營養(yǎng)液供液量對夏秋茬基質(zhì)培茄子生長發(fā)育、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

哈婷 張向梅 高艷明 李建設(shè)

【摘要】為探究夏秋茬基質(zhì)培茄子合理的營養(yǎng)液供液量，提高產(chǎn)量及水分利用效率，試驗(yàn)設(shè)計(jì)每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8個處理，研究供液量對茄子生長生理指標(biāo)、品質(zhì)及產(chǎn)量等影響，以期為農(nóng)民提供精準(zhǔn)的灌溉制度。結(jié)果表明：供液量為700 mL時，可有效促進(jìn)植株生長，株高達(dá)到129.35 cm，葉面積提高15.56%，根冠比最大；地上部鮮物質(zhì)量與300、1700 mL處理相比提高39.3%、28.5%；品質(zhì)指標(biāo)隨供液量的增加先增大后減小，700、900 mL處理可溶性總糖、VC含量高于其他處理，VC含量分別增加2.14、2.43 mg/g。900 mL處理根系活力、光合速率、單果質(zhì)量表現(xiàn)最好，但700 mL處理產(chǎn)量最大，水分利用效率高于900 mL；700ml處理產(chǎn)值高于其他處理，以2.2元/kg計(jì)算，產(chǎn)值為150222元。綜合考慮，每株每天供液700 mL為茄子理想的供液量。

隨著科技的進(jìn)步，設(shè)施蔬菜成為我國主要的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)，蔬菜種植面積約200萬hm2，人均食用量達(dá)到57 kg[1-2]。茄子是北方設(shè)施園藝主栽蔬菜，屬茄科茄屬，深根系作物，具有較高的營養(yǎng)、經(jīng)濟(jì)價值。水肥是促進(jìn)茄子生長、增產(chǎn)增收的必要因素。合理的水肥調(diào)控可以調(diào)節(jié)土壤理化性質(zhì)，促進(jìn)地上部與地下部協(xié)調(diào)生長，減少無效的蒸發(fā)量，從而提高水分利用效率，促進(jìn)產(chǎn)量及品質(zhì)的形成[3]。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了節(jié)約成本，種植者多采用粗放的管理模式，水肥供液量不合理，導(dǎo)致產(chǎn)量、品質(zhì)及水分利用效率下降，影響生長發(fā)育。因此，確定科學(xué)合理的水肥供液量，提高茄子產(chǎn)量及品質(zhì)，一直是國內(nèi)外學(xué)者研究的課題。鄭國保等[4]通過設(shè)定5個不同的灌溉定額，認(rèn)為產(chǎn)量隨供液量的增加而減少，設(shè)施茄子最佳的灌溉定額為550～700 mm最佳。徐軍用[5]、米國全[6]認(rèn)為適度的灌水下限有利于提高茄子產(chǎn)量。也有學(xué)者指出，適度的水分脅迫能夠促進(jìn)根系生長，最終提高果實(shí)產(chǎn)量及品質(zhì)[7]。近幾年，國內(nèi)的學(xué)者指出采用水肥一體化的營養(yǎng)液基質(zhì)栽培技術(shù)能夠提高蔬菜水分利用效率、增加產(chǎn)量[8-9]。但對精準(zhǔn)化營養(yǎng)液供液量的研究鮮有報(bào)道，因此該試驗(yàn)以茄子‘黑帥為試材，分析不同供液量對茄子生長、生理、品質(zhì)及產(chǎn)量等指標(biāo)的影響，確定每株每天的供液量，以期為農(nóng)民提供合理的生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)。

