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西葫芦穴盘育苗潮汐灌溉技术研究

西葫芦穴盘育苗潮汐灌溉技术研究-农学论文

西葫芦穴盘育苗潮汐灌溉技术研究刘宏久，郑佳琦，高艳明，李建设（宁夏大学农学院，银川７５００２１）摘要：

以西葫芦（ＣｕｃｕｒｂｉｔａｐｅｐｏＬ．）为试材，采用潮汐灌溉和顶部洒水（ＣＫ）２种灌溉方式，其中潮汐灌溉有２个灌溉时长水平：

１５ｍｉｎ／次、３０ｍｉｎ／次，３个灌溉频率水平：

１次／ｄ、１次／２ｄ、１次／３ｄ，共７个处理；探讨了潮汐灌溉和顶部洒水２种灌溉方式对西葫芦穴盘苗生长及生理变化、基质电导率、含水量和灌水量的影响。

结果表明，与顶部洒水灌溉方式相比，潮汐灌溉的１５ｍｉｎ／次、１次／ｄ处理和３０ｍｉｎ／次、１次／ｄ处理的穴盘苗素质最佳，且分别节水１０％、６％；最优潮汐灌溉制度是灌溉高度为穴盘高度的２／３（３ｃｍ）、灌溉时长为１５ｍｉｎ／次、灌溉频率为１次／ｄ。

关键词：

西葫芦（ＣｕｃｕｒｂｉｔａｐｅｐｏＬ．）；潮汐灌溉；灌溉方式；频率；穴盘苗中图分类号：

Ｓ６４２．６；Ｓ６０７＋．１；Ｓ６０４＋．３文献标识码：

A文章编号：

0439－８114（２０15）14－3414-05DOI:

10.14088/ki.issn0439-8114.2015.14.021ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＥｂｂａｎｄＦｌｏｗＩｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｆＳｕｍｍｅｒＳｑｕａｓｈＰｌｕｇＳｅｅｄｌｉｎｇｓＬＩＵＨｏｎｇ－ｊｉｕ，ＺＨＥＮＧＪｉａ－ｑｉ，ＧＡＯＹａｎ－ｍｉｎｇ，ＬＩＪｉａｎ－ｓｈｅ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｇｕｉｃｕｌｔｕｒａｌ，ＮｉｎｇｘｉａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｎｃｈｕａｎ７５００２１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：

Ｔａｋｉｎｇｓｕｍｍｅｒｓｑｕａｓｈ（ＣｕｃｕｒｂｉｔａｐｅｐｏＬ．）ａｓｓｔｕｄｙｏｂｊｅｃｔ，ｓｅｔｔｉｎｇｔｗｏｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｅｂｂａｎｄｆｌｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｔｏｐ－ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ（ＣＫ），ｗｈｅｒｅｅｂｂａｎｄｆｌｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｅｔｔｗｏｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｔｉｍｅｌｅｖｅｌｓ：

１５ｍｉｎ/ｔｉｍｅｓ，３０ｍｉｎ/ｔｉｍｅｓ，ｔｈｒｅｅｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｅｖｅｌｓ：

１ｔｉｍｅｓ/ｄ，１ｔｉｍｅｓ/２ｄ，１ｔｉｍｅｓ/３ｄ，ａｔｏｔａｌｏｆ７ｔｒｅａｔｍｅｎｔ．Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｅｂｂａｎｄｆｌｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｎｄｔｏｐ－ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｎｐｌｕｇｓｅｅｄｌｉｎｇｇｒｏｗｔｈａｎｄｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌｃｈａｎｇｅｓ，ｍａｔｒｉｘｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｍｏｉｓｔｕｒｅａｎｄｉｒｒｉｇａｔｉｏｎａｍｏｕｎｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：

Cｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｏｐ－ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ，ｐｌｕｇｓｅｅｄｌｉｎｇｓｑｕａｌｉｔｙａｎｄｓａｖｉｎｇｗａｔｅｒｔｉｄａｌｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｏｆ１５ｍｉｎ/ｔｉｍｅｓ＋１ｔｉｍｅｓ/ｄａｎｄ３０ｍｉｎ/ｔｉｍｅｓ＋１ｔｉｍｅｓ/ｄａｒｅｂｅｓｔ，ａｎｄｗａｔｅｒｓａｖｉｎｇｗｅｒｅｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ１０％ａｎｄ６％；Ｕｎｄｅｒｃｅｒｔａｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｅｂｂａｎｄｆｌｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｈｅｉｇｈｔｉｓ３ｃｍ，ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓ１５ｍｉｎ/ｔｉｍｅｓ，ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｗａｓ１ｔｉｍｅｓ/ｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：

