不同固體水用量對番茄幼苗生長的影響＊

張雪冬，劉俊福，李 進(jìn)，胡媛楠，陳修斌** ,金淑萍

（1.河西學(xué)院農(nóng)業(yè)與生態(tài)工程學(xué)院，甘肅張掖 734000;2.河西學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，甘肅張掖 734000）

張掖市地處黑河中游，是中國西北典型的內(nèi)陸河流域，集中了黑河全流域95% 的耕地、91% 的人口和89% 的國內(nèi)生產(chǎn)總值，是中國重要蔬菜生產(chǎn)基地，農(nóng)業(yè)用水占張掖市總用水量的比例平均約為84.4%[1-2]，多年來，由于本區(qū)域多年平均徑流量很小,最大年徑流深僅為282 mm[3],加之上游的不合理利用,造成了下游水資源嚴(yán)重不足,作物灌溉抽取了大量的地下水,引起了地下水位的大幅度下降,加劇了該地區(qū)水資源緊缺現(xiàn)象。

近年來，隨著農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，蔬菜種植面積不斷擴(kuò)大，番茄是本區(qū)高原夏菜與設(shè)施園藝生產(chǎn)主要的栽培作物，在傳統(tǒng)的種植過程中，水分的管理大多是憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行，盲目灌水導(dǎo)致水資源浪費(fèi)，水分利用率降低，同時(shí)也會(huì)影響到植株正常的生長。固體水是一種含水率為 99% 的高吸水樹脂聚合物,是新型的農(nóng)業(yè)抗旱節(jié)水材料,可緩慢釋放水分被植物利用,且容易降解,不會(huì)產(chǎn)生土壤污染[4]。為探明固體水在番茄育苗中的應(yīng)用效果，我們開展了不同用量的固體水對番茄幼苗生長影響的試驗(yàn)，以期獲得固體水的最宜量化指標(biāo)，為代替生產(chǎn)上常規(guī)灌水及水分高產(chǎn)利用與提高水資源的利用率提供理論依據(jù)與技術(shù)支撐。

材料與方法

試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2020 年11 月～ 次年3 月在張掖市綠之源農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司溫室內(nèi)進(jìn)行。供試的固體水由河西學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院提供；以‘帝王A9’為試驗(yàn)品種，育苗用的基質(zhì)及番茄品種均由張掖市綠之源農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司提供。

試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5 個(gè)處理，分別為對照CK:商品基質(zhì)+常規(guī)灌水量，處理Ⅰ：商品基質(zhì)+常規(guī)灌水量等體積的固體水量(300 mL/ 株)；處理Ⅱ：商品基質(zhì)+80% 的常規(guī)灌水量等體積的固體水量(240 mL/ 株)；處理Ⅲ：商品基質(zhì)+60%的常規(guī)灌水量等體積的固體水量(180 mL/ 株)；處理Ⅳ：商品基質(zhì)+40% 的生產(chǎn)上等體積的固體水量（120 mL/ 株）；處理Ⅴ:商品基質(zhì)與固體水混拌均勻，固體水量用量為60% 的生產(chǎn)上等體積的固體水量(180 mL/ 株)。試驗(yàn)中常規(guī)灌水量依據(jù)調(diào)查甘州區(qū)、高臺(tái)等縣區(qū)6 個(gè)育苗基地番茄冬春茬育苗平均每株的需水量，確定為300 mL/ 株，對照CK 的灌水量分別于番茄播種后、子葉出土、二片真葉、四片真葉、六片真葉時(shí)期，分5 次按株等量灌施；其他各處理的固體水用量一次性裝入育苗容器，育苗容器采用口徑、高為10.8 cm×20 cm 的新型無防布育苗袋；對照CK 的育苗袋裝滿基質(zhì)，其他各處理的育苗袋按上、中、下分三層，分別裝入基質(zhì)、固體水與基質(zhì)。以上各處理裝20 袋，采用隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3 次。于11 月15 日把番茄種子播種于育苗袋內(nèi)，每孔播種1 粒，深度0.8 cm，然后覆蓋相應(yīng)基質(zhì)，放入溫室內(nèi)進(jìn)行培養(yǎng)。

測定項(xiàng)目

出苗統(tǒng)計(jì)及幼苗形態(tài)指標(biāo)測定

播種后，第10 天統(tǒng)計(jì)各處理的出苗率，于2021 年3 月7 日，各處理隨機(jī)選取4 株，統(tǒng)計(jì)其葉片數(shù)，用游標(biāo)卡尺測定株高、莖粗、開展度、葉片數(shù)，同時(shí)統(tǒng)計(jì)地上與地下鮮重，計(jì)算其冠根比。

葉片熒光參數(shù)測定

于2021 年3 月10 日，每個(gè)處理隨機(jī)選擇3株同葉位的葉子，用Handy PEA 植物效率分析儀，在充分暗適應(yīng)20 min 后測定葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)，主要包括植株葉片初始熒光、最大熒光、PS Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)換效率與PS Ⅱ活性[6]。

幼苗生化指標(biāo)測定

于2021 年3 月15 日，每處理隨機(jī)選4 株，參照李合生[7]的方法測定幼苗葉片內(nèi)可溶性蛋白的含量、過氧化物酶（POD）與超氧化物歧化酶（SOD）活性、丙二醛（MDA）與葉綠素含量等指標(biāo)。

數(shù)據(jù)分析

采用DPS 9.50 和Excel 2003 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與分析，采用Duncan's 法進(jìn)行差異顯著性分析，顯著性水平設(shè)置為α=0.05。