試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2016年7～12月在寧夏園藝博覽園科研開發(fā)區(qū)智能玻璃溫室中進(jìn)行，該地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，四季分明。栽培基質(zhì)為混合基質(zhì)，理化性質(zhì)為：pH為6.54，電導(dǎo)率1.603 mS/cm，速效氮509 mg/kg，速效鉀154 mg/kg，速效磷1359.5 mg/kg，體積質(zhì)量0.33 g/cm3。供試材料為‘黑帥（沈陽德億農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供），營養(yǎng)液（寧夏大學(xué)研發(fā)的營養(yǎng)液）具體配方見表1。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8個處理，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)。基質(zhì)槽培，雙排定植，每槽栽2株，行距60 cm，株距30 cm，小區(qū)面積11.4 m2。試驗(yàn)于7月31日定植，緩苗1周后按處理進(jìn)行灌水，灌水時間為每天9：00，12月2日試驗(yàn)結(jié)束，全生育期共125天。

試驗(yàn)裝置

首先在營養(yǎng)液池中將營養(yǎng)液配好，然后通過水泵將營養(yǎng)液輸送到200 L的水桶中，在每個水桶中放置1個45 W潛水泵，將營養(yǎng)液通過插箭滴灌系統(tǒng)輸送至植株根部，每株配置一個插箭，每個潛水泵控制1個處理（3個小區(qū)）。通過前期預(yù)試驗(yàn)將灌溉所需時間計(jì)算好，利用時間控制器（金科德定時器，慈溪市科德電器廠生產(chǎn)）進(jìn)行灌水處理，具體試驗(yàn)裝置如圖1所示。

試驗(yàn)測定指標(biāo)

生長指標(biāo)測定

定植后每小區(qū)選5株長勢均勻的植株進(jìn)行標(biāo)記掛牌，從開始處理灌水后，每隔15天測定茄子植株株高（用卷尺測量莖基部到生長點(diǎn)的自然高度）、莖粗（采用精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺在子葉下1 cm進(jìn)行測定）、葉面積（利用卷尺測量最大葉片的長和寬，采用吳遠(yuǎn)藩公式[10]計(jì)算）、葉綠素含量（采用便攜式葉綠素測量儀測定）。

地上部與地下部的干鮮比

在拉秧前，每小區(qū)取3株完整的茄子植株，稱取地上、地下部鮮重，然后放入烘箱，105℃殺青25 min后，于80℃恒溫烘干48 h，稱取地上部與地下部的干物質(zhì)質(zhì)量，計(jì)算根冠比。

根系的發(fā)育情況

茄子拉秧前挖取根系，每小區(qū)取3個根樣，采用Epson expression 1680型掃描儀對根樣進(jìn)行掃描，掃描出的圖像用Win-RHIZO根系分析軟件進(jìn)行分析得到根樣的根長。

光合指標(biāo)的測定

于盛果期測定光合指標(biāo)（德國 WALZ GFS3000光合儀）的日變化，分別于9：00、11：00、13：00、15：00、17：00進(jìn)行測量，每處理隨機(jī)取3株，選取從頂部往下數(shù)第3片功能葉進(jìn)行測定。

生理指標(biāo)的測定

于茄子盛果期，10：00選3株植株，取頂部的3片功能葉，測定電導(dǎo)率、細(xì)胞膜透性、丙二醛及根系活力（依據(jù)植物生理試驗(yàn)指導(dǎo)書[11]）。

果實(shí)品質(zhì)指標(biāo)的測定

在茄子第2穗果成熟期，每小區(qū)隨機(jī)取5個茄子于實(shí)驗(yàn)室測定品質(zhì)指標(biāo)?？扇苄钥偺遣捎幂焱壬?、VC采用鉬藍(lán)比色法、可溶性固形物采用TD-45數(shù)字折光儀測定、有機(jī)酸采用NaOH滴定法、蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法、硝態(tài)氮采用水楊酸法測定。

產(chǎn)量及水分利用率計(jì)算

采摘時，測定單果重、單株結(jié)果數(shù)，計(jì)算各小區(qū)的平均產(chǎn)量并折算，計(jì)算水分利用率（產(chǎn)量/灌水量）。

數(shù)據(jù)處理方法

利用Excel2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，采用DPS7.05軟件進(jìn)行方差分析。

