潮汐灌溉模式下不同營養(yǎng)液對辣椒幼苗生長的影響

薛 萍，佟 靜，武占會，季延海，王寶駒，董印麗*，王麗萍

（1.河北工程大學園林與生態(tài)工程學院，河北 邯鄲 056038；2.北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心，北京 100097；3.農(nóng)業(yè)部華北都市農(nóng)業(yè)重點實驗室，北京 100097）

辣椒栽培以育苗移栽為主。穴盤育苗因其具有節(jié)能、省工等一系列優(yōu)點，成為辣椒育苗的主要方式[1]。目前，穴盤育苗普遍采用頂部噴灌系統(tǒng)，灌溉水或肥料溶液先經(jīng)幼苗莖葉再進入根部基質(zhì)，易導致灌溉不均勻，造成水、肥的浪費[2]。基于生態(tài)環(huán)境保護和節(jié)水、減肥、減藥即“一節(jié)雙減”的需要，國內(nèi)園藝產(chǎn)業(yè)界對潮汐式灌溉日趨關(guān)注[3]。潮汐式灌溉是一種新型灌溉方式，有別于傳統(tǒng)的頂部灌溉，不需要從植株冠層及根表進行補水灌溉，而是使水或營養(yǎng)液從穴盤底部的排水孔進入，由下向上運輸?shù)街仓旮抗┢湮绽肹3-4]。潮汐式灌溉技術(shù)在蔬菜穴盤育苗中的應(yīng)用起步較晚，近年來研究人員在設(shè)備優(yōu)化、自動化控制以及基質(zhì)配比、穴盤選型等方面進行了一些探索；然而，關(guān)于潮汐式灌溉條件下蔬菜穴盤苗營養(yǎng)液篩選方面的研究較少[5-9]。本試驗以辣椒為試材，進行潮汐式穴盤育苗，比較不同配方營養(yǎng)液對辣椒穴盤苗生長發(fā)育的影響，從中篩選出合適的辣椒育苗營養(yǎng)液，從而減少肥料浪費，獲得壯苗，并降低成本。

1 材料和方法

1.1 試驗地點

試驗于2019年9—11月在北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心連棟智能溫室中進行。

1.2 試驗材料

供試辣椒品種：國塔166（國家蔬菜工程技術(shù)研究中心）；基質(zhì)：草炭與蛭石以3∶1體積比混合均勻；育苗盤：規(guī)格為72孔。

1.3 試驗方法

2019年9月10日播種，于08：00—09：00采用干濕交替方式澆水，其他進行常規(guī)管理。試驗采用北京市農(nóng)林科學院蔬菜研究中心潮汐灌溉育苗系統(tǒng)，設(shè)置T1（日本山崎番茄配方）、T2（Hoagland和Arnon配方）、T3（華南農(nóng)業(yè)大學配方）、T4（Rothamsted配方）、T5（日本山崎甜椒配方）、T6（Arnon和Hoagland番茄配方）6個不同營養(yǎng)液配方處理， 每個處理3次重復。不同營養(yǎng)液配方見表1。

1.4 測定項目及方法

1.4.1 形態(tài)指標測定

每個重復隨機選取5株，自播種后29 d開始，每隔7 d（播種后29、36、43、50、57 d）測定辣椒株高、莖粗；于播種后57 d，分別稱量辣椒地上部和地下部鮮質(zhì)量，然后105 ℃殺青15 min，75 ℃烘干至恒質(zhì)量，稱量地上部和地下部干質(zhì)量。根據(jù)上述參數(shù)，計算穴盤苗的根冠比和壯苗指數(shù)[10]。壯苗指數(shù)＝（莖粗/株高＋地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量。

于播種后57 d，每個重復隨機選取5株，分別測定根系形態(tài)和根系活動。根系形態(tài)指標采用WinRHIZ2003b根系分析系統(tǒng)測定，幼苗根系活力采用TTC法測定[11]。

1.4.2 生理指標測定

于播種后57 d，每個重復隨機選取5株辣椒，采用95%乙醇浸提法測定葉綠素含量[12]；于晴天09：00—11：00，采用LI-6400XT（美國，LICOR）測定光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）及蒸騰速率（Tr）[13]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

用Office 2019和SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

表1 不同營養(yǎng)液配方成分 mg/L

2 結(jié)果與分析

2.1 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗生長指標的影響

2.1.1 不同營養(yǎng)液配方對辣椒植株形態(tài)指標的影響

從圖1和圖2可以看出，辣椒株高、莖粗生長指標均隨時間的增長呈上升趨勢。播種后57 d，幼苗株高以T6配方處理植株最高，T2配方最低，其他處理間接近。莖粗以T6配方植株最大，T4配方其次，T1和T2配方處理莖粗最細，分別比T6處理植株降低15%和18%。

2.1.2 不同營養(yǎng)液配方對辣椒植株干鮮質(zhì)量的影響

由表2可知，地上鮮質(zhì)量和干質(zhì)量、地下干質(zhì)量均以T6配方處理最大，地上干、鮮質(zhì)量以T2配方處理最小，地下干質(zhì)量以T4配方處理最小。地下鮮質(zhì)量值以T1配方植株為最大，與T6、T2和T5配方差異不顯著，T4配方處理最小。

2.1.3 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗根系活力的影響

由圖3可知，T4配方處理的幼苗根系活力最大，為702.38 mg/（g·h），顯著高于其他處理；T1配方處理其次，與T2、T3、T5、T6差異不顯著；T3配方處理幼苗根系活力最小，且T3配方比T4配方低50.42%。

