李梅玲等
摘 要:以雞毛菜為材料,通過控制穴盤質(zhì)量,研究不同灌水量(100% ET、90% ET、80% ET和70% ET)對雞毛菜生長和生理的影響。試驗結(jié)果表明,補充灌水量100% ET及90% ET處理下雞毛菜地上部干鮮質(zhì)量、株高、莖粗均最高;80% ET處理下雞毛菜葉片葉綠素含量、可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖含量最優(yōu),但該處理下雞毛菜生物量顯著低于100% ET和90% ET處理的;70% ET處理除雞毛菜可溶性蛋白質(zhì)外,生物量與品質(zhì)均顯著低于其他處理。但100% ET處理耗水量高于90% ET處理的,因此,綜合雞毛菜生物量、品質(zhì)以及耗水量,在試驗設(shè)計的范圍內(nèi)90% ET灌水量是最適合雞毛菜生長的灌水處理。
關(guān)鍵詞:蒸騰蒸發(fā)量(ET);灌溉量;雞毛菜;穴盤質(zhì)量
中圖分類號:S634.3;S274 文獻標識碼:A 文章編號:1001-3547(2014)10-0027-05
設(shè)施栽培中水分管理是一項重要的工作,水分不僅是設(shè)施蔬菜產(chǎn)量形成的重要限制因子,在一定程度上也限制作物對養(yǎng)分的吸收利用,從而影響作物的品質(zhì)。研究表明,虧缺灌溉和過量灌溉均不利于作物生物量的積累,適宜的灌水量不僅可以提高植物的生物量,同時也利于作物有效利用養(yǎng)分[1,2],增加作物產(chǎn)量和品質(zhì)。據(jù)相關(guān)部門統(tǒng)計,中國大部分地區(qū)仍舊采用傳統(tǒng)的灌溉方式和灌溉技術(shù),管理比較粗放,水分利用效率較低,水分的有效利用率僅為30%~40%,遠遠落后于農(nóng)業(yè)較發(fā)達的國家和地區(qū)[3]。隨著農(nóng)業(yè)勞動者節(jié)水意識的增強以及設(shè)施農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)的迅猛發(fā)展,提高水分利用效率、優(yōu)化水肥管理,仍然是當今設(shè)施農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略亟待解決的問題[4]。
蔬菜作物是耗水量比較大的一類作物,因此,在蔬菜生產(chǎn)和栽培中,其節(jié)水灌溉的研究和優(yōu)化更為重要。近年來,關(guān)于國內(nèi)外保護地栽培中設(shè)施內(nèi)蔬菜灌溉指標已有廣泛研究[5],但以往的研究多以果菜類蔬菜如黃瓜、番茄等[1,6,7]為主,而在葉菜蔬菜栽培中的研究頗少。雞毛菜(Brassica campestris ssp. chinensis)是十字花科植物小白菜幼苗的俗稱, 此叫法在上海一帶較為普遍[8],是人們喜愛并廣泛食用的葉菜類蔬菜之一,目前,關(guān)于雞毛菜水分管理的研究報道較少,本試驗以雞毛菜為材料,研究不同灌溉量處理對雞毛菜生長和品質(zhì)的影響,為雞毛菜栽培灌溉量的探索提供理論依據(jù)。
1 材料與方法
1.1 試驗材料
試驗材料為華王雞毛菜。采用200 孔穴盤育苗,基質(zhì)為草炭和珍珠巖(體積比7∶3),雷力有機肥按質(zhì)量比為15%施入。
1.2 試驗設(shè)計
