水肥耦合對草莓生長發育與產量及水分利用效率的影響

楊振華， 王新寧， 郭俊強， 王 鋒， 張 迪， 張 雯

(1.楊凌職業技術學院， 陜西 楊凌 712100; 2.延安向新農業科技有限公司， 陜西 延安 716000)

0 引言

【研究意義】隨著設施草莓集約化、產業化的發展，高效的立體槽架生產模式代替傳統高壟栽培成為發展方向，立體栽培常用基質配比為草炭、蛭石及無機鹽等材料，其含水量和EC值極易受溫室內溫度和濕度影響。草莓為須根系淺根植物，對水肥需求較敏感，水肥過多，易發生漚根燒葉現象，水肥不足易導致植株生長發育不良，影響產量。因此，探明設施草莓水肥供給水平對植株生長發育與產量至關重要。【前人研究進展】在溫室實際栽培中調控水肥供應，使之與作物的需水和需肥規律相配，可以達到節水省肥的目的，在提高作物產量和品質的同時，降低成本投入，提高經濟效益。張智等[1-3]基于TOPSIS和灰色關聯評價的基礎上，建立基于草莓綜合生長的水肥調控模型，并利用MATLAB進行優化。適宜的水肥供給是草莓植株生理代謝的物質基礎，也是提質增效的重要保障，有利于節約生產成本，促進草莓的生產效率提高[4-5]。【研究切入點】目前A型立體栽培槽架廣泛應用于草莓設施栽培中，但A型立體栽培槽架無土栽培中最佳水肥配比及其對草莓植株花枝數和產量的影響研究鮮見報道。【擬解決的關鍵問題】以A字型3層槽裝填無土栽培基質(草炭∶蛭石∶無機鹽=1∶2∶1)為栽培體系，研究施用不同梯度水肥對草莓植株花枝數與產量的影響，篩選最佳水肥供給水平，為立體草莓高效栽培提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

草莓品種為紅顏，3葉1心定植到A型立體栽培槽架，株距15 cm。A型立體栽培槽架主體框架為鋼結構，共有3層，頂層1排栽培槽，中層及底層左右兩側栽培架各安裝2排栽培槽，栽培槽直徑為0.2 m。滴灌頭插入每個草莓植株根系周圍，槽底部有排水裝置。試驗在楊凌職業技術學院草莓產業發展示范基地進行，冬暖日溫室(34°16′N，108° 4′E)坐北朝南，溫室東西長100 m，南北跨度12 m，每槽架間距1.5 m，總共擺放30架。

1.2 試驗設計

草莓苗定植7 d(2019年9月5日)緩苗結束后至頭茬果成熟(2019年12月25日)期間設置3個肥料(雅冉平衡水溶肥N∶P∶K=15∶16∶17，TE：MgO)水平，分別為F10.05%、F20.1%和F30.2%；2個水分水平，W1(低水，基質水分含量30%)、W2(高水，基質水分含量70%)，利用水分檢測儀(托普云TZS-2X-G土壤水分記錄儀)對基質進行實時監測記錄，基質水分含量保持各處理水平。試驗采用完全隨機區組設計，共6個處理(W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3)，另設CK(清水，基質水分含量100%)，每處理3次重復，各處理采用單獨的貯液滴灌系統，通過水肥一體化系統滴入基質槽內，通過計時器控制水的流量[6-10]。

1.3 測定指標

植株緩苗結束后10 d(9月25日)測定不同水肥處理草莓葉片的葉綠素含量及葉片光合速率變化，連續晴天8:30—11:30用Li-6400型便攜式光合儀測定光合效率，每重復選擇1株代表性植株；使用SPAD-502 葉綠儀測定葉綠素含量，隨機選取草莓中心1～3片近期展開的功能葉進行測量。待頭茬花芽分化結束后10 d，隨機統計不同處理的花枝數和花朵數。待頭茬果成熟后每重復隨機取5個點采摘果實，利用天平測定最大單果重和產量[11-12]。

1.4 數據統計與分析

試驗數據用Excel 2010進行統計，用SPSS 20.0進行差異顯著性(Duncan,P<0.05)分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理草莓的葉綠素含量及凈光合速率

由圖1可見，不同處理間草莓葉片中葉綠素含量、凈光合速率存在差異。葉綠素含量CK最大，為6.02 mg/g，W2(高水)水平下3個肥料梯度處理明顯高于W1水平，且葉綠素含量在同一水分水平下表現為F1

2.2 不同處理草莓的花枝數及花朵數

從圖2可知，花枝數和花朵數CK最小，分別為1.1個和7.37朵，顯著低于W1、W2水平下的6個處理，說明飽和水灌溉下不利于花芽的形成；W1水平下3個肥料梯度處理的花枝數和花朵數高于W2水平，相較而言，W1水平下F1的花枝數和花朵數最多，分別為3.9個和17.34朵。

2.3 不同處理草莓的單果重和產量

從圖3可知，W2水平下草莓的平均單果重和最大單果重均高于W1水平， W2F3最大，分別為30.23 g和71.92 g；CK最低，分別為21.12 g和52.14 g。平均單果重各處理間差異不顯著；最大單果重W2F3與W2F1間無顯著差異外，顯著高于其余處理。

