不同規(guī)格穴盤育苗對菜心幼苗生長的影響

陳克敏，王昊家，陳日遠，劉厚誠，孫光聞，蘇 蔚

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，廣東 廣州 510640)

菜心(BrassicacampestrisL.ssp.chinesisvar.utilisTsen et Lee)別名菜薹、廣東菜等，屬十字花科蕓薹屬蕓薹種白菜亞種中的一個變種，是華南地區(qū)特產(chǎn)蔬菜之一。菜心的產(chǎn)品器官是花薹，其品質(zhì)脆嫩，風味獨特，營養(yǎng)豐富，廣受消費者喜愛。隨著我國蔬菜產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和工廠化農(nóng)業(yè)的推進，菜心的育苗方式已由傳統(tǒng)的土方育苗、營養(yǎng)缽育苗轉(zhuǎn)向以穴盤育苗為主[1]。與傳統(tǒng)育苗相比，穴盤育苗具有整齊度高、發(fā)病率低、節(jié)約用地等優(yōu)點。在生產(chǎn)中需要考慮場地、人工、穴盤、基質(zhì)等多方面的因素，因此在保證育苗質(zhì)量一致條件下選擇孔數(shù)多的穴盤育苗能節(jié)約生產(chǎn)成本。但是穴盤的容積太小，會限制根系的形態(tài)和空間分布，根系構(gòu)型、體積和新分生的根量發(fā)生變化，進而影響水分、營養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及幼苗的生長。有研究表明，限制作物的根土空間，可顯著抑制地上部的生長[2]。因此，有必要研究在蔬菜育苗過程中根系在不同大小穴盤中的生長狀況及其對后續(xù)生長的影響，為育苗穴盤選擇提供研究基礎(chǔ)。此前研究多為番茄等作物[3-6]，對葉菜類幼苗穴盤選擇尚未見研究報道。鑒于此，使用南方常用育苗基質(zhì)配方進行試驗，探討不同規(guī)格的穴盤對菜心幼苗生長的影響，并比較生長于不同規(guī)格穴盤的幼苗移栽大田后的生長發(fā)育情況,旨在篩選經(jīng)濟合理的菜心育苗穴盤規(guī)格，從而為工廠化育苗生產(chǎn)降低成本、提高經(jīng)濟效益提供參考依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試品種為油綠501菜心。采用尺寸為540 mm×280 mm穴盤，規(guī)格為32穴(單穴體積96 cm3)、50穴(單穴體積68 cm3)、72穴(單穴體積34 cm3)、128穴(單穴體積26 cm3)。育苗基質(zhì)配比為V(泥炭土)∶V(珍珠巖)=4∶1，其理化性質(zhì)見表1。試驗于2018年4月8日至5月3日在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院院樓樓頂設(shè)施實驗基地完成。幼苗子葉出土后每日澆淋營養(yǎng)液，大量元素使用1/2霍格蘭全硝配方：Ca(NO3)2·4H2O 590 mg/L、KNO3253 mg/L、KH2PO368 mg/L、MgSO4·7H2O 346.5 mg/L；微量元素采用通用配方：EDTA-Na2Fe 30 mg/L、H3BO32.86 mg/L、MnSO4·4H2O 2.13 mg/L、ZnSO4·7H2O 0.22 mg/L、CuSO4·5H2O 0.08 mg/L、(NH4)6Mo7O24·4H2O 0.02 mg/L。

表1 菜心育苗基質(zhì)理化性質(zhì)Tab.1 Physicochemical properties of substrates for Chinese flowering cabbage

1.2 試驗設(shè)計

分別設(shè)置T1(32穴)、T2(50穴)、T3(72穴)、T4(128穴)4種規(guī)格穴盤處理，每個處理重復(fù)3次，每個重復(fù)3盤，隨機排列。選取均勻的種子進行催芽處理，待胚根露出種皮后將種子播入裝有調(diào)配基質(zhì)的穴盤中。4月8日播種。苗齡達到17 d后移栽到大田。