結(jié)果與分析

不同供液量對茄子生長指標(biāo)及葉綠素的影響

株高、莖粗是反映植株生長狀況的重要指標(biāo)，由圖2可知，各處理株高隨生育期的延長而增大。前期茄子生長速度較快而后期減慢，主要是由于進(jìn)入結(jié)果期，生殖生長加快，營養(yǎng)生長減慢。生長前期處理間無顯著差異，9月1日后差異逐漸增大，隨供液量的增加植株株高呈先增后降趨勢，700、900 mL處理顯著高于其他處理。10月1日700 mL處理株高達(dá)到最大值，較300?500 mL處理提高21.28%、13.56%。莖粗的變化趨勢與株高基本一致，各處理差異顯著，整個生育期700、900 mL處理始終高于其他處理。10月1日，900 mL處理的莖粗達(dá)到16.94 mm，較1500、1700 mL處理分別提高18.87%、22.66%?？梢?，供液量過多或過少均不利于茄子植株的橫向生長。葉片是植株進(jìn)行光合作用的重要場所，葉面積隨供液量的增加先增后減，前期處理間無顯著差異，但生長速度較快，后期趨于平穩(wěn)，茄子盛果期的葉面積顯著高于開花期，10月1日各處理達(dá)到最大值，由高到低分別為700、900、1100、1300、1500、1700、500、300 mL處理。700、900 mL與300 mL處理相比葉面積分別提高15.56%、11.44%。葉綠素是光合作用的重要組成部分，間接影響植株生長發(fā)育，圖中各處理隨時間推移，曲線變化穩(wěn)定，處理間無顯著差異，可能是因?yàn)槌钟绊懭~綠素含量的因素外，溫度、光照的高低也會直接導(dǎo)致含量的增加。綜合分析可知，當(dāng)供液量為700、900 mL處理時，有利于植株的生長。

不同供液量對茄子地上部分、地下部分干鮮物質(zhì)量及根冠比的影響

由表2可知，隨供液量的增加，茄子地上、地下部鮮干物質(zhì)量呈先增加后減小的趨勢。當(dāng)供液量為700、900 mL處理時，地上部鮮、干物質(zhì)量高于其他處理，此后隨供液量的增加而下降，700 mL處理的地上部鮮物質(zhì)量與300、1700 mL處理相比提高39.3%、28.5%。而在1100 mL處理時地下部鮮、干物質(zhì)量達(dá)到最大值，這主要是由于供液量的加大導(dǎo)致地下部的徒長，可見供液量過少或過多均不利茄子地上部的生長。根冠比是反映地上部與地下部的相關(guān)性，由表2可知，隨供液量增加根冠比呈先增加后減小趨勢，以700 mL處理最大，300 mL處理次之，1700 mL處理最小。由此發(fā)現(xiàn)，在適當(dāng)?shù)墓┮悍秶鷥?nèi)增加供液量可促進(jìn)植株地上部與地下部的協(xié)調(diào)生長，過多則會抑制。

不同供液量對茄子根系的影響

根系是功能器官，也是植株吸收養(yǎng)分并轉(zhuǎn)化的主要場所，發(fā)育情況的好壞直接影響植株生長及產(chǎn)量品質(zhì)。由表3可知，單株根總體積及根總面積隨供液量的增加呈先增大后減小趨勢，供液量為700、900 mL處理的根總面積顯著高于其他處理，較1700 mL處理分別提高了54.03%、54.90%。根總體積表現(xiàn)為700、900 mL處理較好，1700 mL處理最小。各處理根總長隨供液量的增加而增大，以1300、1500、1700 mL處理較好，與700 mL處理相比分別提高了17.04%、16.9%、24.44%，這主要是由于茄子屬于深根作物，需水量大，但是水量過大會造成根縱向生長。各處理根平均直徑無顯著差異，但900 mL處理的根平均直徑最大，700 mL處理次之，1700 mL處理最小。