2.1.4 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗根冠比和壯苗指數(shù)的影響

由圖4可知，T3配方處理根冠比最大，T2配方處理其次，T4配方處理最小，且T3與T2配方處理差異不顯著，T1、T4、T5、T6配方處理間差異不顯著。從圖5可以看出，壯苗指數(shù)以T6配方處理最大，且與T3、T1差異不顯著；T4配方處理最小，且與T6差異顯著；T6壯苗指數(shù)分別較T1、T2、T3、T4、T5高出44.44%、62.50%、30.00%、116.67%、62.50%。。

2.1.5 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗根系形態(tài)的影響

由表3可知，T5配方處理的根表面積、總根長、根系總體積值均為最高，T6配方其次，T1配方最低；T6配方處理的根尖數(shù)最多，T5配方與T6差異不顯著。

2.2 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗生理指標的影響

2.2.1 不同營養(yǎng)液配方處理對辣椒幼苗光合色素含量的影響

由表4可知，T6配方處理辣椒幼苗葉綠素a和葉綠素（a＋b）含量均最高，分別與T5、T4、T3配方處理差異不顯著；T5配方處理辣椒幼苗葉綠素b和類胡蘿卜素含量均最高，分別與T2、T3、T4、T6配方處理差異不顯著；T1配方處理各光合色素含量均為最低。

2.2.2 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗光合參數(shù)的影響

由表5可以看出，T6配方處理的凈光合速率、氣孔導度最大；T4配方處理的蒸騰速率最大，且與T3、 T5、T6配方差異不顯著；T1配方處理的小胞間CO2濃度最大，T6配方處理最低。

3 結(jié)論與討論

3.1 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗生長指標的影響

植物對生物量的分配是一種對地上、地下資源的權(quán)衡[14]。本試驗中Arnon和Hoagland番茄配方氮含量最高，辣椒幼苗莖粗、株高、地上鮮質(zhì)量、地上干質(zhì)量、地下干質(zhì)量、壯苗指數(shù)也最高，這與公華銳等[15]的研究結(jié)果一致，氮（N）素是構(gòu)成植株蛋白質(zhì)、核酸、葉綠素及多種營養(yǎng)物質(zhì)的主要成分，N素營養(yǎng)水平直接影響作物的生長、產(chǎn)量及品質(zhì)。華南農(nóng)業(yè)大學配方處理的幼苗根冠比最高，可能是因為華南農(nóng)業(yè)大學配方的磷含量較低，而根系是吸收磷的器官, 當磷元素有限時, 根系會首先滿足自己的需要；因此，根系所受到的影響就小于地上部分所受到的影響[16]。陳曉娜等[17]研究表明，當水分充足時，氮添加會抑制白刺根系生長，且隨氮添加濃度的增加抑制作用逐漸增加，白刺總根長、根系表面積和根系體積所受的抑制作用均較顯著。本試驗中Arnon和Hoagland番茄配方處理的辣椒根表面積、總根長、根系總體積比日本山崎甜椒配方低，可能是因為該配方中氮含量較高，抑制了根系的生長。Rothamsted配方處理的根系活力最高，可能是因為該配方高磷環(huán)境提高了單位根質(zhì)量的表面積，促進了細根的發(fā)育，從而提高了根系吸收活力[18]。

表2 不同營養(yǎng)液配方對辣椒植株干鮮質(zhì)量的影響 g

3.2 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗生理指標的影響

葉綠素含量是衡量葉片進行光合作用強弱的重要指標之一[19]。 吳麗君等[20]研究表明，葉綠素的合成是一系列酶促反應(yīng)，受諸多環(huán)境因子、發(fā)育因子以及營養(yǎng)狀況等因素的影響。吳曉艷等[21]研究表明，植物葉片中葉綠素含量的高低，不僅影響葉片對光能的吸收，還影響葉片光合作用的強弱。本研究結(jié)果表明，Arnon和Hoagland番茄配方處理的幼苗葉片葉綠素a、葉綠素（a＋b）含量最高，凈光合速率、氣孔導度最高，蒸騰速率與Rothamsted配方處理差異不顯著，其原因可能是：營養(yǎng)液中所含的 N、P、K 等元素都直接或間接地參與到光合作用中[22]，其中氮元素添加顯著增加了植物的葉綠素含量和凈光合速率[23]；適宜的磷濃度顯著提高了植物葉片葉綠素a、葉綠素b、葉綠素（a＋b）及類胡蘿卜素的含量, 同時提高了植物葉片凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導度[24]；在合理的供鉀水平范圍內(nèi), 鉀素能在一定程度上增強葉片的蒸騰速率, 進而給植物提供強勁的蒸騰拉力，有利于其自身養(yǎng)分的輸送[25]。在本試驗中，Arnon和Hoagland 番茄配方有利于辣椒幼苗葉綠素合成及光合作用的順利進行。

表3 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗根系形態(tài)的影響

表4 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗光合色素的影響 mg/g

綜合比較不同配方處理下辣椒的植株生長及生理指標情況發(fā)現(xiàn)，Arnon和Hoagland 番茄配方處理的辣椒幼苗株高、莖粗、干物質(zhì)積累、葉綠素含量、光合參數(shù)（凈光合速率、氣孔導度、蒸騰速率）、壯苗指數(shù)均最高，是適合辣椒潮汐灌溉式穴盤育苗的配方。

表5 不同營養(yǎng)液配方對辣椒幼苗葉片光合參數(shù)的影響