復(fù)配基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗光合能力、壯苗指數(shù)及根系活力的影響

秦偉 劉震 王民乾 閆延梅 石紅梅 姜濤 陳昆

摘 ? ?要：為探究作物秸稈在西瓜育苗中的利用價(jià)值，以西瓜品種‘甜王為試材，利用分別腐熟的油菜、小麥、生姜秸稈各自與蛭石、珍珠巖按照一定的比例復(fù)配基質(zhì)作處理，分別記為XM處理（小麥∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1）、SJ處理（生姜∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1）、YC處理（油菜∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1），草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1作對(duì)照，研究不同作物秸稈復(fù)配基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗光合能力、壯苗指數(shù)及根系活力的影響。結(jié)果表明：YC、SJ、XM處理下，西瓜幼苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量均高于對(duì)照，且以YC處理最大，較對(duì)照分別增加17.42%，25.00%，6.21%和28.57%，與對(duì)照差異顯著（P<0.05）。凈光合速率以YC處理下值最大，較對(duì)照提高39.85%，與對(duì)照差異顯著（P<0.05）。不同復(fù)配基質(zhì)處理下，氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率二者具有相同的變化規(guī)律，與凈光合速率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，與胞間CO2濃度負(fù)相關(guān)。 CK處理下，西瓜幼苗葉片胞間CO2濃度值最大。西瓜幼苗壯苗指數(shù)和根系活力在YC處理下均高于對(duì)照， 在SJ處理下均低于對(duì)照?？傊赮C處理下，西瓜幼苗光合能力最強(qiáng)，根系活力最高，壯苗指數(shù)值最大，完全可以利用油菜秸稈復(fù)配基質(zhì)替代草炭基質(zhì)進(jìn)行西瓜育苗。

關(guān)鍵詞：西瓜;復(fù)配基質(zhì);光合能力;壯苗指數(shù);根系活力

中圖分類號(hào)：S651 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.06.006

Abstract： In order to explore the utilization value of crop straw in watermelon seedling， the watermelon variety 'Tianwang' was used as the test material， and the fully decomposed rape， wheat， ginger straw and peat were mixed with vermiculite and perlite in a certain proportion to study the effect of different crop straw mixed matrix on the photosynthetic capacity， seedling strength index and root activity of watermelon seedlings. The results showed that the contents of chlorophyll a， chlorophyll b， chlorophyll a + b and carotenoid in watermelon seedlings treated with YC， SJ and XM were all higher than those in the control， and YC treatment was the largest， increased by 17.42%， 25.00%， 6.21% and 28.57% respectively， which was significantly different from the control （P<0.05）. The net photosynthetic rate of YC treatment was the highest， which was 39.85% higher than that of the control （P<0.05）. The stomatal conductance and transpiration rate had the same change rule under different compound substrate treatments， showing a positive correlation with net photosynthetic rate and a negative correlation with intercellular CO2 concentration. Under CK treatment， the intercellular CO2 concentration of watermelon seedling leaves was the highest. The seedling growth index and root activity of watermelon were higher under YC treatment than that of the control， and lower under SJ treatment. In a word， under YC treatment， watermelon seedlings have the strongest photosynthetic capacity， the highest root activity， and the largest index value of strong seedlings. Therefore， rape straw composite substrate can be used to replace peat substrate for watermelon seedling.

Key words： watermelon; compound matrix; photosynthetic capacity; strong seedling index; root activity

