植物工廠中不同供液方式對辣椒育苗的影響

苗妍秀，曲梅，李偉，高永雷，高麗紅，陳青云

（中國農業大學農學與生物技術學院，北京，100193）

植物工廠中不同供液方式對辣椒育苗的影響

苗妍秀，曲梅，李偉，高永雷，高麗紅，陳青云

（中國農業大學農學與生物技術學院，北京，100193）

以植物工廠辣椒育苗為對象，研究漂浮式與潮汐式供液方式對育苗的影響。試驗結果表明，漂浮式處理營養液和基質pH值顯著高于潮汐式處理，EC值顯著低于潮汐式處理；與潮汐式處理相比，漂浮式處理中幼苗株高、莖粗分別增加18.4%，23.6%；漂浮式處理幼苗根尖數、總根長、直徑在0~0.5 mm的根長分別增加了37.0%，45.5%，50.1%；幼苗地上部鮮質量、全株鮮質量、地上部含水量、植株含水量分別增加45.6%，32.1%，2.5%，1.8%。漂浮式育苗顯著促進辣椒幼苗側根生長，形成良好的根系系統，促進根系對水分和可溶性鹽類的吸收，加快地上部形態建成，提升種苗整體質量。

植物工廠；辣椒育苗；漂浮式；潮汐式

植物工廠是繼溫室工廠化育苗之后發展起來的一種高度專業化、現代化、自動化的種苗生產方式[1]，能實現對溫度、濕度、營養液等環境條件的自動控制。就植物工廠的供液方式而言，日本普遍使用潮汐式育苗，其采用底部定時給水和排水的營養液供液技術，具有節水節肥、生產效率高、降低環境污染等優點，主要針對盆栽植物和容器育苗，亦可應用于設施花卉、蔬菜生產及種苗生產[2，3]。與此同時，溫室工廠化育苗開始逐漸推廣漂浮式育苗，這是一種將種子播于裝有輕質育苗基質的泡沫穴盤上，使之漂浮于水面，由水床和基質提供水分和養分的供液技術[4]，已成功應用于煙草[5]、番茄[6]、草莓[7]等園藝作物育苗。前人研究表明，潮汐式灌溉通過毛細作用可以滿足植物的水肥供應，有利于植株根系及植株的快速生長[8]，漂浮式育苗能促進植株根系主根生長、側根發生[9]，從而增加植株生長量，提高營養液的pH值[10]。盡管目前有很多關于漂浮式育苗與傳統育苗方式的報道，但有關植物工廠中漂浮式與潮汐式供液方式對育苗影響的報道很少。

試驗以植物工廠辣椒幼苗為對象，研究國際種苗生產中常見的漂浮式與潮汐式供液方式對育苗的影響，旨在為植物工廠育苗供液方式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

辣椒品種為農大9921。營養液為日本山崎配方，1倍營養液的基本理化性狀為pH值6.3，EC值2.31 mS/cm。

育苗基質為草炭、蛭石與珍珠巖（3∶1∶1）混合基質，其pH值6.87，EC值0.31 mS/cm，容重0.32 g/cm3，總孔隙度74.18%，通氣空隙度5.30%，持水孔隙度68.89%。

試驗地點設在中國農業大學人工光型密閉式植物工廠內，植物工廠的環境為空氣溫度26℃/ 20℃（晝/夜），相對濕度60%~80%，光照強度均為210 μmol·m-2·s-1，光照時間為12 h/d。CO2濃度和營養液濃度設定為：在辣椒幼苗第一片真葉展開前，CO2為自然濃度，清水灌溉；第一片真葉展開后，CO2濃度為800 mg/L，1/2倍營養液灌溉；第三片真葉展開后，CO2為1 200 mg/L，1倍營養液灌溉。

試驗共有2個處理，處理A：潮汐式育苗。使用200孔塑料PS穴盤，將其置于塑料托盤中，灌溉時，開啟電磁閥使營養液流入托盤，液面高于托盤底部3~5 cm，然后開始回流，50 min內使營養液全部流回儲液罐，關閉電磁閥；處理B：漂浮式育苗，使用160孔白色泡沫漂浮盤，將其置于塑料托盤中，及時補充營養液，使漂浮盤在育苗期間始終高于托盤底部2~4 cm。塑料穴盤和漂浮盤的上口徑均為2.5 cm，即兩者的土壤營養面積相同，每孔播1粒辣椒種子。每個處理重復4次，每盤為1個重復。

