潮汐灌溉營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗生長(zhǎng)的影響

莊團(tuán)結(jié) 董春娟 雷 蕾 劉冰珠 尚慶茂

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝作物生物學(xué)與種質(zhì)創(chuàng)制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100081）

番茄（）是我國(guó)主栽蔬菜種類(lèi)，據(jù)FAO 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2019 年我國(guó)種植面積約為108 萬(wàn) hm，產(chǎn)量約為6 276 萬(wàn) t（http：//www.fao.org）。番茄生產(chǎn)以育苗移栽為主，穴盤(pán)為容器，采用人工輕質(zhì)基質(zhì)和灌溉施肥技術(shù)，進(jìn)行高密度育苗，已成為番茄主要育苗形式。目前，穴盤(pán)育苗灌溉方式主要有3 種：頂部噴灌、漂浮灌溉、潮汐灌溉。潮汐灌溉是底部供給水肥，水肥經(jīng)育苗容器底部排水孔在毛細(xì)管作用下由下而上滲入基質(zhì)，并逐步擴(kuò)散至整個(gè)基質(zhì)供根系吸收（董春娟 等，2017）。相比于頂部灌溉，潮汐灌溉具有節(jié)肥、節(jié)水、省工，提高幼苗的均勻性，降低病蟲(chóng)害的發(fā)生，減少苔蘚類(lèi)植物的生長(zhǎng)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境等優(yōu)勢(shì)，符合綠色發(fā)展的理念（Dumroese et al.，2006；Schmal et al.，2011；張學(xué)軍 等，2012；臺(tái)連麗，2017；李倩 等，2019）。潮汐灌溉在國(guó)外花卉育苗上應(yīng)用廣泛，近幾年在國(guó)內(nèi)逐漸開(kāi)始應(yīng)用于蔬菜、花卉育苗，但由于相關(guān)研究較少、技術(shù)指標(biāo)缺乏，制約了潮汐灌溉大面積推廣應(yīng)用。本試驗(yàn)以番茄品種中雜302為試材，分段設(shè)計(jì)營(yíng)養(yǎng)液濃度，測(cè)定、分析番茄穴盤(pán)苗生長(zhǎng)發(fā)育參數(shù)和養(yǎng)分吸收利用率，旨在為番茄潮汐灌溉穴盤(pán)育苗提供實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試番茄品種為中雜302，購(gòu)于中蔬種業(yè)（北京）有限公司，發(fā)芽率為85%。選用72 孔穴盤(pán)（540 mm × 280 mm × 50 mm，上口徑40 mm，下口徑18 mm，單穴孔容積約37 mL），購(gòu)自臺(tái)州隆基塑業(yè)有限公司。育苗基質(zhì)采用草炭∶蛭石∶珍珠巖為3∶1∶1混配而成，pH 值為5.5；品氏托普草炭，粒徑0～10 mm，購(gòu)自北京林大林業(yè)科技股份有限公司；珍珠巖和蛭石，園藝級(jí)，粒徑2～4 mm，購(gòu)自河北靈壽縣匯鑫蛭石廠(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019 年9—11 月在中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所玻璃溫室內(nèi)進(jìn)行，9 月25 日用5%次氯酸鈉浸種消毒10 min 后播于72 孔穴盤(pán)，分5 個(gè)階段潮汐灌溉不同濃度的Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液，基本配方濃度為1.0×，配制0.25×、0.5×、1.5×、2.0×營(yíng)養(yǎng)液，并分別測(cè)定EC 值。Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液配方為：Ca（NO）· 4HO 945 mg · L，KNO607 mg · L，MgSO· 7HO 493 mg · L，NHHPO115 mg · L，EDTA-2NaFe 30 mg · L，HBO2.86 mg · L，MnSO· 4HO 2.13 mg · L，ZnSO· 7HO 0.22 mg · L，CuSO· 5HO 0.08 mg ·L，（NH）MoO· 4HO 0.02 mg · L，均用AR級(jí)化學(xué)試劑。

