育苗基質(zhì)氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗生長(zhǎng)的影響

宮彬彬，趙 峰，王 寧，吳曉蕾，李敬蕊，呂桂云，高洪波

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，河北 保定 071001）

近年來(lái)，蔬菜基質(zhì)育苗成為我國(guó)蔬菜產(chǎn)業(yè)的重要環(huán)節(jié)，其中秧苗質(zhì)量直接受基質(zhì)氣水比和基質(zhì)含水量影響［1-2］。基質(zhì)的物理性質(zhì)評(píng)價(jià)主要是以基質(zhì)的通氣孔隙度、氣水比和持水孔隙度為主要指標(biāo)［3］。儲(chǔ)藏水分的多少是由基質(zhì)持水孔隙度大小決定，而適宜的基質(zhì)含水量則主要受基質(zhì)氣水比的影響。因此，生產(chǎn)上根據(jù)基質(zhì)通氣狀況進(jìn)行灌溉，可顯著提高了灌溉水分利用效率［4］，從而提高秧苗質(zhì)量。

目前蔬菜育苗基質(zhì)的研究主要是基質(zhì)配比以及基質(zhì)的養(yǎng)分含量居多［5-7］，而通過(guò)基質(zhì)氣水比來(lái)衡量基質(zhì)的特性的相關(guān)研究較少。且郭永青［8］等認(rèn)為，植株蒸騰蒸發(fā)量的100%進(jìn)行灌溉，可提高番茄幼苗的株高莖粗、壯苗指數(shù)等指標(biāo)；孫守如［9］等研究認(rèn)為，番茄基質(zhì)育苗采用75%的相對(duì)含水量作為灌溉下限，可以培養(yǎng)適齡壯苗。李霞等［10］研究結(jié)果表明，在基質(zhì)含水量精確控制在76%時(shí)，最有利于番茄生長(zhǎng)。王新右［11］等研究表明，蔬菜育苗基質(zhì)的氣水比在1:2 ～4 之間，可以滿足蔬菜育苗的生長(zhǎng)發(fā)育需求。現(xiàn)階段在生產(chǎn)實(shí)踐中，育苗的水分供應(yīng)大多數(shù)只進(jìn)行粗放管理，無(wú)法根據(jù)基質(zhì)特性進(jìn)行精確控制，常造成澆水過(guò)多漚根或澆水過(guò)少抑制生長(zhǎng)等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響幼苗期植株的生長(zhǎng)和發(fā)育。

本研究以3 種具有顯著差異氣水比的基質(zhì)進(jìn)行育苗試驗(yàn)，在精確控制基質(zhì)水分含量的基礎(chǔ)上對(duì)番茄幼苗株高莖粗、地上部和地下部干鮮重、光合色素、壯苗指數(shù)的影響，旨在確定不同氣水比的基質(zhì)最適宜的水分管理參數(shù)，為番茄基質(zhì)育苗不同特性基質(zhì)的水分管理提供理論支撐和實(shí)踐依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)于2018 年9—12 月在定興縣華龍蔬菜專(zhuān)業(yè)合作社的工廠化育苗基地進(jìn)行。供試品種為‘合作903’番茄，采用72 孔穴盤(pán)進(jìn)行育苗。

以3 種具有顯著差異氣水比的基質(zhì)為材料（見(jiàn) 表1），以山東省商道育苗基質(zhì)為對(duì)照（氣水比 0.27（EC 為 810 μS/cm）。3 種基質(zhì)EC 值均控制在（0.8 ±0.2）mS/cm，pH 控制在（6.0±0.2）。3 種基質(zhì)水分含量準(zhǔn)確控制在最大含水量的3 個(gè)梯度。具體處理如下表1。

表1 不同基質(zhì)含水量處理Table 1 Water content treatment of different substrates

番茄種子經(jīng)浸種催芽后，播種在有不同處理基質(zhì)的穴盤(pán)中，待幼苗子葉完全展開(kāi)后開(kāi)始進(jìn)行水分處理，每個(gè)穴盤(pán)用2 個(gè)5TM 土壤水分傳感器（Decagon 公司，美國(guó)）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)基質(zhì)的水分變化，控制每個(gè)處理的基質(zhì)含水量。待幼苗長(zhǎng)至四葉一心時(shí)，每處理選取30 株長(zhǎng)勢(shì)一致的幼苗進(jìn)行取樣，測(cè)定幼苗株高、莖粗、鮮重干重、葉綠素含量等指標(biāo)，并計(jì)算壯苗指數(shù)。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目方法

