李舜偉, 王世琛, 王龍, 閆征南, 田英才, 楊延杰*

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院, 山東 青島 266109; 2.金鄉(xiāng)縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局, 山東 濟(jì)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(qū), 是我國(guó)設(shè)施栽培中重要的蔬菜作物之一[1]。近年來(lái),隨著消費(fèi)者對(duì)黃瓜需求量和品質(zhì)要求的不斷提升,新型的黃瓜栽培技術(shù)和管理模式伴隨而來(lái), 其中,以基質(zhì)培黃瓜的無(wú)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(wú)土栽培中的實(shí)踐與應(yīng)用, 對(duì)日后我國(guó)無(wú)土栽培技術(shù)在各類(lèi)蔬菜作物上的推廣具有重要的意義。

在設(shè)施蔬菜的栽培過(guò)程中, 科學(xué)給予不同時(shí)期蔬菜生長(zhǎng)發(fā)育所需求的養(yǎng)分是最終能否實(shí)現(xiàn)蔬菜優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[2-4]。營(yíng)養(yǎng)液中含有多種植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素, 在生產(chǎn)上, 通過(guò)調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)液濃度滿(mǎn)足不同時(shí)期蔬菜的生長(zhǎng)發(fā)育需求, 既可以實(shí)現(xiàn)壯苗又可以相應(yīng)地降低育苗成本。近年來(lái), 隨著無(wú)土栽培技術(shù)的推廣和應(yīng)用[5], 國(guó)內(nèi)外對(duì)不同濃度營(yíng)養(yǎng)液在蔬菜各生長(zhǎng)階段的作用效果日趨明確[6]。Babaj 等[7]研究表明, 提高營(yíng)養(yǎng)液中氮濃度可以加快辣椒幼苗的生長(zhǎng)速度, 但會(huì)影響根系干物質(zhì)的積累。Senizza 等[8]研究表明, 調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液的濃度可以使水培生菜展現(xiàn)不同的特征功能, 為定向培育不同適用類(lèi)型的蔬菜提供了借鑒。孟鑫等[9]研究表明, 當(dāng)營(yíng)養(yǎng)液濃度為常規(guī)營(yíng)養(yǎng)液的150%時(shí), 對(duì)日光溫室基質(zhì)栽培下的番茄果實(shí)綜合品質(zhì)影響最佳。包蕾等[10]研究表明, 中高濃度營(yíng)養(yǎng)液且噴霧間隔較長(zhǎng)對(duì)噴霧栽培下馬鈴薯前期的生長(zhǎng)更有利。

以往的試驗(yàn)是針對(duì)調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液之間的濃度來(lái)研究其對(duì)各類(lèi)蔬菜生長(zhǎng)的影響。但是, 目前人們對(duì)以黃瓜為代表的短苗齡類(lèi)蔬菜, 在育苗階段是否有必要施用營(yíng)養(yǎng)液的看法并不一致。因此, 該試驗(yàn)以四季豐黃瓜為供試材料, 研究在清水對(duì)照下不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜穴盤(pán)苗生長(zhǎng)發(fā)育的影響, 旨在確定黃瓜穴盤(pán)苗施用營(yíng)養(yǎng)液的必要性以及實(shí)現(xiàn)壯苗且經(jīng)濟(jì)的最佳營(yíng)養(yǎng)液濃度。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)在青島市青島農(nóng)業(yè)大學(xué)人工氣候室內(nèi)于2021 年6 月進(jìn)行。供試材料為黃瓜品種四季豐,抗病能力強(qiáng), 耐低溫弱光, 由青島碩豐源蔬菜種苗有限公司提供。

試驗(yàn)所用穴盤(pán)為72 孔穴盤(pán), 穴盤(pán)尺寸為540 mm×280 mm。育苗所用基質(zhì)為草炭、蛭石和珍珠巖, 購(gòu)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(yàn)方法

試驗(yàn)采用穴盤(pán)育苗的育苗方式, 將篩選后大小一致且飽滿(mǎn)的黃瓜種子, 經(jīng)消毒、浸種和催芽后,播于盛有基質(zhì)的72 孔穴盤(pán)中, 穴盤(pán)中所盛基質(zhì)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(nèi)設(shè)置的黃瓜幼苗生長(zhǎng)光照區(qū)光強(qiáng)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(duì)濕度保持在65%～70%。待黃瓜出苗時(shí), 用不同濃度的營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行澆灌培養(yǎng), 每4 d 澆灌1 次, 至苗期結(jié)束。試驗(yàn)營(yíng)養(yǎng)液采用霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液通用配方。