本試驗于2013年7月19日至8月16日在上海交通大學農(nóng)業(yè)與生物學院工程訓練中心溫室進行。整個生長周期溫室內(nèi)平均氣溫約為37℃(晝)/28℃(夜),溫室內(nèi)環(huán)境參數(shù)及基質(zhì)溫、濕度采用農(nóng)用通遠程監(jiān)控。生長期內(nèi)為了減少天氣變化時白天溫室內(nèi)溫、濕度劇烈波動,當溫室內(nèi)溫度超過35℃時,打開排風扇及頂窗進行降溫、除濕,正午當溫室內(nèi)溫度高于40℃時,打開遮陽網(wǎng)并對溫室內(nèi)進行人工噴水降溫、排風除濕。播種10 d后開始進行水分處理,每隔4 d取樣,進行生長和生理指標的測定,整個生長期內(nèi)共取樣5次。試驗采用農(nóng)用通監(jiān)測基質(zhì)含水量,統(tǒng)一復水下限基質(zhì)含水量為50%,試驗共設(shè)定4個灌水量處理,分別為處理Ⅰ(T1)補充灌水量為100% ET,處理Ⅱ(T2)補充灌水量為90% ET,處理Ⅲ(T3)補充灌水量為80% ET,處理Ⅳ(T4)補充灌水量為70% ET。其中ET表示蒸騰蒸發(fā)量,是指24 h基質(zhì)(土壤)以及植物蒸發(fā)蒸騰散失水分的總和。ET受氣候狀況影響,故本試驗中每隔4 d對ET值進行一次標準化。整個生長期內(nèi),共5次對ET進行標準化,每次標準化為6次重復后平均所得,具體見表1。
1.3 指標測定與方法
每次復水前后稱量穴盤質(zhì)量、基質(zhì)相對濕度。基質(zhì)相對濕度采用農(nóng)用通監(jiān)測,為水分與基質(zhì)的體積比。選取長勢一致的植株,每隔4 d測定一次雞毛菜生長和生理指標,每次隨機抽取3棵植株,稱量地上部分干、鮮質(zhì)量,每個處理3次重復,整個生長期共取樣4次。用掃描儀測定其單株葉面積。葉綠素采用浸提法[9]測定,葉片可溶性糖采用蒽酮比色法[10]測定,葉片可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍-G250 染色法[10]測定。
ET標準化通過稱量穴盤質(zhì)量而得,其具體過程為使穴盤中基質(zhì)充分吸水,30 min后測得穴盤質(zhì)量為m0,24 h后測得該穴盤質(zhì)量為m1,ET= m0-m1[11]。
1.4 數(shù)據(jù)分析
試驗數(shù)據(jù)均采用Excel 2010及SAS 9.1.3 Portable軟件分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 灌溉量對穴盤質(zhì)量及耗水量的影響
由圖1可以看出,不同灌水量對穴盤質(zhì)量有顯著性影響。隨著處理時間的延長,不同處理穴盤質(zhì)量均有一定程度的降低,水分虧缺導致穴盤質(zhì)量(基質(zhì)含水量)顯著降低,T1處理穴盤質(zhì)量顯著高于其他3個處理。隨時間延長,T4穴盤質(zhì)量降低最大,其次為T3,再次為T2。在整個生長期間T1處理穴盤質(zhì)量變化幅度不明顯,基本是恒定的。穴盤質(zhì)量大小與基質(zhì)含水量變化一致,即穴盤質(zhì)量可反映基質(zhì)含水量的大小[12],基質(zhì)含水量的大小直接影響雞毛菜的生長狀況。不同處理耗水量大小依次為T1>T2>T3>T4(表2)。
2.2 灌溉量對雞毛菜形態(tài)指標的影響
