潮汐灌溉營養液供應時間對番茄穴盤苗質量的影響

王 正武占會劉明池季延海劉海河*張彥萍

〔1河北工程大學農學院，河北邯鄲 056038；2北京市農林科學院蔬菜研究中心，北京 100097；3農業部都市農業（北方）重點實驗室，北京 100097〕

潮汐灌溉營養液供應時間對番茄穴盤苗質量的影響

王 正1武占會2，3劉明池2，3季延海2，3劉海河1*張彥萍1

〔1河北工程大學農學院，河北邯鄲 056038；2北京市農林科學院蔬菜研究中心，北京 100097；3農業部都市農業（北方）重點實驗室，北京 100097〕

以番茄品種硬粉8號為試材，選用草炭和蛭石混合基質，采用二元二次正交旋轉組合設計，研究智能溫室條件下潮汐灌溉營養液供液維持時間和間隔時間對番茄穴盤苗質量的影響。結果表明：穴盤苗長至五葉一心時，幼苗全株干質量和壯苗指數均隨著供液維持時間的延長呈先增加后下降的趨勢，隨間隔時間的延長呈逐漸下降的趨勢；供液維持時間8～18 min、間隔時間198～348 min，番茄穴盤苗質量達到理想狀態，是本試驗條件下最佳水肥供給方案。

潮汐灌溉；番茄；穴盤苗；供液時間；壯苗指數

潮汐灌溉系統起源于20世紀90年代設施栽培技術發達的荷蘭，在生產中已得到廣泛應用（劉銘 等，2010）。1994年Rigsby在美國申請了潮汐灌溉系統的專利（Rigsby，1994），此后人們對潮汐灌溉系統進行了優化設計，并且對潮汐灌溉技術在節水省肥和促進作物生長等方面進行了研究（Neal & Henley，1992；Poole & Conover，1992；James & van Iersel，2001）。該項技術最早應用于北美、歐洲等設施栽培技術發達的國家（周長吉，2005），在荷蘭已成為溫室花卉種植和蔬菜工廠化育苗的主要灌溉方式（辜松 等，2013）。我國的潮汐灌溉技術起步較晚，在設備設計、灌水指標和節水省肥等方面研究較多（張黎和王勇，2011；張曉文 等，2011）。包長征等（2010）、李建設等（2010a，2010b）對潮汐灌溉條件下蔬菜育苗進行了研究，結果表明，與傳統灌溉相比，潮汐灌溉節水率達到40%；同時與上部噴水的灌溉方式相比，潮汐灌溉條件下黃瓜、辣椒和西葫蘆幼苗的生長勢和光合作用均最強，達到壯苗標準的幼苗數量也最多。潮汐灌溉底部供液，具有基質水肥供給均勻、快速；幼苗地上部保持干燥，降低病蟲害發生；節省勞動力和生產成本，而且供液效率高等優點（趙穎雷和任莉，2013），從而解決了傳統育苗每株秧苗之間水肥環境獨立、出苗不整齊、長勢不一致等問題。目前國內潮汐灌溉技術研究還處于起步階段，系統設備和供液精確程度還有待于完善和提高。采用電子控制設備，提高灌溉效率和供液精確程度，保證育苗質量，是未來穴盤育苗發展的必然趨勢。

正交旋轉試驗設計是一種研究多因素多水平的設計方法，根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗，可以簡化試驗處理，是一種高效、快速、經濟的試驗設計方法。本試驗借鑒前人研究經驗，采用二元二次正交旋轉組合設計，研究智能日光溫室條件下潮汐灌溉營養液供液維持時間和間隔時間對番茄穴盤苗質量的影響，從而更加精確研究番茄苗期水肥需求規律，以最低成本、最佳的供液方式保證最優的育苗質量，為蔬菜育苗提供可靠的技術和方法，促進溫室蔬菜生產的可持續穩定發展，為實現溫室番茄育苗的優質高效生產提供科學的水肥供應方案。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2014年12月在北京市農林科學院蔬菜研究中心智能溫室內進行，供試番茄品種為國家蔬菜工程技術研究中心選育的硬粉8號。

1.2 試驗方法

選用72孔育苗盤，基質為草炭∶蛭石（體積比）為2∶1的混合基質，營養液采用北京市農林科學院番茄專用配方〔NH4+（N）含量為0.25 mmol·L-1，NO3-（N）含量為7.00 mmol·L-1，K含量為 6.00 mmol·L-1，Ca含量為 3.00 mmol·L-1，Mg含量為1.00 mmol·L-1，S含量為3.25 mmol·L-1），微量元素采用通用配方。試驗設供液維持時間（x1）、間隔時間（x2）2個因子各5個水平（表1），采用二元二次正交旋轉組合設計，設置16個處理（表2），每處理1個穴盤，5次重復。

表1 試驗因子編碼及水平設置

表2 二元二次正交旋轉組合設計方案

每天8：00～18：00為有效循環供給營養液時間，其他時間段不作為循環供給營養液時間計算，整個過程由計時器操控。從2014年12月5日、幼苗第1片真葉展開開始進行處理，一葉一心期開始測定生長指標，包括幼苗株高、莖粗、葉片數，每處理定株10株進行測量；并隨機抽取10株，分別測其地上部、地下部干、鮮質量。每隔5 d測定1次，至幼苗五葉一心期試驗結束。