1.2 測量項目及方法

2011年12月14日播種辣椒，12月19日出芽，2012年1月7日測量營養液和基質的理化性狀，以及辣椒幼苗的形態和生理指標。 使用DELTA 320 pH計測定營養液和基質的pH值，用FE30電導率儀測定營養液和基質的EC值，用差量法測定基質容重、總孔隙度、通氣空隙度、持水孔隙度。使用直尺測定株高，游標卡尺測定莖粗，Epson Perfection 4990 Photo根系掃描儀掃描葉片、根系，WinRHIZO 2007根系分析軟件分析根尖數、總根長、根平均直徑、根體積以及直徑在0~0.5 mm、0.5~1 mm、1~1.5 mm、＞1.5 mm的根長，使用電子天平稱量地上部鮮質量及干質量、地下部鮮質量及干質量。比葉質量=葉鮮質量/葉面積，生長速率G（g·d-1）=全株干質量/育苗天數，干質量根冠比=地下部干質量/地上部干質量，壯苗指數=莖粗/株高×單株干質量[11]。營養液和基質的理化性狀重復4次，植株的形態指標測定均重復10次。

1.3 數據處理

采用Excel 2007軟件處理數據，SPSS 19.0軟件進行方差分析。

表1 不同供液方式對基質及營養液理化性狀的影響

表2 不同供液方式對辣椒幼苗地上部形態指標的影響

2 結果與分析

2.1 不同供液方式對營養液及基質理化性狀的影響

適宜的營養液一般要求pH值 5~7，EC值為2~4 mS/cm[12]。適宜的育苗基質一般要求pH值5.8~ 7.0，容重0.2~0.8 g/cm3，總孔隙度在54%以上[13]。本試驗中，2個處理的營養液與基質理化性狀基本在要求的范圍內，都能為辣椒幼苗的健康生長創造良好條件。

本試驗供液后，潮汐式與漂浮式處理中營養液pH值升高，EC值降低，說明植株大量吸收Ca（NO3）2、KNO3等生理堿性鹽中的NO3-離子，使營養液中陽離子積累；植株吸收這些可溶性鹽的同時，使其總濃度降低。供液后潮汐式處理與漂浮式處理中基質的pH值下降，說明基質具有一定的緩沖作用，可保持根系生長環境比較穩定；潮汐式處理基質的EC值升高，可能是因為每次供液時間短、水分蒸發快，造成了基質中鹽分積累。

由表1可知，供液后，漂浮式處理中營養液和基質的pH值顯著高于潮汐式處理，而其EC值顯著低于潮汐式處理，說明漂浮式處理顯著提高了植株根系對營養液和基質中的可溶性鹽類，尤其是生理堿性鹽的吸收能力。但2個處理間基質物理性狀的差異均不顯著。

2.2 不同供液方式對辣椒幼苗形態指標的影響

植株的地上部形態能直接說明幼苗的生長發育程度。辣椒工廠化育苗200孔穴盤苗的質量標準為株高10 cm左右，莖粗0.2 cm左右，具4~5片真葉[14]。由表2可知，這2個處理的辣椒幼苗株高、莖粗、葉片數基本達到育苗要求。與潮汐式處理相比，漂浮式處理的株高、莖粗分別增加18.4%，23.6%，差異均達顯著水平，而葉片數、葉面積差異均不顯著。表明漂浮式處理的辣椒幼苗地上部生長狀態較好，且更接近育苗的質量標準。

圖1 潮汐式供液（A）和漂浮式育苗（B）下辣椒幼苗根系形態

表3 不同供液方式對辣椒幼苗根系形態指標的影響

表4 不同供液方式對辣椒幼苗生物量的影響

植株根系生長與植株地上部生長關系密切。由圖1和表3可知，與潮汐式處理相比，漂浮式處理根尖數、總根長、直徑在0~0.5 mm范圍內的根長分別增加了37.0%，45.5%，50.1%，平均直徑減少11.5%，與潮汐式處理差異顯著。說明漂浮式處理顯著促使辣椒幼苗側根生長、總根長增加、形成良好的根系系統，為地上部的形態建成奠定良好的基礎。

