不同濃度營養液對黃瓜壯苗效果的影響

李舜偉, 王世琛, 王龍, 閆征南, 田英才, 楊延杰*

(1.青島農業大學 園藝學院, 山東 青島 266109; 2.金鄉縣農業農村局, 山東 濟寧 272200)

黃瓜 (CucumissativusL.), 葫蘆科黃瓜屬植物, 起源于喜馬拉雅山南麓的熱帶雨林地區, 是我國設施栽培中重要的蔬菜作物之一[1]。近年來,隨著消費者對黃瓜需求量和品質要求的不斷提升,新型的黃瓜栽培技術和管理模式伴隨而來, 其中,以基質培黃瓜的無土栽培形式最為典型。因此, 研究黃瓜、番茄和辣椒等重要蔬菜作物在無土栽培中的實踐與應用, 對日后我國無土栽培技術在各類蔬菜作物上的推廣具有重要的意義。

在設施蔬菜的栽培過程中, 科學給予不同時期蔬菜生長發育所需求的養分是最終能否實現蔬菜優質高產的關鍵環節之一[2-4]。營養液中含有多種植物生長所需的營養元素, 在生產上, 通過調節營養液濃度滿足不同時期蔬菜的生長發育需求, 既可以實現壯苗又可以相應地降低育苗成本。近年來, 隨著無土栽培技術的推廣和應用[5], 國內外對不同濃度營養液在蔬菜各生長階段的作用效果日趨明確[6]。Babaj 等[7]研究表明, 提高營養液中氮濃度可以加快辣椒幼苗的生長速度, 但會影響根系干物質的積累。Senizza 等[8]研究表明, 調整營養液的濃度可以使水培生菜展現不同的特征功能, 為定向培育不同適用類型的蔬菜提供了借鑒。孟鑫等[9]研究表明, 當營養液濃度為常規營養液的150%時, 對日光溫室基質栽培下的番茄果實綜合品質影響最佳。包蕾等[10]研究表明, 中高濃度營養液且噴霧間隔較長對噴霧栽培下馬鈴薯前期的生長更有利。

以往的試驗是針對調整營養液之間的濃度來研究其對各類蔬菜生長的影響。但是, 目前人們對以黃瓜為代表的短苗齡類蔬菜, 在育苗階段是否有必要施用營養液的看法并不一致。因此, 該試驗以四季豐黃瓜為供試材料, 研究在清水對照下不同濃度營養液對黃瓜穴盤苗生長發育的影響, 旨在確定黃瓜穴盤苗施用營養液的必要性以及實現壯苗且經濟的最佳營養液濃度。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在青島市青島農業大學人工氣候室內于2021 年6 月進行。供試材料為黃瓜品種四季豐,抗病能力強, 耐低溫弱光, 由青島碩豐源蔬菜種苗有限公司提供。

試驗所用穴盤為72 孔穴盤, 穴盤尺寸為540 mm×280 mm。育苗所用基質為草炭、蛭石和珍珠巖, 購于山東力戈科技有限公司。其中, 草炭為丹麥品氏托普草炭, 300 L 壓縮整包包裝, 粒徑為0～10 mm。

1.2 試驗方法

試驗采用穴盤育苗的育苗方式, 將篩選后大小一致且飽滿的黃瓜種子, 經消毒、浸種和催芽后,播于盛有基質的72 孔穴盤中, 穴盤中所盛基質是由體積比為3 ∶1 ∶1 的草炭、蛭石和珍珠巖混合而成, 人工氣候室內設置的黃瓜幼苗生長光照區光強為200 μmol·m-2·s-1, 光照周期為12 h 光照、12 h 黑暗, 溫度為20～24 ℃, 空氣相對濕度保持在65%～70%。待黃瓜出苗時, 用不同濃度的營養液進行澆灌培養, 每4 d 澆灌1 次, 至苗期結束。試驗營養液采用霍格蘭營養液通用配方。

試驗設置5 個處理, 分別為: 1/4 倍 (1/4 C)、1/2 倍 (1/2 C)、3/4 倍 (3/4 C)、1 倍 (1 C) 4 個稀釋倍數的霍格蘭營養液和一個清水對照組 (CK), EC 值分別為0.58、1.06、1.55、2.04和1.05 mS·cm-1。其中, 4 個稀釋倍數的霍格蘭營養液pH 值用NaOH 溶液進行調節, 并保持在6.0±0.2, 清水對照組的pH 值為6.5。采用隨機排列方式。霍格蘭營養液配方如表1 所示。

