水肥耦合對草莓生長發(fā)育與產(chǎn)量及水分利用效率的影響

楊振華， 王新寧， 郭俊強， 王 鋒， 張 迪， 張 雯

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學院， 陜西 楊凌 712100; 2.延安向新農(nóng)業(yè)科技有限公司， 陜西 延安 716000)

0 引言

【研究意義】隨著設(shè)施草莓集約化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，高效的立體槽架生產(chǎn)模式代替?zhèn)鹘y(tǒng)高壟栽培成為發(fā)展方向，立體栽培常用基質(zhì)配比為草炭、蛭石及無機鹽等材料，其含水量和EC值極易受溫室內(nèi)溫度和濕度影響。草莓為須根系淺根植物，對水肥需求較敏感，水肥過多，易發(fā)生漚根燒葉現(xiàn)象，水肥不足易導致植株生長發(fā)育不良，影響產(chǎn)量。因此，探明設(shè)施草莓水肥供給水平對植株生長發(fā)育與產(chǎn)量至關(guān)重要。【前人研究進展】在溫室實際栽培中調(diào)控水肥供應(yīng)，使之與作物的需水和需肥規(guī)律相配，可以達到節(jié)水省肥的目的，在提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)的同時，降低成本投入，提高經(jīng)濟效益。張智等[1-3]基于TOPSIS和灰色關(guān)聯(lián)評價的基礎(chǔ)上，建立基于草莓綜合生長的水肥調(diào)控模型，并利用MATLAB進行優(yōu)化。適宜的水肥供給是草莓植株生理代謝的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是提質(zhì)增效的重要保障，有利于節(jié)約生產(chǎn)成本，促進草莓的生產(chǎn)效率提高[4-5]。【研究切入點】目前A型立體栽培槽架廣泛應(yīng)用于草莓設(shè)施栽培中，但A型立體栽培槽架無土栽培中最佳水肥配比及其對草莓植株花枝數(shù)和產(chǎn)量的影響研究鮮見報道。【擬解決的關(guān)鍵問題】以A字型3層槽裝填無土栽培基質(zhì)(草炭∶蛭石∶無機鹽=1∶2∶1)為栽培體系，研究施用不同梯度水肥對草莓植株花枝數(shù)與產(chǎn)量的影響，篩選最佳水肥供給水平，為立體草莓高效栽培提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

草莓品種為紅顏，3葉1心定植到A型立體栽培槽架，株距15 cm。A型立體栽培槽架主體框架為鋼結(jié)構(gòu)，共有3層，頂層1排栽培槽，中層及底層左右兩側(cè)栽培架各安裝2排栽培槽，栽培槽直徑為0.2 m。滴灌頭插入每個草莓植株根系周圍，槽底部有排水裝置。試驗在楊凌職業(yè)技術(shù)學院草莓產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范基地進行，冬暖日溫室(34°16′N，108° 4′E)坐北朝南，溫室東西長100 m，南北跨度12 m，每槽架間距1.5 m，總共擺放30架。

1.2 試驗設(shè)計

草莓苗定植7 d(2019年9月5日)緩苗結(jié)束后至頭茬果成熟(2019年12月25日)期間設(shè)置3個肥料(雅冉平衡水溶肥N∶P∶K=15∶16∶17，TE：MgO)水平，分別為F10.05%、F20.1%和F30.2%；2個水分水平，W1(低水，基質(zhì)水分含量30%)、W2(高水，基質(zhì)水分含量70%)，利用水分檢測儀(托普云TZS-2X-G土壤水分記錄儀)對基質(zhì)進行實時監(jiān)測記錄，基質(zhì)水分含量保持各處理水平。試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，共6個處理(W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3)，另設(shè)CK(清水，基質(zhì)水分含量100%)，每處理3次重復，各處理采用單獨的貯液滴灌系統(tǒng)，通過水肥一體化系統(tǒng)滴入基質(zhì)槽內(nèi)，通過計時器控制水的流量[6-10]。

