營養液供液量對夏秋茬基質培茄子生長發育、產量及品質的影響

哈婷 張向梅 高艷明 李建設

【摘要】為探究夏秋茬基質培茄子合理的營養液供液量，提高產量及水分利用效率，試驗設計每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8個處理，研究供液量對茄子生長生理指標、品質及產量等影響，以期為農民提供精準的灌溉制度。結果表明：供液量為700 mL時，可有效促進植株生長，株高達到129.35 cm，葉面積提高15.56%，根冠比最大；地上部鮮物質量與300、1700 mL處理相比提高39.3%、28.5%；品質指標隨供液量的增加先增大后減小，700、900 mL處理可溶性總糖、VC含量高于其他處理，VC含量分別增加2.14、2.43 mg/g。900 mL處理根系活力、光合速率、單果質量表現最好，但700 mL處理產量最大，水分利用效率高于900 mL；700ml處理產值高于其他處理，以2.2元/kg計算，產值為150222元。綜合考慮，每株每天供液700 mL為茄子理想的供液量。

隨著科技的進步，設施蔬菜成為我國主要的經濟產業，蔬菜種植面積約200萬hm2，人均食用量達到57 kg[1-2]。茄子是北方設施園藝主栽蔬菜，屬茄科茄屬，深根系作物，具有較高的營養、經濟價值。水肥是促進茄子生長、增產增收的必要因素。合理的水肥調控可以調節土壤理化性質，促進地上部與地下部協調生長，減少無效的蒸發量，從而提高水分利用效率，促進產量及品質的形成[3]。在實際生產中，為了節約成本，種植者多采用粗放的管理模式，水肥供液量不合理，導致產量、品質及水分利用效率下降，影響生長發育。因此，確定科學合理的水肥供液量，提高茄子產量及品質，一直是國內外學者研究的課題。鄭國保等[4]通過設定5個不同的灌溉定額，認為產量隨供液量的增加而減少，設施茄子最佳的灌溉定額為550～700 mm最佳。徐軍用[5]、米國全[6]認為適度的灌水下限有利于提高茄子產量。也有學者指出，適度的水分脅迫能夠促進根系生長，最終提高果實產量及品質[7]。近幾年，國內的學者指出采用水肥一體化的營養液基質栽培技術能夠提高蔬菜水分利用效率、增加產量[8-9]。但對精準化營養液供液量的研究鮮有報道，因此該試驗以茄子‘黑帥為試材，分析不同供液量對茄子生長、生理、品質及產量等指標的影響，確定每株每天的供液量，以期為農民提供合理的生產技術指導。

試驗材料與方法

試驗材料

試驗于2016年7～12月在寧夏園藝博覽園科研開發區智能玻璃溫室中進行，該地區屬于溫帶大陸性氣候，四季分明。栽培基質為混合基質，理化性質為：pH為6.54，電導率1.603 mS/cm，速效氮509 mg/kg，速效鉀154 mg/kg，速效磷1359.5 mg/kg，體積質量0.33 g/cm3。供試材料為‘黑帥（沈陽德億農業發展有限公司提供），營養液（寧夏大學研發的營養液）具體配方見表1。

試驗設計

試驗設每株每天供液量300、500、700、900、1100、1300、1500、1700 mL共8個處理，采用隨機區組設計，3次重復?；|槽培，雙排定植，每槽栽2株，行距60 cm，株距30 cm，小區面積11.4 m2。試驗于7月31日定植，緩苗1周后按處理進行灌水，灌水時間為每天9：00，12月2日試驗結束，全生育期共125天。

試驗裝置

首先在營養液池中將營養液配好，然后通過水泵將營養液輸送到200 L的水桶中，在每個水桶中放置1個45 W潛水泵，將營養液通過插箭滴灌系統輸送至植株根部，每株配置一個插箭，每個潛水泵控制1個處理（3個小區）。通過前期預試驗將灌溉所需時間計算好，利用時間控制器（金科德定時器，慈溪市科德電器廠生產）進行灌水處理，具體試驗裝置如圖1所示。