草炭具有較為理想的理化性質(zhì)，在作物育苗和無土栽培中被大量使用，致使草炭被大量的無節(jié)制的開發(fā)利用，對(duì)生態(tài)資源造成嚴(yán)重威脅和破壞[1]。另外，因?yàn)椴萏渴遣豢稍偕Y源，極其有限，加之運(yùn)輸成本的不斷提高，草炭購買價(jià)格也在不斷上漲，造成使用草炭進(jìn)行育苗和無土栽培成本大幅提高，壓縮了種植戶的利潤(rùn)空間。因此，國(guó)內(nèi)外都在尋找可以替代草炭的有機(jī)質(zhì)，其中以有機(jī)廢棄物為研究重點(diǎn)，如作物秸稈、種子殼、菇渣、樹皮等。由于這些有機(jī)廢棄物含有較高的有機(jī)物質(zhì)和礦質(zhì)元素，從理論上講，這些有機(jī)廢棄物利用有效的方法和處理設(shè)備處理后具備替代草炭的可能。眾多的試驗(yàn)研究也證明了這一點(diǎn)。朱增勇[2]研究認(rèn)為，玉米秸稈和雞糞1∶1.5的比例配施，番茄長(zhǎng)勢(shì)優(yōu)于草炭蛭石3∶1的對(duì)照。蘇麗影[3]研究得出，利用玉米秸稈復(fù)配基質(zhì)培育的番茄、黃瓜、茄子、辣椒等蔬菜作物的長(zhǎng)勢(shì)、凈光合速率及壯苗指數(shù)均高于草炭蛭石對(duì)照。曾清華等[4]研究認(rèn)為，小麥秸稈：草炭：螟石按36∶54∶10的比例混配基質(zhì)，有利于甜椒幼苗葉綠素含量的提高。任志雨等[5]研究指出，作物秸稈與草炭或蛙石混配可改善秸稈基質(zhì)的理化性狀，且以50%秸稈與50%草炭混配栽培效果最佳，最有利于黃瓜的形態(tài)建成及葉綠素含量的增加。郝樹芹等[6]研究指出，在生姜秸稈∶蛭石∶珍珠巖=3∶2∶2處理下，黃瓜幼苗葉片凈光合速率最大，可以利用生姜秸稈替代草炭進(jìn)行黃瓜育苗。曾清華等[7]研究認(rèn)為，小麥秸稈、草炭、蛭石按2∶1∶1的比列進(jìn)行基質(zhì)復(fù)配較對(duì)照（草炭∶蛭石=2∶1）有利于黃瓜幼苗葉片凈光合速率的提高。近年來，小麥秸稈、生姜秸稈、樹木枝條也被廣泛應(yīng)用于絲瓜、苦瓜等蔬菜基質(zhì)育苗研究上。

西瓜（Citrullus lanatus（Thunb.） Matsum. et Nakai）堪稱“盛夏之王”，在我栽培面積較大，育苗時(shí)需要大量的草炭基質(zhì)，然而當(dāng)前有關(guān)作物秸稈復(fù)配基質(zhì)用于西瓜育苗方面的研究尚鮮見報(bào)道。為此，本文通過選用充分腐熟的油菜、生姜、小麥秸稈作為新型基質(zhì)與蛭石、珍珠巖進(jìn)行復(fù)配，研究其對(duì)西瓜幼苗光合能力、壯苗指數(shù)及根系活力的影響，以期探尋西瓜育苗最佳的作物秸稈復(fù)配基質(zhì)，為有機(jī)廢棄物的再利用提供理論支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試西瓜品種為‘甜王。供試秸稈材料為小麥、生姜、油菜秸稈，基質(zhì)復(fù)配材料為蛭石與珍珠巖。小麥、生姜、油菜秸稈自然風(fēng)干后，用粉碎機(jī)分別將其粉碎成長(zhǎng)1 cm左右的小段，添加尿素使C/N調(diào)節(jié)至25∶1～30∶1范圍，補(bǔ)充水分使含水量60%～65%，將秸稈分別高溫靜態(tài)堆放，上塑料膜以加快腐熟過程，腐熟期間需翻動(dòng)2～3次并補(bǔ)充水分和氧氣，約30 d后秸稈變黑、變軟、易被拉斷，即可風(fēng)干備用。分別腐熟后的秸稈在與蛭石、珍珠巖復(fù)配后，均不添加草炭，噴灑多菌靈殺菌劑用于預(yù)防苗期病害。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2019年2月在商丘市農(nóng)林科學(xué)院閆集試驗(yàn)站智能溫室進(jìn)行。試驗(yàn)按2∶1∶1的體積比例復(fù)配基質(zhì)，設(shè)置4個(gè)處理，分為CK對(duì)照（草炭∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1）、XM處理（小麥∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1）、SJ處理（生姜∶蛭石∶珍珠巖=1∶1∶1）、YC處理（油菜∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1）。將西瓜種子置于55 ℃溫水中浸泡10 min，再在常溫下浸泡10 h，期間用手搓洗種子，以去除表皮粘液，并更換清水，然后置于催芽室進(jìn)行催芽。催芽結(jié)束后，將露白的種子播種于50孔穴盤內(nèi)，每穴播種一粒，芽尖向下并覆蓋1 cm左右的基質(zhì)。每處理均設(shè)3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)播種5盤，共計(jì)60盤。白天溫度26～30 ℃，夜間15～19 ℃，空氣濕度65%～75%，白天光照12 h，基質(zhì)保持濕潤(rùn)狀態(tài)，見干則補(bǔ)充水分，在2葉1心、3葉1心時(shí)分別噴施0.2%磷酸二氫鉀1次作葉面肥。當(dāng)西瓜幼苗4葉1心時(shí)，進(jìn)行相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定指標(biāo)與方法

