孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜潮汐式穴盤(pán)育苗效果的影響

臺(tái)連麗 張志剛 李福凱 董春娟 尚慶茂

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

孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜潮汐式穴盤(pán)育苗效果的影響

臺(tái)連麗 張志剛 李福凱 董春娟 尚慶茂*

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

為了篩選出黃瓜潮汐式穴盤(pán)育苗最適孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度，以黃瓜品種中農(nóng)18號(hào)為試材，采用兩種類型穴盤(pán)（常規(guī)、側(cè)開(kāi)口）和3種濃度（×1、×0.5、×0.25）營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行潮汐育苗試驗(yàn)，測(cè)定了幼苗礦質(zhì)元素吸收積累量及表觀形態(tài)指標(biāo)等。結(jié)果表明：隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度逐步提高，黃瓜幼苗礦質(zhì)元素吸收積累量逐漸增加，N、P、K的吸收積累量增幅達(dá)102.6%～125.1%，并促進(jìn)了葉片葉綠素合成和幼苗株高、莖粗、單株葉面積、地上部干鮮質(zhì)量等表觀參數(shù)指標(biāo)優(yōu)化。此外，常規(guī)穴盤(pán)育苗效果總體優(yōu)于側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)。最終，以壯苗指數(shù)為主要參考指標(biāo)，篩選出最佳的孔穴型式與營(yíng)養(yǎng)液濃度組合，即采用常規(guī)穴盤(pán)并灌溉完全Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。

黃瓜；潮汐式；穴盤(pán)育苗；孔穴；營(yíng)養(yǎng)液

黃瓜是我國(guó)主栽蔬菜種類之一，年種植面積約117萬(wàn)hm2，總產(chǎn)量達(dá)5 436萬(wàn)t，產(chǎn)值約108億美元（http://www.fao.org/faostat/en/#data/QC），生產(chǎn)上多采用育苗移栽方式。穴盤(pán)育苗，以多孔連體式穴盤(pán)為育苗容器，以人工混配輕型基質(zhì)替代土壤，顯著提高了單位面積育苗量，節(jié)約了能耗和勞動(dòng)用工成本，降低了苗期病蟲(chóng)害發(fā)生率，且易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化操作（尚慶茂，2011）。黃瓜穴盤(pán)育苗量已占黃瓜總育苗量的30%～40%。目前，黃瓜穴盤(pán)育苗普遍采用人工或行走式懸臂頂部噴灌系統(tǒng)，水分或營(yíng)養(yǎng)液先經(jīng)幼苗莖葉再進(jìn)入根部基質(zhì)，不可避免地增加了幼苗莖葉和環(huán)境濕度，“雨傘效應(yīng)”的存在也造成水、肥浪費(fèi)等（郝海平，2014）。潮汐式穴盤(pán)育苗，充分吸納了潮汐式灌溉施肥與穴盤(pán)育苗的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，水分或營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)穴盤(pán)底部排水孔和

基質(zhì)毛細(xì)管逐步抵達(dá)幼苗根際，實(shí)現(xiàn)了水肥閉合循環(huán)利用和精準(zhǔn)控制，已被荷蘭、日本等國(guó)家率先應(yīng)用（高艷明 等，2016）。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)學(xué)者逐漸關(guān)注潮汐式育苗技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，并就潮汐式灌溉施肥技術(shù)參數(shù)、水肥利用效率、適宜的基質(zhì)特性、恒溫育苗床設(shè)備等進(jìn)行了一些研究（陳傳翔 等，2014；甘小虎 等，2014；胡靜 等，2015；劉宏久，2015；趙穎雷和黃丹楓，2016），但與實(shí)踐需求仍相距甚遠(yuǎn)，本試驗(yàn)比較分析了不同孔穴型式、不同營(yíng)養(yǎng)液濃度下黃瓜潮汐式育苗養(yǎng)分吸收積累和幼苗生長(zhǎng)參數(shù)，以期為我國(guó)黃瓜潮汐式育苗提供實(shí)踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2015年3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。供試黃瓜（Cucumis sativus L.）品種中農(nóng)18號(hào)由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所選育。兩種類型穴盤(pán)分別為常規(guī)72孔穴盤(pán)（L 540 mm×W 280 mm×H 50 mm，單穴容積37 cm3）和側(cè)開(kāi)口105孔穴盤(pán)（L 540 mm×W 280 mm×H 65 mm，單穴容積35 cm3，孔穴四面具寬1 mm、長(zhǎng)15 mm的通氣狹縫），均購(gòu)自浙江博仁工貿(mào)有限公司。