試驗(yàn)設(shè)置5 個(gè)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(gè)稀釋倍數(shù)的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液和一個(gè)清水對(duì)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(gè)稀釋倍數(shù)的霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液pH 值用NaOH 溶液進(jìn)行調(diào)節(jié), 并保持在6.0±0.2, 清水對(duì)照組的pH 值為6.5。采用隨機(jī)排列方式?；舾裉m營(yíng)養(yǎng)液配方如表1 所示。

1.3 項(xiàng)目測(cè)定

每隔5 d 測(cè)量1 次, 每處理隨機(jī)選取生長(zhǎng)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(biāo)卡尺測(cè)定。待苗期結(jié)束時(shí), 每處理選取5 株,測(cè)定地上部和地下部干鮮重等指標(biāo), 葉形態(tài)指標(biāo)采用葉面積儀 (Yaxin-1241, 北京雅欣理儀科技有限公司, 中國(guó)) 進(jìn)行測(cè)定, 根形態(tài)指標(biāo)采用根系分析 系 統(tǒng) (Version 2016a, Regent Instruments Inc.,Quebec, QC, Canada) 進(jìn)行測(cè)定, 并計(jì)算出比葉質(zhì)量[11]和壯苗指數(shù)[12]。根系活力測(cè)定采用2, 3,5-三苯基氯化四氮唑 (TTC) 法; 葉綠素含量測(cè)定采用分光光度法[13]。葉片光合特性的測(cè)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(guó)) 測(cè)定幼苗的第3 片真葉。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2021 對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制, 使用DPS 7.05 軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素分析, 顯著性分析采用LSD 法 (P<0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)勢(shì)的影響

由圖1 中A 可知, 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)勢(shì)影響顯著, 幼苗的生長(zhǎng)勢(shì)與營(yíng)養(yǎng)液濃度呈正相關(guān), 即隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的升高, 幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育越旺盛, 生長(zhǎng)勢(shì)越強(qiáng)。

圖1 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生長(zhǎng)勢(shì)的影響

由圖1 中B 可知, 播種后5 d, 各處理間無(wú)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(kāi)始出現(xiàn)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(shì)和株高類(lèi)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(shí)所測(cè)得黃瓜幼苗的比葉質(zhì)量隨著營(yíng)養(yǎng)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(zhì)量差異不顯著, 1/2 C 和3/4 C 處理間幼苗的比葉質(zhì)量差異不顯著, 1/2 C 處理幼苗的比葉質(zhì)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(shù)隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加而增大。1 C 處理幼苗的壯苗指數(shù)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(shuō)明, 澆灌適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液有利于黃瓜壯苗。

2.2 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生物量積累的影響

干鮮重能夠反映幼苗的生長(zhǎng)和代謝情況。由表2 可知, 澆灌霍格蘭營(yíng)養(yǎng)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(yíng)養(yǎng)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(shuō)明澆灌適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液有利于黃瓜幼苗的生長(zhǎng)和干物質(zhì)的積累。

表2 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗生物量積累的影響 單位: g

2.3 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗根系的影響

由圖2 中A 可知, 澆灌適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液有利于黃瓜幼苗根系的生長(zhǎng), 其中1/2 C 處理的黃瓜幼苗根系生長(zhǎng)分布均勻, 在形態(tài)上表現(xiàn)最佳。

圖2 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)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(zhǎng)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(shuō)明, 營(yíng)養(yǎng)液濃度的提升有利于幼苗根系的伸長(zhǎng)。

根表面積可以反映幼苗表征根系的分布和對(duì)水分、養(yǎng)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(shuō)明適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液有利于幼苗根系分布均勻, 促進(jìn)幼苗側(cè)根的生長(zhǎng)。

由圖2 中D 可知, 澆灌營(yíng)養(yǎng)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(qiáng), 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(yíng)養(yǎng)液濃度的升高,幼苗的根系活力呈降低趨勢(shì), 這可能是由于營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加引起了植物根系對(duì)營(yíng)養(yǎng)量和水分需求的增加, 而此時(shí)的澆灌方式恰不能滿(mǎn)足高濃度營(yíng)養(yǎng)液澆灌下幼苗根系的這種需求所致。

2.4 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)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(dǎo)度和蒸騰速率隨著營(yíng)養(yǎng)液濃度的升高呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。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(dǎo)度和蒸騰速率3 個(gè)指標(biāo)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(yíng)養(yǎng)液濃度的增加基本呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。

表3 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗葉片光合特性的影響

2.5 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)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(lèi)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(duì)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(shuō)明1 C 處理下選取的幼苗測(cè)量葉片對(duì)光能的捕獲和利用能力較弱, 一定程度上將會(huì)影響幼苗葉片的光合作用。

