潮汐灌溉模式下不同营养液对辣椒幼苗生长的影响.pdf

54 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 潮汐灌溉模式下不同营养液 对辣椒幼苗生长的影响 薛 萍 1 佟 静 2 3 武占会 2 3 季延海 2 3 王宝驹 2 3 董印丽 1 王丽萍 1 1 河北工程大学园林与生态工程学院 河北 邯郸 056038 2 北京市农林科学院蔬菜研究中心 北京 100097 3 农业部华北都市农业重点实验室 北京 100097 收稿日期 2020 09 08 项目基金 国家特色蔬菜产业技术体系 CARS 24 B 02 北京市科技计划项目 D171100007617003 通讯作者 董印丽 摘要 为了培育辣椒壮苗 在潮汐灌溉模式下筛选适合辣椒穴盘育苗的营养液 探讨不同营养液在辣 椒穴盘育苗上应用的可行性 以国塔166为试材 以草炭 蛭石 体积比3 1 为栽培基质 进行试验研 究 试验采用6 种营养液配方 通过测定株高 茎粗 干鲜质量 壮苗指数 叶绿素含量 光合参数 根 系活力 根系形态等指标 筛选最优营养液配方 结果表明 Arnon 和Hoagland 番茄配方处理辣椒幼苗的 株高 茎粗 地上鲜质量 地上干质量 叶绿素含量 净光合速率 气孔导度 壮苗指数 根尖数等指 标均最高 其中壮苗指数分别较日本山崎番茄 Hoagland 和Arnon 华南农业大学 Rothamsted 日本山 崎甜椒配方高出44 44 62 50 30 00 116 67 62 50 综上可知 Arnon 和Hoagland 番茄配方是 潮汐灌溉模式下辣椒穴盘育苗的最佳配方 关键词 辣椒 穴盘育苗 营养液 潮汐灌溉 Effects of Different Nutrient Solutions on the Growth of Pepper Seedlings under Tidal Irrigation XUE Ping 1 TONG Jing 2 3 WU Zhanhui 2 3 JI Yanhai 2 3 WANG Baoju 2 3 DONG Yinli 1 WANG Liping 1 1 College of Landscape and Ecological Engineering Hebei University of Enginneerring Handan 056038 China 2 National Engineering Research Center for Vegetables Beijing Academy of Agriculture and Forestry Sciences Beijing 100097 China 3 Key Laboratory of North China Urban Agriculture Ministry of Agriculture Beijing 100097 China Abstract In order to cultivate strong pepper seedlings select the nutrient solution suitable for the cultivation of pepper hole plate under tidal irrigation mode and explore the feasibility of different nutrient solutions applicated in the cultivation of strong seedling 6 kinds of nutrient solution ula were used in the experiment with Guota 166 as test material peat and vermiculite V V 3 1 as substrate The optimum nutrient solution ula was selected by measuring plant height stem thickness dry and fresh weight seedling index chlorophyll content photosynthetic