1.3 測定指標

植株緩苗結(jié)束后10 d(9月25日)測定不同水肥處理草莓葉片的葉綠素含量及葉片光合速率變化，連續(xù)晴天8:30—11:30用Li-6400型便攜式光合儀測定光合效率，每重復選擇1株代表性植株；使用SPAD-502 葉綠儀測定葉綠素含量，隨機選取草莓中心1～3片近期展開的功能葉進行測量。待頭茬花芽分化結(jié)束后10 d，隨機統(tǒng)計不同處理的花枝數(shù)和花朵數(shù)。待頭茬果成熟后每重復隨機取5個點采摘果實，利用天平測定最大單果重和產(chǎn)量[11-12]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel 2010進行統(tǒng)計，用SPSS 20.0進行差異顯著性(Duncan,P<0.05)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理草莓的葉綠素含量及凈光合速率

由圖1可見，不同處理間草莓葉片中葉綠素含量、凈光合速率存在差異。葉綠素含量CK最大，為6.02 mg/g，W2(高水)水平下3個肥料梯度處理明顯高于W1水平，且葉綠素含量在同一水分水平下表現(xiàn)為F1

2.2 不同處理草莓的花枝數(shù)及花朵數(shù)

從圖2可知，花枝數(shù)和花朵數(shù)CK最小，分別為1.1個和7.37朵，顯著低于W1、W2水平下的6個處理，說明飽和水灌溉下不利于花芽的形成；W1水平下3個肥料梯度處理的花枝數(shù)和花朵數(shù)高于W2水平，相較而言，W1水平下F1的花枝數(shù)和花朵數(shù)最多，分別為3.9個和17.34朵。

2.3 不同處理草莓的單果重和產(chǎn)量

從圖3可知，W2水平下草莓的平均單果重和最大單果重均高于W1水平， W2F3最大，分別為30.23 g和71.92 g；CK最低，分別為21.12 g和52.14 g。平均單果重各處理間差異不顯著；最大單果重W2F3與W2F1間無顯著差異外，顯著高于其余處理。

從圖4可知，草莓產(chǎn)量W1F3最高，為69 890 kg/hm2；CK最低，為61 670 kg/hm2。W1水平下3個肥料梯度處理的產(chǎn)量顯著高于W2水平，原因是植株營養(yǎng)生長時期低水水平各處理花芽分化較佳，花枝數(shù)和花朵數(shù)高于高水水平，坐果量較多。

2.4 不同處理草莓的水分利用效率

從圖5可知，水分利用率CK顯著低于W1和W2水平的6個處理，其中W1F3最高，為15.1 kg/m3，約為CK的2倍。W1水平下3個肥料梯度處理顯著高于W2水平，且在同一水分水平下施肥濃度對水分利用率有一定影響，表現(xiàn)為F1

2.5 草莓各性狀間的相關(guān)性

由表1可知，草莓8個農(nóng)藝性狀間存在不同程度的相關(guān)性，其中，葉綠素與凈光合速率和產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與花朵數(shù)和花枝數(shù)呈極顯著負相關(guān)，與水分利用率呈顯著正相關(guān)；凈光合速率與花朵數(shù)和花枝數(shù)呈極顯著負相關(guān)，與產(chǎn)量和水分利用率呈顯著正相關(guān)；花朵數(shù)與花枝數(shù)和產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與水分利用率呈顯著正相關(guān)；花枝數(shù)與產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與水分利用率呈顯著正相關(guān)；產(chǎn)量與水分利用率呈極顯著正相關(guān)；其余各農(nóng)藝性狀間無顯著相關(guān)性。