表4 不同濃度營(yíng)養(yǎng)液對(duì)黃瓜幼苗葉片光合色素含量的影響

3 討論與結(jié)論

在育苗生產(chǎn)中, 由于不同作物不同生長(zhǎng)發(fā)育階段對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素吸收的分量和特點(diǎn)等不盡相同, 因此, 澆灌的營(yíng)養(yǎng)液及其濃度也有差別[14]。研究表明, 植株在適宜濃度營(yíng)養(yǎng)液的澆灌下, 生長(zhǎng)健壯,但在低濃度營(yíng)養(yǎng)液的澆灌下, 植株長(zhǎng)勢(shì)偏弱[15]。該試驗(yàn)中, 霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液濃度的提升有利于黃瓜幼苗在株高、莖粗和根長(zhǎng)等形態(tài)上的建成。該試驗(yàn)中, 1 C 處理相較于其他處理, 幼苗生長(zhǎng)的最快,而1/4 C 處理的效果并不顯著。這說(shuō)明, 澆灌適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液可以促進(jìn)黃瓜幼苗生長(zhǎng), 枝葉繁茂。而黃瓜幼苗的壯苗指數(shù)也有類(lèi)似的變化趨勢(shì)。說(shuō)明適當(dāng)提高營(yíng)養(yǎng)液濃度有利于黃瓜幼苗干物質(zhì)的積累, 滿(mǎn)足苗期植株生長(zhǎng)發(fā)育的養(yǎng)分需求。但幼苗的根系活力隨營(yíng)養(yǎng)液濃度的增加呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)。這可能是由于隨著營(yíng)養(yǎng)液澆灌濃度的提升, 加快了根系吸收水分和養(yǎng)分的速度, 基質(zhì)中的水分和營(yíng)養(yǎng)成分不能滿(mǎn)足當(dāng)前根系生長(zhǎng)所需, 使根系生長(zhǎng)受阻,進(jìn)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(zhǎng)發(fā)育需求[16]。在育苗時(shí), 應(yīng)根據(jù)幼苗生長(zhǎng)發(fā)育的不同階段使用適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液進(jìn)行澆灌, 此外還需要注意不同濃度營(yíng)養(yǎng)液澆灌的時(shí)間和頻率。

光照是植物生長(zhǎng)必不可缺的條件之一, 植物的光合作用效率與其生長(zhǎng)有著密切的關(guān)系[17]。該試驗(yàn)中, 黃瓜幼苗的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率隨著霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液濃度的增大呈現(xiàn)上升趨勢(shì), 而比葉質(zhì)量和胞間CO2濃度隨著霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液濃度的增大呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。這說(shuō)明, 提升營(yíng)養(yǎng)液的濃度可以促進(jìn)幼苗的光合作用, 使幼苗生長(zhǎng)旺盛、葉面積較大, 氣孔導(dǎo)度增大, 胞間CO2濃度降低, 凈光合速率增大。同時(shí), 氣孔導(dǎo)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(qiáng)[18]。從比葉質(zhì)量 (LMA) 上恰似也可以解釋這一點(diǎn), 即LMA 低的植物, 光合能力較強(qiáng)[19]。但該試驗(yàn)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(guò)程中澆灌適宜濃度的營(yíng)養(yǎng)液可以促進(jìn)幼苗的生長(zhǎng), 縮短育苗時(shí)間, 有利于苗齊苗壯。該試驗(yàn)中, 澆灌1 倍霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液雖然更有利于黃瓜幼苗的生長(zhǎng), 但是, 1/2 倍霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液澆灌下的黃瓜幼苗生長(zhǎng)健壯, 各指標(biāo)數(shù)據(jù)良好, 未出現(xiàn)明顯的病癥問(wèn)題, 且已滿(mǎn)足黃瓜苗期的生長(zhǎng)需要, 實(shí)現(xiàn)壯苗。因此, 在以黃瓜為代表的短苗齡類(lèi)蔬菜的育苗過(guò)程中, 施用營(yíng)養(yǎng)液對(duì)于蔬菜的培育壯苗是有利的, 也是必要的?？紤]到黃瓜苗期植株較小, 所需營(yíng)養(yǎng)量不大, 使用1/2 倍營(yíng)養(yǎng)液澆灌幼苗, 不僅有利于黃瓜穴盤(pán)苗的生長(zhǎng)發(fā)育, 方便苗期管理, 而且可以相應(yīng)降低營(yíng)養(yǎng)液的使用成本, 實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)。