穴盤栽培大白菜生長模式及其細胞形態(tài)

壽偉松，鄭榮希，張躍建*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.寧波市鎮(zhèn)海區(qū)莊市街道繁榮瓜果蔬菜試驗示范場，浙江 寧波 315201)

穴盤栽培大白菜生長模式及其細胞形態(tài)

壽偉松1，鄭榮希2，張躍建1*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021； 2.寧波市鎮(zhèn)海區(qū)莊市街道繁榮瓜果蔬菜試驗示范場，浙江 寧波 315201)

以大白菜早熟5號為試材，采用穴盤活體栽培技術(shù)，研究其生長模式及其細胞形態(tài)變化。結(jié)果表明，在穴盤活體栽培條件下，大白菜早熟5號的生長曲線呈S形，有一個生長高峰。石蠟切片結(jié)果表明，生長前期大白菜葉片主要進行快速分裂活動；而后細胞體積逐漸變大，同時進入快速生長期；到3周左右，大白菜發(fā)育變緩，與生物量的增長相一致。

大白菜； 生長模式； 穴盤栽培； 石蠟切片

我國是世界上設(shè)施蔬菜生產(chǎn)、消費第一大國，提高設(shè)施蔬菜生產(chǎn)的資源利用率、保證適時地向市場提供優(yōu)質(zhì)安全的產(chǎn)品是我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)中要解決的關(guān)鍵問題[1]。

穴盤蔬菜是在穴盤育苗基礎(chǔ)上發(fā)展起來的蔬菜栽培新模式，具有營養(yǎng)物質(zhì)豐富、質(zhì)地脆嫩且無公害，深受人們青睞。同時，針對蔬菜、花卉生產(chǎn)的季節(jié)性，穴盤蔬菜還可填補設(shè)施育苗的空缺期，實現(xiàn)設(shè)施空間的有效利用，實現(xiàn)增產(chǎn)增效。但是由于穴盤蔬菜單穴容積有限，地上部分密度較高，肥水管理要求很高。肥水多，幼苗易徒長；肥水少，易造成缺水缺肥[2]?；诖?，針對穴盤蔬菜的生長及生產(chǎn)時間建立量化關(guān)系，為穴盤蔬菜優(yōu)化管理提供依據(jù)。

大白菜是設(shè)施栽培重要的葉菜，可在設(shè)施溫室內(nèi)進行穴盤栽培、生產(chǎn)，且其生長周期短，滿足全年供應(yīng)的需要[2]。大白菜的整個生長周期中的需肥量并不大，但由于生產(chǎn)中肥料使用不合理，造成很大浪費。所以明確大白菜生長量高峰，在關(guān)鍵時期保證充分的養(yǎng)分供應(yīng)，不僅可節(jié)省生產(chǎn)成本，而且對高產(chǎn)高效具有重要意義。本研究使用生產(chǎn)上的優(yōu)勢大白菜品種早熟5號為試驗材料，通過觀察植株形態(tài)、測定生長過程中的生物量以及石蠟切片觀察葉片內(nèi)的細胞大小、分布，明確大白菜的生長模式及細胞發(fā)育規(guī)律，為大白菜確定合適的播種期和科學(xué)肥水管理提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為浙江省內(nèi)大面積推廣的浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)院大白菜組選育的優(yōu)良雜交品種大白菜早熟5號，種子由浙江農(nóng)科院大白菜組提供。

1.2 方法

本試驗于2015年3月在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所設(shè)施園藝中心示范基地進行。將早熟5號播種于128孔穴盤中，每穴播3～5粒種子，置于大棚內(nèi)，育苗基質(zhì)配方采用60%的碳化稻殼+40%的發(fā)酵豬糞配制而成，然后1次澆足水，并覆蓋塑料薄膜進行保濕。待菜苗長出后及時進行間苗，保留1穴1苗。試驗設(shè)置3次重復(fù)。出苗后的管理同一般穴盤育苗，并于播種后5 d起連續(xù)測定植株地上部分鮮重(商品重量)。