用直尺測(cè)量株高，用游標(biāo)卡尺測(cè)量莖粗；地上部、地下部鮮重用萬(wàn)分之一電子天平測(cè)量（g），地上部、地下部干重置于烘箱80 ℃烘干到恒重，并稱(chēng)取重量。葉綠素相對(duì)含量采用葉綠素儀測(cè)定；葉綠素a、葉綠素b、總?cè)~綠素、類(lèi)胡蘿卜素含量采用丙酮法［12］。壯苗指數(shù)采用（總?cè)~綠素/株高）×全株干量［13］進(jìn)行計(jì)算。

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)

數(shù)據(jù)處理及作圖利用EXCEL 完成，測(cè)定結(jié)果采用SPSS 軟件Duncan 多重比較法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。圖表中小寫(xiě)字母不同者差異顯著 (P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗株高、莖粗的影響

由圖1 可知，相同氣水比下，隨基質(zhì)含水量增大，番茄的株高呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。在低氣水比（0.17）下A3 處理的株高顯著高于A1，較A1 處理增長(zhǎng)了30%；在高氣水比（0.36）下，C2、C3 處理差異不顯著，但均顯著高于C1 處理，較C1 分別提高了10%和13%。番茄幼苗在基質(zhì)含水量相同的條件下，基質(zhì)氣水比增加，株高無(wú)顯著差異變化，但A3 處理株高顯著高于C3 處理，且較C3 處理增加了11.7%。表明較高的基質(zhì)含水量在不同氣水比的基質(zhì)中均會(huì)促進(jìn)秧苗伸長(zhǎng)，且氣水比越小，秧苗伸長(zhǎng)越明顯。

相同氣水比下，隨基質(zhì)含水量增加，番茄幼苗莖粗顯著增加，在低氣水比和高氣水比條件下效果最為顯著，分別為A3 處理較A1 處理增長(zhǎng)了64%、C3 處理較C1 處理增長(zhǎng)了19%，在中氣水比（0.27）下莖粗與對(duì)照無(wú)明顯差異。其中C3 處理莖粗最粗，較對(duì)照增長(zhǎng)25%，顯著高于對(duì)照處理。表明基質(zhì)含水量對(duì)于秧苗莖粗的影響會(huì)隨著基質(zhì)本身氣水比的變化產(chǎn)生差異，基質(zhì)氣水比越大，莖粗越大。

圖1 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗株高莖粗的影響Fig 1. Effect of different air-water ratios and water content of substrate on plant height and stem diameter of tomato seedlings

2.2 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗全株干鮮重的影響

由圖2 可知，在基質(zhì)含水量相同的條件下，增加基質(zhì)氣水比，幼苗全株鮮重表現(xiàn)上升趨勢(shì)，但基質(zhì)含水量在70%～80%時(shí)，隨著氣水比的增大，全株鮮重卻降低。在相同氣水比條件下，增加基質(zhì)含水量，各處理間效果不同，表現(xiàn)為在氣水比為0.17的基質(zhì)中，隨著基質(zhì)含水量的升高，番茄全株鮮重表現(xiàn)逐漸增長(zhǎng)趨勢(shì)；在氣水比為0.36，基質(zhì)含水量增加下，番茄全株鮮重呈現(xiàn)先減后增，其中C3 處理（氣水比為0.36）的全株鮮重顯著高于對(duì)照和其他處理。與對(duì)照相比，C1、C3 處理分別提高了26.7% 和46.8%。表明基質(zhì)含水量對(duì)秧苗全株鮮重的影響會(huì)隨著基質(zhì)氣水比的變化產(chǎn)生不同的效果，其中當(dāng)基質(zhì)氣水比達(dá)到0.36 時(shí)，較多的基質(zhì)含水量可以促進(jìn)秧苗鮮重的增加，而當(dāng)基質(zhì)氣水比較小時(shí)，影響秧苗鮮重增加的主要因素是基質(zhì)氣水比。