parameters root activity root morphology and so on The results showed that plant height stem 55 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 thickness fresh weight of the over ground part dry weight of the over ground part chlorophyll content net photosynthetic rate stomatal conductance strong seedling index root tip number and other inds of Arnon and Hoagland tomato ula of pepper seedlings were the highest among which the strong seedling index was 44 44 62 50 30 00 116 67 and 62 50 higher than the ula of Japanese Yamazaki tomato ula Hoagland and Arnon ula South China Agricultural University ula Rothamsted ula and Japanese Yamasaki sweet pepper ula The ula of Arnon and Hoagland tomato ula was the best for the cultivation of pepper pot under tidal irrigation Keywords pepper seedling on plug nutrient solution tidal irrigation 辣椒栽培以育苗移栽为主 穴盘育苗因其具 有节能 省工等一系列优点 成为辣椒育苗的主 要方式 1 目前 穴盘育苗普遍采用顶部喷灌系 统 灌溉水或肥料溶液先经幼苗茎叶再进入根 部基质 易导致灌溉不均匀 造成水 肥的浪 费 2 基于生态环境保护和节水 减肥 减药即 一节双减 的需要 国内园艺产业界对潮汐式 灌溉日趋关注 3 潮汐式灌溉是一种新型灌溉方 式 有别于传统的顶部灌溉 不需要从植株冠层 及根表进行补水灌溉 而是使水或营养液从穴盘 底部的排水孔进入 由下向上运输到植株根部供 其吸收利用 3 4 潮汐式灌溉技术在蔬菜穴盘育 苗中的应用起步较晚 近年来研究人员在设备优 化 自动化控制以及基质配比 穴盘选型等方面 进行了一些探索 然而 关于潮汐式灌溉条件下 蔬菜穴盘苗营养液筛选方面的研究较少 5 9 本试 验以辣椒为试材 进行潮汐式穴盘育苗 比较不 同配方营养液对辣椒穴盘苗生长发育的影响 从 中筛选出合适的辣椒育苗营养液 从而减少肥料 浪费 获得壮苗 并降低成本 1 材料和方法 1 1 试验地点 试验于2019年9 11月在北京市农林科学院 蔬菜研究中心连栋智能温室中进行 1 2 试验材料 供试辣椒品种 国塔166 国家蔬菜工程技 术研究中心 基质 草炭与蛭石以3 1体积比 混合均匀 育苗盘 规格为72孔 1 3 试验方法 2019年9月10日播种 于08 00 09 00采 用干湿交替方式浇水 其他进行常规管理 试验 采用北京市农林科学院蔬菜研究中心潮汐灌溉 育苗系统 设置T1 日本山崎番茄配方 T2 Hoagland和Arnon配方 T3 华南农业大学 配方 T4 Rothamsted配方 T5 日本山崎 甜椒配方 T6 Arnon和Hoagland番茄配方 6个不同营养液配方处理 每个处理 次重复 不同营养液配方见表1 1 4 测定项目及方法 1 4 1 形态指标测定 每个重复随机选取 株 自播种后29 d开始 每隔7 d 播种后29 36 43 50 57 d 测定辣 椒株高 茎粗 于播种后57 d 分别称量辣椒地上 部和地下部鲜质量 然后105 杀青15 min 75 烘干至恒质量 称量地上部和地下部干质 量 根据上述参数 计算穴盘苗的根冠比和壮苗 指数 10 壮苗指数 茎粗 株高 地下部干质 量 地上部干质量 