不同灌溉水溫對西藏設(shè)施栽培草莓脫毒原種苗根區(qū)溫度及生長的影響

敬志豪,尤 寶,巴 桑,次旦倫珠,尼瑪頓珠,曲 珍

(西藏農(nóng)牧學(xué)院 植物科學(xué)學(xué)院,西藏 林芝 860000)

0 引言

根系溫度對植物水分、礦質(zhì)營養(yǎng)有著極大的影響,對植物生長激素也有一定的作用[1-4]。為種植出高品質(zhì)、高產(chǎn)量作物,需對根區(qū)溫度進行研究。而植物對根部溫度變化非常敏感,地溫變化1 ℃相當于空氣溫度變化2 ℃,有可能顯著改變植物的生長情況及養(yǎng)分吸收。礦質(zhì)元素的吸收及利用受到根系溫度的顯著影響[5],而根區(qū)溫度會直接影響根部的生理活動,包括影響根區(qū)呼吸、根系養(yǎng)分及水分吸收、根系物質(zhì)合成及活性等,間接影響作物的長勢及果實品質(zhì)?，F(xiàn)代化溫室種植可準確控制氣溫,令地溫控制成為可能,通過控制土溫來提高根系活力成為重要的設(shè)施農(nóng)業(yè)調(diào)控手段[6-7]。西藏地處高原,灌溉水資源大部分為雪山融水,常溫大約14 ℃左右,相對于一般常溫水低5 ℃～8 ℃[8]。而灌溉水溫過低會大大影響草莓根系的生長習(xí)性及光合速率。本實驗探究了灌溉水溫對根區(qū)溫度的影響,為實現(xiàn)草莓高產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及環(huán)境

試驗于2022年4月3日至5月4日在西藏農(nóng)牧學(xué)院農(nóng)場實習(xí)地連棟玻璃溫室草莓立體栽培場地進行。該試驗點位屬于溫帶季風(fēng)氣候,晝夜溫差較大且蒸發(fā)量大。試驗期間溫室日平均溫度為15.02 ℃,供試材料為寧玉草莓的組培脫毒原種苗。

1.2 試驗方法

將地溫計插入土壤表層以下10 cm處,在澆灌水量相同的條件下使用不同水溫(5 ℃,10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃)灌溉,從14∶35開始在24 h內(nèi)分別間隔10 min、30 min、1 h連續(xù)測量基質(zhì)溫度,觀察根區(qū)溫度變化。

凈光合速率的測定：每個處理隨機選擇4株大小一致的植株,用便攜式光合測定系統(tǒng)(LI-6400XT,Li-Cor,USA)測定功能葉的凈光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、胞間CO2濃度(Ci)、蒸騰速率(Tr),重復(fù)3次。測定時間為每次采樣后上午9∶30—13∶30,每2 h測一次,葉室溫度為25 ℃,空氣相對濕度為60%～70%。測定時,將光強設(shè)定為飽和光強1000 μmol/(m2·s)。

以各溫度的水溫持續(xù)一個月不間斷灌溉,測量各溫度灌溉下草莓葉片葉綠素含量及株高、葉長葉寬及葉面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同灌溉水溫對草莓根區(qū)基質(zhì)溫度的影響

圖1中, 5 ℃～30 ℃的基質(zhì)初始溫度分別為16.1 ℃、16.5 ℃、16.5 ℃、14.5 ℃、15 ℃、14.9 ℃。當水灌溉至基質(zhì)時,基質(zhì)溫度立馬發(fā)生變化,其中5 ℃處理和10 ℃處理明顯下降,而后基質(zhì)溫度又慢慢升高,灌溉水溫的不同令基質(zhì)回溫所需時間也有所不同。用5 ℃水溫灌溉初始溫度16.1 ℃的基質(zhì)時,大約需要5 h回到最接近原基質(zhì)溫度;用10 ℃水溫灌溉基質(zhì)時,原本16.5 ℃的基質(zhì)馬上變成14.0 ℃,大約需要2 h基質(zhì)才能回到最接近原基質(zhì)溫度;15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃處理明顯上升,而后基質(zhì)溫度又慢慢降低,隨著時間的增加,基質(zhì)溫度慢慢恢復(fù);用15 ℃水溫灌溉基質(zhì)時,原本16.5 ℃的基質(zhì)變成了17.0 ℃;當用20 ℃水溫灌溉時,原本14.5 ℃的基質(zhì)變成了16.9 ℃;當用25 ℃水溫灌溉時,原本15 ℃的基質(zhì)變成了20.1 ℃,大約需要4 h可追回溫度;當用30 ℃的水溫灌溉時,原本14.9 ℃的基質(zhì)變成了23.0 ℃。試驗在下午14∶35開始,溫室的溫度持續(xù)增高,故用15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃水溫灌溉處理的組呈很長一段時間的持續(xù)上升。12 h后,5 ℃及其他水溫灌溉后的基質(zhì)溫度變化趨于一致,后續(xù)灌溉水溫不再對基質(zhì)產(chǎn)生影響。