1.3 指標測定與方法

1.3.1 菜心幼苗形態(tài)指標 播種后5 d開始,每隔3 d取樣一次,17 d時將剩余幼苗定植大田，定植7 d后取樣測定。每個處理取10株菜心測定生長指標。株高的測定：用直尺測量菜心幼苗根頸部到頂部之間的距離；莖粗的測定：使用游標卡尺測量菜心的莖粗；地上部、地下部鮮質(zhì)量的測定：將菜心幼苗采收后將所有的植株地上部、地下部分離，將莖葉及根系洗凈，分別稱量鮮質(zhì)量；干質(zhì)量的測定：將樣品地上部洗凈后用105 ℃殺青1 h后，用75 ℃烘干至恒定質(zhì)量并分別稱其質(zhì)量；葉綠素含量的測定：利用葉綠素測定儀測定葉綠素SPAD值，葉綠素測定儀的型號是SPAD-502Plus；計算菜心幼苗形態(tài)復(fù)合指標：干物質(zhì)積累速率(G值)=地上部干質(zhì)量/苗齡，根冠比=地下部鮮質(zhì)量/地上部鮮質(zhì)量。

1.3.2 菜心幼苗根系形態(tài)觀察與掃描分析 播種后5 d開始，每隔3 d每個處理取10株菜心進行觀察，將根系連著基質(zhì)小心拔離穴盤，觀察記錄每個處理80%根系到達穴盤邊緣、底部及纏繞時間。再將根系洗凈后，使用根系分析系統(tǒng)WinRHIZO Pro LA2400掃描，并分別對根系總長度、總表面積、總體積、平均直徑、總根尖數(shù)、分支數(shù)進行分析。

1.3.3 菜心幼苗元素含量 對于定植前、定植后7 d的菜心植株，每處理各取10株，取地上部用純凈水洗凈，用脫脂棉將植物擦干，放入烘箱105 ℃殺青1 h后，用75 ℃烘干至恒質(zhì)量后粉碎備用。主要礦質(zhì)元素養(yǎng)分含量參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》[7]，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物營養(yǎng)室測定。全氮含量采用硫酸-雙氧水消煮—蒸餾滴定法測定；全磷含量采用硫酸-雙氧水消煮—釩鉬黃比色法測定；全鉀含量采用硫酸-雙氧水消煮—火焰原子吸收分光光度法測定；全鈣、全鎂含量采用干灰化-稀鹽酸溶解—火焰原子吸收分光光度法測定；全硫含量采用硝酸-高氯酸消煮—硫酸鋇比濁法測定。計算元素積累量，元素積累量=地上部干質(zhì)量(g)×地上部元素含量(mg/g)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

試驗數(shù)據(jù)采用EXCEL 2016、SPSS 24.0軟件進行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同穴盤規(guī)格對菜心生長的影響

4種規(guī)格穴盤中的菜心幼苗生長速率不同(圖1)。株高、莖粗、地上部和地下部鮮質(zhì)量在前11 d基本無差異，14 d后不同穴盤規(guī)格對幼苗生長的影響差異加大，T1、T2處理各指標生長速率高于T3、T4處理；17 d時T1、T2處理的株高及莖粗明顯優(yōu)于T3、T4處理。小孔穴盤T4處理地上部鮮質(zhì)量顯著低于其他處理，干物質(zhì)積累速度顯著減慢(P<0.05)。出苗后5～8 d，4組處理的根冠比均迅速下降，說明菜心在此時期地上部迅速生長，8 d之后，根冠比變化較平緩，菜心地上部和地下部生長發(fā)育速率同步，17 d時T4處理根冠比大于其他處理，說明T4處理地上部生長減慢。不同大小孔穴穴盤培育幼苗的生長在14 d后產(chǎn)生差異，并且差異呈逐漸增大趨勢。

