咸水灌溉對(duì)基質(zhì)栽培甜脆豌豆生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響

馮 棣，朱玉寧, ，周 婷，張敬敏，王志和*

（1.山東省高校設(shè)施園藝重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/濰坊科技學(xué)院，山東 壽光 262700；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定 071000）

0 引 言

鹽堿地在我國(guó)分布廣泛，總面積近1億hm2[1]，是一類(lèi)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(duì)其改良做了眾多研究和實(shí)踐[2-5]。近年來(lái)，無(wú)土栽培技術(shù)在國(guó)內(nèi)大范圍推廣，主要包括水培、霧化培養(yǎng)和基質(zhì)栽培3種形式。無(wú)土栽培的特點(diǎn)是以人工創(chuàng)造的作物根系生長(zhǎng)環(huán)境取代土壤環(huán)境，因此擺脫了土壤的限制，極大地拓展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的空間，且可獲得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的農(nóng)產(chǎn)品。鑒于此，無(wú)土栽培技術(shù)成為一些地區(qū)充分利用鹽堿地發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要方式之一。與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)相似的是，無(wú)土栽培對(duì)灌溉水的量與質(zhì)都有較高要求。然而，在濱海鹽堿地分布區(qū)，淡水資源緊缺是發(fā)展農(nóng)業(yè)的重要限制因素。幸運(yùn)的是該區(qū)淺層地下咸水資源儲(chǔ)量豐富，前人針對(duì)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)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(wú)土栽培下開(kāi)展咸水灌溉的研究較少，翟紅梅等[11]對(duì)比了土壤和基質(zhì)（腐熟秸稈、珍珠巖和爐渣按質(zhì)量比1∶1∶1混合）栽培下3 g/L微咸水灌溉對(duì)番茄、青椒、茄子生長(zhǎng)的影響，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)栽培下作物生長(zhǎng)表現(xiàn)均較土壤栽培差。亓艷艷[12]研究了基質(zhì)栽培下3 g/L微咸水營(yíng)養(yǎng)液中不同黃腐酸濃度對(duì)番茄、油菜和菠菜的影響，發(fā)現(xiàn)在相同黃腐酸濃度下微咸水處理的作物產(chǎn)量顯著低于淡水，但是番茄的有機(jī)酸和可溶性糖量等更高。可以發(fā)現(xiàn)，微咸水灌溉在上述研究中僅作為基礎(chǔ)條件，沒(méi)有詳細(xì)論述，然而關(guān)于基質(zhì)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(guó)出口創(chuàng)匯的蔬菜品種之一，市場(chǎng)價(jià)格較其他豌豆高，具有較好的開(kāi)發(fā)前景。本文主要研究基質(zhì)栽培下不同礦化度咸水灌溉對(duì)甜脆豌豆出苗、生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，旨在為水資源緊缺地區(qū)開(kāi)展無(wú)土栽培咸水灌溉技術(shù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)置

盆栽試驗(yàn)于2019年3—5月在濰坊科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)基地塑料拱棚內(nèi)開(kāi)展，以甜脆豌豆（先風(fēng)1號(hào)，商品名“美國(guó)甜脆豌豆”）為試驗(yàn)對(duì)象。設(shè)置 0.6、1.6、2.6、3.6、4.6 g/L共5個(gè)礦化度灌水處理，分別標(biāo)記為S1、S2、S3、S4和S5。其中0.6 g/L水為當(dāng)?shù)厣顚拥叵滤?，水質(zhì)組成如表1所示，其他4種水質(zhì)為深層地下水摻兌NaCl而成。培養(yǎng)基質(zhì)由草炭土、珍珠巖和蛭石按比例摻拌而成（金盛，山東壽光），養(yǎng)分量：有機(jī)質(zhì)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(zhì)填裝入盆內(nèi)并用手壓實(shí)，盆高16.5 cm、盆口和盆底直徑分別為19 cm和14 cm。試驗(yàn)共5個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)，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(diǎn)播6粒種子。播種后盆頂覆蓋透明薄膜，待幼苗頂?shù)奖∧r(shí)撤掉地膜。通過(guò)預(yù)試驗(yàn)明確盆底不漏水時(shí)的最大灌水量Q，并采用稱(chēng)質(zhì)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(dāng)?shù)厣顚拥叵滤饕x子組成Table 1 Main ion composition of local deep groundwater

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

從播種后開(kāi)始計(jì)數(shù)甜脆豌豆的出苗數(shù)至播后14 d，計(jì)算逐日出苗率。分別于播后16 d和32 d調(diào)查甜脆豌豆的株高、地上部鮮質(zhì)量、地上部干質(zhì)量和根干質(zhì)量，每次調(diào)查生長(zhǎng)指標(biāo)時(shí)所有處理都需要用掉 1個(gè)重復(fù)。地上部在采樣前先用蒸餾水洗凈，待水分蒸發(fā)后采樣，并在現(xiàn)場(chǎng)使用精度為0.01 g的電子天平稱(chēng)質(zhì)量。地上部經(jīng)過(guò)30 min 105 ℃殺青后與洗凈的根系一起在75 ℃下烘干至恒質(zhì)量，之后使用精度為0.000 1 g的電子天平稱(chēng)的質(zhì)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(dá)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(lán)法G-250染色法、蒽酮比色法和旋光法測(cè)定豌豆可溶性蛋白量、可溶性糖量和總淀粉量[13]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel軟件進(jìn)行處理、分析并繪制圖表。使用SPSS 17.0數(shù)據(jù)處理軟件，采用LSD法進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 咸水灌溉對(duì)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(kāi)始出苗，播后9 d即基本完成出苗過(guò)程，說(shuō)明咸水灌溉對(duì)甜脆豌豆出苗進(jìn)程影響較小；播后14 d時(shí)，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(duì)甜脆豌豆地上部生長(zhǎng)的影響

