不同灌溉水溫對西藏設施栽培草莓脫毒原種苗根區溫度及生長的影響

敬志豪,尤 寶,巴 桑,次旦倫珠,尼瑪頓珠,曲 珍

(西藏農牧學院 植物科學學院,西藏 林芝 860000)

0 引言

根系溫度對植物水分、礦質營養有著極大的影響,對植物生長激素也有一定的作用[1-4]。為種植出高品質、高產量作物,需對根區溫度進行研究。而植物對根部溫度變化非常敏感,地溫變化1 ℃相當于空氣溫度變化2 ℃,有可能顯著改變植物的生長情況及養分吸收。礦質元素的吸收及利用受到根系溫度的顯著影響[5],而根區溫度會直接影響根部的生理活動,包括影響根區呼吸、根系養分及水分吸收、根系物質合成及活性等,間接影響作物的長勢及果實品質。現代化溫室種植可準確控制氣溫,令地溫控制成為可能,通過控制土溫來提高根系活力成為重要的設施農業調控手段[6-7]。西藏地處高原,灌溉水資源大部分為雪山融水,常溫大約14 ℃左右,相對于一般常溫水低5 ℃～8 ℃[8]。而灌溉水溫過低會大大影響草莓根系的生長習性及光合速率。本實驗探究了灌溉水溫對根區溫度的影響,為實現草莓高產提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及環境

試驗于2022年4月3日至5月4日在西藏農牧學院農場實習地連棟玻璃溫室草莓立體栽培場地進行。該試驗點位屬于溫帶季風氣候,晝夜溫差較大且蒸發量大。試驗期間溫室日平均溫度為15.02 ℃,供試材料為寧玉草莓的組培脫毒原種苗。

1.2 試驗方法

將地溫計插入土壤表層以下10 cm處,在澆灌水量相同的條件下使用不同水溫(5 ℃,10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃)灌溉,從14∶35開始在24 h內分別間隔10 min、30 min、1 h連續測量基質溫度,觀察根區溫度變化。

凈光合速率的測定：每個處理隨機選擇4株大小一致的植株,用便攜式光合測定系統(LI-6400XT,Li-Cor,USA)測定功能葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr),重復3次。測定時間為每次采樣后上午9∶30—13∶30,每2 h測一次,葉室溫度為25 ℃,空氣相對濕度為60%～70%。測定時,將光強設定為飽和光強1000 μmol/(m2·s)。

以各溫度的水溫持續一個月不間斷灌溉,測量各溫度灌溉下草莓葉片葉綠素含量及株高、葉長葉寬及葉面積。

2 結果與分析

2.1 不同灌溉水溫對草莓根區基質溫度的影響

圖1中, 5 ℃～30 ℃的基質初始溫度分別為16.1 ℃、16.5 ℃、16.5 ℃、14.5 ℃、15 ℃、14.9 ℃。當水灌溉至基質時,基質溫度立馬發生變化,其中5 ℃處理和10 ℃處理明顯下降,而后基質溫度又慢慢升高,灌溉水溫的不同令基質回溫所需時間也有所不同。用5 ℃水溫灌溉初始溫度16.1 ℃的基質時,大約需要5 h回到最接近原基質溫度;用10 ℃水溫灌溉基質時,原本16.5 ℃的基質馬上變成14.0 ℃,大約需要2 h基質才能回到最接近原基質溫度;15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃處理明顯上升,而后基質溫度又慢慢降低,隨著時間的增加,基質溫度慢慢恢復;用15 ℃水溫灌溉基質時,原本16.5 ℃的基質變成了17.0 ℃;當用20 ℃水溫灌溉時,原本14.5 ℃的基質變成了16.9 ℃;當用25 ℃水溫灌溉時,原本15 ℃的基質變成了20.1 ℃,大約需要4 h可追回溫度;當用30 ℃的水溫灌溉時,原本14.9 ℃的基質變成了23.0 ℃。試驗在下午14∶35開始,溫室的溫度持續增高,故用15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃水溫灌溉處理的組呈很長一段時間的持續上升。12 h后,5 ℃及其他水溫灌溉后的基質溫度變化趨于一致,后續灌溉水溫不再對基質產生影響。

圖1 不同灌溉水溫對草莓根區溫度的影響Fig.1 Influence of different irrigation water temperature on strawberry root zone temperature

2.2 持續灌溉一個月后草莓葉綠素含量及生長情況

6種溫度中,5 ℃、20 ℃、25 ℃三組溫度較為典型,灌溉一個月后20 ℃水溫灌溉時葉綠素相對含量較高,當灌溉水溫繼續提高到25 ℃時,葉綠素相對含量略微下降,而用5 ℃水溫灌溉時,葉綠素含量明顯低于其他水溫灌溉。

由表1可知,平均株高、平均葉面積及葉長葉寬變化不是特別明顯,但5 ℃水溫灌溉時各項數據明顯偏低。經過一個月的連續灌溉后發現,5 ℃水溫灌溉處理組草莓苗出現了萎蔫、枯黃癥狀,將草莓苗挖出發現有的根系開始發黑。

表1 不同灌溉水溫對草莓葉綠素含量及生長情況的影響Tab.1 Influence of different irrigation water temperature on chlorophyll content and growth of strawberry

表2 灌溉水溫對草莓葉片光合參數的影響Tab.2 Influence of irrigation water temperature on photosynthetic parameters of strawberry leaves

2.3 灌溉水溫對草莓葉片的影響

不同的灌溉水溫對草莓葉片的光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率影響差異顯著,基本上都呈現先增后減的趨勢。其中光合速率在5 ℃時最低,30 ℃其次,20 ℃時最高;氣孔導度在5 ℃最低,10 ℃時最高,其他溫度時變化不大;胞間CO2濃度及蒸騰速率在灌溉水溫為5 ℃時呈最低值,此組數據在5 ℃水溫灌溉時所有數據均為最低值,根據植物生理判斷,低溫灌溉時草莓可能產生了某種低溫脅迫。由于外界及室內光照強度及氣溫的變化,實驗數據可能有些許偏差,故處理的數據均為平均值。

3 結論與討論

用不同水溫灌溉時,5 ℃的水對基質溫度影響時間最長,影響最大,變化幅度較大。30 ℃和25 ℃影響時間最短,變化較平緩的是15 ℃和20 ℃的水溫。不同灌溉水溫下,草莓葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率都有先增加后下降的過程,其中15 ℃～20 ℃時葉片光合速率最合適,5 ℃時葉片凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率都最低。可見,低溫會嚴重影響葉片的葉綠素含量,5 ℃和30 ℃水溫灌溉對葉綠素含量、葉長、葉寬、葉面積、作物果實品質有較大影響。

草莓喜溫涼的氣候環境,根區土壤溫度為15 ℃～22 ℃時生長狀況較好。高原地區的常溫水大約為12 ℃～15 ℃,冬季更低,而冬季是設施栽培草莓苗生長的關鍵時期,灌溉水溫低會影響草莓原種苗的葉綠素含量、光合作用、葉片大小,進而影響栽培種的擴繁,將水溫提高至15 ℃～20 ℃有望解決西藏草莓原種苗擴繁問題。