潮汐灌溉營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗生長的影響

莊團結 董春娟 雷 蕾 劉冰珠 尚慶茂

（中國農業科學院蔬菜花卉研究所，農業農村部園藝作物生物學與種質創制重點實驗室，北京 100081）

番茄（）是我國主栽蔬菜種類，據FAO 統計數據，2019 年我國種植面積約為108 萬 hm，產量約為6 276 萬 t（http：//www.fao.org）。番茄生產以育苗移栽為主，穴盤為容器，采用人工輕質基質和灌溉施肥技術，進行高密度育苗，已成為番茄主要育苗形式。目前，穴盤育苗灌溉方式主要有3 種：頂部噴灌、漂浮灌溉、潮汐灌溉。潮汐灌溉是底部供給水肥，水肥經育苗容器底部排水孔在毛細管作用下由下而上滲入基質，并逐步擴散至整個基質供根系吸收（董春娟 等，2017）。相比于頂部灌溉，潮汐灌溉具有節肥、節水、省工，提高幼苗的均勻性，降低病蟲害的發生，減少苔蘚類植物的生長和保護生態環境等優勢，符合綠色發展的理念（Dumroese et al.，2006；Schmal et al.，2011；張學軍 等，2012；臺連麗，2017；李倩 等，2019）。潮汐灌溉在國外花卉育苗上應用廣泛，近幾年在國內逐漸開始應用于蔬菜、花卉育苗，但由于相關研究較少、技術指標缺乏，制約了潮汐灌溉大面積推廣應用。本試驗以番茄品種中雜302為試材，分段設計營養液濃度，測定、分析番茄穴盤苗生長發育參數和養分吸收利用率，旨在為番茄潮汐灌溉穴盤育苗提供實踐參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試番茄品種為中雜302，購于中蔬種業（北京）有限公司，發芽率為85%。選用72 孔穴盤（540 mm × 280 mm × 50 mm，上口徑40 mm，下口徑18 mm，單穴孔容積約37 mL），購自臺州隆基塑業有限公司。育苗基質采用草炭∶蛭石∶珍珠巖為3∶1∶1混配而成，pH 值為5.5；品氏托普草炭，粒徑0～10 mm，購自北京林大林業科技股份有限公司；珍珠巖和蛭石，園藝級，粒徑2～4 mm，購自河北靈壽縣匯鑫蛭石廠。

1.2 試驗方法

試驗于2019 年9—11 月在中國農業科學院蔬菜花卉研究所玻璃溫室內進行，9 月25 日用5%次氯酸鈉浸種消毒10 min 后播于72 孔穴盤，分5 個階段潮汐灌溉不同濃度的Hoagland 營養液，基本配方濃度為1.0×，配制0.25×、0.5×、1.5×、2.0×營養液，并分別測定EC 值。Hoagland 營養液配方為：Ca（NO）· 4HO 945 mg · L，KNO607 mg · L，MgSO· 7HO 493 mg · L，NHHPO115 mg · L，EDTA-2NaFe 30 mg · L，HBO2.86 mg · L，MnSO· 4HO 2.13 mg · L，ZnSO· 7HO 0.22 mg · L，CuSO· 5HO 0.08 mg ·L，（NH）MoO· 4HO 0.02 mg · L，均用AR級化學試劑。

育苗期間平均溫度（21.7 ± 1）℃/（16.9 ± 1）℃（晝/夜），平均空氣相對濕度59% ± 5%，平均光照強度165 100 lx。將番茄穴盤苗生長發育進程分為5 個階段：第Ⅰ階段，播種至出苗；第Ⅱ階段，出苗至子葉平展；第Ⅲ階段，子葉平展至二葉一心；第Ⅳ階段，二葉一心至三葉一心；第Ⅴ階段，三葉一心至四葉一心。根據生長階段共設9 個營養液濃度組合：處理1，1.0×-1.0×-1.0×-1.0×-1.0×；處理2，0.5×-0.5×-0.5×-0.5×-0.5×；處 理3，0.25×-0.25×-0.25×-0.25×-0.25×；處理4，0.5×-0.5×-0.5×-1.0×-1.0×；處理5，1.0×-1.0×-1.0×-1.5×-1.5×；處理6，0.25×-0.25×-0.5×-1.0×-1.0×；處理7，0.5×-0.5×-1.0×-1.5×-1.5×；處理8，0.5×-0.5×-1.0×-2.0×-2.0×；處理9，0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×。以清水處理為對照（CK），每處理4 次重復，每重復1 盤。