試驗測定指標

生長指標測定

定植后每小區選5株長勢均勻的植株進行標記掛牌，從開始處理灌水后，每隔15天測定茄子植株株高（用卷尺測量莖基部到生長點的自然高度）、莖粗（采用精度為0.02 mm的游標卡尺在子葉下1 cm進行測定）、葉面積（利用卷尺測量最大葉片的長和寬，采用吳遠藩公式[10]計算）、葉綠素含量（采用便攜式葉綠素測量儀測定）。

地上部與地下部的干鮮比

在拉秧前，每小區取3株完整的茄子植株，稱取地上、地下部鮮重，然后放入烘箱，105℃殺青25 min后，于80℃恒溫烘干48 h，稱取地上部與地下部的干物質質量，計算根冠比。

根系的發育情況

茄子拉秧前挖取根系，每小區取3個根樣，采用Epson expression 1680型掃描儀對根樣進行掃描，掃描出的圖像用Win-RHIZO根系分析軟件進行分析得到根樣的根長。

光合指標的測定

于盛果期測定光合指標（德國 WALZ GFS3000光合儀）的日變化，分別于9：00、11：00、13：00、15：00、17：00進行測量，每處理隨機取3株，選取從頂部往下數第3片功能葉進行測定。

生理指標的測定

于茄子盛果期，10：00選3株植株，取頂部的3片功能葉，測定電導率、細胞膜透性、丙二醛及根系活力（依據植物生理試驗指導書[11]）。

果實品質指標的測定

在茄子第2穗果成熟期，每小區隨機取5個茄子于實驗室測定品質指標?？扇苄钥偺遣捎幂焱壬?、VC采用鉬藍比色法、可溶性固形物采用TD-45數字折光儀測定、有機酸采用NaOH滴定法、蛋白質采用考馬斯亮藍法、硝態氮采用水楊酸法測定。

產量及水分利用率計算

采摘時，測定單果重、單株結果數，計算各小區的平均產量并折算，計算水分利用率（產量/灌水量）。

數據處理方法

利用Excel2007進行數據處理，采用DPS7.05軟件進行方差分析。

結果與分析

不同供液量對茄子生長指標及葉綠素的影響

株高、莖粗是反映植株生長狀況的重要指標，由圖2可知，各處理株高隨生育期的延長而增大。前期茄子生長速度較快而后期減慢，主要是由于進入結果期，生殖生長加快，營養生長減慢。生長前期處理間無顯著差異，9月1日后差異逐漸增大，隨供液量的增加植株株高呈先增后降趨勢，700、900 mL處理顯著高于其他處理。10月1日700 mL處理株高達到最大值，較300?500 mL處理提高21.28%、13.56%。莖粗的變化趨勢與株高基本一致，各處理差異顯著，整個生育期700、900 mL處理始終高于其他處理。10月1日，900 mL處理的莖粗達到16.94 mm，較1500、1700 mL處理分別提高18.87%、22.66%?？梢?，供液量過多或過少均不利于茄子植株的橫向生長。葉片是植株進行光合作用的重要場所，葉面積隨供液量的增加先增后減，前期處理間無顯著差異，但生長速度較快，后期趨于平穩，茄子盛果期的葉面積顯著高于開花期，10月1日各處理達到最大值，由高到低分別為700、900、1100、1300、1500、1700、500、300 mL處理。700、900 mL與300 mL處理相比葉面積分別提高15.56%、11.44%。葉綠素是光合作用的重要組成部分，間接影響植株生長發育，圖中各處理隨時間推移，曲線變化穩定，處理間無顯著差異，可能是因為除水分影響葉綠素含量的因素外，溫度、光照的高低也會直接導致含量的增加。綜合分析可知，當供液量為700、900 mL處理時，有利于植株的生長。