幼苗的生物量能夠客觀反映同化產物和水分的分配狀況。由表4可知，與潮汐式處理相比，漂浮式處理幼苗地上部鮮質量、全株鮮質量、地上部含水量、植株含水量分別增加45.6%，32.1%，2.5%，1.8%，均與潮汐式處理差異顯著。說明漂浮式處理能增加辣椒幼苗根系對水分的吸收能力，促進對地上部的水分輸送，增加植株的含水量和鮮質量。

幼苗的復合形態指標能較全面地反映種苗整體質量。由表5可知，與潮汐式處理相比，漂浮式處理生長速度G值、壯苗指數分別增加5.0%，8.6%，根冠比降低25%，但兩者的差異未達到顯著水平。說明漂浮式處理加快辣椒植株的生長速度，促使根冠比降低，提高種苗質量。

3 結論與討論

與潮汐式育苗相比，漂浮式育苗能顯著促進根系對可溶性鹽類的吸收。育苗期間，營養液和基質的pH值過高或者過低都會影響養分的有效性和植物根系的生長，而EC值則反映營養液或基質中可溶性鹽類的濃度。本試驗中，漂浮式育苗與潮汐式育苗的營養液和基質理化性質均在育苗要求的范圍內，漂浮式處理營養液和基質的pH值顯著高于潮汐式處理，EC值顯著低于潮汐式處理；與潮汐式處理相比，漂浮式處理的幼苗株高、莖粗分別增加18.4%，23.6%，根尖數、總根長、直徑在0~0.5 mm的根長分別增了37.0%，45.5%，50.1%，地上部鮮質量、全株鮮質量、地上部含水量、植株含水量分別增加45.6%，32.1%，2.5%，1.8%，可見漂浮式處理顯著促進根系生長，促進其對可溶性鹽類的吸收，顯著加快地上部形態建成，提升種苗整體質量。

表5 不同供液方式對辣椒幼苗復合形態指標的影響

與潮汐式育苗相比，漂浮式育苗能顯著促進根系生長，形成良好的根系系統。熊格生等[15，16]報道了漂浮育苗移栽棉的根系發達，其根長、根體積、側根數有顯著優勢。許如意等[17]研究發現，漂浮盤育苗能顯著提高幼苗在第10天、17天、24天的根長。本試驗中，潮汐式育苗的辣椒幼苗根系全部緊緊纏繞著基質，而漂浮式育苗的幼苗上部分根系生長在基質中，下部分根系生長在營養液中，后者顯著促進幼苗側根生長、根尖數增加、總根長增加、形成良好的根系系統，促進植物對水分和礦質營養物質的吸收，加快植株整體生長。

與潮汐式育苗相比，漂浮式育苗能顯著提升種苗質量。齊選民等[9]研究表明，漂浮育苗能提高瓜苗總體素質。本試驗結果與上述報道結果一致，潮汐式與漂浮式處理的辣椒幼苗均達到種苗要求，并且漂浮式處理辣椒幼苗的表觀生長量更接近種苗質量標準。漂浮式處理通過促進幼苗根系生長，顯著促進地上部形態建成，同時，地上部為根系提供營養物質，形成良性循環，提高種苗整體質量。

本試驗主要針對植物工廠中潮汐式與漂浮式這2種不同的供液方式的辣椒育苗進行了初步研究，還需對幼苗緩苗期及生物學產量做進一步研究。

[1]魏靈玲，楊其長，劉水麗，等.LED在設施園藝中的應用系列（一）LED在密閉式植物苗工廠中的應用[J].農業工程技術，2009（5）：13-14，47.

[2]Van der Gaag D J,Kerssies A,Lanser C.Spread ofPhytophthoraroot and crown rot in Saintpaulia,Gerbera and Spathiphyllum pot plants in ebb-and-flow-systems[J]. European Journal of Plant Pathology,2001，107(5):535-542.