2.2 不同穴盤規(guī)格對根系生長及根系形態(tài)的影響

由于孔穴物理空間的限制，4個處理的根系先后出現(xiàn)生長空間受限現(xiàn)象，幼苗根系長滿孔穴并發(fā)生纏繞基質(zhì)的時間明顯不同(表2)。單孔容積小的T3和T4處理根系先到達穴盤底部，并發(fā)生纏繞，單孔容積大的T1、T2處理則到17 d定植時，根系仍然沒有出現(xiàn)纏繞現(xiàn)象，而T3、T4處理嚴重纏繞。采用根系掃描法進行根系形態(tài)分析，4個處理的根總長度、總表面積、總體積、平均直徑、總根尖數(shù)、根系分支數(shù)從11 d開始出現(xiàn)差異并隨苗齡的增加差異逐漸增大，17 d時T1、T2處理根系總長度、總表面積、總體積明顯高于T3、T4處理，總根尖數(shù)、根系分支數(shù)均與穴盤孔徑大小成正比(圖2)。根系平均直徑與其他指標不同，T1、T2處理出苗后5～8 d根系平均直徑下降，T1處理持續(xù)下降到11 d才增大，而T4處理的根系平均直徑一直在增大，可能是由于T1、T2處理的穴孔容積大，新根發(fā)生增多導(dǎo)致平均直徑降低，而T4處理受制于空間，發(fā)生的根較少，增粗提前。

圖1 不同穴盤規(guī)格下菜心幼苗生長量的動態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes on the growth of Chinese flowering cabbage seedlings under different sizes of plugs

表2 菜心幼苗根系在穴盤中的發(fā)育狀況Tab.2 Root development of Chinese flowering cabbage seedlings in plugsd

圖2 不同穴盤規(guī)格下菜心幼苗根系各指標的動態(tài)變化Fig.2 Dynamic changes of various indexes of roots of Chinese flowering cabbage seedlings under different sizes of plugs

2.3 不同穴盤規(guī)格育苗對菜心定植后生長的影響

移栽7 d后， T1、T2處理株高、地上部鮮質(zhì)量顯著高于T3、T4處理，且T1與T2之間、T3與T4處理之間無明顯差異。T4處理的莖粗也顯著低于其他3個處理。地上部干質(zhì)量、G值在4個處理間差異顯著。T1、T2、T3處理的G值分別是T4處理的2.0倍、1.4倍、1.1倍(表3)。說明幼苗的長勢能顯著影響定植后的生長。

表3 穴盤規(guī)格對定植后菜心生長指標的影響Tab.3 Effect of plug size on the growth index of Chinese flowering cabbage seedlings after transplanting

2.4 不同穴盤規(guī)格對菜心定植前后元素積累量的影響

由圖3可知，定植前4種規(guī)格穴盤幼苗N、P、K、Ca、Mg、S等元素積累量有差異。T1、T2、T3處理中N、P、Ca、Mg、S積累量顯著高于T4處理，T1、T2、T3處理之間差異并不顯著。T1、T2處理K積累量高于T3、T4處理。植株定植大田7 d后，4種規(guī)格穴盤幼苗生長差異加大，各元素積累量T1處理顯著高于T2處理，T2處理顯著高于T3、T4處理，T3、T4處理無顯著差異。說明菜心幼苗的生長勢顯著影響植株定植后元素的吸收。

同一元素不同字母表示處理間差異顯著(P<0.05) The different letters indicate significant differences among different treatments(P<0.05) under the same element圖3 不同穴盤規(guī)格對菜心定植前后元素積累量的影響Fig.3 Effect of the size of the plug on the accumulation of elements before and after transplanting