Hoagland營(yíng)養(yǎng)液配方：Ca（NO3）2·4H2O 945 mg·L-1，KNO3607 mg·L-1，NH4H2PO4115 mg·L-1，MgSO4·7H2O 493 mg·L-1，EDTA-2NaFe 30 mg· L-1，H3BO32.86 mg·L-1，MnSO4·4H2O 2.13 mg· L-1，ZnSO4·7H2O 0.22 mg·L-1，CuSO4·5H2O 0.08 mg·L-1，（NH4）6Mo7O24·4H2O 0.02 mg·L-1，全部采用AR級(jí)化學(xué)試劑。營(yíng)養(yǎng)液濃度設(shè)3水平：基本配方作為×1濃度水平，稀釋后分別獲得×0.5、×0.25濃度水平。

育苗基質(zhì)由草炭、蛭石、珍珠巖按3∶1∶1體積比混合而成。草炭采用品氏托普牌，粒徑0～10 mm，pH 5.5，總N、P、K含量分別為96、48、160 g·m-3，購(gòu)自北京林大林業(yè)科技股份有限公司；蛭石和珍珠巖全部采用園藝級(jí)（粒徑3～5 mm），購(gòu)自河北靈壽縣匯鑫蛭石廠。

1.2 幼苗培養(yǎng)

挑選飽滿的黃瓜種子，先于室溫下浸泡6 h（種水體積比1∶8），5% NaClO種子表面消毒10 min，沖洗干凈，均勻擺放在直徑9 cm的培養(yǎng)皿中，28℃下催芽24 h，然后選萌發(fā)一致的種子分別播于填裝有混合基質(zhì)的兩種類型穴盤(pán)，深1.5 cm，覆蓋蛭石。播種后8 d，幼苗子葉平展，開(kāi)始潮汐式灌溉Hoagland營(yíng)養(yǎng)液，子葉平展至第1片真葉展開(kāi)每4 d灌溉1次，第1片真葉展開(kāi)至第2片真葉展開(kāi)每3 d灌溉1次，第2片真葉展開(kāi)后每2 d灌溉1次，每次灌溉液面高度2 cm，存留時(shí)間20 min。穴盤(pán)型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度共6個(gè)處理，每處理3次重復(fù)，每重復(fù)3個(gè)穴盤(pán)。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

生長(zhǎng)參數(shù)測(cè)定：播種后31 d，用直尺測(cè)量幼苗莖基部至頂端生長(zhǎng)點(diǎn)高度作為株高，用游標(biāo)卡尺測(cè)量子葉節(jié)下方1 cm處直徑作為莖粗，用MICROTEK掃描儀測(cè)定幼苗根長(zhǎng)、葉面積，稱重法測(cè)定幼苗鮮質(zhì)量和干質(zhì)量。計(jì)算根冠比和壯苗指數(shù)。

葉綠素含量測(cè)定：分別于播種后16、31 d，利用SPAD-502便攜式葉綠素儀測(cè)第1片真葉和第2片真葉SPAD值。

礦質(zhì)元素含量測(cè)定：于播種后31 d取幼苗，80 ℃烘干至恒重，用凱氏定氮法測(cè)定N質(zhì)量濃度，用原子吸收分光光度法測(cè)定P、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Zn質(zhì)量濃度（中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會(huì)，1983），然后計(jì)算幼苗礦質(zhì)元素的吸收積累量（Ω）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS（17.0）、Excel 2003軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)的影響