不同供液量對茄子光合指標(biāo)的影響

光合作用是植物將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，水和礦質(zhì)元素作為原料之一，直接影響根系的活動，從而間接對光合作用產(chǎn)生影響。光合速率、葉片氣孔導(dǎo)度是衡量光合作用的重要指標(biāo)。由圖3可知，葉片氣孔導(dǎo)度隨時間的推移呈雙峰變化趨勢，峰值分別出現(xiàn)在11：00和15：00，9：00各處理無顯著差異。11：00達(dá)到最大值，此時氣孔張開程度最大，溫度、光照也逐漸增強(qiáng)，為光合作用的高峰期，700 mL處理的葉片氣孔導(dǎo)度最大，達(dá)到204.46。13：00各處理達(dá)到最小值，這主要是由于溫度過高導(dǎo)致葉片氣孔關(guān)閉，進(jìn)行“午休”。此后隨溫度降低，氣孔張開，各處理氣孔導(dǎo)度略有上升，15：00后開始下降，1500、1700 mL處理下降速度較快。光合速率的日變化趨勢則成單峰型，隨時間推移先增大后減小，13：00出現(xiàn)峰值，這是由于清晨太陽輻射強(qiáng)度小，室內(nèi)氣溫較低，隨輻射強(qiáng)度的增加氣溫開始回升。正午時到達(dá)最大值，各處理光合速率差異顯著，700、900 mL處理顯著高于其他處理，此后開始隨溫度的降低而下降。隨供液量的增加，300、500、700 mL處理的下降速度較慢，1500、1700 mL處理的下降速度快，由此可見，光合作用與供液量之間是有一定閾值的，超過了這個閾值則會出現(xiàn)抑制狀態(tài)。

不同供液量對茄子電導(dǎo)率、細(xì)胞膜透性、丙二醛及根系活力的影響

細(xì)胞膜透性、電導(dǎo)率及丙二醛是衡量植物是否受到逆境脅迫的主要指標(biāo)，水分脅迫下這些指標(biāo)會有不同程度的變化，間接的影響植物生長。由表4可知，隨供液量的增加各指標(biāo)呈下降趨勢，300、500 mL處理的細(xì)胞膜透性、電導(dǎo)率、丙二醛高于其他處理，1700 mL最小，其中300 mL的細(xì)胞膜透性、電導(dǎo)率與1700 mL相比分別增加了58.52%、32.15%。可見隨著供液量的減少，各處理受到不同程度的水分脅迫，300、500 mL處理脅迫程度較為嚴(yán)重。根系活力是反映根系功能強(qiáng)弱的主要依據(jù)，隨供液量的增加先增加后下降，700、900 mL處理的值高于其他處理，與最低的300 mL處理相比根系活力分別提高了73.03%、73.4%，各處理差異顯著。900 mL處理后，根系活力開始下降，可能是由于水分過多，導(dǎo)致根系對水分的需求達(dá)到飽和狀態(tài)，抑制了根系的吸收功能，使根系活力下降。

不同供液量對茄子品質(zhì)的影響

果實(shí)品質(zhì)的優(yōu)劣決定蔬菜的商品價值，水肥是影響品質(zhì)的重要因素。由表5可知，不同供液量處理對茄子果實(shí)品質(zhì)的影響基本一致，隨供液量增加先增加后減小。700、900 mL處理的可溶性總糖、VC含量高于其他處理，與水量最大的1700 mL處理相比，可溶性糖含量分別增加3.9%、3.7%，與水量最小的300 mL相比，VC含量分別增加了2.14、2.43 mg/g。各處理有機(jī)酸含量差異不顯著，但當(dāng)供液量為700 mL處理時，有機(jī)酸含量最大，此后隨供液量的增加有所下降。水肥是蛋白質(zhì)形成的主要組成部分，表中各處理蛋白質(zhì)含量有一定的差異性。供液量為300、500、700 mL處理的含量較高，以700 mL處理最大，達(dá)到1.56 mg/100 g，而1300、1500、1700 mL處理顯著低于其他處理，以1700 mL處理最小，僅為0.03 mg/100 g。硝態(tài)氮的含量在一定水量范圍內(nèi)隨供液量的增加呈上升趨勢，700 mL處理最大，此后開始下降?？梢姽┮毫窟^低或過高會降低果實(shí)品質(zhì)。