1.3 項目測定

每隔5 d 測量1 次, 每處理隨機選取生長一致的黃瓜幼苗5 株, 幼苗的株高和莖粗分別用直尺和游標卡尺測定。待苗期結束時, 每處理選取5 株,測定地上部和地下部干鮮重等指標, 葉形態指標采用葉面積儀 (Yaxin-1241, 北京雅欣理儀科技有限公司, 中國) 進行測定, 根形態指標采用根系分析 系 統 (Version 2016a, Regent Instruments Inc.,Quebec, QC, Canada) 進行測定, 并計算出比葉質量[11]和壯苗指數[12]。根系活力測定采用2, 3,5-三苯基氯化四氮唑 (TTC) 法; 葉綠素含量測定采用分光光度法[13]。葉片光合特性的測定選擇上午10: 00 左右使用便攜式光合儀 (Li-6400XT,LI-COR 公司, 美國) 測定幼苗的第3 片真葉。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2021 對試驗進行數據處理和圖表繪制, 使用DPS 7.05 軟件對試驗數據進行單因素分析, 顯著性分析采用LSD 法 (P<0.05)。

2 結果與分析

2.1 不同濃度營養液對黃瓜幼苗生長勢的影響

由圖1 中A 可知, 不同濃度營養液對黃瓜幼苗生長勢影響顯著, 幼苗的生長勢與營養液濃度呈正相關, 即隨著營養液濃度的升高, 幼苗的生長發育越旺盛, 生長勢越強。

圖1 不同濃度營養液對黃瓜幼苗生長勢的影響

由圖1 中B 可知, 播種后5 d, 各處理間無顯著性差異, 幼苗的株高基本一致。播種后10 d, 各處理間幼苗的株高開始出現差異, 至20 d 差異最顯著。播種后20 d, CK 和1/4 C 處理幼苗的株高差異不顯著, 較1/2 C 處理降低了48.11%; 1 C和3/4 C 處理幼苗的株高差異不顯著, 較1/2 C 處理提高了13.57%。

由圖1 中C 可知, 莖粗方面的變化趨勢和株高類似。播種后20 d, CK 和1/4 C 處理幼苗的莖粗差異不顯著, 較1/2 C 處理降低了18.28%; 1 C和3/4 C 處理幼苗的莖粗差異不顯著, 較1/2 C 處理提高了8.35%。

由圖1 中D 可知, 處理時所測得黃瓜幼苗的比葉質量隨著營養液濃度的增加而減小。在選取幼苗第二位葉的處理中, CK 和1/4 C 處理間幼苗的比葉質量差異不顯著, 1/2 C 和3/4 C 處理間幼苗的比葉質量差異不顯著, 1/2 C 處理幼苗的比葉質量 較 CK 降 低 了 21.27%, 較 1 C 處 理 提 高了19.28%。

由圖1 中E 可知, 黃瓜幼苗的壯苗指數隨著營養液濃度的增加而增大。1 C 處理幼苗的壯苗指數最大, 且顯著高于其他處理, 較CK、1/4 C、1/2 C 和3/4 C 處理分別提高了98.04%、24.69%、18.82%和10.99%。這說明, 澆灌適宜濃度的營養液有利于黃瓜壯苗。

2.2 不同濃度營養液對黃瓜幼苗生物量積累的影響

干鮮重能夠反映幼苗的生長和代謝情況。由表2 可知, 澆灌霍格蘭營養液的處理均顯著高于CK,且幼苗地上部和地下部干鮮重隨澆灌營養液濃度的增加而增大。其中, 1/2 C 處理幼苗的地上部和地下部干重較CK 分別提高了77.84%、78.79%, 較1 C 處理降低了16.92%、16.90%, 說明澆灌適宜濃度的營養液有利于黃瓜幼苗的生長和干物質的積累。

表2 不同濃度營養液對黃瓜幼苗生物量積累的影響 單位: g

2.3 不同濃度營養液對黃瓜幼苗根系的影響

由圖2 中A 可知, 澆灌適宜濃度的營養液有利于黃瓜幼苗根系的生長, 其中1/2 C 處理的黃瓜幼苗根系生長分布均勻, 在形態上表現最佳。

圖2 不同濃度營養液對黃瓜幼苗根系的影響

由圖2 中B 可知, 1 C 和3/4 C 處理的幼苗在根長上差異不顯著, 但較CK、1/4 C 和1/2 C 處理的幼苗分別提高了71.76%、19.45%和6.39%, 這說明, 營養液濃度的提升有利于幼苗根系的伸長。

根表面積可以反映幼苗表征根系的分布和對水分、養分的吸收情況。由圖2 中C 可知, 1/2 C 和3/4 C 處理的幼苗在根表面積上差異不顯著, 但較CK、1/4 C 和1 C 處理的幼苗分別提高了65.23%、16.89%和24.77%, 說明適宜濃度的營養液有利于幼苗根系分布均勻, 促進幼苗側根的生長。

由圖2 中D 可知, 澆灌營養液可以提高黃瓜幼苗的根系活力。其中, 1/4 C 處理的幼苗根系活力最強, 為182.893 μg·g-1·h-1; 1 C 處理較3/4 C、1/2 C 和1/4 C 處理幼苗的根系活力分別降低了30.45%、43.88%和51.58%, 較CK 幼苗的根系活力提高了47.11%。隨著營養液濃度的升高,幼苗的根系活力呈降低趨勢, 這可能是由于營養液濃度的增加引起了植物根系對營養量和水分需求的增加, 而此時的澆灌方式恰不能滿足高濃度營養液澆灌下幼苗根系的這種需求所致。

