不同水肥供應(yīng)水平對設(shè)施無土栽培草莓生長及水分利用率的影響

楊振華，王 鋒，張 迪，張 雯

(楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100)

0 引言

隨著設(shè)施草莓產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步發(fā)展，立體栽培形式逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)平面栽培成為設(shè)施草莓高效生產(chǎn)的新方向。立體無土栽培具有單位面積生產(chǎn)效率高、果品質(zhì)量好和田間勞作省力等特點(diǎn)。但是，在9—10月的草莓苗期，設(shè)施內(nèi)晝夜溫濕度差異大，草莓植株對水肥利用率各不相同，嚴(yán)格控制無土栽培水肥灌溉管理，可直接影響到草莓營養(yǎng)生長向生殖生長的轉(zhuǎn)化，降低因高溫高濕基質(zhì)環(huán)境引發(fā)根腐病的發(fā)病率。探索設(shè)施草莓無土栽培基質(zhì)最佳含水量和補(bǔ)肥措施是立體栽培關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的重中之重，是推進(jìn)陜西關(guān)中地區(qū)草莓產(chǎn)業(yè)朝著集約化、規(guī)模化發(fā)展的基礎(chǔ)[1-5]。

1 試驗(yàn)?zāi)康?/h2>

為了探索適宜陜西關(guān)中氣候特點(diǎn)的立體草莓栽培水肥灌溉最佳濃度組合，本試驗(yàn)以“A”字型3層槽裝填無土栽培基質(zhì)(草炭∶蛭石∶無機(jī)鹽=1∶2∶1)為栽培體系，研究在“A”字型草莓栽培槽架中，不同梯度水肥管理對植株生長、干物質(zhì)積累及水分利用率的影響，篩選出立體栽培最佳水肥管理體系，為立體栽培草莓生產(chǎn)精量水肥管理應(yīng)用提供依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范基地內(nèi)進(jìn)行，紅顏草莓品種三葉一心定植到A型槽架，株距15 cm，栽培槽架(圖1)主體框架為鋼結(jié)構(gòu)，共有3層，頂層1排栽培槽，中層及底層左右兩側(cè)栽培架各安裝2排栽培槽，栽培槽直徑0.2 m。滴灌頭插入每個(gè)草莓植株根系周圍，槽底部有排水裝置。試驗(yàn)在坐北朝南的冬暖日溫室(北緯34°16′，東經(jīng)108°4′)中進(jìn)行，溫室東西長100 m，南北跨度12 m，每個(gè)槽架間距1.5 m，總共擺放30架。

圖1 立體栽培槽架Fig.1 Three dimensional cultivation trough frame

2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在苗期定植7 d緩苗結(jié)束后(2019年9月5日)開始，至40%顯蕾期結(jié)束(2019年10月15日)，設(shè)置3個(gè)水肥濃度梯度(雅冉平衡水溶肥N∶P∶K=15∶16∶17，TE：MgO)，濃度梯度分別為F1(0.05%)、F2(0.1%)和F3(0.2%)。設(shè)置3個(gè)肥水滴管水平：W1(低水，基質(zhì)水分含量30%)、W2(高水，基質(zhì)水分含量70%)、CK(清水，基質(zhì)水分含量100%)。利用水分檢測儀(托普云TZS-2X-G型土壤水分記錄儀)對基質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測記錄，基質(zhì)水分含量保持各個(gè)處理水平上。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共6個(gè)處理，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，即W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3及CK，各處理采用單獨(dú)的貯液滴灌系統(tǒng)，通過計(jì)時(shí)器控制水流量[6-9]。

2.3 測定項(xiàng)目及指標(biāo)

2.3.1 溫室環(huán)境因子

在日光溫室內(nèi)安裝智能化物連設(shè)備(彭云物聯(lián))，每隔2 min采集1次設(shè)施內(nèi)溫度、相對濕度，并將氣象因子數(shù)據(jù)傳送到手機(jī)端進(jìn)行保存。

2.3.2 植株生長指標(biāo)測定及根腐病調(diào)查

顯蕾40%(2019年10月15日)時(shí)開始統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理生長指標(biāo)，測定草莓植株株高、莖粗。每處理隨機(jī)取出6株，分根、莖、葉進(jìn)行清洗稱量，置于105 ℃殺青，然后75 ℃烘干至恒質(zhì)量，計(jì)算干鮮質(zhì)量和根冠比。定植7 d至現(xiàn)蕾期統(tǒng)計(jì)每個(gè)處理的根腐病發(fā)病率。

2.3.3 耗水量測定

測定“A”型立體栽培槽架3個(gè)層面逐日的耗水量變化：每天上午9∶00稱取基質(zhì)和草莓植株的總質(zhì)量；安裝水表記錄每天單個(gè)基質(zhì)槽的灌溉量；稱取單個(gè)基質(zhì)槽的回水量。采用水量平衡法測定草莓的耗水量，水量平衡法的基本原理是根據(jù)計(jì)算區(qū)域內(nèi)水質(zhì)量的收入和支出的差額來推算作物蒸發(fā)蒸騰量，水量平衡方程如式(1)所示[10]。

ET=ΔG+(I-B)

(1)

式中ET——草莓蒸發(fā)蒸騰量，kg/(株·d-1)

△G——植株和基質(zhì)總質(zhì)量變化差值，kg/(株·d-1)

I——灌溉量，kg/(株·d-1)

B——回水量，kg/(株·d-1)