育苗期間平均溫度（21.7 ± 1）℃/（16.9 ± 1）℃（晝/夜），平均空氣相對(duì)濕度59% ± 5%，平均光照強(qiáng)度165 100 lx。將番茄穴盤(pán)苗生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程分為5 個(gè)階段：第Ⅰ階段，播種至出苗；第Ⅱ階段，出苗至子葉平展；第Ⅲ階段，子葉平展至二葉一心；第Ⅳ階段，二葉一心至三葉一心；第Ⅴ階段，三葉一心至四葉一心。根據(jù)生長(zhǎng)階段共設(shè)9 個(gè)營(yíng)養(yǎng)液濃度組合：處理1，1.0×-1.0×-1.0×-1.0×-1.0×；處理2，0.5×-0.5×-0.5×-0.5×-0.5×；處 理3，0.25×-0.25×-0.25×-0.25×-0.25×；處理4，0.5×-0.5×-0.5×-1.0×-1.0×；處理5，1.0×-1.0×-1.0×-1.5×-1.5×；處理6，0.25×-0.25×-0.5×-1.0×-1.0×；處理7，0.5×-0.5×-1.0×-1.5×-1.5×；處理8，0.5×-0.5×-1.0×-2.0×-2.0×；處理9，0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×。以清水處理為對(duì)照（CK），每處理4 次重復(fù)，每重復(fù)1 盤(pán)。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

播種后第5～10 天統(tǒng)計(jì)出苗率；播種后第9 天（子葉平展）、第16 天（二葉一心）、第30 天（三葉一心）、第37 天（四葉一心），每穴盤(pán)分別選取長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗10 株，測(cè)定生長(zhǎng)指標(biāo)。株高采用直尺法測(cè)量莖基部到頂端生長(zhǎng)點(diǎn)距離；莖粗采用游標(biāo)卡尺法測(cè)量莖基上部1 cm 處直徑；葉片葉綠素含量采用SPAD-502 便攜式儀測(cè)定，用SPAD 值表示；總根長(zhǎng)、根平均直徑、根體積、根表面積和葉面積采用LA-S 分析系統(tǒng)進(jìn)行分析；莖葉和根系鮮、干質(zhì)量采用稱(chēng)重法測(cè)定。計(jì)算壯苗指數(shù)、根冠比、干質(zhì)量增長(zhǎng)率。

壯苗指數(shù)=莖粗/株高×全株干質(zhì)量

根冠比=地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量

植株總N 含量采用凱氏定氮法測(cè)定，總P、總K 含量采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定（中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)，1983）；營(yíng)養(yǎng)液總N、總P、總K 含量分別參照GB 11894—1989《堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法》、GB 11893—1989《鉬酸銨分光光度法》、GB 9836—1988《原子吸收分光光度法》測(cè)定；基質(zhì)總N、總P、總K 含量分別參照GB 7173—1987《半微量開(kāi)式法》、GB/T 9837—1988《鉬酸銨分光光度法》、GB 9836—1988《原子吸收分光光度法》測(cè)定。計(jì)算幼苗養(yǎng)分吸收積累量、養(yǎng)分利用率、穴盤(pán)苗干質(zhì)量增長(zhǎng)率。

幼苗養(yǎng)分吸收積累量=養(yǎng)分含量×單株干質(zhì)量

養(yǎng)分利用率=（處理單株養(yǎng)分含量-對(duì)照單株養(yǎng)分含量）/單穴養(yǎng)分凈供給量× 100%

穴盤(pán)苗干質(zhì)量增長(zhǎng)率=階段干物質(zhì)增長(zhǎng)量/相應(yīng)天數(shù)

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 軟件處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)和作圖，利用SAS 9.1.3 軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)番茄穴盤(pán)苗出苗率的影響

如表1 所示，在第Ⅰ階段，營(yíng)養(yǎng)液濃度直接影響番茄穴盤(pán)苗的出苗率。播種后的第5 天和第6 天屬于快速出苗期，第7 天以后逐漸開(kāi)始趨于穩(wěn)定。播種后第7 天，1.0×處理的出苗率顯著高于0.5×、0.25×處理和CK，分別提高了6.30、6.68、7.71 百分點(diǎn)；播種后第8 天，1.0×處理顯著高于0.25×處理和CK，分別提高了6.25、8.15 百分點(diǎn)；播種后第9 天，1.0×處理顯著高于CK，提高了6.94 百分點(diǎn)；播種后第10 天，各處理出苗率均超過(guò)80%。