株高用皮尺測量基質表面到植株生長點的高度；莖粗用游標卡尺測量植株第1節位上部；鮮質量用千分之一天平稱量；然后在通風干燥箱105 ℃下殺青30 min，75 ℃烘至恒質量，再用千分之一天平稱量干質量。

壯苗指數=（莖粗/株高+根干質量/地上部干質量）×全株干質量

1.3 數據處理

試驗數據采用DPS 7.05軟件及Excel 2007軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗干質量的影響

番茄幼苗五葉一心期，根據全株干質量觀測值（表3），以全株干質量（y）為因變量，營養液供液維持時間（x1）和間隔時間（x2）為自變量，由DPS軟件求得番茄幼苗全株干質量與各因素的回歸方程：

對回歸模擬方程進行方差分析，由表4得相關系數R=0.811 8（P0.01=0.712），相關性達到極顯著水平，說明模型能夠反映本試驗條件下潮汐灌溉番茄幼苗全株干質量與營養液供液維持時間和間隔時間之間的關系。由方程（1）可知，x1和x2二次項系數均為負值，說明過長的供液維持時間和間隔時間均不利于番茄幼苗干物質的積累；x1x2交互項系數為正值，說明兩因素為正交互效應。

表3 番茄幼苗干質量和壯苗指數觀測值

表4 番茄幼苗干質量回歸方程方差分析

根據方程（1），利用Excel 2007軟件，分別以編碼值x1（維持時間）和x2（間隔時間）為x、y坐標，以番茄幼苗全株干質量為z坐標，作出供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗全株干質量的綜合效應圖（圖1），呈開口向下的凸面體。

圖1 供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗全株干質量的綜合影響

圖2 供液維持時間或間隔時間單因素對番茄幼苗全株干質量的影響

對方程（1）進行降維處理，得到供液維持時間或間隔時間單因素對番茄幼苗全株干質量的子模型及效應圖（圖2）。由圖2可知，至五葉一心期，番茄幼苗全株干質量隨供液維持時間延長呈先增加后下降趨勢，在編碼值為0.5附近取得最大值，維持時間縮短或延長都不利于番茄幼苗干物質的積累；番茄幼苗全株干質量隨間隔時間延長呈逐漸下降趨勢，較短的間隔時間有利于番茄幼苗干質量的增加。由此可以解釋處理7（供液維持15.5 min，間隔120.0 min）單株平均干質量最大是因為供液維持時間適宜，有利于干物質積累，且另一個影響因子間隔時間最小；處理8（供液維持15.5 min，間隔600.0 min）雖然維持時間適宜，但平均單株干質量最小，主要是因為過長的間隔時間不利于其干物質積累。

根據方程（1）對番茄幼苗全株干質量模型進行模擬尋優，在置信區間95%水平下，取幼苗平均干質量的125%值作為目標值，進行模擬尋優供液維持時間和間隔時間配比方案，得出6套方案，其相應的供液維持時間為8～22 min，間隔時間為198～348 min（表5）。

表5 x1、x2取值頻率分布及優化配比方案統計

2.2 供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗壯苗指數的影響

根據番茄幼苗壯苗指數觀測值（表3），以壯苗指數（y）為因變量，營養液供液維持時間（x1）和間隔時間（x2）為自變量，由DPS軟件求得番茄幼苗壯苗指數與各因素的回歸方程：

對回歸模擬方程進行方差分析，由表6得相關系數R=0.772 4（P0.01=0.712），相關性達到極顯著水平，說明模型能夠反映本試驗條件下潮汐灌溉番茄幼苗壯苗指數與營養液供液維持時間和間隔時間之間的關系。由方程（2）可知，x1和x2二次項系數均為負值，說明過長的供液維持時間和間隔時間均不利于壯苗的形成，x1x2交互項系數為正值，說明兩因素為正交互效應。

表6 番茄幼苗壯苗指數回歸方程方差分析

同樣采用Excel 2007軟件作出供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗壯苗指數的綜合效應圖（圖3），呈開口向下的凸面體。

對方程（2）進行降維處理，得到供液維持時間或間隔時間單因素對番茄幼苗壯苗指數的子模型及效應圖（圖4），壯苗指數隨供液維持時間延長呈先增加后下降趨勢，在編碼值為0附近取得最大值；隨間隔時間延長呈逐漸下降趨勢。此結果與全株干質量基本一致。

圖3 供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗壯苗指數的綜合影響

圖4 供液維持時間或間編隔碼時值間單因素對番茄幼苗壯苗指數的影響

根據方程（2）對番茄幼苗壯苗指數模型進行模擬尋優，在置信區間95%水平下，取幼苗壯苗指數的125%值作為目標值，進行模擬尋優供液維持時間和間隔時間配比方案，得出3套方案，其相應的供液維持時間為5～18 min，間隔時間為192～414 min（表7）。