由表1可知，無(wú)論常規(guī)72孔穴盤(pán)或側(cè)開(kāi)口105孔穴盤(pán)，隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的提高，黃瓜幼苗株高、莖粗、單株葉面積、地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量呈逐漸增加的趨勢(shì)，且×1濃度和×0.25濃度相比表現(xiàn)出顯著差異，而根長(zhǎng)、地下部鮮質(zhì)量則受營(yíng)養(yǎng)液濃度影響較小。此外，相同營(yíng)養(yǎng)液濃度下，常規(guī)穴盤(pán)幼苗的莖粗、單株葉面積、根長(zhǎng)、地上部干鮮質(zhì)量和地下部干鮮質(zhì)量均顯著高于側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)，所以，常規(guī)穴盤(pán)培育的幼苗總體優(yōu)于側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)培育的幼苗。參考?jí)衙缰笖?shù)，篩選出最優(yōu)的處理為常規(guī)穴盤(pán)灌溉×1濃度水平營(yíng)養(yǎng)液。

表1 孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗形態(tài)指標(biāo)的影響

2.2 孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響

由圖1可知，在黃瓜幼苗生長(zhǎng)的早期，即播種后16 d，不同孔穴型式或不同營(yíng)養(yǎng)液濃度處理之間葉片葉綠素含量未表現(xiàn)顯著性差異。隨著黃瓜幼苗生長(zhǎng)發(fā)育，至播種后31 d，高濃度營(yíng)養(yǎng)液處理的葉片葉綠素含量高于低濃度營(yíng)養(yǎng)液處理，如×1濃度與×0.25濃度處理相比，常規(guī)72孔穴盤(pán)培育的幼苗葉片葉綠素含量提高了11.9%，側(cè)開(kāi)口105孔穴盤(pán)培育的幼苗葉片葉綠素含量提高了9.1%。同一營(yíng)養(yǎng)液濃度下，不同孔穴型式培育的幼苗葉片葉綠素含量之間的差異未達(dá)顯著水平。說(shuō)明影響黃瓜幼苗葉片葉綠素含量的主要因子是營(yíng)養(yǎng)液濃度，而非孔穴型式。

2.3 孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗礦質(zhì)元素吸收積累的影響

由表2可知，孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度改變了黃瓜幼苗礦質(zhì)養(yǎng)分吸收積累狀況。無(wú)論常規(guī)穴盤(pán)或側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)，隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度提高，N、P、K、Ca、 Mn、Cu吸收積累量均顯著增加，特別是大量元素，增加幅度達(dá)102.6%～125.1%。從孔穴型式分析，采用常規(guī)穴盤(pán)培育的黃瓜幼苗礦質(zhì)元素吸收積累量總體高于側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)，如同在×0.5營(yíng)養(yǎng)液濃度水平，N、P、K的吸收積累量分別比側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)提高了37.2%、28.6%、45.8%。

圖1 孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗葉片葉綠素含量的影響

表2 孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度對(duì)黃瓜幼苗單株礦質(zhì)元素吸收積累的影響