雞毛菜株高、莖粗是形成其產(chǎn)量的基礎(chǔ),其變化量大小反映了雞毛菜生物量的多少。由圖2可以看出,不同灌水量處理顯著影響雞毛菜的生長。在生長前期,不同處理間隨著灌水量的增加株高增大,其中處理T1與T2顯著高于T4(P=0.034 4,P=0.008 1),其他處理間株高差異不顯著。由圖2A可以看出,T2株高在整個生長期持續(xù)穩(wěn)定增加,且生長速度最快,在生長末期上升至最大。圖2B顯示,在整個生長周期,T1、T2、T3處理間莖粗無顯著性差異,但T4莖粗顯著低于T1(P=0.028 5)、T2(P= 0.042 5)。在生長前期T3莖粗最大,說明一定程度的水分虧缺有利于雞毛菜莖部的橫向生長。在整個生長期T4莖粗最小、T1次之,說明長時間水分過多、過少均不利于雞毛菜莖部生長,影響植株健壯,最終影響植株產(chǎn)量形成。
2.3 灌溉量對雞毛菜地上部生物量的影響
由圖3可以看出,在整個生長期內(nèi),T1、T2、T3、T4雞毛菜單株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均總體呈現(xiàn)上升趨勢。在生長前期各處理間差異不顯著,但在生長末期T4單株鮮質(zhì)量顯著(P= 0.001)低于另外3個處理。在生長前期,雞毛菜單株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量并非隨著灌溉量的增加而增加。如圖3所示,T3單株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均高于T2,這可能是由于T3在苗期水分適當虧缺,雞毛菜植株長勢健壯,但隨著處理時間延長,與T3相比,T2始終保持較高的生長速率,故在生長末期其單株鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均達到最高。
2.4 灌溉量對雞毛菜葉片中葉綠素含量的影響
由圖4可以看出,在整個生長周期,各處理雞毛菜葉綠素含量均呈現(xiàn)先下降再上升又下降的趨勢,但不同灌溉量對雞毛菜葉綠素含量影響差異不顯著(P =0.467 5)。該結(jié)果與圖3中產(chǎn)量指標并不一致,可能是由于雞毛菜葉面積相對其他植物較小,在該葉面積條件下,葉綠素含量的多少對植株光合產(chǎn)物積累的影響是有限的。盡管在一些逆境條件下(如低溫等),可能由于葉片生長受阻,葉綠素含量畸形富集[13],但在正常生長條件下,一般認為葉綠素含量與葉片光合能力成正比關(guān)系。對幼苗來說,由于葉面積相對較小,在正常發(fā)育的情況下提高葉綠素含量對提高整株光合能力就顯得更為重要。
2.5 灌溉量對雞毛菜可溶性蛋白質(zhì)和可溶性糖含量的影響
本試驗中不同灌溉量對可溶性蛋白質(zhì)含量無顯著性(P=0.652 5)影響,但顯著影響雞毛菜可溶性糖含量(P=0.003),由圖5A可以看出,在整個生長期內(nèi)T1和T4雞毛菜葉片中可溶性蛋白質(zhì)含量最高,T3次之,T2最低,這是由于T1、T4處理水分脅迫嚴重導致葉片中可溶性蛋白質(zhì)積累以緩解水分脅迫,說明水分過低和過高均顯著影響植物細胞代謝物質(zhì)的分配。圖5B中不同處理雞毛菜葉片可溶性糖含量大小依次為T3>T1>T2>T4??扇苄蕴遣粌H是植物細胞內(nèi)光合產(chǎn)物之一,也是細胞內(nèi)重要的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì),其含量不僅反映植物的品質(zhì),也反映了植物對脅迫的響應(yīng)。如圖5B所示,適度的水分過量、水分虧缺均導致可溶性糖含量增加,T4中葉綠素含量最低,可能是由于雞毛菜水分虧缺嚴重,導致細胞內(nèi)代謝紊亂、可溶性糖降解,而使其含量呈現(xiàn)下降趨勢。
3 討論
3.1 灌溉量對基質(zhì)含水量以及耗水量的影響
