咸水灌溉對基質栽培甜脆豌豆生長及營養品質的影響

馮 棣，朱玉寧, ，周 婷，張敬敏，王志和*

（1.山東省高校設施園藝重點實驗室/濰坊科技學院，山東 壽光 262700；2.河北農業大學 園藝學院，河北 保定 071000）

0 引 言

鹽堿地在我國分布廣泛，總面積近1億hm2[1]，是一類重要的土地資源。為了充分利用鹽堿地，增加耕地面積，前人針對其改良做了眾多研究和實踐[2-5]。近年來，無土栽培技術在國內大范圍推廣，主要包括水培、霧化培養和基質栽培3種形式。無土栽培的特點是以人工創造的作物根系生長環境取代土壤環境，因此擺脫了土壤的限制，極大地拓展了農業生產的空間，且可獲得高產、優質的農產品。鑒于此，無土栽培技術成為一些地區充分利用鹽堿地發展現代農業的重要方式之一。與傳統農業相似的是，無土栽培對灌溉水的量與質都有較高要求。然而，在濱海鹽堿地分布區，淡水資源緊缺是發展農業的重要限制因素。幸運的是該區淺層地下咸水資源儲量豐富，前人針對傳統農業的咸水灌溉做了大量研究，得出了一些作物的灌溉制度和灌溉水礦化度閾值[6-10]。在無土栽培下開展咸水灌溉的研究較少，翟紅梅等[11]對比了土壤和基質（腐熟秸稈、珍珠巖和爐渣按質量比1∶1∶1混合）栽培下3 g/L微咸水灌溉對番茄、青椒、茄子生長的影響，發現基質栽培下作物生長表現均較土壤栽培差。亓艷艷[12]研究了基質栽培下3 g/L微咸水營養液中不同黃腐酸濃度對番茄、油菜和菠菜的影響，發現在相同黃腐酸濃度下微咸水處理的作物產量顯著低于淡水，但是番茄的有機酸和可溶性糖量等更高。可以發現，微咸水灌溉在上述研究中僅作為基礎條件，沒有詳細論述，然而關于基質栽培下灌溉制度和灌水礦化度閾值的研究也是十分必要的。甜脆豌豆是近幾年我國出口創匯的蔬菜品種之一，市場價格較其他豌豆高，具有較好的開發前景。本文主要研究基質栽培下不同礦化度咸水灌溉對甜脆豌豆出苗、生長和營養品質的影響，旨在為水資源緊缺地區開展無土栽培咸水灌溉技術提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設置

盆栽試驗于2019年3—5月在濰坊科技學院實驗基地塑料拱棚內開展，以甜脆豌豆（先風1號，商品名“美國甜脆豌豆”）為試驗對象。設置 0.6、1.6、2.6、3.6、4.6 g/L共5個礦化度灌水處理，分別標記為S1、S2、S3、S4和S5。其中0.6 g/L水為當地深層地下水，水質組成如表1所示，其他4種水質為深層地下水摻兌NaCl而成。培養基質由草炭土、珍珠巖和蛭石按比例摻拌而成（金盛，山東壽光），養分量：有機質量35.3%，水解氮量2 531 mg/kg，有效磷量338.9 mg/kg，速效鉀量2 334 mg/kg。基質填裝入盆內并用手壓實，盆高16.5 cm、盆口和盆底直徑分別為19 cm和14 cm。試驗共5個處理，每個處理設3次重復，共15盆。播種前精選甜脆豌豆種子，用50 ℃的溫水浸泡種子15～25 min，再用清水浸泡種子12 h至種子膨脹，之后用吸水紙將種子表面的水分吸干，最后在每盆均勻點播6粒種子。播種后盆頂覆蓋透明薄膜，待幼苗頂到薄膜時撤掉地膜。通過預試驗明確盆底不漏水時的最大灌水量Q，并采用稱質量法按照盆中含水率為最大灌水量的 65%作為灌水下限控制灌溉，灌水上限為1.1Q，以保證一定的淋洗水量，降低鹽分累積。

表1 當地深層地下水主要離子組成Table 1 Main ion composition of local deep groundwater

1.2 測定項目與方法

從播種后開始計數甜脆豌豆的出苗數至播后14 d，計算逐日出苗率。分別于播后16 d和32 d調查甜脆豌豆的株高、地上部鮮質量、地上部干質量和根干質量，每次調查生長指標時所有處理都需要用掉 1個重復。地上部在采樣前先用蒸餾水洗凈，待水分蒸發后采樣，并在現場使用精度為0.01 g的電子天平稱質量。地上部經過30 min 105 ℃殺青后與洗凈的根系一起在75 ℃下烘干至恒質量，之后使用精度為0.000 1 g的電子天平稱的質量。在第1次取樣（播后16 d）每盆定苗為4棵。

于播后74 d采集達到可食用水平的甜脆豌豆莢，剝皮獲得豌豆。分別采用考馬斯亮藍法G-250染色法、蒽酮比色法和旋光法測定豌豆可溶性蛋白量、可溶性糖量和總淀粉量[13]。

1.3 數據分析

試驗數據采用Excel軟件進行處理、分析并繪制圖表。使用SPSS 17.0數據處理軟件，采用LSD法進行方差分析及顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 咸水灌溉對甜脆豌豆出苗的影響

圖 1顯示了不同礦化度咸水灌溉下甜脆豌豆的出苗情況。從圖1可以看出，所有處理都在播后8 d開始出苗，播后9 d即基本完成出苗過程，說明咸水灌溉對甜脆豌豆出苗進程影響較小；播后14 d時，與S1處理相比，S2、S3、S4和S5處理的出苗率分別降低6.2%、6.2%、12.5%和31.2%，其中S4和S5處理較S1處理顯著降低（P<0.05）。