全株干质量 于播种后57 d 每个重复随机选取5株 分 别测定根系形态和根系活动 根系形态指标采用 WinRHIZ2003b根系分析系统测定 幼苗根系活 力采用TTC法测定 11 1 4 2 生理指标测定 于播种后57 d 每个重复随机选取5株辣椒 采用95 乙醇浸提法测定叶绿素含量 12 于晴天 09 00 11 00 采用LI 6400XT 美国 LI COR 测定光合速率 P n 气孔导度 G s 胞间CO 2 浓度 C i 及蒸腾速率 T r 13 1 5 数据分析 用Office 2019和SPSS 20 0统计软件进行数据 处理与分析 56 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 2 结果与分析 2 1 不同营养液配方对辣椒幼苗生长指标的影响 2 1 1 不同营养液配方对辣椒植株形态指标的影 响 从图1和图2可以看出 辣椒株高 茎粗生长 指标均随时间的增长呈上升趋势 播种后57 d 幼苗株高以T6配方处理植株最高 T2配方最低 其他处理间接近 茎粗以T6配方植株最大 T4配 方其次 T1和T2配方处理茎粗最细 分别比T6处 理植株降低15 和18 2 1 2 不同营养液配方对辣椒植株干鲜质量的影响 由表2可知 地上鲜质量和干质量 地下干 质量均以T6配方处理最大 地上干 鲜质量以T2 配方处理最小 地下干质量以T4配方处理最小 地下鲜质量值以T1配方植株为最大 与T6 T2和 T5配方差异不显著 T4配方处理最小 2 1 3 不同营养液配方对辣椒幼苗根系活力的影 响 由图3可知 T4配方处理的幼苗根系活力最 大 为702 38 m g g h 显著高于其他处理 T1配方处理其次 与T2 T3 T5 T6差异不显 著 T3配方处理幼苗根系活力最小 且T3配方比 T4配方低50 42 2 1 4 不同营养液配方对辣椒幼苗根冠比和壮苗 指数的影响 由图4可知 T3配方处理根冠比最大 T2配 方处理其次 T4配方处理最小 且T3与T2配方 处理差异不显著 T1 T4 T5 T6配方处理间 差异不显著 从图5可以看出 壮苗指数以T6配 方处理最大 且与T3 T1差异不显著 T4配方 处理最小 且与T6差异显著 T6壮苗指数分别 较T1 T2 T3 T4 T5高出44 44 62 50 30 00 116 67 62 50 2 1 5 不同营养液配方对辣椒幼苗根系形态的影 响 由表3可知 T5配方处理的根表面积 总根 长 根系总体积值均为最高 T6配方其次 T1配 方最低 T6配方处理的根尖数最多 T5配方与T6 差异不显著 2 2 不同营养液配方对辣椒幼苗生理指标的影响 2 2 1 不同营养液配方处理对辣椒幼苗光合色素 含量的影响 由表4可知 T6配方处理辣椒幼苗叶绿素a和 叶绿素 a b 含量均最高 分别与T5 T4 T3 配方处理差异不显著 T5配方处理辣椒幼苗叶绿 素b和类胡萝卜素含量均最高 分别与T2 T3 T4 T6配方处理差异不显著 T1配方处理各光合 表1 不同营养液配方成分 处理 配方 四水硝酸钙 Ca NO 3 2 4H 2 O 硝酸钾 KNO 3 磷酸二氢钾 KH 2 PO 4 磷酸氢二钾 K 2 HPO 4 磷酸二氢铵 NH 4 H 2 PO 4 七水硫酸镁 MgSO 4 7H 2 O 二水硫酸钙 CaSO 4 2H 2 O T1 日本山崎番 茄配方 354 404 77 246 T2 Hoagland和 Arnon配方 945 607 115 493 T3 华南农业大 学配方 590 404 136 246 T4 Rothamsted 配方 1 000 300 270 500 500 T5 日本山崎甜 椒配方 354 607 96 185 T6 Arnon和 Hoagland番 茄配方 708 1 011 230 493 mg L 57 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 图2 不同营养液对辣椒幼苗茎粗的影响 图1 不同营养液对辣椒幼苗株高的影响 色素含量均为最低 2 2 2 不同营养液配方对辣椒幼苗光合参数的影响 由表5可以看出 T6配方处理的净光合速 率 气孔导度最大 T4配方处理的蒸腾速率最 大 