[3]張曉文，田真，劉文璽，等.潮汐式灌溉系統的研發與推廣[J].農業工程，2011（1）：80-83.

[4]饒貴珍，肖波，吳廣宇.蔬菜漂浮育苗技術[J].長江蔬菜，2008（11）：34-35.

[5]Masaka J,Musundire R,Koga C.A comparative study of pine bark substrate alternativesin tobacco (Nicotina tabacum)float seedling production systems[J].International Journal of Agricultural Research,2007,2(1):11-21.

[6]Rodrigues D S,Leonardo A F G,Nomura E S,et al.Tomato seedling production in floating systems with chemical fertilizers and water from fish ponds[J].Revista Brasileira de Cieências Agrárias,2010,5(1):32-35.

[7]張軍云，字萬濤，施正丹，等.草莓組培苗漂浮育苗技術研究初報[J].云南農業科技，2011（1）：27-29.

[8]王成，喬曉軍，侯瑞鋒.自動監控技術在設施農業生產中的應用系列（六）潮汐式灌溉系統在設施農業生產中的研究與應用[J].農業工程技術：溫室園藝，2008（9）：18-19.

[9]齊選民，劉海荷，陳金湘，等.漂浮育苗對西瓜苗農藝性狀及其生理特性影響的研究 [J].江西農業大學學報，2008（5）：778-782.

[10]Bilalis D,Kanatas P,Patsiali S,et al.Comparison between conventional and organic floating systems for lettuce and tomato (Lactuca sativaandLycopersicon esculentum) seedling production[J].Journal of Food Agriculture and Environment,2009,7(2):623-628.

[11]張菊平，張興志.辣椒壯苗指數與苗期性狀的關系分析[J].河南農業大學學報，1999（S1）：120-122.

[12]張振賢.蔬菜栽培學[M].北京：中國農業大學出版社，2003：126.

[13]崔秀敏，王秀峰.蔬菜育苗基質及其研究進展[J].天津農業科學，2001（1）：37-42.

[14]別之龍，黃丹楓.工廠化育苗原理與技術[M].北京：中國農業出版社，2008：195.

[15]熊格生，陳金湘，唐海明，等.棉花營養液漂浮育苗對移栽棉株植物學形態及產量構成因素的影響[J].江西農業大學學報，2008（2）：199-202.

[16]熊格生，陳金湘，唐海明，等.營養液漂浮育苗對棉苗生理生化特性的影響[J].植物營養與肥料學報，2008（6）：1 142-1 148.

[17]許如意，肖春雷，韓曉燕，等.漂浮盤育苗和穴盤育苗對辣椒育苗效果的影響[J].農業工程技術：溫室園藝，2009（9）：44-45.

Effects of Different Irrigation Systems on Pepper Seedling in Plant Factory

MIAO Yanxiu,QU Mei,LI Wei,GAO Yonglei,GAO Lihong,CHEN Qingyun
(College of Agriculture and Biotechnology,China Agricultural University,Beijing 100193)

This paper studied the effects of the floating system and ebb and flow bench system on the pepper seedlings in the plant factory.The results showed that the pH value of nutrient solution and substrate in floating system were significantly higher than those in ebb and flow bench system,but its EC value of nutrient solution and substrate were significantly lower than those in ebb and flow bench system.Compared with the ebb and flow bench system,the floating system could increase the plant height and stem diameter of seedlings by 18.4%and 23.6%.It could also increase the numbers of root tips,total root length,root diameter within the range of 0-0.5 mm by 37.0%,45.5%,50.1%,and it increased the fresh weight of the shoot and the whole plant by 45.6%and 32.1%,increased the water content of the shoot and the whole plant by 2.5%and 1.8%.In all,nursing seedlings by the floating system significantly promoted the growth of lateral roots and formed a good root system of pepper seedlings,promoting the root absorption of water and soluble salts,accelerating the shoot morphogenesis and improving the quality of seedlings.

Plant factory;Pepper seedling;Floating system;Ebb and flow bench system

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.06.010

苗妍秀（1988-），女，碩士，研究方向為無土栽培與設施園藝，E-mail：miaoyanxiu@163.com

陳青云，男，通信作者，教授，電話：18601214616，E-mail：caucqy@163.com

2012-02-22