采用常規(guī)石蠟切片法[3]，沿最外層葉片的長度及寬度方向切取1.0 cm × 1.5 cm × 0.2 cm切片，用FAA固定液(70%乙醇90 mL+冰醋酸5 mL+福爾馬林 5 mL)固定保存；分別使用70%、80%、95%和100%的乙醇(體積分數(shù))溶液逐級脫水，每級脫水1 h；二甲苯透明2次，每次1 h；在48 ℃下用二甲苯和純蠟(體積比為1∶1)混合溶液處理24 h；58 ℃下純石蠟溶液處理12 h，然后包埋。旋轉(zhuǎn)切片機切片，厚度為10 μm，將材料橫切面或縱切面最大面積處的蠟帶粘于載玻片上烘片；番紅-固綠二重染色，中性樹膠封片后，在Olympus PM210AD型自動顯微鏡下觀察并拍照。利用光學(xué)雙筒顯微鏡，每個時期取3個樣品，每個樣品取2張橫切面切片，進行細胞層數(shù)和細胞大小的觀測。每份樣品橫切片觀測3個視野。

2 結(jié)果與分析

2.1 植株生長狀態(tài)

播種后2 d，子葉露出土面。5 d后，1對基生葉與子葉相互垂直交叉，形成“拉十字”。15 d時已有6片真葉，顏色鮮綠，之后植株生長較快；30 d時植株有16片真葉，植株間空隙減少；35 d時植株葉片之間遮蔽較為嚴重，部分葉片開始黃化，開始表現(xiàn)衰老現(xiàn)象。

2.2 植株生物量積累

由圖1可知，在128孔穴盤中，早熟5號大白菜的生長曲線呈S型，即植株在整個生長過程中，其地上部分生物量的生長速度表現(xiàn)為慢-快-慢的模式。播種后第5天，單株重量只有1.30 g；播種后前15 d增長緩慢，平均生長速度為0.32 g·d-1；播種后15～25 d，生物量快速增加，平均生長速度1.36 g·d-1；25 d后生物量增加趨于緩慢，至31 d時達到最大值，為20.50 g；31 d后生物量逐漸降低。

圖1 大白菜生長模式

2.3 細胞形態(tài)變化

從大白菜葉梗組織縱、橫向石蠟切片(圖2)可以看出，播后15 d之前，細胞基本呈圓形，排列致密，且細胞縱、橫向生長較為緩慢；播后15～30 d，細胞縱、橫向均出現(xiàn)快速增加，細胞呈不規(guī)則多邊形形狀，但縱、橫向生長過程并不一致：15～20 d時，細胞橫向增加較快，而縱向變化較慢，20 d時，細胞橫向直徑明顯大于縱向直徑；20～25 d時，細胞的縱向增加明顯快于橫向，25 d時，細胞橫向直徑略大于縱向直接；25～30 d時細胞橫、縱向繼續(xù)增加，30 d時橫、縱向直徑基本一致。30～35 d時，細胞縱、橫向依然變大，但變化較小；至35 d時達最大值。因此，細胞大小形態(tài)變化的過程基本與地上部分生物量的變化過程是一致的，均呈現(xiàn)“慢-快-慢”的過程。在30～35 d期間，細胞形態(tài)大小出現(xiàn)增大，可能是因為選取石蠟切片樣品時并未選擇生物量最大值31 d有關(guān)。

圖2 大白菜葉梗縱橫向發(fā)育切片

3 小結(jié)與討論

穴盤蔬菜是我國20世紀(jì)80年代中期引進的穴盤育苗技術(shù)的發(fā)展，直接在穴盤中實現(xiàn)從播種到收獲的全過程[4]，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于蔬菜育苗及生產(chǎn)。但由于穴盤空間有限，基質(zhì)養(yǎng)分不足以供應(yīng)蔬菜全生育期所需，往往需要額外進行水分、養(yǎng)分補充[5]。因此，建立穴盤蔬菜的生長曲線模式、實現(xiàn)生長時間與生物量的量化關(guān)系，對于穴盤蔬菜生產(chǎn)、優(yōu)化管理具有比傳統(tǒng)經(jīng)驗方法不可替代的重要作用[6]。