不同供液量對茄子地上部分、地下部分干鮮物質量及根冠比的影響

由表2可知，隨供液量的增加，茄子地上、地下部鮮干物質量呈先增加后減小的趨勢。當供液量為700、900 mL處理時，地上部鮮、干物質量高于其他處理，此后隨供液量的增加而下降，700 mL處理的地上部鮮物質量與300、1700 mL處理相比提高39.3%、28.5%。而在1100 mL處理時地下部鮮、干物質量達到最大值，這主要是由于供液量的加大導致地下部的徒長，可見供液量過少或過多均不利茄子地上部的生長。根冠比是反映地上部與地下部的相關性，由表2可知，隨供液量增加根冠比呈先增加后減小趨勢，以700 mL處理最大，300 mL處理次之，1700 mL處理最小。由此發現，在適當的供液范圍內增加供液量可促進植株地上部與地下部的協調生長，過多則會抑制。

不同供液量對茄子根系的影響

根系是功能器官，也是植株吸收養分并轉化的主要場所，發育情況的好壞直接影響植株生長及產量品質。由表3可知，單株根總體積及根總面積隨供液量的增加呈先增大后減小趨勢，供液量為700、900 mL處理的根總面積顯著高于其他處理，較1700 mL處理分別提高了54.03%、54.90%。根總體積表現為700、900 mL處理較好，1700 mL處理最小。各處理根總長隨供液量的增加而增大，以1300、1500、1700 mL處理較好，與700 mL處理相比分別提高了17.04%、16.9%、24.44%，這主要是由于茄子屬于深根作物，需水量大，但是水量過大會造成根縱向生長。各處理根平均直徑無顯著差異，但900 mL處理的根平均直徑最大，700 mL處理次之，1700 mL處理最小。

不同供液量對茄子光合指標的影響

光合作用是植物將光能轉化為化學能的過程，水和礦質元素作為原料之一，直接影響根系的活動，從而間接對光合作用產生影響。光合速率、葉片氣孔導度是衡量光合作用的重要指標。由圖3可知，葉片氣孔導度隨時間的推移呈雙峰變化趨勢，峰值分別出現在11：00和15：00，9：00各處理無顯著差異。11：00達到最大值，此時氣孔張開程度最大，溫度、光照也逐漸增強，為光合作用的高峰期，700 mL處理的葉片氣孔導度最大，達到204.46。13：00各處理達到最小值，這主要是由于溫度過高導致葉片氣孔關閉，進行“午休”。此后隨溫度降低，氣孔張開，各處理氣孔導度略有上升，15：00后開始下降，1500、1700 mL處理下降速度較快。光合速率的日變化趨勢則成單峰型，隨時間推移先增大后減小，13：00出現峰值，這是由于清晨太陽輻射強度小，室內氣溫較低，隨輻射強度的增加氣溫開始回升。正午時到達最大值，各處理光合速率差異顯著，700、900 mL處理顯著高于其他處理，此后開始隨溫度的降低而下降。隨供液量的增加，300、500、700 mL處理的下降速度較慢，1500、1700 mL處理的下降速度快，由此可見，光合作用與供液量之間是有一定閾值的，超過了這個閾值則會出現抑制狀態。

不同供液量對茄子電導率、細胞膜透性、丙二醛及根系活力的影響

細胞膜透性、電導率及丙二醛是衡量植物是否受到逆境脅迫的主要指標，水分脅迫下這些指標會有不同程度的變化，間接的影響植物生長。由表4可知，隨供液量的增加各指標呈下降趨勢，300、500 mL處理的細胞膜透性、電導率、丙二醛高于其他處理，1700 mL最小，其中300 mL的細胞膜透性、電導率與1700 mL相比分別增加了58.52%、32.15%?？梢婋S著供液量的減少，各處理受到不同程度的水分脅迫，300、500 mL處理脅迫程度較為嚴重。根系活力是反映根系功能強弱的主要依據，隨供液量的增加先增加后下降，700、900 mL處理的值高于其他處理，與最低的300 mL處理相比根系活力分別提高了73.03%、73.4%，各處理差異顯著。900 mL處理后，根系活力開始下降，可能是由于水分過多，導致根系對水分的需求達到飽和狀態，抑制了根系的吸收功能，使根系活力下降。