表1 草莓各性狀間的相關(guān)性

3 討論

葉綠素含量是表征植物生長狀況的一個重要指標，與植物發(fā)育階段有較好的相關(guān)性，可視作發(fā)育階段(特別是衰老階段)的指示器。同時，葉綠素含量與植株的凈光合速率呈正相關(guān)關(guān)系，其含量直接反映了植物對光能利用能力。有研究發(fā)現(xiàn)，氮肥可影響葉片中葉綠素的合成，進而影響植株的光合作用[13]。董偉欣等[14]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量增加，小麥旗葉的葉綠素含量、凈光合速率和氣孔導度逐漸升高，其中澆2次水的葉綠素含量和凈光合速率升高程度更明顯。王甫等[15]研究發(fā)現(xiàn)，高肥(施肥量為90 kg/hm2)處理下中水(單次灌水量為3.6 mm)、高水(單次灌水量為4.8 mm)處理冬草莓凈光合速率較對照處理(單次灌水量為6 mm，施肥量為75 kg/hm2)可提高1.6%～7.6%。試驗結(jié)果表明，CK(清水，基質(zhì)水分含量100%)水平下草莓葉綠素含量和凈光合速率均大于W1(低水)、W2(高水)水平。原因在于水肥對凈光合速率既相互促進，又相互制約，存在顯著的交互作用，合理的水肥管理能顯著提高葉片的光合速率；草莓經(jīng)過緩苗期后，植株的各項生理指標仍處在旺盛期，對水的需求遠遠大于對肥的需求[16]。

花芽分化是草莓栽培中最重要的發(fā)育階段之一，草莓植株花芽分化與產(chǎn)量直接相關(guān)。草莓植株生長、花芽分化及果實生長對水肥需求變化較大，水肥需求曲線具有明顯的增長特征，必須進行跟蹤觀測分析，制定出精細化水肥管理方案。植物的花芽分化及花器官形成與水分和土壤養(yǎng)分有較大關(guān)系，即適度的水分脅迫可以促進花芽分化，灌水有利于花器官的發(fā)育；土壤養(yǎng)分中氮肥供應(yīng)充分，隨著磷肥供應(yīng)增加，花芽形成率也增加[17-18]。袁小軍等[18]研究發(fā)現(xiàn)，在花芽分化前期對養(yǎng)分的需求明顯，即與對照相比，施肥顯著促進花芽生長，其中氮肥能顯著促進花芽分化及伸長；在分化后期，各處理的花芽生長差異逐漸縮小，差異不顯著。王翠玲等[19]研究發(fā)現(xiàn)，不同水肥處理間草莓的各生長指標均存在顯著性差異，土壤含水量在75%水平下最強，在50%水平下最弱。研究結(jié)果表明，草莓緩苗后適宜控水控肥，葉綠素含量和光合速率相對高水肥水平低，植株營養(yǎng)生長減弱，植株的節(jié)間較短，避免徒長，利于花芽分化的形成，為后期的早產(chǎn)高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)；但隨著膨果期開始，水肥利用效率增加，說明膨果期對水肥需求量增加，通過高水肥管理措施可以提高果實的平均單果重，利于增加單位面積產(chǎn)量。

水分利用效率反應(yīng)植物耗水量與產(chǎn)出的比值關(guān)系，是評價一定水分條件下植物生長適宜度的綜合指標[1]。以基質(zhì)含水量30%水平下肥料濃度為0.05%、0.1%和0.2%時均可保障植株正常的營養(yǎng)生長，未造成植株徒長和較高的花芽分化，其中基質(zhì)水分含量30%和肥料濃度0.05%水肥處理的花枝數(shù)和花朵數(shù)最多。從果重看，低水肥下單果重和平均果重較高水肥小，說明在膨果期要采用高水肥管理；從水肥利用效率和單位面積產(chǎn)量綜合看，W1F3(基質(zhì)水分含量30%，肥料濃度0.2%)處理為最優(yōu)的水肥組合，這也說明后期產(chǎn)量需要加大水肥管理。低肥水分供給提高了草莓植株水分利用率，還節(jié)約水資源，與羅亞勇等[20-21]的研究結(jié)果一致。

4 結(jié)論

基質(zhì)水分含量30%水平下3個肥料處理的草莓葉綠素含量、光合效率較70%下3個處理的低，膨果期植株對水肥需求加大，基質(zhì)水分含量30%和肥料濃度0.2%的水肥處理組合水肥利用效率和單位面積產(chǎn)量表現(xiàn)更突出。在草莓生長前期，飽和灌水有利于葉片葉綠素含量的積累和凈光合速率的增加；從花芽分化期開始，飽和水灌溉下不利于花芽的形成，基質(zhì)水分含量30%和肥料濃度0.2%處理對花芽的伸長、產(chǎn)量的增加和水分利用率的提升更有利。