類分析

對(duì)試驗(yàn)的7個(gè)處理所測(cè)定的全部參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見(jiàn)圖4。從圖4可見(jiàn)，在域值為0.5時(shí)，7個(gè)處理可聚為3類：CK、A1B2和A2B2為Ⅰ類，A1B3和A2B3為Ⅱ類，A1B1和A2B1為Ⅲ類。聚類后，不同處理的株高、莖粗、葉面積、根長(zhǎng)、根體積、地上部干鮮重、地下部干鮮重、壯苗指數(shù)、G值、根冠比、葉綠素相對(duì)含量、凈光合速率、根系活力、日平均基質(zhì)電導(dǎo)率和含水量、平均每次灌水量，灌水總量和總灌溉次數(shù)這20個(gè)指標(biāo)均存在明顯差異；其中重要參數(shù)指標(biāo)壯苗指數(shù)、G值、根系活力和日平均基質(zhì)含水量的高低排序是Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅰ類。綜合分析后發(fā)現(xiàn)，Ⅲ類處理（A1B1和A2B1）的西葫蘆幼苗生長(zhǎng)發(fā)育最佳，A1B1的節(jié)水效率比A2B1高。

3 小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果顯示，在育苗初期（播種后10 d），對(duì)照、潮汐灌溉的15 min/次 加1次/d處理、潮汐灌溉的30 min/次加1次/d處理的西葫蘆幼苗根系生長(zhǎng)勢(shì)最強(qiáng)；在育苗中期（播種后15 d），潮汐灌溉的15 min/次加1次/d處理、潮汐灌溉的30 min/次加1次/d處理的西葫蘆幼苗生長(zhǎng)強(qiáng)于其他處理，同時(shí)，西葫蘆的根體積在此時(shí)達(dá)到最大值；在育苗后期（播種后20 d），各處理穴盤苗的根體積不再增長(zhǎng)，甚至有所減少、出現(xiàn)老化現(xiàn)象，這是穴盤營(yíng)養(yǎng)面積限制的結(jié)果[23，24]。除潮汐灌溉的30 min/次加1次/3 d處理外，各處理的壯苗指數(shù)和G值在不同育苗時(shí)期的差距在縮小。播種后15 d，潮汐灌溉的15 min/次 加1次/d處理、潮汐灌溉的30 min/次加1次/d處理的凈光合速率和根系活力均高于其他處理，證明穴盤苗地上部生長(zhǎng)和地下部的營(yíng)養(yǎng)吸收高度協(xié)調(diào)。

在整個(gè)育苗期間，對(duì)照的灌水量最大，但日平均基質(zhì)含水量卻不是最高，潮汐灌溉的灌水量明顯少于頂部灑水灌溉，與對(duì)照相比，潮汐灌溉的15 min/次 加1次/d處理可節(jié)水10%，潮汐灌溉的30 min/次加1次/d處理可節(jié)水6%，該結(jié)果與包長(zhǎng)征等[13]的研究結(jié)果相似，進(jìn)一步證實(shí)潮汐灌溉的節(jié)水效率高；除潮汐灌溉的30 min/次加1次/3 d處理外，潮汐灌溉的其他5個(gè)處理的日平均基質(zhì)電導(dǎo)率均低于對(duì)照，這可能是潮汐灌溉對(duì)基質(zhì)進(jìn)行淋洗后，使鹽分含量減少造成的，相關(guān)論證還需下一步完成。另外，灌溉時(shí)間為15 min的處理較灌溉時(shí)間為30 min的處理在總灌水量方面要節(jié)水4%。

總的來(lái)看，適宜的潮汐灌溉方式在對(duì)西葫蘆穴盤苗生長(zhǎng)發(fā)育和節(jié)水效率方面都比頂部灑水灌溉方式優(yōu)越，其中潮汐灌溉的灌溉頻率比灌溉時(shí)長(zhǎng)的作用重要。溫室環(huán)境里，在白天最高溫度30 ℃、夜間溫度15 ℃、日平均空氣相對(duì)濕度在50%的條件下，西葫蘆穴盤育苗潮汐灌溉的最優(yōu)灌溉制度是灌溉高度為穴盤高度的2/3（3 cm）、灌溉時(shí)長(zhǎng)為15 min，灌溉頻率為1次/d。

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