2.2 咸水灌溉對甜脆豌豆地上部生長的影響

表2給出了甜脆豌豆2次地上部生長調查情況。由表 2可知，甜脆豌豆的株高、地上部鮮/干物質量均隨灌溉水礦化度的增加而降低，且與S1處理相比所有處理均顯著（P<0.05）降低。此外，隨著灌溉水礦化度的增加，播后16 d時地上部干鮮比表現為先增后減的趨勢，最大值出現在S3處理；播后32 d時地上部干鮮比呈遞增趨勢。

圖1 不同礦化度咸水灌溉下甜脆豌豆的出苗進程Fig.1 Emergence process of sweet and crisp pea under saline water irrigation with different salinity

2.3 咸水灌溉對甜脆豌豆根冠比的影響

表3為甜脆豌豆單株地下部生長調查結果。由表3可以看出，在播后16 d時，S1、S2與S3處理的根干物質量基本一致，S4和S5處理分別比S1降低16.2%和28.1%；在播后32 d時，根干物質量隨灌溉水礦化度的增加而降低，與S1相比，S2、S3、S4和S5處理分別降低28.9%、40.5%、52.2%和53.1%。說明在試驗初期采用2.6 g/L及以下礦化度咸水灌溉不會抑制甜脆豌豆根系干物質積累，但是隨著咸水灌溉時間和次數的增加所有處理的根系生長都受到鹽分抑制。2次調查時各處理的根冠比都表現為隨灌溉水礦化度增加而升高。與播后16 d相比，播后32 d時同一處理的根冠比均明顯下降，反映出甜脆豌豆在生長初期具有將光合產物優先分配給根系的特性。

表2 甜脆豌豆單株地上部生長調查結果Table 2 Growth investigation on the aerial part of sweet crisp pea

表3 甜脆豌豆單株地下部生長調查結果Table 3 Growth investigation on the root of sweet crisp pea

2.4 咸水灌溉對甜脆豌豆營養品質的影響

表4給出了甜脆豌豆的3項營養品質指標。

表4 不同處理甜脆豌豆的營養品質指標Table 4 Nutritional quality of sweet and crisp pea under various treatments

表4為不同處理甜脆豌豆的營養品質指標。從表4可以看出，隨著灌溉水礦化度的增加，可溶性蛋白量和可溶性糖量表現出先增加后減少的趨勢，最大值都出現在S3處理；與S1處理相比，除S5處理的可溶性蛋白量和可溶性糖量降低外，其余處理的可溶性蛋白量和可溶性糖量均有所增加。淀粉量隨灌溉水礦化度的增加而降低，與S1處理相比，S2—S5處理依次降低4.6%、9.6%、17.8%和22.6%，但S1、S2和S3處理間差異不顯著（P≥0.05）。

3 討 論

鹽分脅迫是影響作物生長發育的重要逆境因素之一。眾多研究表明，適量質量濃度的鹽分脅迫對作物生長影響不大，甚至會產生促進作用，但超過一定限度便會導致作物葉面積減少、株高降低、干物質積累量和產量下降[6-10]。此外，不同作物種類、同一種類不同品種以及同一作物品種不同生長階段的耐鹽能力差異較大，如：物種間耐鹽能力表現為棉花>小麥>大豆>番茄>玉米>菜豆>草莓；絕大多數作物在萌發和幼苗階段對鹽分最為敏感[14]。本研究中，隨著鹽脅迫程度的增加，甜脆豌豆萌發和幼苗生長受到明顯的抑制，這與前人關于豌豆的研究結果基本一致[15-16]；此外，各處理的根系生長都受到抑制，但根冠比均表現為升高趨勢，主要原因是豌豆在受到鹽分脅迫時地上部受到的抑制大于根系[17]。研究中甜脆豌豆的可溶性蛋白和可溶性糖量在適度的咸水灌溉下有所提高，這主要是因為甜脆豌豆在進行滲透調節過程中通過增加有機溶質量來增加細胞液質量濃度，進而降低水勢，維持體內水分代謝平衡。但是鹽分脅迫導致淀粉量降低，這應該與鹽分脅迫導致光合產物減少，同化物輸向籽粒量降低有關。前人有關粳稻和小麥淀粉量對鹽分脅迫響應的研究也得出過相似的結果[18-19]。由于目前關于鹽分脅迫對豌豆影響的研究多集中在萌發和幼苗階段以及根瘤固氮方面，有關甜脆豌豆生長和營養品質響應的研究鮮見，因此本文結果的重現性有待驗證，形成機理有待進一步揭示。

4 結 論

1）在基質栽培下，灌溉水礦化度≥3.6 g/L時出苗率顯著（P<0.05）降低；隨灌溉水礦化度的增加，甜脆豌豆的株高、地上部鮮/干物質量均顯著（P<0.05）降低；在試驗初期采用≤2.6 g/L咸水灌溉不會抑制甜脆豌豆根系干物質積累，但隨著咸水灌溉時間和次數的增加所有處理的根系生長都受到鹽分抑制。

2）甜脆豌豆的可溶性蛋白量和可溶性糖量在適度的咸水灌溉下有所提高，最大值都出現在 2.6 g/L處理；淀粉量隨灌溉水礦化度的增加而降低，但 2.6 g/L與0.6 g/L處理間差異不顯著（P≥0.05）。

3）從甜脆豌豆的生長情況和營養品質來看，開展基質栽培咸水灌溉是可行的，但灌溉水礦化度應≤2.6 g/L。