表2給出了甜脆豌豆2次地上部生長(zhǎng)調(diào)查情況。由表 2可知，甜脆豌豆的株高、地上部鮮/干物質(zhì)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(shí)地上部干鮮比表現(xiàn)為先增后減的趨勢(shì)，最大值出現(xiàn)在S3處理；播后32 d時(shí)地上部干鮮比呈遞增趨勢(shì)。

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

2.3 咸水灌溉對(duì)甜脆豌豆根冠比的影響

表3為甜脆豌豆單株地下部生長(zhǎng)調(diào)查結(jié)果。由表3可以看出，在播后16 d時(shí)，S1、S2與S3處理的根干物質(zhì)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(shí)，根干物質(zhì)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(shuō)明在試驗(yàn)初期采用2.6 g/L及以下礦化度咸水灌溉不會(huì)抑制甜脆豌豆根系干物質(zhì)積累，但是隨著咸水灌溉時(shí)間和次數(shù)的增加所有處理的根系生長(zhǎng)都受到鹽分抑制。2次調(diào)查時(shí)各處理的根冠比都表現(xiàn)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(shí)同一處理的根冠比均明顯下降，反映出甜脆豌豆在生長(zhǎng)初期具有將光合產(chǎn)物優(yōu)先分配給根系的特性。

表2 甜脆豌豆單株地上部生長(zhǎng)調(diào)查結(jié)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(zhǎng)調(diào)查結(jié)果Table 3 Growth investigation on the root of sweet crisp pea

2.4 咸水灌溉對(duì)甜脆豌豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)的影響

表4給出了甜脆豌豆的3項(xiàng)營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)。

表4 不同處理甜脆豌豆的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)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(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)。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(xiàn)出先增加后減少的趨勢(shì)，最大值都出現(xiàn)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(zhǎng)發(fā)育的重要逆境因素之一。眾多研究表明，適量質(zhì)量濃度的鹽分脅迫對(duì)作物生長(zhǎng)影響不大，甚至?xí)a(chǎn)生促進(jìn)作用，但超過(guò)一定限度便會(huì)導(dǎo)致作物葉面積減少、株高降低、干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量下降[6-10]。此外，不同作物種類(lèi)、同一種類(lèi)不同品種以及同一作物品種不同生長(zhǎng)階段的耐鹽能力差異較大，如：物種間耐鹽能力表現(xiàn)為棉花>小麥>大豆>番茄>玉米>菜豆>草莓；絕大多數(shù)作物在萌發(fā)和幼苗階段對(duì)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(fā)和幼苗生長(zhǎng)受到明顯的抑制，這與前人關(guān)于豌豆的研究結(jié)果基本一致[15-16]；此外，各處理的根系生長(zhǎng)都受到抑制，但根冠比均表現(xiàn)為升高趨勢(shì)，主要原因是豌豆在受到鹽分脅迫時(shí)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?yàn)樘鸫嗤愣乖谶M(jìn)行滲透調(diào)節(jié)過(guò)程中通過(guò)增加有機(jī)溶質(zhì)量來(lái)增加細(xì)胞液質(zhì)量濃度，進(jìn)而降低水勢(shì)，維持體內(nèi)水分代謝平衡。但是鹽分脅迫導(dǎo)致淀粉量降低，這應(yīng)該與鹽分脅迫導(dǎo)致光合產(chǎn)物減少，同化物輸向籽粒量降低有關(guān)。前人有關(guān)粳稻和小麥淀粉量對(duì)鹽分脅迫響應(yīng)的研究也得出過(guò)相似的結(jié)果[18-19]。由于目前關(guān)于鹽分脅迫對(duì)豌豆影響的研究多集中在萌發(fā)和幼苗階段以及根瘤固氮方面，有關(guān)甜脆豌豆生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)響應(yīng)的研究鮮見(jiàn)，因此本文結(jié)果的重現(xiàn)性有待驗(yàn)證，形成機(jī)理有待進(jìn)一步揭示。

4 結(jié) 論

1）在基質(zhì)栽培下，灌溉水礦化度≥3.6 g/L時(shí)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(zhì)量均顯著（P<0.05）降低；在試驗(yàn)初期采用≤2.6 g/L咸水灌溉不會(huì)抑制甜脆豌豆根系干物質(zhì)積累，但隨著咸水灌溉時(shí)間和次數(shù)的增加所有處理的根系生長(zhǎng)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(xiàn)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(zhǎng)情況和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)來(lái)看，開(kāi)展基質(zhì)栽培咸水灌溉是可行的，但灌溉水礦化度應(yīng)≤2.6 g/L。