3 結(jié)論與討論

在葉菜生產(chǎn)上，選擇密度大的穴盤育苗，既減少育苗盤和育苗基質(zhì)的使用量，又減小育苗場地，能降低育苗成本，但是過度增加育苗穴盤密度，幼苗間存在空間競爭和根系擴展空間的不足，會降低幼苗質(zhì)量。有研究表明，幼苗質(zhì)量與育苗孔穴密度相關(guān)，番茄[3-6]、辣椒[8]、茄子[9]、煙草[10]等都隨著育盤密度的增大，幼苗生物量積累減少，幼苗達標率降低。且穴盤大小對幼苗生長的影響與苗齡相關(guān)，苗齡小則影響較小，苗齡越大則影響越大[5,11-12]。本試驗研究了不同穴盤規(guī)格對菜心育苗的影響，發(fā)現(xiàn)類似規(guī)律，在幼苗生長初期，各穴盤的幼苗生長差異不大，隨著苗齡增長，不同穴盤幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)、鮮質(zhì)量、干質(zhì)量之間的差異逐漸增加，穴盤密度越小的幼苗生長越快，質(zhì)量越好。前人的研究表明，壯苗的培育非常重要，蔬菜幼苗質(zhì)量下降能影響植株后期生長，番茄苗期干物質(zhì)積累影響花芽分化和產(chǎn)量[13]，不同質(zhì)量番茄幼苗[14-15]、黃瓜幼苗[16]定植后對植株株高、莖粗有著明顯的后效應(yīng)。本試驗中不同密度穴盤培育的幼苗定植后，植株干鮮質(zhì)量的差異迅速拉大，礦質(zhì)營養(yǎng)的積累量處理間差異變大。這說明不同規(guī)格穴盤對幼苗的影響能顯著影響移栽后植株的營養(yǎng)吸收與生長，對生長有明顯的后效。

一個優(yōu)良的作物品種應(yīng)擁有合理的根系性狀，才能有效地利用土壤中的水分和養(yǎng)分，從而實現(xiàn)地上部性狀優(yōu)良[17]。研究認為，根系形態(tài)可影響玉米[18]、水稻[19]幼苗根系吸收養(yǎng)分的能力，枳幼苗對養(yǎng)分的吸收是根系形態(tài)特征和生理特性共同影響的結(jié)果[20]。除了密度特別大的穴盤植株地上部產(chǎn)生互相遮擋外，小孔穴盤對幼苗生長造成制約的原因主要在于根系空間的不足造成根系形態(tài)發(fā)育不正常，根系的營養(yǎng)面積和體積相對減少。曲繼松等[21]發(fā)現(xiàn)，番茄根系總長度、總表面積與根域體積呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系。徐靜云等[22]發(fā)現(xiàn)，穴盤苗主根到達穴盤底后會再沿穴盤壁向上纏繞，根系分支性弱，導(dǎo)致根系生理活性表現(xiàn)較弱。本試驗中，隨著穴盤密度增大根系生長受到抑制，在小孔穴中不能形成良好的拓撲結(jié)構(gòu)，更早出現(xiàn)根系纏繞，根系總長度、根系總表面積、根系總體積、總根尖數(shù)和分支數(shù)在32～128穴盤中均呈現(xiàn)逐漸下降趨勢，這種趨勢與幼苗的生長指標呈相同的趨勢，說明穴盤限制了根系的生長，影響了根系形態(tài)，從而影響了植株的生長。

工廠化育苗作為一種集約的生產(chǎn)模式，追求成本的最低化。在核算成本的時候，不僅要考慮減少基質(zhì)用量和占地面積來減少生產(chǎn)成本[23]；更要考慮由于基質(zhì)用量少，造成的幼苗質(zhì)量低，最終導(dǎo)致產(chǎn)量低、商品品質(zhì)低等后果，所以不能盲目節(jié)省前期成本。本試驗條件下認為如果該品種的菜心苗齡移栽在14 d左右，那么4種穴盤育苗的差異并不顯著，推薦使用單孔容積小的穴盤來降低成本，提升空間的利用效率；如果移栽菜心苗齡在17 d以上，那么32穴及50穴的幼苗生長狀態(tài)較好，移栽后依然能保持較優(yōu)的生長勢。當然，生產(chǎn)實際應(yīng)用還需要根據(jù)具體品種和基質(zhì)來優(yōu)化數(shù)據(jù)。