采用95%乙醇提取法測(cè)定葉綠素含量[8];采用美國(guó)產(chǎn)Li-6 400光合儀測(cè)定西瓜幼苗到三葉片的凈光合速率。采用氯化三苯基四唑（TTC）法測(cè)定根系活力[9];壯苗指數(shù)=（莖粗/株高+地下部干質(zhì)量/地上部干質(zhì)量）×全株干質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用SPSS進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用Duncan信復(fù)極差法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同秸稈復(fù)配基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗光合色素含量的影響

由表1可知，不同秸稈基質(zhì)復(fù)配對(duì)西瓜幼苗葉綠素含量的影響存在差異。YC、SJ、XM處理下，西瓜幼苗葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a+b和類胡蘿卜素含量均高于對(duì)照，這說明利用作物秸稈進(jìn)行基質(zhì)復(fù)配可以提高西瓜幼苗光合色素含量。其中，以YC處理最大，較對(duì)照分別增加17.42%，25.00%，6.21%和28.57%，與對(duì)照差異顯著（P<0.05），說明利用油菜秸稈進(jìn)行基質(zhì)復(fù)配較生姜秸稈、小麥秸稈及草炭復(fù)配基質(zhì)更有利于提高西瓜幼苗的葉綠素含量。XM處理次之，SJ處理雖高于對(duì)照，但與對(duì)照差異不顯著（P<0.05）。

2.2 不同秸稈復(fù)配基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗光合特性的影響

由表2可以看出，不同秸稈基質(zhì)復(fù)配對(duì)西瓜幼苗光合參數(shù)的影響不同。西瓜幼苗葉片凈光合速率以YC處理下值最大，XM次之，SJ處理第三，較對(duì)照分別提高39.85%，27.95%，11.58%，且與對(duì)照差異顯著（P<0.05），說明利用油菜、小麥和生姜秸稈進(jìn)行基質(zhì)復(fù)配均能提高西瓜幼苗凈光合速率。氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率二者具有相同的變化規(guī)律，不同處理間數(shù)值大小依次為：YC>XM>SJ>CK，與凈光合速率呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，其中YC處理下二者較對(duì)照分別增加60.64%，37.37%，與對(duì)照差異顯著（P<0.05）。CK處理下，西瓜幼苗葉片胞間CO2濃度值最大，SJ次之，XM第三，YC處理值最小，與凈光合速率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中YC處理較對(duì)照CK降低18.99%，與對(duì)照差異顯著（P<0.05）。

2.3 不同秸稈復(fù)配基質(zhì)對(duì)西瓜壯苗指數(shù)和根系活力的影響

由圖1可以得出，不同秸稈基質(zhì)復(fù)配能夠影響西瓜幼苗壯苗指數(shù)大小及根系活力的高低。在YC、XM處理下，西瓜幼苗壯苗指數(shù)均高于對(duì)照，且以YC處理下值最大，XM次之，較對(duì)照分別增加10.87%，6.52%，與對(duì)照差異顯著（P<0.05），說明油菜秸稈和小麥秸稈用于基質(zhì)復(fù)配有利于提高西瓜幼苗的健壯程度;SJ處理壯苗指數(shù)低于對(duì)照，較對(duì)照降低6.52%，但與對(duì)照差異不顯著（P>0.05），說明利用生姜秸稈進(jìn)行基質(zhì)復(fù)配不利于培育西瓜壯苗。根系活力在YC、XM處理下，高于對(duì)照，較對(duì)照分別提高26.45%，16.95%，與對(duì)照差異顯著說明油菜秸稈和小麥秸稈用于基質(zhì)復(fù)配有利于提高根系對(duì)外界營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收能力;SJ處理下根系活力最低，且與對(duì)照差異顯著（P<0.05），說明生姜秸稈基質(zhì)不利于根系的生長(zhǎng)健壯。

3 結(jié)論與討論

研究表明，葉片葉綠素指標(biāo)與秧苗質(zhì)量有著密切的關(guān)系，因此葉綠素指標(biāo)已被用作評(píng)價(jià)蔬菜秧苗質(zhì)量的關(guān)鍵參數(shù)[10]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，YC、SJ、XM三個(gè)處理下，西瓜幼苗葉片光合色素含量均高于對(duì)照，且以YC處理下值最大，這表明這三個(gè)處理的西瓜秧苗質(zhì)量均高于對(duì)照，這可能是因?yàn)榻斩捴械挠袡C(jī)質(zhì)含有較多的氮磷鉀以及各種微量元素，其中全磷、全鉀、全氮以及速效鉀、速效磷含量均高于草炭[11]，能夠?yàn)槲鞴嫌酌绲纳L(zhǎng)提供充足的養(yǎng)分供應(yīng)。