不同供液量對茄子品質的影響

果實品質的優劣決定蔬菜的商品價值，水肥是影響品質的重要因素。由表5可知，不同供液量處理對茄子果實品質的影響基本一致，隨供液量增加先增加后減小。700、900 mL處理的可溶性總糖、VC含量高于其他處理，與水量最大的1700 mL處理相比，可溶性糖含量分別增加3.9%、3.7%，與水量最小的300 mL相比，VC含量分別增加了2.14、2.43 mg/g。各處理有機酸含量差異不顯著，但當供液量為700 mL處理時，有機酸含量最大，此后隨供液量的增加有所下降。水肥是蛋白質形成的主要組成部分，表中各處理蛋白質含量有一定的差異性。供液量為300、500、700 mL處理的含量較高，以700 mL處理最大，達到1.56 mg/100 g，而1300、1500、1700 mL處理顯著低于其他處理，以1700 mL處理最小，僅為0.03 mg/100 g。硝態氮的含量在一定水量范圍內隨供液量的增加呈上升趨勢，700 mL處理最大，此后開始下降?？梢姽┮毫窟^低或過高會降低果實品質。

不同供液量對產量及水分利用效率的影響

由表6可知，不同處理對茄子單果質量、單株結果數及產量有一定的影響，隨供液量的增加先增加后減小，900 mL處理的單果質量顯著高于其他處理，比水量最大的1700 mL增加0.15 kg。產量表現為700 mL處理最大，達到68282.54 kg/hm2，900 mL處理次之、300 mL處理最小。這主要是由于供液量過低時，基質含水率小，不利于植株根系對水分的吸收，導致茄子果實生長受到限制，但供液量過高會導致基質中氧氣減少，降低根系呼吸作用，減弱生殖生長，影響產量。水分利用效率則成相反的變化趨勢，隨供液量增加而降低，300 mL處理的水分利用效率最大，1700 mL處理最小，可能與基質含水量是否達到飽和狀態有關。

結論與討論

營養液供液量對茄子生長、生理指標有一定的影響，試驗結果表明：隨供液量的增加，株高、莖粗、葉面積呈先增大后減小趨勢，700 mL處理生長勢最好。茄子地上、地下部鮮干物質量也表現為相同的變化趨勢，700、900 mL處理顯著高于其他處理。此結論與楊振宇等[12]研究結果基本一致，供液量過多，使根部透氣性變差，降低了根系對養分的吸收，抑制地上部與地下部的協調生長，不利于茄子的生長。葉片氣孔導度、光合速率的日變化隨供液量的增加先增大后減小，在光合作用的高峰期，700 mL處理的葉片氣孔導度最大。正午時，各處理光合速率差異顯著，700、900 mL處理顯著高于其他處理。這是由于水量與溫度之間有一定關聯，供液量過多導致土壤表層含水量多，溫度下降快，致使外部環境不利于光合作用[13]。

不同供液量對果實品質有影響，水量過高或過低會顯著降低果實中的可溶性糖、蛋白質及硝態氮含量，供液量為700 mL處理時，有利于品質的形成。此與李文霞[14]研究結論基本一致，過低的供液量滿足不了植株對養分的需求，阻礙根系養分的向上運輸，抑制果實營養物質的積累。供液量對產量及水分利用效率也有影響，有研究表明適當的增加供液量可提高產量及水分利用效率[15-17]。該試驗研究表明，適當的增加供液量提高果實的單果質量、單株結果數，產量表現為700 mL處理最大，達到68282.54 kg/hm2，但供液量過大，抑制果實的生長，降低了水分利用效率，可能與土壤含水量是否達到飽和狀態有關。

從供液量來看，700 mL較500、300 mL處理整個生育期分別增加965.4、482.7 m3/hm2，營養液按成本10元/m3計算，分別增加9654、4827元。但從產值看，茄子按2.2元/kg計算，則700、500、300 mL處理產值分別為150222、110072、100309元，減去多澆灌的營養液支出，700 mL較500、300 mL處理產值分別增加35323、40259元，由此表明，700 mL處理產值最高。綜合茄子植株生長的光合作用、品質、產量幾個指標和產值，每株每天供液700 mL是茄子較為合理的營養液供液量。

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