ｓｕｍｍｅｒｓｑｕａｓｈ（ＣｕｃｕｒｂｉｔａｐｅｐｏＬ．）；ｅｂｂａｎｄｆｌｏｗｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ；ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；ｐｌｕｇｓｅｅｄｌｉｎｇ西葫芦（ＣｕｃｕｒｂｉｔａｐｅｐｏＬ．）原产于北美洲，１９世纪传入中国，现在国内各地均有大面积栽培［１］；目前西葫芦的工厂化育苗技术推广和研究发展迅速，而灌溉是工厂化育苗的关键。

工厂化育苗的灌溉主要有传统的顶部洒水灌溉和快速发展的潮汐灌溉等方式［２，３］，潮汐灌溉是针对盆栽植物的营养液栽培和容器育苗所设计的底部给水特点而实施的灌溉方式［４］，基本原理是使灌溉水从栽培基质底部进入，依靠栽培基质的毛细管作用，将灌溉水供给于植物［５］，其主要优点是高效、节水、环保。

欧美许多发达国家已对潮汐灌溉作了大量的科学研究，其已成为温室花卉种植和蔬菜工厂化育苗最主要的灌溉方式［６－９］。

２０１０年，中国自主研发的潮汐灌溉系统落户于宁夏回族自治区银川市贺兰园艺产业园［１０］，它的落成加快了科研工作者对潮汐灌溉的研究步伐。

李建设等［１１，１２］、包长征等［１３］分别对潮汐灌溉条件下黄瓜（ＣｕｃｕｍｉｓｓａｔｉｖｕｓＬ．）、辣椒（ＣａｐｓｉｃｕｍａｎｎｕｕｍＬ．）和西葫芦常规育苗技术作了试验，证实了潮汐灌溉条件下的蔬菜幼苗其生长势和光合作用最强。

但是至今还没有学者对蔬菜穴盘育苗潮汐灌溉技术进行全面研究的报道，并且最优灌水频率、灌溉时长等关键运行参数还没有确定［１４］。

为了促进蔬菜穴盘育苗潮汐灌溉技术的应用，试验以西葫芦为对象，以传统顶部洒水灌溉为对照，系统研究了潮汐灌溉条件下不同灌溉时长和灌溉频率对西葫芦穴盘苗的生长发育、基质性质、节水效率等方面的影响，以期筛选出西葫芦穴盘育苗的最优潮汐灌溉制度，为西葫芦工厂化育苗技术的完善提供理论支撑。

１材料与方法１．１材料试验于２０１４年５月３１日至６月２２日在银川市贺兰园艺产业园连栋玻璃温室内进行。

试验期间温室内温度控制在白天最高３０℃、夜间１５℃，日均空气相对湿度控制在５０％。

采用由塑料盆和排水阀组成的模拟潮汐灌溉系统，一个塑料盆里放置一个穴盘。

供试西葫芦品种为超玉８号（Ｃ．ｐｅｐｏｃｖ．ＣｈａｏｙｕＮｏ．８），由宁夏巨丰种苗有限责任公司提供。

育苗穴盘规格７２穴，育苗基质由宁夏嘉禾源种业有限公司提供，基质的理化性质参照有关文献［１５，１６］测定，其容重为０．２０１ｇ／ｃｍ３、ＥＣ１８６ｍｓ／ｍ、ｐＨ６．８、有机质含量≥２０％、腐植酸≥１０％、氮磷钾之和≥１０％。

１．２试验设计试验共设７个处理，一个穴盘为一个小区，３次重复；其中顶部洒水灌溉方式为对照（ＣＫ）；潮汐灌溉方式设计灌溉时长（Ａ）和灌溉频率（Ｂ）２个因素，灌溉时长有１５、３０ｍｉｎ／次２个水平，灌溉频率有１次／ｄ、１次／２ｄ、１次／３ｄ３个水平，交叉组合后有６个处理。