1.3 項目測定

播種后第5～10 天統計出苗率；播種后第9 天（子葉平展）、第16 天（二葉一心）、第30 天（三葉一心）、第37 天（四葉一心），每穴盤分別選取長勢一致的幼苗10 株，測定生長指標。株高采用直尺法測量莖基部到頂端生長點距離；莖粗采用游標卡尺法測量莖基上部1 cm 處直徑；葉片葉綠素含量采用SPAD-502 便攜式儀測定，用SPAD 值表示；總根長、根平均直徑、根體積、根表面積和葉面積采用LA-S 分析系統進行分析；莖葉和根系鮮、干質量采用稱重法測定。計算壯苗指數、根冠比、干質量增長率。

壯苗指數=莖粗/株高×全株干質量

根冠比=地下部干質量/地上部干質量

植株總N 含量采用凱氏定氮法測定，總P、總K 含量采用電感耦合等離子體發射光譜法測定（中國土壤學會農業化學專業委員會，1983）；營養液總N、總P、總K 含量分別參照GB 11894—1989《堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》、GB 11893—1989《鉬酸銨分光光度法》、GB 9836—1988《原子吸收分光光度法》測定；基質總N、總P、總K 含量分別參照GB 7173—1987《半微量開式法》、GB/T 9837—1988《鉬酸銨分光光度法》、GB 9836—1988《原子吸收分光光度法》測定。計算幼苗養分吸收積累量、養分利用率、穴盤苗干質量增長率。

幼苗養分吸收積累量=養分含量×單株干質量

養分利用率=（處理單株養分含量-對照單株養分含量）/單穴養分凈供給量× 100%

穴盤苗干質量增長率=階段干物質增長量/相應天數

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 軟件處理試驗數據和作圖，利用SAS 9.1.3 軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 營養液濃度對番茄穴盤苗出苗率的影響

如表1 所示，在第Ⅰ階段，營養液濃度直接影響番茄穴盤苗的出苗率。播種后的第5 天和第6 天屬于快速出苗期，第7 天以后逐漸開始趨于穩定。播種后第7 天，1.0×處理的出苗率顯著高于0.5×、0.25×處理和CK，分別提高了6.30、6.68、7.71 百分點；播種后第8 天，1.0×處理顯著高于0.25×處理和CK，分別提高了6.25、8.15 百分點；播種后第9 天，1.0×處理顯著高于CK，提高了6.94 百分點；播種后第10 天，各處理出苗率均超過80%。

表1 不同營養液濃度對番茄穴盤苗出苗率的影響

2.2 營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗莖葉生長的影響

由表2 可知，隨著幼苗生長發育，穴盤苗株高、莖粗、莖葉干質量和鮮質量、葉面積、SPAD呈逐漸上升趨勢。在第Ⅴ階段，處理9（0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×）的株高、莖粗、葉面積、莖葉干質量和鮮質量均顯著高于其他處理，比其他處理分別提高15.76%、12.93%、46.42%、20.87%、43.89%以上；SPAD 值顯著高于處理3。從各生長階段的前3 個不同濃度營養液處理可以看出，較高濃度營養液處理穴盤苗莖葉的生長發育較好，莖葉生長量隨營養液濃度的增加而增加。

表2 不同營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗莖葉生長的影響

2.3 營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗根系生長發育的影響

由表3 可知，隨著生長發育階段增加，穴盤苗根鮮質量、根干質量、根體積、總根長、根表面積、根平均直徑呈上升趨勢。第Ⅴ階段，處理9 根系生長最好，根鮮質量顯著高于除處理2、4 外的其他處理，提高25.49%以上；根干質量顯著高于處理3、5、6、7、8，提高23.14%以上；根體積顯著高于除處理1 外的其他處理，提高22.46%以上；總根長顯著高于除處理2、7 外的其他處理，提高14.18%以上；根表面積顯著高于除處理2 外的其他處理，提高20.46%以上；根平均直徑顯著高于處理3，提高了13.51%。整個生長階段，前期灌溉低濃度營養液促進根系生長，后期適宜的高濃度營養液可促進根系生長。

2.4 營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗根冠比及壯苗指數的影響

由表3 可知，隨著生長發育階段增加，穴盤苗壯苗指數逐漸增加，而根冠比呈先增加后降低的趨勢。第Ⅴ階段，處理9 壯苗指數顯著高于其他處理，提高27.21%～76.42%；處理3 壯苗指數最低，根冠比最大，且顯著高于其他處理；處理9 根冠比最小，顯著低于除處理1 之外的其他處理。從各生長階段的前3 個不同濃度營養液的處理可以看出，壯苗指數隨營養液濃度的增加而增加；根冠比在低濃度處理時較大，高濃度處理下較小。