表7 x1、x2取值頻率分布及最優化配比方案統計

3 結論與討論

番茄溫室栽培技術中，水肥條件控制最為關鍵，目前的研究主要集中在開花結果期對水肥的需求規律。Yuan等（2001）對滴灌條件下日光溫室番茄生育期的耗水規律進行了研究，結果表明一定時間內實際累計灌水量、日光溫室內的累計水分蒸發量和作物累計需水量存在正相關性；徐淑貞等（2000）研究得出，溫室早春栽培番茄需水高峰出現在結果盛期；諸葛玉平和張玉（2005）在對保護地番茄栽培滲灌灌水指標的研究中得出每次灌水量0.93 m3·hm-2左右時，水分生產效率和番茄的產量均較高。但關于番茄苗期水肥供應對壯苗質量的影響還鮮見報道。有研究表明，虧缺灌溉可增加植株的干物質積累，促進根系生長，但嚴重虧缺灌溉可明顯影響植株上部果實的生長和干物質積累（齊紅巖和李天來，2004）。

在本試驗條件下，潮汐灌溉營養液供液維持時間和間隔時間對番茄幼苗全株干質量的影響比較明顯。隨著供液維持時間的延長，幼苗全株干質量呈先增加后下降趨勢，這與齊紅巖和李天來（2004）的研究結果一致。供液維持時間過短，基質水肥吸收不充分；過長則基質水肥飽和，影響植株根系呼吸和吸收礦質元素，從而影響幼苗干質量的累積。隨間隔時間延長，基質水肥蒸發、根系水分虧缺，影響植株正常生長。供液維持時間和間隔時間對幼苗壯苗指數的影響與全株干質量趨勢一致，再次證明了根干質量和地上部干質量對壯苗指數具有決定性的正向直接作用，植株干質量與壯苗指數的關聯度最大（韓素芹和王秀峰，2004）。

任何生育階段發生水分虧缺均會降低番茄葉片光合速率及氣孔開度，進而影響干物質的累積和運轉，但不同時期水分虧缺的影響形式及程度有所不同，苗期水分虧缺會抑制番茄植株的正常生長（劉浩和段愛旺，2010），適當增加苗期灌水量不會引起秧苗徒長（韓建平，2011）。本試驗再次證實植株苗期水分虧缺不利于壯苗形成，營養液供液維持時間過短和間隔時間過長均可導致育苗基質水分降低，甚至虧缺，從而對植株地上部蒸騰作用及地下部根系活力造成影響；適當延長供液維持時間有利于幼苗生長。本試驗條件下，供液維持時間8～18 min、間隔時間198～348 min，為番茄幼苗生長和干物質累積最佳狀態。然而，影響幼苗生長的因素較多，基質的理化性狀、葉片中葉綠素含量和根系活力等生理指標也對幼苗生長質量發揮重要作用，育苗階段供液時間對栽培基質和植株體內生理指標的影響還有待于進一步研究，從而更全面系統地為番茄育苗提供更完善的供液方案。

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Abstract：Taking tomato variety‘Yingfen No.8’as test material，this paper used peat and vermiculite as mixed matrix to study in tidal irrigation and under intelligent greenhouse condition the effects of nutrient supplying maintaining time and interval time on quality of tomato seedlings raised on trays with central composite rotatable designs of 2 factors．The results showed when tomato grew 5 leaves and 1 heart，with the increase of nutrient supplying time，the seedling dry matter and strong seedling index showed first increasing then declining trend．While along with the interval time extension of nutrient supplying，the seedling dry matter and strong seedling index showed a declining tendency．The optimal nutrient supplying scheme is in 8-18 min of maintaining time and 198-348 min of interval time．Thus the seedling quality could achieve an ideal situation．We believe under the experiment condition，this solution is the best water and fertilizer supplying scheme．

Effects of Nutrient Supplying Time on Quality of Tomato Cell Seedling in Tidal Irrigation

WANG Zheng1，WU Zhan-hui2，3，LIU Ming-chi2，3，JI Yan-hai2，3，LIU Hai-he1*，ZHANG Yan-ping1
〔1College of Agronomy，Hebei Engineering University，Handan 056038，Hebei，China；2Vegetable Research Center，Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences，Beijing 100097，China；3Key Laboratory of Urban Agriculture（North），Ministry of Agriculture，Beijing 100097，China〕

Tidal irrigation；Tomato；Plug seedling；Time for nutrient supplying；Strong seedling index

王正，男，碩士研究生，專業方向：設施蔬菜無土栽培，E-mail：wangzhezhengqi@163.com

*通訊作者（Corresponding author）：劉海河，男，教授，碩士生導師，專業方向：蔬菜栽培生理，E-mail：yylhh@hebau.edu.com

2015-04-06；接受日期：2015-05-11

農業部公益性行業科研專項（201303014-03），國家科技支撐計劃項目（2014BAD05B05-04），北京市農林科學院設施蔬菜無土栽培科技創新團隊建設項目（2013-2015），北京市農林科學院科技創新基金項目（CXJJ201306），國家大宗蔬菜產業技術體系項目（CARS-25-G-01）