光合作用是綠色植物進(jìn)行生長(zhǎng)發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在YC處理（油菜∶蛭石∶珍珠巖=2∶1∶1）下，西瓜幼苗葉片凈光合速率最大，可見不同作物對(duì)不同基質(zhì)的響應(yīng)存在差異。本試驗(yàn)結(jié)果還表明，不同處理葉片凈光合速率與葉綠素含量變化規(guī)律一致，二者呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系，在YC處理下西瓜幼苗葉片葉綠素含量最高時(shí)，凈光合速率也達(dá)到最大值，這可能是因?yàn)橥饨绛h(huán)境的改變（如育苗基質(zhì)的差異）首先引起光合色素含量的變化，進(jìn)而對(duì)葉片的光合能力的強(qiáng)弱產(chǎn)生影響[12]。氣孔因素和非氣孔因素均能引起植物葉片凈光合速率的降低，至于哪種因素引起葉片凈光合速率的降低，可通過胞間CO2濃度（Ci）和氣孔導(dǎo)度（Gs）的變化方向進(jìn)行判斷。Farquhar和Sharkey[13]研究指出，在Ci保持不變或上升的情況下，Gs呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可判定此時(shí)的凈光合速率降低主要由葉肉細(xì)胞同化能力降低等非氣孔因素所致;若在Ci降低時(shí)，Gs呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，可判定此時(shí)的凈光合速率降低主要由氣孔因素引起。本試驗(yàn)條件下，不同處理和對(duì)照Ci大小依次為YC>XM>SJ>CK，而Gs大小依次為CK>SJ>XM>YC，二者呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，這表明CK葉片凈光合速率低于其他處理的原因是非氣孔限制因素引起的，這也說明利用作物秸稈進(jìn)行復(fù)配的基質(zhì)是完全可以替代草炭用于西瓜播種育苗。

壯苗指數(shù)的大小可以直接判定秧苗質(zhì)量的好壞[14]。宋志剛[15]研究認(rèn)為，以油菜秸稈或稻草秸稈為主的復(fù)合基質(zhì)均能顯著增加番茄幼苗的株高、莖粗、葉片數(shù)，并提高其壯苗指數(shù)，能夠替代草炭進(jìn)行番茄育苗?？梢姡煌|(zhì)對(duì)不同作物幼苗健壯程度的影響不同，即便同一作物不同品種對(duì)基質(zhì)的響應(yīng)亦存在差異。本試驗(yàn)結(jié)果表明，在YC處理下，西瓜幼苗壯苗指數(shù)最大，由此可判定在該處理下培育的西瓜幼苗較其他處理健壯，這與宋志剛[15]在番茄幼苗上的觀點(diǎn)一致，這可能是因?yàn)樽魑锝斩捲诟爝^程中釋放的化感物質(zhì)提高了基質(zhì)中酶的活性[16]，促進(jìn)了養(yǎng)分的循環(huán)，有利于加快植株生長(zhǎng)。根系是植物吸收水分與養(yǎng)分的重要器官，因此保持較高的根系活力是確保植物正常高效生長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。本試驗(yàn)條件下，YC、SJ、XM秸稈復(fù)配基質(zhì)均能提高西瓜幼苗根系活力，這可能是因?yàn)樘砑痈斓淖魑锝斩捄?，改善了育苗基質(zhì)的理化性質(zhì)[17]，優(yōu)化了根系的生長(zhǎng)環(huán)境，促進(jìn)了根系活力的提高。

本試驗(yàn)研究了不同秸稈復(fù)配基質(zhì)對(duì)西瓜幼苗形態(tài)建成、光合能力及根系活力的影響，但對(duì)秸稈復(fù)配基質(zhì)的理化性質(zhì)、基質(zhì)中微生物群落結(jié)構(gòu)、基質(zhì)中酶活性以及移栽定植后植株生長(zhǎng)狀況和西瓜品質(zhì)的影響還有待下一步進(jìn)行深入研究。

總而言之，在YC（油菜 ∶ 蛭石 ∶ 珍珠巖=2 ∶ 1 ∶ 1）處理下，西瓜幼苗光合能力最強(qiáng)，根系活力最高，壯苗指數(shù)值最大，這表明完全可以利用油菜秸稈復(fù)配基質(zhì)替代草炭基質(zhì)進(jìn)行西瓜育苗。

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