所有处理的灌溉高度都为穴盘高度的２／３（３ｃｍ）处，潮汐灌溉方式的具体设置见表１。

１．３测定指标１．３．１西葫芦穴盘苗的形态指标和生理指标测定在西葫芦播种后的１０、１５、２０ｄ分别取样，每次重复６次，取均值，分别测定幼苗的株高（从茎基部至生长点）、茎粗（子叶下１ｃｍ处）、第一片真叶的长和宽，计算叶面积，统计单株根系的总长度和根系体积，同时测定西葫芦穴盘苗的地下部鲜重、地上部鲜重；然后于１０５℃环境里杀青、７０℃烘干至恒重，测定地上部干重、地下部干重、全株干重；计算壮苗指数、Ｇ值和根冠比。

壮苗指数＝（茎粗／株高＋地下部干重／地上干重）×全株干重；Ｇ值＝全株干重／育苗天数。

在２０１４年６月１５日上午１０：

００，测定西葫芦幼苗第一片真叶的净光合速率（德国ＷＡＬＺ－ＧＦＳ３０００光合仪）、叶绿素相对含量ＳＰＡＤ（Ｓｏｉｌａｎｄｐｌａｎｔａｎａｌｙｚｅｒｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）值（ＳＰＡＤ－５０２叶绿素仪）和根系活力（ＴＴＣ还原法）［１７］。

１．３．２基质电导率、含水量和水分利用指标的测定在西葫芦播种后的２０ｄ内，每天上午９：

００使用英国ＤＥＬＴＡ－Ｔ公司的ＷＥＴ土壤三参数测定仪检测基质的电导率和含水量，同时通过称重法测定每次的灌溉用水量，并计算总用水量；各测定项目均重复５次，结果取均值。

１．４数据分析对试验数据采用ＭｉｃｒｏｓｆｔＯｆｆｉｃｅＥｘｃｅｌ２００７软件进行分析并作图，用ＳＡＳ８．０统计软件进行差异显著性检验及聚类分析。

２结果与分析２．１灌溉方式对西葫芦幼苗形态指标的影响不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的形态指标测定结果见表２。

总体来看，随着苗龄的增长，所有处理的幼苗形态指标都在增长；但若是分时间段来比较，则出现处理间的不均等现象。

如播种后１０ｄ，Ａ１Ｂ１、Ａ２Ｂ１处理的株高（７．０３、５．０１ｃｍ）、叶面积（２８．１５、２４．７５ｃｍ２）、根体积（１．２４、１．２３ｍＬ）、地上部干重（０．１８１、０．１８７ｇ）与鲜重（３．０２、３．０６ｇ）、地下部干重（０．０４３、０．０５０ｇ）与鲜重（１．１２、１．１４ｇ）在各自的灌溉时长水平里大部分都高于其他处理，不过所有处理的茎粗无显著变化（Ｐ＞０．０５）；播种后１５ｄ，Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１处理的各形态指标在各自的灌溉时长水平里基本最高，Ａ１Ｂ３和Ａ２Ｂ３处理的各形态指标在各自的灌溉时长水平里基本最低；播种后２０ｄ，Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１处理的株高（１２．４５、１０．７２ｃｍ）、叶面积（６０．３９、６４．４３ｃｍ２）、根长（２３９．０８、２１１．６５ｃｍ）、根体积（１．２２、１．２１ｍＬ）、地上部干重（０．４９７、０．５１１ｇ）与鲜重（８．１５、８．９７ｇ）、地下部干重（０．０５７、０．０５６ｇ）与鲜重（１．３２、１．３４ｇ）在各自的灌溉时长水平里大部分都高于其他处理，而Ａ２Ｂ３处理的形态指标在所有处理中大部分最低，生长势最弱。

这一时期所有处理的地上部和地下部干重基本无差异，这是穴盘营养面积的有限性造成的。

２．２灌溉方式对西葫芦幼苗壮苗指数、Ｇ值和根冠比的影响壮苗指数、Ｇ值和根冠比是反映幼苗质量的主要指标；不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的壮苗指数、Ｇ值和根冠比统计结果见表３。

