于曉蕾,夏海波,許 靜
(1.山東省水利科學(xué)研究院,山東 濟(jì)南250014;2.濟(jì)南市水利工程服務(wù)中心,山東 濟(jì)南250100)
近年來(lái),山東省設(shè)施蔬菜產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,無(wú)土栽培因其栽培基質(zhì)更換方便,重茬種植影響小、節(jié)約水肥、保護(hù)環(huán)境、商品價(jià)值高等原因,越來(lái)越受到蔬菜種植戶的歡迎。
黃瓜具有產(chǎn)量高和需水、需肥量大的特點(diǎn)[1],為山東省夏天常用菜蔬之一,也是無(wú)土栽培蔬菜的主栽品種,采用無(wú)土栽培模式種植后,相對(duì)于傳統(tǒng)的土栽模式,作物生長(zhǎng)環(huán)境發(fā)生了變化,勢(shì)必對(duì)作物的光合作用產(chǎn)生影響。國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)黃瓜的光合作用開展了較多研究,如李懷平等認(rèn)為土壤含水率為田持80%~85%灌水下,限處理下黃瓜光合速率和葉綠素含量均較農(nóng)民經(jīng)驗(yàn)灌溉顯著提高[2];鄒志榮等認(rèn)為控制灌水范圍在85%~90%的灌水上下限較90%~100%田間持水量灌溉上下限處理而言,黃瓜產(chǎn)量、品質(zhì)和水分利用效率具有較好效果[3]。
本試驗(yàn)以黃瓜為試材,在無(wú)土栽培條件下設(shè)置不同的灌水處理,以土栽農(nóng)民經(jīng)驗(yàn)灌溉灌水量為對(duì)照,研究了無(wú)土栽培條件下灌水量對(duì)黃瓜葉片蒸騰速率、光合速率和氣孔導(dǎo)度等光合參數(shù)的影響,以期為無(wú)土栽培黃瓜生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。
試驗(yàn)于2019年6月~2020年10月在萊蕪市棲龍灣村蔬菜基地大棚內(nèi)的無(wú)土栽培種植溝內(nèi)進(jìn)行。供試黃瓜品種為津優(yōu)35。固體基質(zhì)采用草炭、蛭石、珍珠巖、椰糠、牛糞發(fā)酵物等成分組成。
將黃瓜生長(zhǎng)期劃分為2個(gè)試驗(yàn)階段,分別為定植~開花坐果期和采收成熟期。在定植~坐果期,基質(zhì)上限為田間持水率的100%,下限為田持的70%;采收成熟期水分上限為田持100%和85%,下限為田持55%、65%和75%,以土栽農(nóng)戶一般灌溉、施肥為對(duì)照處理。試驗(yàn)共設(shè)7個(gè)處理,各階段基質(zhì)含水量上、下限見(jiàn)表1。
表1 黃瓜大田試驗(yàn)處理%
每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)布置6個(gè)無(wú)土栽培種植溝,種植溝為梯形,上口寬40 cm,下口寬30 cm,深40 cm。溝內(nèi)鋪設(shè)0.12 mm厚的塑料薄膜作為隔水層與周圍土壤隔開,溝內(nèi)填滿基質(zhì)。每條種植溝布置2條滴灌管。滴灌管置于基質(zhì)表層,每?jī)蓷l一組,組內(nèi)滴灌管間距0.4 m。溝內(nèi)布置TRIME有機(jī)水分測(cè)管,測(cè)管長(zhǎng)50 cm,底部與隔水薄膜接觸,上部露出基質(zhì)10 cm。
選取晴天上午光照充分且相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)間,用LCpro+光合儀測(cè)定葉片凈光合速率(Pn)、蒸騰速率(Tr)和氣孔導(dǎo)度(Gs)等光合參數(shù)。每個(gè)小區(qū)選擇生長(zhǎng)健壯的具有普遍代表性的3株植株自上向下數(shù)第三花序下面完好葉片的中部小葉進(jìn)行測(cè)量。數(shù)據(jù)分析處理采用SPSS數(shù)學(xué)分析軟件和Excel完成。
圖1為不同基質(zhì)水分下限對(duì)開花~采收成熟期黃瓜葉片蒸騰速率的影響。由圖1可知,基質(zhì)水分上限為田持100%的三個(gè)處理(T1、T2、T3)的黃瓜葉片蒸騰速率要高于基質(zhì)水分上限為田持85%的三個(gè)處理(T4、T5、T6)。T1、T2、T3等三個(gè)處理呈現(xiàn)明顯的單峰曲線。T4、T5、T6和ck曲線變化較緩。