表1 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)番茄穴盤(pán)苗出苗率的影響

2.2 營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗莖葉生長(zhǎng)的影響

由表2 可知，隨著幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，穴盤(pán)苗株高、莖粗、莖葉干質(zhì)量和鮮質(zhì)量、葉面積、SPAD呈逐漸上升趨勢(shì)。在第Ⅴ階段，處理9（0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×）的株高、莖粗、葉面積、莖葉干質(zhì)量和鮮質(zhì)量均顯著高于其他處理，比其他處理分別提高15.76%、12.93%、46.42%、20.87%、43.89%以上；SPAD 值顯著高于處理3。從各生長(zhǎng)階段的前3 個(gè)不同濃度營(yíng)養(yǎng)液處理可以看出，較高濃度營(yíng)養(yǎng)液處理穴盤(pán)苗莖葉的生長(zhǎng)發(fā)育較好，莖葉生長(zhǎng)量隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加而增加。

表2 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗莖葉生長(zhǎng)的影響

2.3 營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗根系生長(zhǎng)發(fā)育的影響

由表3 可知，隨著生長(zhǎng)發(fā)育階段增加，穴盤(pán)苗根鮮質(zhì)量、根干質(zhì)量、根體積、總根長(zhǎng)、根表面積、根平均直徑呈上升趨勢(shì)。第Ⅴ階段，處理9 根系生長(zhǎng)最好，根鮮質(zhì)量顯著高于除處理2、4 外的其他處理，提高25.49%以上；根干質(zhì)量顯著高于處理3、5、6、7、8，提高23.14%以上；根體積顯著高于除處理1 外的其他處理，提高22.46%以上；總根長(zhǎng)顯著高于除處理2、7 外的其他處理，提高14.18%以上；根表面積顯著高于除處理2 外的其他處理，提高20.46%以上；根平均直徑顯著高于處理3，提高了13.51%。整個(gè)生長(zhǎng)階段，前期灌溉低濃度營(yíng)養(yǎng)液促進(jìn)根系生長(zhǎng)，后期適宜的高濃度營(yíng)養(yǎng)液可促進(jìn)根系生長(zhǎng)。

2.4 營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗根冠比及壯苗指數(shù)的影響

由表3 可知，隨著生長(zhǎng)發(fā)育階段增加，穴盤(pán)苗壯苗指數(shù)逐漸增加，而根冠比呈先增加后降低的趨勢(shì)。第Ⅴ階段，處理9 壯苗指數(shù)顯著高于其他處理，提高27.21%～76.42%；處理3 壯苗指數(shù)最低，根冠比最大，且顯著高于其他處理；處理9 根冠比最小，顯著低于除處理1 之外的其他處理。從各生長(zhǎng)階段的前3 個(gè)不同濃度營(yíng)養(yǎng)液的處理可以看出，壯苗指數(shù)隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加而增加；根冠比在低濃度處理時(shí)較大，高濃度處理下較小。

表3 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗根系生長(zhǎng)發(fā)育及根冠比、壯苗指數(shù)的影響

2.5 營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗干質(zhì)量增長(zhǎng)速率的影響

由圖1 可知，不同生長(zhǎng)階段，番茄穴盤(pán)苗干質(zhì)量的增長(zhǎng)速率不同。隨著生長(zhǎng)發(fā)育階段的增加，各處理穴盤(pán)苗干質(zhì)量的增長(zhǎng)速率逐漸提高，各處理穴盤(pán)苗干質(zhì)量增長(zhǎng)速率均在第Ⅴ階段達(dá)到最大值。

圖1 不同營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗干質(zhì)量增長(zhǎng)速率的影響

2.6 營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗養(yǎng)分吸收利用的影響

由圖2-a 可知，不同營(yíng)養(yǎng)液濃度供給改變了番茄穴盤(pán)苗的礦物質(zhì)養(yǎng)分吸收情況，處理9 的N、P、K 吸收積累量最高，分別比其他處理高20%～198%、43%～233%、40%～218%，差異達(dá)顯著水平（除N 吸收積累量與處理1、8 差異不顯著外）。由圖2-b 可知，營(yíng)養(yǎng)液低濃度的處理N、K 利用率較高，營(yíng)養(yǎng)液高濃度的處理N、K 利用率較低，而營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)P利用率的影響不大；處理9的N、P、K 利用率分別為14.35%、6.10%、15.92%。

圖2 營(yíng)養(yǎng)液濃度分段設(shè)定對(duì)番茄穴盤(pán)苗養(yǎng)分吸收利用的影響

3 結(jié)論與討論

第Ⅰ階段灌溉營(yíng)養(yǎng)液可促進(jìn)番茄出苗。在本試驗(yàn)設(shè)定濃度下，營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)最終出苗率沒(méi)有影響，但高濃度營(yíng)養(yǎng)液可以加快出苗速度，與前期研究結(jié)果一致，但如果前期啟動(dòng)肥添加量過(guò)高會(huì)降低出苗率（劉宗立 等，2006；尚慶茂 等，2006；張志剛 等，2016）。