3 討論與結(jié)論

孔穴型式?jīng)Q定了幼苗根系生長(zhǎng)發(fā)育所處空間的容積和形狀。當(dāng)選擇不同孔穴型式穴盤(pán)培育幼苗時(shí)，會(huì)導(dǎo)致基質(zhì)填裝量、根際水分動(dòng)力學(xué)特征以及根系生長(zhǎng)趨向的差異。幼苗對(duì)礦質(zhì)元素的吸收與水分密切相關(guān)，礦質(zhì)元素溶解于水，并隨水分運(yùn)動(dòng)抵達(dá)根系表皮細(xì)胞或根毛。因此，孔穴型式對(duì)幼苗礦質(zhì)元素吸收和形態(tài)發(fā)育的作用至少表現(xiàn)在3個(gè)方面：一是以基質(zhì)填裝量為主的礦質(zhì)養(yǎng)分、水分吸持量；二是以水分運(yùn)動(dòng)為主的礦質(zhì)元素?cái)U(kuò)散速率；三是以根系生長(zhǎng)趨向?yàn)橹鞯母滴彰娣e（Weston & Zandstra，1986；NeSmith & Duval，1998；Grazia et al.，2002）。本試驗(yàn)中，兩種型式的穴盤(pán)，單穴容積相近，但孔穴高度相差10 mm，且側(cè)開(kāi)口穴盤(pán)增加了通透性，必然改變孔穴內(nèi)基質(zhì)水分及其礦質(zhì)養(yǎng)分的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而影響黃瓜幼苗生理及表觀形態(tài)指標(biāo)。

礦質(zhì)元素、水分吸收和光合CO2固定構(gòu)成了幼苗形態(tài)建成的物質(zhì)基礎(chǔ)。幼苗根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收無(wú)外乎兩種方式：濃度梯度驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)擴(kuò)散吸收方式和能量驅(qū)動(dòng)的逆濃度梯度主動(dòng)吸收方式。提高根際礦質(zhì)元素的供應(yīng)量，如供給濃度、頻度和總量，自然加大了培養(yǎng)介質(zhì)溶液與根系自由空間的礦質(zhì)元素濃度梯度，進(jìn)而促進(jìn)了幼苗根系對(duì)礦質(zhì)元素的快速吸收和積累（Jong et al.，2008）。足量、適比的礦質(zhì)元素沿蒸騰流及共質(zhì)體或非共質(zhì)體途徑到達(dá)幼苗各組織位點(diǎn)，促進(jìn)幼苗正常生長(zhǎng)發(fā)育；反之，礦質(zhì)元素的缺乏或過(guò)量，均不利于幼苗生長(zhǎng)發(fā)育。特別是在一定的供應(yīng)量值區(qū)間，也稱缺乏區(qū)，礦質(zhì)元素供應(yīng)量與幼苗器官發(fā)育呈直線相關(guān)（宋春鵬和王學(xué)路，2009）。本試驗(yàn)中，幼苗在×1營(yíng)養(yǎng)液濃度水平下，可以促進(jìn)幼苗根系對(duì)礦質(zhì)元素的吸收，幼苗生長(zhǎng)最快。

本試驗(yàn)充分說(shuō)明在潮汐式穴盤(pán)育苗條件下孔穴型式和營(yíng)養(yǎng)液濃度會(huì)影響黃瓜幼苗礦質(zhì)元素吸收積累和形態(tài)發(fā)育，同時(shí)，以壯苗指數(shù)為主要參考指標(biāo)，篩選出最佳的穴盤(pán)與營(yíng)養(yǎng)液濃度組合，即采用常規(guī)穴盤(pán)并灌溉完全Hoagland營(yíng)養(yǎng)液。