從圖4可知，草莓產量W1F3最高，為69 890 kg/hm2；CK最低，為61 670 kg/hm2。W1水平下3個肥料梯度處理的產量顯著高于W2水平，原因是植株營養生長時期低水水平各處理花芽分化較佳，花枝數和花朵數高于高水水平，坐果量較多。

2.4 不同處理草莓的水分利用效率

從圖5可知，水分利用率CK顯著低于W1和W2水平的6個處理，其中W1F3最高，為15.1 kg/m3，約為CK的2倍。W1水平下3個肥料梯度處理顯著高于W2水平，且在同一水分水平下施肥濃度對水分利用率有一定影響，表現為F1

2.5 草莓各性狀間的相關性

由表1可知，草莓8個農藝性狀間存在不同程度的相關性，其中，葉綠素與凈光合速率和產量呈極顯著正相關，與花朵數和花枝數呈極顯著負相關，與水分利用率呈顯著正相關；凈光合速率與花朵數和花枝數呈極顯著負相關，與產量和水分利用率呈顯著正相關；花朵數與花枝數和產量呈極顯著正相關，與水分利用率呈顯著正相關；花枝數與產量呈極顯著正相關，與水分利用率呈顯著正相關；產量與水分利用率呈極顯著正相關；其余各農藝性狀間無顯著相關性。

表1 草莓各性狀間的相關性

3 討論

葉綠素含量是表征植物生長狀況的一個重要指標，與植物發育階段有較好的相關性，可視作發育階段(特別是衰老階段)的指示器。同時，葉綠素含量與植株的凈光合速率呈正相關關系，其含量直接反映了植物對光能利用能力。有研究發現，氮肥可影響葉片中葉綠素的合成，進而影響植株的光合作用[13]。董偉欣等[14]研究發現，隨著施氮量增加，小麥旗葉的葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導度逐漸升高，其中澆2次水的葉綠素含量和凈光合速率升高程度更明顯。王甫等[15]研究發現，高肥(施肥量為90 kg/hm2)處理下中水(單次灌水量為3.6 mm)、高水(單次灌水量為4.8 mm)處理冬草莓凈光合速率較對照處理(單次灌水量為6 mm，施肥量為75 kg/hm2)可提高1.6%～7.6%。試驗結果表明，CK(清水，基質水分含量100%)水平下草莓葉綠素含量和凈光合速率均大于W1(低水)、W2(高水)水平。原因在于水肥對凈光合速率既相互促進，又相互制約，存在顯著的交互作用，合理的水肥管理能顯著提高葉片的光合速率；草莓經過緩苗期后，植株的各項生理指標仍處在旺盛期，對水的需求遠遠大于對肥的需求[16]。

花芽分化是草莓栽培中最重要的發育階段之一，草莓植株花芽分化與產量直接相關。草莓植株生長、花芽分化及果實生長對水肥需求變化較大，水肥需求曲線具有明顯的增長特征，必須進行跟蹤觀測分析，制定出精細化水肥管理方案。植物的花芽分化及花器官形成與水分和土壤養分有較大關系，即適度的水分脅迫可以促進花芽分化，灌水有利于花器官的發育；土壤養分中氮肥供應充分，隨著磷肥供應增加，花芽形成率也增加[17-18]。袁小軍等[18]研究發現，在花芽分化前期對養分的需求明顯，即與對照相比，施肥顯著促進花芽生長，其中氮肥能顯著促進花芽分化及伸長；在分化后期，各處理的花芽生長差異逐漸縮小，差異不顯著。王翠玲等[19]研究發現，不同水肥處理間草莓的各生長指標均存在顯著性差異，土壤含水量在75%水平下最強，在50%水平下最弱。研究結果表明，草莓緩苗后適宜控水控肥，葉綠素含量和光合速率相對高水肥水平低，植株營養生長減弱，植株的節間較短，避免徒長，利于花芽分化的形成，為后期的早產高產奠定基礎；但隨著膨果期開始，水肥利用效率增加，說明膨果期對水肥需求量增加，通過高水肥管理措施可以提高果實的平均單果重，利于增加單位面積產量。

水分利用效率反應植物耗水量與產出的比值關系，是評價一定水分條件下植物生長適宜度的綜合指標[1]。以基質含水量30%水平下肥料濃度為0.05%、0.1%和0.2%時均可保障植株正常的營養生長，未造成植株徒長和較高的花芽分化，其中基質水分含量30%和肥料濃度0.05%水肥處理的花枝數和花朵數最多。從果重看，低水肥下單果重和平均果重較高水肥小，說明在膨果期要采用高水肥管理；從水肥利用效率和單位面積產量綜合看，W1F3(基質水分含量30%，肥料濃度0.2%)處理為最優的水肥組合，這也說明后期產量需要加大水肥管理。低肥水分供給提高了草莓植株水分利用率，還節約水資源，與羅亞勇等[20-21]的研究結果一致。

4 結論

基質水分含量30%水平下3個肥料處理的草莓葉綠素含量、光合效率較70%下3個處理的低，膨果期植株對水肥需求加大，基質水分含量30%和肥料濃度0.2%的水肥處理組合水肥利用效率和單位面積產量表現更突出。在草莓生長前期，飽和灌水有利于葉片葉綠素含量的積累和凈光合速率的增加；從花芽分化期開始，飽和水灌溉下不利于花芽的形成，基質水分含量30%和肥料濃度0.2%處理對花芽的伸長、產量的增加和水分利用率的提升更有利。