本試驗選用大白菜早熟5號進行研究，發(fā)現(xiàn)其地上部分生物量的生長速度表現(xiàn)為S型，這與大多數(shù)蔬菜作物的生長模式一致[7-8]，主要隨著植物體積變大，其生產(chǎn)效能越高，導(dǎo)致生物量的積累速度加快，但其背后的基因調(diào)控目前仍缺乏系統(tǒng)分析[9]。由于大白菜主要的生物量集中在菜梗，因此針對菜梗的石蠟切片試驗發(fā)現(xiàn)，大白菜地上部分生物量S型生長曲線模式與菜梗細胞生長速度相一致。生長前期主要進行細胞快速分裂，表現(xiàn)為生物量的緩慢增加；中期細胞快速生長，表現(xiàn)為生物量的快速增加；后期細胞生長速度降低，表現(xiàn)為生物量的緩慢增加。這就為穴盤大白菜合理安排肥水管理提供了指導(dǎo)。

相對于陸地栽培大白菜，穴盤大白菜的適宜生產(chǎn)周期為31 d，之后快速進入衰老，因此遠遠小于一般栽培大白菜的生產(chǎn)周期。對于其快速衰老的原因，可能是由于穴盤蔬菜后期地上部分密度大，造成植株光照不足，同時穴盤空間有限，地下部分根系生長受到抑制[6,10]。結(jié)合石蠟切片結(jié)果，35 d時細胞之間排列依然較為緊實，未見細胞死亡裂解現(xiàn)象。推測植株此時衰老主要原因是地上部分光合效率不足以滿足植株各部分生長所需造成的，也就是說，逆境導(dǎo)致了穴盤蔬菜生產(chǎn)周期縮短。這為穴盤大白菜合理安排茬口，計算采摘上市時間提供了參考。

[1] 王亞坤，王慧軍. 我國設(shè)施蔬菜生產(chǎn)效率研究[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2015，17(2)：159-166.

[2] 張鳳蘭，李建偉. 我國大白菜生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J]. 中國蔬菜，2011(3)：1-2.

[3] 楊捷頻. 常規(guī)石蠟切片方法的改良[J]. 生物學(xué)雜志，2006，23(1)：45-46.

[4] 何偉明，劉龐源，張寶海，等. 芽苗菜栽培新模式-苗菜穴盤栽培[J]. 中國蔬菜，2010，2010(17)：41-42.

[5] 白靈軍，于建平，李貴喜，等. 設(shè)施蔬菜工廠化穴盤育苗技術(shù)[J]. 蔬菜，2011(7)：9-11.

[6] 張海利，孫娟，龐子千. 不同穴盤規(guī)格對番茄幼苗生長發(fā)育的影響[J]. 長江蔬菜，2012(8)：42-43.

[7] 吳詠梅，韓濤，吳子淇. 溫室番茄果實生長規(guī)律研究[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009(17)：75-76.

[8] 楊雷，楊莉，李莉，等. 草莓果實重要性狀動態(tài)規(guī)律研究[J]. 華北農(nóng)學(xué)報，2010，25(S1)：96-99.

[9] 齊紅巖，華利靜，趙樂，等. 夜間低溫對不同基因型番茄葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響[J]. 華北農(nóng)學(xué)報，2011，26(4)：222-227.

[10] 陳杰，戴丹麗，壽偉林，等. 不同穴盤規(guī)格對青菜幼苗生長發(fā)育的影響[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2004，16(1)：7-11.

(責(zé)任編輯：張瑞麟)

2017-02-01

寧波市科技富民項目(2015C0040)

壽偉松(1972—)，男，浙江紹興人，副研究員，碩士，研究方向為甜瓜遺傳育種，E-mail: shouwl@163.com。

張躍建，E-mail: zhyuejian@163.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170522

S634.3

B

0528-9017(2017)05-0789-03

文獻著錄格式：壽偉松，鄭榮希，張躍建. 穴盤栽培大白菜生長模式及其細胞形態(tài)[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，58(5)：789-791.