从表３可见，随着苗龄的增长，所有处理的Ｇ值都在增大，而根冠比在减小；并且大部分处理都在播种后１５ｄ的壮苗指数为最大，而播种后２０ｄ大部分处理的壮苗指数出现下降，说明在播种后１５ｄ的幼苗质量较佳，此时最适宜栽植。

在播种后１０ｄ，Ａ２Ｂ１处理的壮苗指数和Ｇ值是同时段最高的，分别为０．０８１和０．０２４，与其他部分处理之间差异明显；而根冠比在所有潮汐灌溉处理中是次高的。

播种后１５ｄ，Ａ１Ｂ１的壮苗指数和Ｇ值最高，分别为０．９５和０．０３１，与其他部分处理之间差异明显；Ａ１Ｂ３和Ａ２Ｂ３的根冠比最大，分别为０．１６４和０．１６１，这是干旱胁迫造成的。

播种后２０ｄ，Ａ１Ｂ１、Ａ２Ｂ１、Ａ２Ｂ２的壮苗指数和Ｇ值最高，分别为０．０８５和０．０86、０．０８６和０．０３7、０．０38和０．０３５，ＣＫ和Ａ２Ｂ３的根冠比最大，分别为０．１２４和０．１２３，表明Ａ２Ｂ３的幼苗根系除受到了干旱胁迫外，还可能受到了缺氧的胁迫。

２．３灌溉方式对西葫芦幼苗生理指标的影响叶绿素含量和净光合速率是衡量植株地上部生长状况的主要生理指标；不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的叶绿素相对含量（ＳＰＡＤ值）测定结果见图１。

由图１看出，在所有处理中，Ａ２Ｂ３处理的叶绿素ＳＰＡＤ值最高，明显高于其他处理；这与马富举等［１８］研究的在干旱胁迫下小麦（ＴｒｉｔｉｃｕｍａｅｓｔｉｖｕｍＬ．）幼苗叶片的叶绿素含量变化结果相似，吴际友等［１９］在红椿（ＴｏｏｎａｃｉｌｉａｔａＲｏｅｍ．）幼苗上的研究和李芳兰等［２０］在白刺花［Ｓｏｐｈｏｒａｄａｖｉｄｉｉ（Ｆｒａｎｃｈ．）Ｓｋｅｅｌｓ］幼苗上的试验也反映了干旱条件下幼苗叶片叶绿素含量会升高的现象，说明干旱胁迫会使植物幼苗叶片叶绿素含量升高，可能是植物幼苗对干旱胁迫的一种响应调节机制。

结合前面形态指标和幼苗质量指标的测定结果，说明Ａ２Ｂ３处理的幼苗受干旱胁迫的影响较大。

不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的净光合速率测定结果见图２。

由图２看出，Ａ１Ｂ１处理的净光合速率最大，与其他各处理差异明显，而Ａ２Ｂ３处理的净光合速率最小，也与其他各处理差异明显。

根系活力是衡量植物根系吸收养分能力高低的评价标准，也是判断幼苗品质的指标之一。

不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在不同时期的根系活力测定结果见图３。

从图３可见，Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１处理的根系活力最强，与其他处理之间差异明显，进一步表明Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１处理的幼苗质量最佳。

２．４灌溉方式对基质电导率、含水率和灌溉量的影响基质的电导率与幼苗根系的生长发育和营养吸收密切相关。

任瑞珍［２１］研究发现，黄瓜幼苗根系最适宜的营养液电导率范围是１５０～２００ｍｓ／ｍ。

不同灌溉方式处理后，西葫芦幼苗在试验期间的日平均基质电导率、含水率和灌溉量测定结果见表４。

从表４可见，在基质电导率方面，ＣＫ、Ａ１Ｂ３和Ａ２Ｂ３在整个试验期间日平均基质电导率均大于２００ｍｓ／ｍ，分别为２０８．４７、２０７．３１、２２９．８６ｍｓ／ｍ，都比其他处理大，差异明显。

Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１的日平均基质含水量最大，分别为２６．５６％、２７．７１％；而平均每次灌水量最小，分别为０．７６、０．８０ｋｇ，且与其他处理之间差异显著（Ｐ＜０．０５）；ＣＫ（顶部洒水灌溉）的总灌水量最大，达到了１６．００ｋｇ，说明其水分利用效率最低，这与马福生等［２２］在无土盆栽红掌（ＡｎｔｈｕｒｉｕｍａｎｄｒａｅａｎｕｍＬ．）潮汐灌溉技术研究的结果相似。