由圖3 可知，在氣水比為0.17 的基質(zhì)中，隨著基質(zhì)含水量的升高，番茄全株干重呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì)；在氣水比為0.27、0.36 的基質(zhì)中，隨著基質(zhì)含水量的升高，番茄全株干重呈現(xiàn)先減后增趨勢(shì)。

圖2 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗 全株鮮重的影響Fig.2 Effect of different air-water ratios and water content of substrate on fresh weight of tomato seedlings

圖3 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗 全株干重的影響Fig.3 Effect of different air-water ratios and water content of substrate on dry weight of tomato seedlings

在基質(zhì)含水量相同時(shí)，隨著氣水比的增加，幼苗全株干重呈上升趨勢(shì)，而在基質(zhì)含水量70%～80%條件下呈先減后增趨勢(shì)。其中C3 處理（氣水比為0.36）的全株干重顯著高于對(duì)照和其他處理，C3 處理較對(duì)照提高了1.3 倍。表明隨著基質(zhì)氣水比的變化，基質(zhì)含水量對(duì)秧苗全株干重的影響效果規(guī)律是不同的，氣水比越大的基質(zhì)，含水量對(duì)于干重的影響越大。

2.3 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗光合色素含量的影響

由表2 可知，低氣水比（0.17）下，隨基質(zhì)水分含量增加，葉綠素a、b、總?cè)~綠素、類(lèi)胡蘿卜素含量變化表現(xiàn)為先下降后上升的規(guī)律，其中A3處理的總?cè)~綠素顯著高于A1，較A1 處理提高了35%。而在中氣水比（0.27）、高氣水比（0.36）處理下，隨著基質(zhì)含水量的增加，光合色素含量表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢(shì)，主要表現(xiàn)為B2、C2 處理的總?cè)~綠素顯著高于B1、C1，分別增長(zhǎng)了25.3%、32.3%。相同基質(zhì)含水量條件，隨著基質(zhì)氣水比的增加，光和色素含量呈先上升后下降的規(guī)律，其中B2處理（基質(zhì)含水量為70%～80%）的光合色素較對(duì)照處理顯著，提高了46%。表明基質(zhì)含水量對(duì)于番茄幼苗光和色素含量的影響在不同氣水比的基質(zhì)中表現(xiàn)并不一致，在氣水比較低的基質(zhì)中，增加基質(zhì)含水量會(huì)促進(jìn)番茄幼苗光和色素的產(chǎn)生，隨著基質(zhì)氣水比的增大，基質(zhì)含水量在70%～80%水平下反而更有利于光和色素的產(chǎn)生。

相同氣水比條件下，隨基質(zhì)含水量的增加，番茄幼苗SPAD 值變化無(wú)明顯規(guī)律。相同基質(zhì)含水量條件下，提高基質(zhì)氣水比，番茄幼苗SPAD 在基質(zhì)含水量70%～80%、90%～100%中呈現(xiàn)先降低后上升的趨勢(shì)，在50%～60%的基質(zhì)含水量呈上升趨勢(shì)。其中C1 處理的SPAD 含量要顯著高于對(duì)照和A1，分別提高了16%、13.2%。表明在不同氣水比基質(zhì)中，基質(zhì)含水量對(duì)于秧苗的SPAD 的影響規(guī)律基本一致。

表2 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗光合色素含量的影響Table 2 Effect of different air-water ratios and water content of substrate on photosynthetic pigment content of tomato seedlings

2.4 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗壯苗指數(shù)的影響

由圖4 可知，在低氣水比0.17 時(shí)，隨著基質(zhì)含水量的增加番茄幼苗壯苗指數(shù)增加緩慢，各處理之間未見(jiàn)顯著差異，A3 處理較對(duì)照提高了49%；在氣水比為0.27 時(shí)，隨著基質(zhì)含水量增加，壯苗指數(shù)呈現(xiàn)先增后減趨勢(shì)，其中B2 處理的壯苗指數(shù)較對(duì)照提高了73%；在高氣水比0.36 時(shí)，隨著基質(zhì)含水量的增加番茄幼苗壯苗指數(shù)顯著增加，其中C3 處理的壯苗指數(shù)顯著高于對(duì)照，較對(duì)照提高了1.5 倍。