不同供液量對產(chǎn)量及水分利用效率的影響

由表6可知，不同處理對茄子單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)及產(chǎn)量有一定的影響，隨供液量的增加先增加后減小，900 mL處理的單果質(zhì)量顯著高于其他處理，比水量最大的1700 mL增加0.15 kg。產(chǎn)量表現(xiàn)為700 mL處理最大，達(dá)到68282.54 kg/hm2，900 mL處理次之、300 mL處理最小。這主要是由于供液量過低時，基質(zhì)含水率小，不利于植株根系對水分的吸收，導(dǎo)致茄子果實(shí)生長受到限制，但供液量過高會導(dǎo)致基質(zhì)中氧氣減少，降低根系呼吸作用，減弱生殖生長，影響產(chǎn)量。水分利用效率則成相反的變化趨勢，隨供液量增加而降低，300 mL處理的水分利用效率最大，1700 mL處理最小，可能與基質(zhì)含水量是否達(dá)到飽和狀態(tài)有關(guān)。

結(jié)論與討論

營養(yǎng)液供液量對茄子生長、生理指標(biāo)有一定的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明：隨供液量的增加，株高、莖粗、葉面積呈先增大后減小趨勢，700 mL處理生長勢最好。茄子地上、地下部鮮干物質(zhì)量也表現(xiàn)為相同的變化趨勢，700、900 mL處理顯著高于其他處理。此結(jié)論與楊振宇等[12]研究結(jié)果基本一致，供液量過多，使根部透氣性變差，降低了根系對養(yǎng)分的吸收，抑制地上部與地下部的協(xié)調(diào)生長，不利于茄子的生長。葉片氣孔導(dǎo)度、光合速率的日變化隨供液量的增加先增大后減小，在光合作用的高峰期，700 mL處理的葉片氣孔導(dǎo)度最大。正午時，各處理光合速率差異顯著，700、900 mL處理顯著高于其他處理。這是由于水量與溫度之間有一定關(guān)聯(lián)，供液量過多導(dǎo)致土壤表層含水量多，溫度下降快，致使外部環(huán)境不利于光合作用[13]。

不同供液量對果實(shí)品質(zhì)有影響，水量過高或過低會顯著降低果實(shí)中的可溶性糖、蛋白質(zhì)及硝態(tài)氮含量，供液量為700 mL處理時，有利于品質(zhì)的形成。此與李文霞[14]研究結(jié)論基本一致，過低的供液量滿足不了植株對養(yǎng)分的需求，阻礙根系養(yǎng)分的向上運(yùn)輸，抑制果實(shí)營養(yǎng)物質(zhì)的積累。供液量對產(chǎn)量及水分利用效率也有影響，有研究表明適當(dāng)?shù)脑黾庸┮毫靠商岣弋a(chǎn)量及水分利用效率[15-17]。該試驗(yàn)研究表明，適當(dāng)?shù)脑黾庸┮毫刻岣吖麑?shí)的單果質(zhì)量、單株結(jié)果數(shù)，產(chǎn)量表現(xiàn)為700 mL處理最大，達(dá)到68282.54 kg/hm2，但供液量過大，抑制果實(shí)的生長，降低了水分利用效率，可能與土壤含水量是否達(dá)到飽和狀態(tài)有關(guān)。

從供液量來看，700 mL較500、300 mL處理整個生育期分別增加965.4、482.7 m3/hm2，營養(yǎng)液按成本10元/m3計(jì)算，分別增加9654、4827元。但從產(chǎn)值看，茄子按2.2元/kg計(jì)算，則700、500、300 mL處理產(chǎn)值分別為150222、110072、100309元，減去多澆灌的營養(yǎng)液支出，700 mL較500、300 mL處理產(chǎn)值分別增加35323、40259元，由此表明，700 mL處理產(chǎn)值最高。綜合茄子植株生長的光合作用、品質(zhì)、產(chǎn)量幾個指標(biāo)和產(chǎn)值，每株每天供液700 mL是茄子較為合理的營養(yǎng)液供液量。

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