Ａ１Ｂ３和Ａ２Ｂ３的平均每次灌水量最大，分别为１．４７、１．５０ｋｇ，与其他处理之间差异显著（Ｐ＜０．０５），同时其总灌水量最小，分别为１０．３０、１０．４９ｋｇ，与其他处理之间差异显著（Ｐ＜０．０５），但从形态方面来看，不能满足西葫芦幼苗正常生长发育所需。

另外，Ａ１Ｂ１、Ａ２Ｂ１处理与ＣＫ比较，在总灌水量方面能分别节水１０％、６％，并且Ａ１Ｂ１比Ａ２Ｂ１处理还能节水４％。

２．５不同灌溉处理方式的西葫芦幼苗所有参数指标的聚类分析对试验的７个处理所测定的全部参数指标进行聚类分析，结果见图４。

从图４可见，在域值为０．５时，７个处理可聚为３类：

ＣＫ、Ａ１Ｂ２和Ａ２Ｂ２为Ⅰ类，Ａ１Ｂ３和Ａ２Ｂ３为Ⅱ类，Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１为Ⅲ类。

聚类后，不同处理的株高、茎粗、叶面积、根长、根体积、地上部干鲜重、地下部干鲜重、壮苗指数、Ｇ值、根冠比、叶绿素相对含量、净光合速率、根系活力、日平均基质电导率和含水量、平均每次灌水量，灌水总量和总灌溉次数这２０个指标均存在明显差异；其中重要参数指标壮苗指数、Ｇ值、根系活力和日平均基质含水量的高低排序是Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅰ类。

综合分析后发现，Ⅲ类处理（Ａ１Ｂ１和Ａ２Ｂ１）的西葫芦幼苗生长发育最佳，Ａ１Ｂ１的节水效率比Ａ２Ｂ１高。

３小结与讨论试验结果显示，在育苗初期（播种后１０ｄ），对照、潮汐灌溉的１５ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理、潮汐灌溉的３０ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理的西葫芦幼苗根系生长势最强；在育苗中期（播种后１５ｄ），潮汐灌溉的１５ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理、潮汐灌溉的３０ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理的西葫芦幼苗生长强于其他处理，同时，西葫芦的根体积在此时达到最大值；在育苗后期（播种后２０ｄ），各处理穴盘苗的根体积不再增长，甚至有所减少、出现老化现象，这是穴盘营养面积限制的结果［２３，２４］。

除潮汐灌溉的３０ｍｉｎ／次加１次/３ｄ处理外，各处理的壮苗指数和Ｇ值在不同育苗时期的差距在缩小。

播种后１５ｄ，潮汐灌溉的１５ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理、潮汐灌溉的３０ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理的净光合速率和根系活力均高于其他处理，证明穴盘苗地上部生长和地下部的营养吸收高度协调。

在整个育苗期间，对照的灌水量最大，但日平均基质含水量却不是最高，潮汐灌溉的灌水量明显少于顶部洒水灌溉，与对照相比，潮汐灌溉的１５ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理可节水１０％，潮汐灌溉的３０ｍｉｎ／次加１次／ｄ处理可节水６％，该结果与包长征等［１３］的研究结果相似，进一步证实潮汐灌溉的节水效率高；除潮汐灌溉的３０ｍｉｎ／次加１次/３ｄ处理外，潮汐灌溉的其他５个处理的日平均基质电导率均低于对照，这可能是潮汐灌溉对基质进行淋洗后，使盐分含量减少造成的，相关论证还需下一步完成。

另外，灌溉时间为１５ｍｉｎ的处理较灌溉时间为３０ｍｉｎ的处理在总灌水量方面要节水４％。

总的来看，适宜的潮汐灌溉方式在对西葫芦穴盘苗生长发育和节水效率方面都比顶部洒水灌溉方式优越，其中潮汐灌溉的灌溉频率比灌溉时长的作用重要。

温室环境里，在白天最高温度３０℃、夜间温度１５℃、日平均空气相对湿度在５０％的条件下，西葫芦穴盘育苗潮汐灌溉的最优灌溉制度是灌溉高度为穴盘高度的２／３（３ｃｍ）、灌溉时长为１５ｍｉｎ，灌溉频率为１次／ｄ。

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