表3 不同營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗根系生長發育及根冠比、壯苗指數的影響

2.5 營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗干質量增長速率的影響

由圖1 可知，不同生長階段，番茄穴盤苗干質量的增長速率不同。隨著生長發育階段的增加，各處理穴盤苗干質量的增長速率逐漸提高，各處理穴盤苗干質量增長速率均在第Ⅴ階段達到最大值。

圖1 不同營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗干質量增長速率的影響

2.6 營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗養分吸收利用的影響

由圖2-a 可知，不同營養液濃度供給改變了番茄穴盤苗的礦物質養分吸收情況，處理9 的N、P、K 吸收積累量最高，分別比其他處理高20%～198%、43%～233%、40%～218%，差異達顯著水平（除N 吸收積累量與處理1、8 差異不顯著外）。由圖2-b 可知，營養液低濃度的處理N、K 利用率較高，營養液高濃度的處理N、K 利用率較低，而營養液濃度對P利用率的影響不大；處理9的N、P、K 利用率分別為14.35%、6.10%、15.92%。

圖2 營養液濃度分段設定對番茄穴盤苗養分吸收利用的影響

3 結論與討論

第Ⅰ階段灌溉營養液可促進番茄出苗。在本試驗設定濃度下，營養液濃度對最終出苗率沒有影響，但高濃度營養液可以加快出苗速度，與前期研究結果一致，但如果前期啟動肥添加量過高會降低出苗率（劉宗立 等，2006；尚慶茂 等，2006；張志剛 等，2016）。

分段設定營養液濃度顯著影響穴盤苗的生長發育。本試驗中，在穴盤苗整個生長階段，前期和后期較高濃度的營養液能促進幼苗莖葉的生長；前期低濃度營養液可以促進根系的生長，高濃度抑制地下部的生長，后期較高濃度能促進根系的生長；植株干質量增長速率隨著生長階段的增加而提高，各處理植株干質量在第Ⅴ階段增長速率最大。穴盤苗前期生長慢，需肥量小，后期生長快，需肥量增加。番茄穴盤育苗前期施用低濃度肥料，后期施用高濃度肥料，可調節幼苗養分到適宜水平，采用此種施肥方式培育的番茄幼苗質量較好，定植后產量較高，但過低的肥料濃度不利于幼苗后期的生長（Garton &Widders，1990；張志剛 等，2016）。育苗過程中盲目過量施肥，不僅加大生產成本，還易造成鹽分障礙，生產物質分配受阻，根系生長受阻，減少養分吸收，導致莖葉生長緩慢（加藤徹，1981；蔣名川和解淑貞，1985；何偉明和陳殿奎，1996）。研究表明，與傳統滴灌系統相比，采用底部灌溉系統進行澆灌時應降低營養液濃度（Douglas，2001；Mak &Yeh，2001；Yeh et al.，2004；Zheng et al.，2004，2010；Montesano et al.，2010；Bouchaaba et al.，2015）。頂部灌溉育苗主要采用播種前添加肥料，后期澆灌清水或者播種前添加基肥，后期澆灌同一濃度營養液，但肥料添加量不易掌握，營養液濃度不能根據幼苗生長需求規律進行改變，施肥過多會抑制幼苗正常生長，施肥過少則不利于幼苗生長（楊國放 等，2011；張志剛 等，2016）。潮汐灌溉能根據幼苗生長需要進行精準智能灌溉，很好地解決頂部灌溉存在的相關問題。分段設定營養液濃度能夠顯著影響幼苗養分的積累和利用。本試驗中植株對N、P、K 的吸收積累量隨營養液濃度的增加而增加，但過高會抑制養分的積累。營養液供給濃度會影響培養介質溶液與根系自由空間的礦質元素濃度梯度，從而影響幼苗根系對礦質元素的積累（Jong et al.，2008）。本試驗中，隨營養液濃度的增加幼苗對N、K 利用率逐漸降低，是因為低濃度營養液下，養分能被植株最大量吸收，在一定程度上，隨著土壤養分有效性的降低，植物的養分利用率增大（Brijham et al.，1995）。

綜合各項指標，篩選出最適番茄潮汐式育苗的營養液濃度組合為處理9（0.25×-0.25×-0.5×-1.5×-1.5×），在此營養液濃度供給下番茄幼苗中礦物質元素N、P、K 的吸收積累量最高，分別為15.8、10.1、21.0 mg · 株，N、P、K 的利用率分別為14.35%、6.10%、15.92%。