結(jié)果與分析

不同處理對番茄出苗及幼苗形態(tài)的影響

從表1 可以看出，采用處理Ⅱ的番茄出苗率最高，達(dá)到97.74%，顯著高于其他處理，同時(shí)幼苗在株高、莖粗、葉片數(shù)、開展度、冠根比等農(nóng)藝性狀的表現(xiàn)上，也顯著高于其他處理，分別 為18.56 cm、0.53 cm、8.76 片、9.78 cm 與17.46，與對照(CK) 相比，分別高出6.48%、15.22%、1.29%、1.66% 與11.57%；采用固體水的各處理，以處理Ⅴ的番茄出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、開展度、冠根比最小，說明采用處理Ⅱ的番茄幼苗，在出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、開展度、冠根比等性狀方面表現(xiàn)最優(yōu)，表明本處理下固體水與基質(zhì)組成的育苗環(huán)境，適宜于番茄的種子萌發(fā)出苗及幼苗的生長。

表1 不同處理對番茄幼苗生長影響

不同處理對番茄幼苗葉片葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響

表2 顯示，采用固體水處理Ⅳ的初始熒光的值最大，而處理Ⅱ的初始熒光的值最小，處理Ⅳ的初始熒光的值最大；處理Ⅱ的初始熒光的值與處理Ⅳ相比，降低20.78%，對照與處理Ⅳ相比，降低14.40%；各處理最大熒光數(shù)值的變化與初始熒光相比剛好相反，以處理Ⅱ最高、對照處理次之，處理Ⅴ數(shù)值最低，處理Ⅱ的最大熒光數(shù)值分別比對照CK 與處理Ⅴ高出8.79% 與33.99%。葉片的PS Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)換效率與PS Ⅱ活性，也以處理Ⅱ最高，分別為0.86 與6.53，顯著高于其他處理，說明在不同用量的固體水處理中，以采用處理Ⅱ的固體水用量能夠顯著提高番茄幼苗葉片的生理活性，植株保持較強(qiáng)的代謝能力，這與前人的研究結(jié)果相一致[8]。

表2 不同處理對番茄幼苗葉片熒光參數(shù)影響

不同處理對番茄生理生化指標(biāo)的影響

表3 顯示，番茄幼苗葉片可溶性蛋白含量以處理Ⅱ最高，達(dá)到2.25 mg/g，與對照CK 相比高出21.62%；葉片中葉綠素含量、超氧化物歧化酶（SOD）與過氧化物酶（POD）活性的數(shù)值也以處理Ⅱ最高，分別為0.45 mg/g、58.45 U/g 與157.82 U/g，與對照CK 相比分別高出60.71%、45.83% 和28.61%，而葉片中丙二醛（MDA）的含量以處理CK 最高，達(dá)到0.67 μmol/g。這表明采用處理Ⅱ的固體水用量組成的育苗基質(zhì)環(huán)境，最適宜于幼苗生長，番茄幼苗植株保持較強(qiáng)的代謝能力。

表3 不同處理對番茄幼苗生理生化指標(biāo)的影響

討論與結(jié)論

本試驗(yàn)中，采用處理Ⅱ的固體水用量，番茄幼苗保持較強(qiáng)的生長勢，幼苗在出苗率、株高、莖粗、葉片數(shù)、開展度、冠根比等農(nóng)藝性狀的數(shù)值最高，究其原因是由于本處理下的幼苗，其葉片的PS Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)換效率與PS Ⅱ活性在所有的處理中表現(xiàn)最強(qiáng)，葉片的生理活性最高，幼苗對養(yǎng)分與水份的吸收能力也隨之增強(qiáng)[9]。幼苗葉片葉綠素含量的高低是衡量植物進(jìn)行光合作用能力大小的重要指標(biāo)，本試驗(yàn)中以處理Ⅱ固體水用量，番茄幼苗葉片含量最高，其值為0.45 mg/g，說明本處理的幼苗保持較強(qiáng)的生理代謝能力，進(jìn)而表現(xiàn)為葉片的超氧化物歧化酶（SOD）與過氧化物酶（POD）活性的數(shù)值也隨之增大；幼苗代謝能力與代謝酶活性的提高，促進(jìn)了光合產(chǎn)物的運(yùn)轉(zhuǎn)與積累，因此處理Ⅱ幼苗葉片的可溶性蛋白累積量也隨之提高。丙二醛（MDA）含量高低，表示植物細(xì)胞受傷害程度大小[10]，處理Ⅱ的番茄幼苗MDA 含量最低可達(dá)0.36 μmol/g，顯著低于其他處理，這說明處理Ⅱ組成的固體水育苗環(huán)境，其幼苗葉片的細(xì)胞膜脂過氧化程度低，而其他處理由于水份與基質(zhì)組成的育苗環(huán)境，其養(yǎng)分與水份供應(yīng)失調(diào)，進(jìn)而影響了幼苗生長，這一研究結(jié)論與前人的研究相吻合[11]。

試驗(yàn)結(jié)果表明，以采用固體水用量為240 mL/ 株的處理Ⅱ，番茄幼苗保持較強(qiáng)的生長勢，葉片的PS Ⅱ原初光能轉(zhuǎn)換效率與PS Ⅱ活性最強(qiáng)，葉片可溶性蛋白積累量、葉綠素含量及超氧化物歧化酶（SOD）與過氧化物酶（POD）活性最高，這一研究結(jié)論，可為生產(chǎn)上番茄育苗中實(shí)現(xiàn)水分的量化管理及水分的高效利用提供理論依據(jù)。