圖1 不同基質(zhì)水分下限對(duì)黃瓜葉片蒸騰速率的影響
當(dāng)相同水分下限條件下,水分上限較高的處理的黃瓜葉片的蒸騰速率高于其他處理,且隨著基質(zhì)上下限差額的增大而增大?;|(zhì)水分下限為55%的兩個(gè)處理(T1、T4),在觀測(cè)期內(nèi)T1的葉片蒸騰速率比T4平均高36.2%;基質(zhì)水分下限為65%的兩個(gè)處理(T2、T5),在觀測(cè)期內(nèi)處理T2的葉片蒸騰速率比T5平均高54.3%;基質(zhì)水分下限為75%的兩個(gè)處理(T3、T6),在觀測(cè)期內(nèi)T3的葉片蒸騰速率比T6平均高63.4%。
CK(土栽)的蒸騰速率在觀測(cè)期內(nèi)均低于大部分無(wú)土栽培處理,在采收成熟前期,土栽的中午黃瓜葉片蒸騰速率低于除T6處理之外的其他處理,至采收成熟中期,土栽處理的葉片蒸騰均低于其他處理。觀測(cè)期內(nèi)的葉片平均光合速率,土栽處理(CK)分別比T1、T2、T3、T4、T5和T5低102%、85%、60.8%、48.6%、19.9%和-1.59%。
在無(wú)土栽培條件下黃瓜同樣可通過(guò)適當(dāng)控制基質(zhì)的水分上、下限含量來(lái)調(diào)節(jié)黃瓜葉片的蒸騰速率。
圖2為不同基質(zhì)水分下限對(duì)開花~采收成熟期黃瓜葉片光合速率的影響。各處理光合速率的全生育期變化趨勢(shì)基本相似。觀測(cè)期內(nèi),黃瓜葉片光合速率表現(xiàn)出前期大,中期小,后期又增大的變化規(guī)律。土栽對(duì)照處理的黃瓜葉片光合速率低于無(wú)土栽培各個(gè)處理?;|(zhì)水分上限為100%的三個(gè)處理(T1、T2和T3)平均光合速率大于基質(zhì)水分上限為85%的處理(T4、T5、和T6)。觀測(cè)期內(nèi)T1、T2和T3三個(gè)處理的光合速率平均值分別比T4、T5、和T6高11.6%、14.9%和15.0%。
圖2 不同基質(zhì)水分下限對(duì)黃瓜葉片光合速率的影響
圖3為不同基質(zhì)水分下限對(duì)開花~采收成熟期黃瓜葉片氣孔導(dǎo)度的影響。觀測(cè)期內(nèi)黃瓜葉片氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)出雙峰曲線,黃瓜苗期主要以營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)為主,需水量較小,氣孔導(dǎo)度相對(duì)較小,進(jìn)入采收成熟期后,黃瓜生長(zhǎng)需水量增大,氣孔導(dǎo)度達(dá)到全生育期最大值,此后各處理的氣孔導(dǎo)度逐步減少??傮w趨勢(shì)表現(xiàn)出,相同水分下限處理?xiàng)l件下,葉片氣孔導(dǎo)度隨著基質(zhì)水分控制上限增加而增加。同時(shí)相同水分上限處理的條件下,葉片氣孔導(dǎo)度隨基質(zhì)水分控制下限的增加而減少,即T1、T2、T3在不同生育階段的葉片氣孔導(dǎo)度均大于相同土壤水分下限的處理T4、T5、T6,且觀測(cè)期內(nèi)的氣孔導(dǎo)度平均值顯示T1>T2>T3、T4>T5>T6。黃瓜葉片對(duì)照處理的氣孔導(dǎo)度介于基質(zhì)水分上限100%和85%的處理之間。
圖3 不同基質(zhì)水分下限對(duì)黃瓜葉片氣孔導(dǎo)度的影響
1)觀測(cè)期內(nèi),當(dāng)基質(zhì)水分上限為田持100%時(shí)黃瓜葉片平均蒸騰速率和光合速率要高于基質(zhì)水分上限為田持85%處理。土栽處理的光合速率和蒸騰速率在觀測(cè)期內(nèi)均低于大部分無(wú)土栽培處理。
2)在無(wú)土栽培條件下黃瓜同樣可通過(guò)適當(dāng)控制基質(zhì)的水分上、下限含量來(lái)調(diào)節(jié)黃瓜葉片的蒸騰速率。當(dāng)相同水分下限條件下,黃瓜葉片的蒸騰速率隨著基質(zhì)上下限差額的增大而增大。
3)觀測(cè)期內(nèi),黃瓜葉片光合速率表現(xiàn)出前期大,中期小,后期又增大的變化規(guī)律,葉片氣孔導(dǎo)度呈現(xiàn)出雙峰曲線。