且与T3 T5 T6配方差异不显著 T1配方 处理的小胞间CO 2 浓度最大 T6配方处理最低 3 结论与讨论 3 1 不同营养液配方对辣椒幼苗生长指标的影响 植物对生物量的分配是一种对地上 地下资 源的权衡 14 本试验中Arnon和Hoagland番茄配 方氮含量最高 辣椒幼苗茎粗 株高 地上鲜质 量 地上干质量 地下干质量 壮苗指数也最 高 这与公华锐等 15 的研究结果一致 氮 素是构成植株蛋白质 核酸 叶绿素及多种营养 物质的主要成分 素营养水平直接影响作物的 生长 产量及品质 华南农业大学配方处理的幼 苗根冠比最高 可能是因为华南农业大学配方的磷 含量较低 而根系是吸收磷的器官 当磷元素有限 时 根系会首先满足自己的需要 因此 根系所受 到的影响就小于地上部分所受到的影响 16 陈晓娜 等 17 研究表明 当水分充足时 氮添加会抑制白刺 根系生长 且随氮添加浓度的增加抑制作用逐渐增 加 白刺总根长 根系表面积和根系体积所受的抑 制作用均较显著 本试验中Arnon和Hoagland番茄 配方处理的辣椒根表面积 总根长 根系总体积比 日本山崎甜椒配方低 可能是因为该配方中氮含量 较高 抑制了根系的生长 Rothamsted配方处理的 株高 cm 茎粗 mm 29 29 36 36 43 43 播种后天数 d 播种后天数 d T1 T1 T2 T2 T3 T3 T4 T4 T5 T5 T6 T6 50 50 57 57 30 25 20 15 10 2 0 3 50 3 00 2 50 2 00 1 50 1 00 0 50 0 00 58 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 根系活力最高 可能是因为该配方高磷环境提高 了单位根质量的表面积 促进了细根的发育 从 而提高了根系吸收活力 18 3 2 不同营养液配方对辣椒幼苗生理指标的影响 叶绿素含量是衡量叶片进行光合作用强弱的 重要指标之一 19 吴丽君等 20 研究表明 叶绿素 的合成是一系列酶促反应 受诸多环境因子 发 育因子以及营养状况等因素的影响 吴晓艳等 21 研究表明 植物叶片中叶绿素含量的高低 不仅 影响叶片对光能的吸收 还影响叶片光合作用的 强弱 本研究结果表明 Arnon和Hoagland番茄 配方处理的幼苗叶片叶绿素a 叶绿素 a b 含量最高 净光合速率 气孔导度最高 蒸腾速 率与Rothamsted配方处理差异不显著 其原因可 能是 营养液中所含的 N P K 等元素都直接或 间接地参与到光合作用中 22 其中氮元素添加显 著增加了植物的叶绿素含量和净光合速率 23 适宜 的磷浓度显著提高了植物叶片叶绿素a 叶绿素b 叶绿素 a b 及类胡萝卜素的含量 同时提高了 植物叶片净光合速率 蒸腾速率和气孔导度 24 在合理的供钾水平范围内 钾素能在一定程度上 增强叶片的蒸腾速率 进而给植物提供强劲的蒸 表2 不同营养液配方对辣椒植株干鲜质量的影响 处理 鲜质量 干质量 地下 地上 地下 地上 T1 0 49 0 03a 1 76 0 01c 0 04 0 01ab 0 28 0 00bc T2 0 46 0 02a 1 54 0 06d 0 04 0 01ab 0 23 0 02c T3 0 30 0 06b 1 78 0 04c 0 05 0 01ab 0 28 0 03bc T4 0 11 0 01c 1 93 0 05b 0 02 0 00b 0 33 0 00b T5 0 43 0 03a 1 88 0 04bc 0 03 0 02ab 0 31 0 02b T6 0 48 0 02a 3 13 0 04a 0 06 0 01a 0 48 0 01a 注 表中不同小写字母表示0 05水平差异显著 P 0 05 表2 4 图3 5同 g 图4 不同营养液配方对辣椒幼苗根冠比的影响 T1 T2 T3 a b a ab ab ab 处理 T4 T5 T6 0 25 0 20 0 15 0 10 0 05 0 00 根冠比 图3 不同营养液配方对辣椒幼苗根系活力的影响 800 700 600 500 400 300 200 100 0 T1 T2 T3 处理 b b b b b T4 T5 T6 根系活力 mg g h a 图5 