基質(zhì)中水分含量與蔬菜作物的生理活動有密切關(guān)系,基質(zhì)含水量的變化直接引起作物體內(nèi)的生理變化,最終影響作物的形態(tài)建成與產(chǎn)量形成[14,15]。本試驗通過稱量穴盤質(zhì)量控制灌溉量,從而控制不同處理中基質(zhì)的水分含量。研究結(jié)果表明,不同灌溉量對基質(zhì)含水量有顯著性影響,其基質(zhì)含水量大小分別為T1>T2>T3>T4(圖1),且各處理間差異顯著。不同處理耗水量大小依次為T1>T2>T3>T4(表2),由此可見,在生物量無顯著性差異的情況下T1耗水量顯著高于T2,在考慮高效利用水分,T2處理更能實現(xiàn)高效生產(chǎn),在此層面上T2處理優(yōu)于T1。
3.2 灌溉量對雞毛菜產(chǎn)量的影響
本試驗研究結(jié)果表明,不同灌溉量處理顯著影響雞毛菜的生長。在雞毛菜的整個生長周期,灌溉量為100% ET和90% ET處理條件下雞毛菜的地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、株高、莖粗均最大,但兩者差異不顯著;灌溉量為70% ET處理條件下雞毛菜地上部的鮮質(zhì)量、干質(zhì)量、株高、莖粗均最小,說明隨著灌溉量增加,雞毛菜生物量增加,增加灌溉量在夏季栽培中可顯著提高雞毛菜生物量積累,該結(jié)果與裴蕓等[16]在以生菜為材料中的試驗結(jié)果一致。
3.3 灌溉量對雞毛菜品質(zhì)的影響
適當降低灌溉量可提高雞毛菜的品質(zhì),該結(jié)果與前人結(jié)果一致[17~19]。本試驗結(jié)果表明,在一定程度上,隨著灌溉量的降低,雞毛菜可溶性蛋白含量、可溶性糖含量均呈遞增趨勢,當灌溉量過低時導致可溶性糖含量降低,這可能是由于細胞內(nèi)代謝紊亂導致可溶性糖形成受阻而分解加劇,從而使其積累減低[20]。灌溉量為80% ET處理下,綜合可溶性糖和可溶性蛋白含量顯著高于其他3個處理,灌溉量為70% ET處理下,雞毛菜中可溶性糖含量極顯著低于其他2個處理,且T4處理下雞毛菜可溶性蛋白質(zhì)含量最高,也說明了此時水分虧缺嚴重,細胞內(nèi)代謝失調(diào),不僅影響其品質(zhì),而且嚴重抑制其正常生長,綜合以上因素,我們得出控制灌溉量要有一定限度,本試驗研究表明,為了保證雞毛菜具有良好的品質(zhì),灌溉量不宜低于80% ET。
4 結(jié)論
在實際生產(chǎn)中,雞毛菜產(chǎn)量和品質(zhì)是生產(chǎn)者都要考慮的重要因素。本試驗中,盡管80% ET處理條件下雞毛菜綜合品質(zhì)最優(yōu),但其產(chǎn)量顯著低于T1(100% ET)和T2(90% ET)2個處理(圖3)。100% ET和90% ET灌溉量處理條件下雞毛菜產(chǎn)量顯著高于80% ET灌溉量處理,其品質(zhì)略低于80% ET灌溉量處理,因此,綜合產(chǎn)量和品質(zhì)因素考慮,100% ET和90% ET灌溉量是較適宜雞毛菜菜產(chǎn)量和品質(zhì)的補充灌水量,但在考慮耗水量的問題上,為了盡可能地提高水分利用效率,90% ET處理下為處理范圍內(nèi)最適宜的理論灌溉量。該結(jié)論可用于指導潮汐灌溉,潮汐式灌溉穴盤內(nèi)基質(zhì)水分含量瞬間達到飽和,在不考慮耗水量的基礎(chǔ)上,本試驗證明,高灌溉量有利于雞毛菜的生長,又因潮汐式灌溉量系統(tǒng)具有回收多余灌溉水的能力,故能減少灌溉水的散失,從而有效利用水分,降低耗水量。
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