2.4 不同濃度營養液對黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

由表3 可知, 黃瓜幼苗葉片的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率隨著營養液濃度的升高呈現上升的趨勢。其中, CK 和1/4 C 處理間不存在顯著性差異, 1/2 C 和3/4 C 處理間不存在顯著性差異,在1/2 C 處理下幼苗葉片的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率3 個指標較CK 分別提高了97.62%、80.39% 和 52.42%, 較 1 C 處 理 分 別 降 低 了14.74%、40.26%和35.21%。胞間CO2濃度則在各處理間差異顯著, 隨著營養液濃度的增加基本呈現下降趨勢。

表3 不同濃度營養液對黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

2.5 不同濃度營養液對黃瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

由表4 可知, 1/2 C 和3/4 C 處理幼苗葉片中葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b 和類胡蘿卜素的含量不存在顯著性差異, 但顯著高于其他處理。其中, 1/2 C 處 理 較 CK 分 別 提 高 了 107.62%、110.36%、108.37%和91.95%。葉綠素a/b 在一定程度上能夠反映幼苗對光能的捕獲和利用情況。其中, 1 C 處理較CK 降低了23.0%, 而其他處理間不存在顯著性差異。這說明1 C 處理下選取的幼苗測量葉片對光能的捕獲和利用能力較弱, 一定程度上將會影響幼苗葉片的光合作用。

表4 不同濃度營養液對黃瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

3 討論與結論

在育苗生產中, 由于不同作物不同生長發育階段對營養元素吸收的分量和特點等不盡相同, 因此, 澆灌的營養液及其濃度也有差別[14]。研究表明, 植株在適宜濃度營養液的澆灌下, 生長健壯,但在低濃度營養液的澆灌下, 植株長勢偏弱[15]。該試驗中, 霍格蘭營養液濃度的提升有利于黃瓜幼苗在株高、莖粗和根長等形態上的建成。該試驗中, 1 C 處理相較于其他處理, 幼苗生長的最快,而1/4 C 處理的效果并不顯著。這說明, 澆灌適宜濃度的營養液可以促進黃瓜幼苗生長, 枝葉繁茂。而黃瓜幼苗的壯苗指數也有類似的變化趨勢。說明適當提高營養液濃度有利于黃瓜幼苗干物質的積累, 滿足苗期植株生長發育的養分需求。但幼苗的根系活力隨營養液濃度的增加呈現降低的趨勢。這可能是由于隨著營養液澆灌濃度的提升, 加快了根系吸收水分和養分的速度, 基質中的水分和營養成分不能滿足當前根系生長所需, 使根系生長受阻,進而影響了根系活力。因此, 只有適宜的水肥管理才能保證蔬菜作物的正常生長發育需求[16]。在育苗時, 應根據幼苗生長發育的不同階段使用適宜濃度的營養液進行澆灌, 此外還需要注意不同濃度營養液澆灌的時間和頻率。

光照是植物生長必不可缺的條件之一, 植物的光合作用效率與其生長有著密切的關系[17]。該試驗中, 黃瓜幼苗的凈光合速率、氣孔導度和蒸騰速率隨著霍格蘭營養液濃度的增大呈現上升趨勢, 而比葉質量和胞間CO2濃度隨著霍格蘭營養液濃度的增大呈現下降趨勢。這說明, 提升營養液的濃度可以促進幼苗的光合作用, 使幼苗生長旺盛、葉面積較大, 氣孔導度增大, 胞間CO2濃度降低, 凈光合速率增大。同時, 氣孔導度的增大, 減少了氣孔阻力, 使得幼苗的蒸騰作用也得到增強[18]。從比葉質量 (LMA) 上恰似也可以解釋這一點, 即LMA 低的植物, 光合能力較強[19]。但該試驗中,1 C 處理下幼苗葉片的葉綠素含量較低, 這可能是由于幼苗葉片中葉綠素合成受阻造成的[20]。

綜上所述, 在黃瓜育苗的過程中澆灌適宜濃度的營養液可以促進幼苗的生長, 縮短育苗時間, 有利于苗齊苗壯。該試驗中, 澆灌1 倍霍格蘭營養液雖然更有利于黃瓜幼苗的生長, 但是, 1/2 倍霍格蘭營養液澆灌下的黃瓜幼苗生長健壯, 各指標數據良好, 未出現明顯的病癥問題, 且已滿足黃瓜苗期的生長需要, 實現壯苗。因此, 在以黃瓜為代表的短苗齡類蔬菜的育苗過程中, 施用營養液對于蔬菜的培育壯苗是有利的, 也是必要的。考慮到黃瓜苗期植株較小, 所需營養量不大, 使用1/2 倍營養液澆灌幼苗, 不僅有利于黃瓜穴盤苗的生長發育, 方便苗期管理, 而且可以相應降低營養液的使用成本, 實現高效生產。