不同营养液配方对辣椒幼苗壮苗指数的影响 T1 T2 T3 ab ab b b b a 处理 T4 T5 T6 0 16 0 14 0 12 0 10 0 08 0 06 0 04 0 02 0 00 壮苗指数 59 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 W V et al Subirrigation historical overview challenges and future prospects J Horttechnolo gy 2015 25 3 262 276 5 甘小虎 何从亮 胡静 等 辣椒潮汐式灌溉育苗技术应 用效果初报 J 蔬菜 2014 6 14 16 6 尚庆茂 潮汐式穴盘育苗基质配比筛选和肥料利用效 率研究 D 北京 中国农业科学院 2015 7 台连丽 张志刚 李福凯 等 孔穴型式和营养液浓 度对黄瓜潮汐式穴盘育苗效果的影响 J 中国蔬 菜 2016 12 26 29 8 吴军辉 黄荣蓉 陈杰 等 潮汐式苗床灌溉系统的设计 与实现 J 电子科技 2016 29 11 54 58 9 刘宏久 高艳明 李建设 潮汐灌溉技术的研究进展 J 北方园艺 2014 10 174 176 10 王正 武占会 刘明池 等 潮汐灌溉营养液供应时间对 番茄穴盘苗质量的影响 J 中国蔬菜 2015 11 46 51 11 李合生 植物生理生化实验原理和技术 M 北京 高等 教育出版社 2000 198 200 12 ARNON D L Copper enzymes in isolated chloroplasts 表4 不同营养液配方对辣椒幼苗光合色素的影响 处理 叶绿素a 叶绿素b 类胡萝卜素 叶绿素 a b T1 1 01 0 05b 0 40 0 05b 0 17 0 04b 1 41 0 05b T2 1 01 0 00b 0 49 0 00ab 0 24 0 00a 1 50 0 01b T3 1 23 0 02a 0 55 0 06ab 0 22 0 02ab 1 78 0 10a T4 1 28 0 03a 0 57 0 02a 0 22 0 01ab 1 85 0 07a T5 1 24 0 06a 0 62 0 03a 0 25 0 01a 1 86 0 08a T6 1 30 0 05a 0 60 0 04a 0 22 0 01ab 1 90 0 08a mg g 表3 不同营养液配方对辣椒幼苗根系形态的影响 处理 根表面积 cm 2 总根长 cm 根系总体积 cm 3 根尖数 T1 21 83 2 32b 200 25 23 66b 0 19 0 01b 134 67 9 30b T2 22 27 1 39b 210 39 21 49ab 0 19 0 01b 154 33 9 72b T3 26 28 3 05ab 237 78 13 89ab 0 23 0 04ab 180 33 10 37ab T4 23 83 3 46ab 222 58 21 28ab 0 20 0 04ab 189 00 9 29ab T5 32 91 1 67a 279 23 11 78a 0 31 0 03a 178 33 4 10ab T6 31 46 3 81a 261 49 22 60ab 0 30 0 05a 233 33 12 54a 腾拉力 有利于其自身养分的输送 25 在本试验 中 Arnon和Hoagland 番茄配方有利于辣椒幼苗 叶绿素合成及光合作用的顺利进行 综合比较不同配方处理下辣椒的植株生长及 生理指标情况发现 Arnon和Hoagland 番茄配方 处理的辣椒幼苗株高 茎粗 干物质积累 叶绿 素含量 光合参数 净光合速率 气孔导度 蒸 腾速率 壮苗指数均最高 是适合辣椒潮汐灌 溉式穴盘育苗的配方 参考文献 1 尚庆茂 尚庆茂博士 蔬菜集约化穴盘育苗技术 系列 讲座 第一讲概述 J 中国蔬菜 2011 1 46 47 2 李倩 田雅楠 尚庆茂 等 潮汐灌溉供液高度对番茄 穴盘苗水分和氮素利用效率的影响 J 华北农学 报 2019 34 6 126 132 3 董春娟 张晓蕊 尚庆茂 蔬菜潮汐式育苗技术应用概况 与研究进展 J 中国蔬菜 2018 3 16 26 4 