陳傳翔，甘小虎，何從亮，胡靜，閻慶九．2014．不同配方基質(zhì)在辣椒潮汐式育苗及常規(guī)育苗中的試驗(yàn)效果．上海蔬菜，（3）：79-80．

甘小虎，何從亮，胡靜，閆慶久，韓勇．2014．辣椒潮汐式灌溉育苗技術(shù)應(yīng)用效果初報(bào)．蔬菜，（6）：14-16．

高艷明，劉宏久，鄭佳琦，李建設(shè)．2016．黃瓜穴盤(pán)育苗潮汐灌溉技術(shù)研究．灌溉排水學(xué)報(bào)，35（1）：79-82．

郝海平．2014．潮汐式灌溉技術(shù)發(fā)展及特點(diǎn)．中國(guó)花卉園藝，（18）：52-55．

胡靜，楊惠玲，甘小虎，閻慶久．2015．意大利生菜潮汐式栽培生產(chǎn)試驗(yàn)．蔬菜，（3）：13-15．

劉宏久．2015．蔬菜穴盤(pán)育苗潮汐式灌溉技術(shù)研究〔 碩士論文〕．銀川：寧夏大學(xué)．

尚慶茂．2011．蔬菜集約化穴盤(pán)育苗技術(shù)系列講座（第一講概述）．中國(guó)蔬菜，（1）：46-47．

宋春鵬，王學(xué)路譯．2009．植物生理學(xué)．北京：科學(xué)出版社：60-68．

趙穎雷，黃丹楓．2016．一體化“潮汐式”微環(huán)境恒溫蔬菜育苗床設(shè)計(jì)研究與應(yīng)用．中國(guó)蔬菜，（4）：101-104．

中國(guó)土壤學(xué)會(huì)農(nóng)業(yè)化學(xué)專業(yè)委員會(huì)．1983．土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)常規(guī)分析方法．北京：科學(xué)出版社：272-401．

NeSmith D S，Duval J R．1998．The effect of container size．HortTechnology，8（4）：1-4．

Grazia J D，Tittonell P，Chiesa A．2002．Pepper （Capsicum annuum L．）transplant growth as affected by growth compression and cell size．Agronomie，22：503-509．

Jong M C，Joo W A，Ja H K．2008．Growth and nutrient contents of hot pepper plug seedling as influenced by root medium formulations and pre-planting fertilizer levels．Horticulture，Environment and Biotechnology，49（3）：197-202．

Weston L A，Zandstra B．1986．Effect of root container size and location of production on growth and yield of tomato transplants．Journal of American Society of Horticultural Science，111：498-501．

Effects of Cell Pattern and Nutrient Solution Concentration on Cucumber Plug Seedling Growth under Ebb and Flow Irrigation

TAI Lian-li，ZHANG Zhi-gang，LI Fu-kai，DONG Chun-juan，SHANG Qing-mao*
（Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops，Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 100081，China）

In order to screen the optimum cell pattern and nutrient solution concentration for cucumber plug seedling growth under ebb and flow irrigation，this experiment took Cucumber（Cucumis sativus cv．‘Zhongnong No.18’）as material，and adopted 2 patterns of cell （regular and abnormal） and 3 nutrient solution concentrations（×1，×0.5 and ×0.25）to conduct plug seedling growth under ebb and flow irrigation and to test seedling mineral elements absorption，accumulation，and apparent morphological indicators，etc．The results showed that along with the gradual increasing of nutrient solution concentration，the amount of mineral elements absorption and accumulation were gradually increased，that of N，P，K were increased by 102.6%-125.1%．The chlorophyll synthesis of leaf and seedling plant height，stem diameter，leaf area and fresh and dry weight of stem and leaves were all increased with the nutrient solution concentration increasing．The effect of normal plug seedling was better than that of the abnormal one．Thus，the seedling health index was taken as the major reference index，and an optimal combination，i.e. regular cell pattern plus Hoagland nutrient solution at ×1 concentration level，was obtained．

Cucumber；Ebb and flow irrigation；Plug seedling；Cell；Nutrient solution

臺(tái)連麗，女，碩士研究生，專業(yè)方向：蔬菜種苗發(fā)育調(diào)控與繁育技術(shù)，E-mail：tailianli@163.com

*通訊作者（Corresponding author）：尚慶茂，男，研究員，專業(yè)方向：蔬菜栽培生理及分子生物學(xué)，E-mail：shangqingmao@caas.cn

2016-04-11；接受日期：2016-10-21

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（CARS-25），公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項(xiàng)（201303014），中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程蔬菜種苗發(fā)育調(diào)控與繁育技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目