水分利用效率WUE(kg/m3)計(jì)算公式為

WUE=Y/ET

(2)

式中Y——干物質(zhì)產(chǎn)量，kg/hm2

3 結(jié)果分析

3.1 植株定植到顯蕾前溫室內(nèi)日平均溫濕度變化

設(shè)施內(nèi)環(huán)境儀器記錄的溫濕度變化如圖2所示。在植株緩苗期到顯蕾期日平均溫度14.6～27.5 ℃，平均空氣相對濕度22.3%～64.4%，夜間平均溫度9.3～16.25 ℃，平均空氣相對濕度73.2%～100%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，設(shè)施內(nèi)15 ℃累計(jì)以下280 h，但根據(jù)草莓花芽分化對環(huán)境的要求，溫度在5～15 ℃的時(shí)間≤200 h時(shí)，有利于花芽分化和花芽內(nèi)源的形成。

圖2 溫室內(nèi)晝夜平均溫濕度Fig.2 Average temperature and humidity of day and night in greenhouse

3.2 不同灌溉水平處理對植株生長影響

不同灌溉水平處理對植株生長的影響如圖3所示。W1、W2兩個(gè)水平下6個(gè)處理的莖粗和株高都高于CK。100%土壤飽和濕度的根腐病發(fā)病率最大，高出W1F3處理3倍。W2水平下3個(gè)處理的植株高度和根腐病發(fā)病率高于W1，莖粗都小于W1。這說明高水分下的草莓植株在同一設(shè)施環(huán)境溫濕度條件下，營養(yǎng)生長旺盛，易于徒長，高水分在高溫環(huán)境更易誘發(fā)根腐病害發(fā)生。W1水平下3個(gè)處理的株高與根腐病發(fā)病率小于W2水平的3個(gè)處理，但莖粗高于W2水平。對比低水W1中3個(gè)處理，W1F2中莖粗與兩個(gè)處理存在差異且與W1F1差異顯著，根腐病發(fā)病率無差異，W1F2的株高最大為21.99 cm，W1F2處理下株型相比其他處理農(nóng)藝性狀較大，是相對理想的高產(chǎn)性矮壯株型。

圖3 不同灌溉水平處理對植株生長的影響Fig.3 Effects of different irrigation levels on plant growth

根冠比是反應(yīng)植株健壯的重要指標(biāo)，它的大小反映了植株地下部分和地上部分的相關(guān)性，根冠比大說明根系發(fā)達(dá)，對養(yǎng)分利用率高，促進(jìn)根部向莖部的養(yǎng)分運(yùn)輸，促進(jìn)植株?duì)I養(yǎng)生長。不同灌溉處理對植株根冠比的影響如圖4所示，6個(gè)處理的根冠比都高于CK處理，其中W1F2高出CK值25%，且差異顯著于其他5個(gè)處理。

圖4 不同灌溉處理對植株根冠比的影響Fig.4 Effects of different irrigation treatments on root shoot ratio

3.3 不同灌溉處理對水分利用率的影響

植株的水分利用率是衡量植物對水分吸收利用的重要指標(biāo)，采用水肥一體化的管理模式，分析植株水分利用率，可減少水肥的資源浪費(fèi)，同時(shí)精量的水分供給可減少蒸發(fā)，降低設(shè)施內(nèi)空氣相對濕度[10-13]。從圖5分析，兩個(gè)水分水平下6個(gè)處理的水分利用效率顯著高于CK，其中W1F2水分利用率高于CK 45.36%，而W1低水分水平下3個(gè)處理水分利用率高于W2的3個(gè)處理，不同水平下的水分利用率隨著灌溉量的增多而降低，結(jié)合植株健壯程度和根腐病發(fā)病率的因素，推薦W1F1，W1F2供水水平，適當(dāng)?shù)牡退┙o有利于植株的水分利用。

圖5 不同灌溉處理對水分利用率的影響Fig.5 Effects of different irrigation treatments on water use efficiency

4 結(jié)論

研究表明，草莓植株生長、花芽分化及果實(shí)生長呈單S型生長曲線，具有明顯的增長特征，必須進(jìn)行跟蹤觀測分析研究，得出精細(xì)化水肥管理方案[14-16]。草莓植株在低水分脅迫情況下，植株的生長受抑制，節(jié)間較短。在適量的基質(zhì)含水量條件下，植株生長正常，莖粗開始增粗，逐漸向壯苗轉(zhuǎn)變，由此可見，水分對植株高度、莖粗的影響明顯增強(qiáng)，使植株生長健壯。緩苗結(jié)束后的草莓植株對水肥非常敏感，高水肥高溫條件容易造成植株徒長，從而抑制草莓植株生殖生長的轉(zhuǎn)化，花芽分化推遲，花朵數(shù)少，影響產(chǎn)量。W1F2(基質(zhì)含水量30%，水溶肥濃度0.1%)在保障植株正常的營養(yǎng)生長情況下，未造成植株徒長，地下部分干物質(zhì)積累較多，根冠比大于高水肥灌溉模式。根系在W1(低水)基質(zhì)環(huán)境中水分利用率高于W2(高水)，原因是根系有向水性和向肥性，適當(dāng)?shù)娜彼俜士梢源龠M(jìn)根系鍛煉發(fā)育衍生，根在低水環(huán)境下的干物質(zhì)積累高于高水環(huán)境。因此，低肥低水供給不僅能提高植株水分利用率，還節(jié)約水資源，這與呂清海研究相近[17]。