FERRAREZI R S WEAVER G M IERSEL M 60 Vegetables 2020 12 设施蔬菜 表5 不同营养液配方对辣椒幼苗叶片光合参数的影响 处理 净光合速率 mol m 2 s 气孔导度 mol m 2 s 胞间CO 2 浓度 mol mol 蒸腾速率 mol m 2 s T1 1 49 0 32c 0 03 0 00c 361 08 5 98a 0 73 0 04c T2 1 52 0 20c 0 05 0 01abc 351 19 5 53ab 1 06 0 08bc T3 2 56 0 94bc 0 05 0 01abc 332 69 6 49b 1 40 0 07ab T4 3 26 0 18ab 0 06 0 00ab 286 69 2 04c 1 57 0 00a T5 2 05 0 64bc 0 06 0 01ab 346 02 8 08ab 1 31 0 06ab T6 3 81 0 09a 0 07 0 01a 254 68 7 28d 1 55 0 06a polyphenol oxidase in Brta vulgaris J Plant Phsiology 1949 24 1 15 13 孟宪敏 季延海 武占会 等 营养液浓度对封闭式槽 培黄瓜品质 产量及光合特性的影响 J 华北农学 报 2019 34 5 153 162 14 ENQUIST B J NIKLAS K J Invarinat scaling relations across tree dominated communities J Nature 2001 410 6829 655 660 15 公华锐 骆洪义 亓艳艳 等 不同硝铵比对基质栽培番 茄氮素代谢关键酶及其氮素利用效率的影响 J 北方 园艺 2017 24 7 16 16 曹翠玲 毛圆辉 曹朋涛 等 低磷胁迫对豇豆幼苗叶片 光合特性及根系生理特性的影响 J 植物营养与肥料 学报 2010 16 6 1373 1378 17 陈晓娜 郝玉光 段娜 等 水分胁迫和氮添加对 白刺根系形态的调控效应 J 安徽农业大学学 报 2019 46 5 810 814 18 王艳丽 施磷量对烤烟根系的影响及根系与地上部的 关系 D 郑州 河南农业大学 2015 19 臧纱纱 赵尊练 江山 等 线辣椒花芽分化过程的形态 观察及部分代谢产物和酶活性的变化 J 西北农林科 技大学学报 自然科学版 2014 42 4 171 178 186 20 吴丽君 夏西亚 王莹茜 不同营养液对番茄幼苗生长及 光合色素含量的影响 J 北方园艺 2017 3 1 5 21 吴晓艳 周守标 程龙玲 等 营养液对鸭儿芹幼苗生 长 抗氧化酶活性及叶绿素荧光参数的影响 J 植物 营养与肥料学报 2012 18 4 1026 1034 22 赵宝福 张军 姚慧滨 等 几种花卉无土栽培营养液配 方的筛选 J 天津农林科技 2008 4 8 10 23 韩炳宏 尚振艳 袁晓波 等 氮素添加对黄土高 原典型草原长芒草光合特性的影响 J 草业科 学 2016 33 6 1070 1076 24 冯磊 刘世琦 成波 等 不同水培磷素水平对大蒜 产量 光合特性和品质的影响 J 中国土壤与肥 料 2014 3 38 43 25 高飞 翟志席 王铭伦 施钾量对夏直播花生光合特性及 产量的影响 J 花生学报 2011 40 1 13 17 蔬 南京农机化所创办我国农业机械领域首个智能化学科学术期刊 11 月24日 农业农村部南京农业机械化研究所在青岛举办 中国农机化学报 智能化农业装备学报 中英文 编委暨新时期农业装备类期刊发展研讨会 华南农业大学罗锡文院士 农业农村部农业机械 试验鉴定总站站长 农业机械化技术开发推广总站站长刘恒新 农机化所所长陈巧敏共同为 智能化农业 装备学报 中英文 期刊首发式揭幕 智能化农业装备学报 中英文 是农机化所创办的第3 个学术 期刊 旨在为行业发展提供更多服务 体现国家级农机化科研机构的积极作为 能力水平和责任担当 填 补了中国农业机械学科智能化方向学术刊物的空白 该期刊的创办顺应了农机技术的发展 契合了农机化 发展需求 成为推动智能化农业装备技术发展的加速器 在推动农机化转型升级 实现农业农村现代化中 发挥重要作用 蔬