圖1 不同灌溉水溫對草莓根區(qū)溫度的影響Fig.1 Influence of different irrigation water temperature on strawberry root zone temperature

2.2 持續(xù)灌溉一個月后草莓葉綠素含量及生長情況

6種溫度中,5 ℃、20 ℃、25 ℃三組溫度較為典型,灌溉一個月后20 ℃水溫灌溉時葉綠素相對含量較高,當灌溉水溫繼續(xù)提高到25 ℃時,葉綠素相對含量略微下降,而用5 ℃水溫灌溉時,葉綠素含量明顯低于其他水溫灌溉。

由表1可知,平均株高、平均葉面積及葉長葉寬變化不是特別明顯,但5 ℃水溫灌溉時各項數(shù)據(jù)明顯偏低。經(jīng)過一個月的連續(xù)灌溉后發(fā)現(xiàn),5 ℃水溫灌溉處理組草莓苗出現(xiàn)了萎蔫、枯黃癥狀,將草莓苗挖出發(fā)現(xiàn)有的根系開始發(fā)黑。

表1 不同灌溉水溫對草莓葉綠素含量及生長情況的影響Tab.1 Influence of different irrigation water temperature on chlorophyll content and growth of strawberry

表2 灌溉水溫對草莓葉片光合參數(shù)的影響Tab.2 Influence of irrigation water temperature on photosynthetic parameters of strawberry leaves

2.3 灌溉水溫對草莓葉片的影響

不同的灌溉水溫對草莓葉片的光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率影響差異顯著,基本上都呈現(xiàn)先增后減的趨勢。其中光合速率在5 ℃時最低,30 ℃其次,20 ℃時最高;氣孔導(dǎo)度在5 ℃最低,10 ℃時最高,其他溫度時變化不大;胞間CO2濃度及蒸騰速率在灌溉水溫為5 ℃時呈最低值,此組數(shù)據(jù)在5 ℃水溫灌溉時所有數(shù)據(jù)均為最低值,根據(jù)植物生理判斷,低溫灌溉時草莓可能產(chǎn)生了某種低溫脅迫。由于外界及室內(nèi)光照強度及氣溫的變化,實驗數(shù)據(jù)可能有些許偏差,故處理的數(shù)據(jù)均為平均值。

3 結(jié)論與討論

用不同水溫灌溉時,5 ℃的水對基質(zhì)溫度影響時間最長,影響最大,變化幅度較大。30 ℃和25 ℃影響時間最短,變化較平緩的是15 ℃和20 ℃的水溫。不同灌溉水溫下,草莓葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率都有先增加后下降的過程,其中15 ℃～20 ℃時葉片光合速率最合適,5 ℃時葉片凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、蒸騰速率都最低?？梢?低溫會嚴重影響葉片的葉綠素含量,5 ℃和30 ℃水溫灌溉對葉綠素含量、葉長、葉寬、葉面積、作物果實品質(zhì)有較大影響。

草莓喜溫涼的氣候環(huán)境,根區(qū)土壤溫度為15 ℃～22 ℃時生長狀況較好。高原地區(qū)的常溫水大約為12 ℃～15 ℃,冬季更低,而冬季是設(shè)施栽培草莓苗生長的關(guān)鍵時期,灌溉水溫低會影響草莓原種苗的葉綠素含量、光合作用、葉片大小,進而影響栽培種的擴繁,將水溫提高至15 ℃～20 ℃有望解決西藏草莓原種苗擴繁問題。