分段設(shè)定營(yíng)養(yǎng)液濃度顯著影響穴盤(pán)苗的生長(zhǎng)發(fā)育。本試驗(yàn)中，在穴盤(pán)苗整個(gè)生長(zhǎng)階段，前期和后期較高濃度的營(yíng)養(yǎng)液能促進(jìn)幼苗莖葉的生長(zhǎng)；前期低濃度營(yíng)養(yǎng)液可以促進(jìn)根系的生長(zhǎng)，高濃度抑制地下部的生長(zhǎng)，后期較高濃度能促進(jìn)根系的生長(zhǎng)；植株干質(zhì)量增長(zhǎng)速率隨著生長(zhǎng)階段的增加而提高，各處理植株干質(zhì)量在第Ⅴ階段增長(zhǎng)速率最大。穴盤(pán)苗前期生長(zhǎng)慢，需肥量小，后期生長(zhǎng)快，需肥量增加。番茄穴盤(pán)育苗前期施用低濃度肥料，后期施用高濃度肥料，可調(diào)節(jié)幼苗養(yǎng)分到適宜水平，采用此種施肥方式培育的番茄幼苗質(zhì)量較好，定植后產(chǎn)量較高，但過(guò)低的肥料濃度不利于幼苗后期的生長(zhǎng)（Garton &Widders，1990；張志剛 等，2016）。育苗過(guò)程中盲目過(guò)量施肥，不僅加大生產(chǎn)成本，還易造成鹽分障礙，生產(chǎn)物質(zhì)分配受阻，根系生長(zhǎng)受阻，減少養(yǎng)分吸收，導(dǎo)致莖葉生長(zhǎng)緩慢（加藤?gòu)兀?981；蔣名川和解淑貞，1985；何偉明和陳殿奎，1996）。研究表明，與傳統(tǒng)滴灌系統(tǒng)相比，采用底部灌溉系統(tǒng)進(jìn)行澆灌時(shí)應(yīng)降低營(yíng)養(yǎng)液濃度（Douglas，2001；Mak &Yeh，2001；Yeh et al.，2004；Zheng et al.，2004，2010；Montesano et al.，2010；Bouchaaba et al.，2015）。頂部灌溉育苗主要采用播種前添加肥料，后期澆灌清水或者播種前添加基肥，后期澆灌同一濃度營(yíng)養(yǎng)液，但肥料添加量不易掌握，營(yíng)養(yǎng)液濃度不能根據(jù)幼苗生長(zhǎng)需求規(guī)律進(jìn)行改變，施肥過(guò)多會(huì)抑制幼苗正常生長(zhǎng)，施肥過(guò)少則不利于幼苗生長(zhǎng)（楊國(guó)放 等，2011；張志剛 等，2016）。潮汐灌溉能根據(jù)幼苗生長(zhǎng)需要進(jìn)行精準(zhǔn)智能灌溉，很好地解決頂部灌溉存在的相關(guān)問(wèn)題。分段設(shè)定營(yíng)養(yǎng)液濃度能夠顯著影響幼苗養(yǎng)分的積累和利用。本試驗(yàn)中植株對(duì)N、P、K 的吸收積累量隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加而增加，但過(guò)高會(huì)抑制養(yǎng)分的積累。營(yíng)養(yǎng)液供給濃度會(huì)影響培養(yǎng)介質(zhì)溶液與根系自由空間的礦質(zhì)元素濃度梯度，從而影響幼苗根系對(duì)礦質(zhì)元素的積累（Jong et al.，2008）。本試驗(yàn)中，隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加幼苗對(duì)N、K 利用率逐漸降低，是因?yàn)榈蜐舛葼I(yíng)養(yǎng)液下，養(yǎng)分能被植株最大量吸收，在一定程度上，隨著土壤養(yǎng)分有效性的降低，植物的養(yǎng)分利用率增大（Brijham et al.，1995）。

綜合各項(xiàng)指標(biāo)，篩選出最適番茄潮汐式育苗的營(yíng)養(yǎng)液濃度組合為處理9（0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×），在此營(yíng)養(yǎng)液濃度供給下番茄幼苗中礦物質(zhì)元素N、P、K 的吸收積累量最高，分別為15.8、10.1、21.0 mg · 株，N、P、K 的利用率分別為14.35%、6.10%、15.92%。