圖4 基質(zhì)不同氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗 壯苗指數(shù)的影響Fig.4 Effect of different air-water ratios and water content of substrate on seedling growth index of tomato

在提高基質(zhì)氣水比的條件下，基質(zhì)含水量在50% ～60%、70% ～80% 之間未見(jiàn)顯著差異，但在90%～100%的基質(zhì)含水量中，處理C3 的壯苗指數(shù)顯著高于A3，壯苗指數(shù)提高了45%。表明在低或高氣水比下，隨著基質(zhì)含水量的增大，番茄幼苗生長(zhǎng)緩慢；在中氣水比下，隨著基質(zhì)通氣性的提高，基質(zhì)含水量隨之增加，幼苗壯苗指數(shù)得到提升，但是過(guò)多的增加基質(zhì)含水量反而會(huì)抑制生長(zhǎng)。

3 討論與結(jié)論

基質(zhì)氣水比是衡量基質(zhì)理化性質(zhì)的重要指標(biāo)，主要是由基質(zhì)自身容納氣與水的比值決定的，通常在植物生長(zhǎng)的根系周?chē)?，以能提供多少空氣和容易被利用的水分?lái)判斷基質(zhì)氣水比的好壞［14］。前人研究表明：曹桂鳳［15］等研究表明，采用尾礦砂∶草炭∶沼渣=3∶1 ∶1 配比基質(zhì)對(duì)番茄生長(zhǎng)的綜合效果好、效益最高。王正等研究表明，在茄子苗期，以持續(xù)灌溉時(shí)間8 ～16 min，間隔時(shí)間201 ～ 350 min 區(qū)間進(jìn)行供液，有利于增加茄子成苗質(zhì)量有一定影響［16］。王闖等研究表明，按照椰糠∶菇渣∶珍珠巖=2 ∶2 ∶1 的基質(zhì)配比，有利于提高番茄幼苗的株高、莖粗、干物質(zhì)積累及壯苗指數(shù)等指標(biāo)［17］。但未見(jiàn)綜合考慮育苗基質(zhì)氣水比和基質(zhì)含水量關(guān)系進(jìn)行水分控制的研究。

在一定程度來(lái)說(shuō)，植物的生長(zhǎng)量決定著植物的生長(zhǎng)狀態(tài)，生長(zhǎng)量越高，植物生長(zhǎng)越好，反之則不然［18］。植株的株高莖粗、以及干鮮重、壯苗指數(shù)是最能直接反應(yīng)植物生長(zhǎng)狀態(tài)的指標(biāo)，其中壯苗指數(shù)作為一項(xiàng)綜合指標(biāo)，避免了單一指標(biāo)在秧苗質(zhì)量評(píng)定中的片面性，可以較為全面的衡量幼苗強(qiáng)弱，壯苗指數(shù)越高，越有利于加強(qiáng)番茄幼苗的光合作 用［19］。本試驗(yàn)對(duì)壯苗指數(shù)計(jì)算可知：在低氣水比（0.17）的處理下，由于基質(zhì)本身透氣性不好，因此無(wú)論在何等灌溉水平下幼苗總體長(zhǎng)勢(shì)均不好；在中氣水比（0.27）的處理下，壯苗指數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì)，表明基質(zhì)中的空氣和水分要保證在一個(gè)協(xié)調(diào)的水平上。在高氣水比（0.36）的處理下，由于基質(zhì)本身可以提供較充足的氧氣，為根系活動(dòng)提供良好的根際環(huán)境，因此充足的水分可以使葉片更好地吸收養(yǎng)分，提高壯苗指數(shù)。

育苗基質(zhì)氣水比和基質(zhì)含水量對(duì)番茄幼苗的生長(zhǎng)存在交互作用，隨著基質(zhì)氣水比的提高，應(yīng)適當(dāng)提高基質(zhì)水分含量，在氣水比為0.27 時(shí)，基質(zhì)水分含量在最大含水量的70%～80%，在氣水比為0.36 時(shí)，基質(zhì)水分含量以控制在最大含水量的90%～100%為宜。