不同配方營養液對黃瓜種子萌發及幼苗生長的影響

閆小紅，曾建軍，陳章勤，張春麗

（井岡山大學生命科學學院，江西，吉安 343009）

水培是當今蔬菜種植的主要模式之一，可以使蔬菜有效地擺脫對土壤的依賴以及自然環境條件的制約，避免土傳病害、連作障礙及土壤污染等因素的危害和限制[1-2]。同時，水培蔬菜還具有凈化水質的作用[3-5]，從而為改善水體富營養化提出了新的思路，實現生產和生態修復雙贏。通過選育優良品種，優化培養條件，培養優質壯苗是現代蔬菜高質高產的基礎。水培過程中，水溶液作為土壤的替代物，因而水溶液的相關性狀將直接對蔬菜的生長發育產生影響。學者大量研究表明，不同營養液營養組分[2,6-8]、溫度[9]、pH 值[10]、激素[11-12]、氧含量[13]等均對蔬菜的生長發育產生影響。因而，篩選營養液配方，優化水培條件對蔬菜的水培生產具有重要意義。

黃瓜（Cucumis sativus）是我國重要的瓜果類蔬菜之一，具有重要的營養價值及防衰老等功能性價值。由于土壤栽培中連作障礙及土壤污染等因素的限制[14]，水培成為黃瓜目前大力推廣的栽培模式之一，而營養液條件是黃瓜水培的重要基礎。因此，篩選合適營養液配方，優化培養條件對黃瓜水培生產實踐具有重要意義。研究表明，不同營養液濃度[15-16]、營養液不同 pH[17]、氧氣含量[18]、植物生長物質種類與濃度[19]及根際溫度[20]等對黃瓜的生長發育、光合特性和產量品質等產生影響?？梢?，目前的研究更多地集中在營養液單因素條件優化方面，而缺乏多因素條件的整體系統優化。同時，市面上水培植物營養液種類眾多，到底哪種或那些適合黃瓜的水培還有待進一步篩選。為此，本研究擬以黃瓜為研究對象，通過室內生物測定的方法，比較目前常用的幾種不同配方營養液條件下黃瓜種子萌發及幼苗生長特性，篩選適宜黃瓜水培的營養液，從而為黃瓜的水培種植生產提供重要理論基礎和指導性作用。

1 材料與方法

1.1 供試材料與營養液

以黃瓜品種亞美 16號（北京愛德萬斯種子有限公司）為受試材料，該品種為廣適長條型品種，具有植株生長勢強，抗病性強，產量高等特性。

選擇目前最為常用的4種水培營養液，按配方進行配制，營養液配方如下，配方1：每升溶液中，硝酸鈣950 mg、硝酸鉀810 mg、硫酸鎂500 mg、磷酸二氫銨155 mg、EDTA鐵鈉鹽20 mg、硼酸3 mg、硫酸錳2 mg、硫酸鋅0.22 mg、硫酸銅0.05 mg、鉬酸鈉0.02 mg；配方2：每升溶液中，硝酸鈣1216 mg、硝酸銨42.1 mg、磷酸二氫鉀208 mg、硫酸鉀393 mg、硝酸鉀395 mg、硫酸鎂466 mg；配方3：每升溶液中，硝酸鈣900 mg、硝酸鉀810 mg、硫酸鎂500 mg、過磷酸鈣840 mg；配方4：每升溶液中，硝酸鈣945 mg、硫酸鉀607 mg、磷酸二氫銨115 mg、硫酸鎂493 mg。

1.2 實驗方法

1.2.1 不同配方營養液中黃瓜種子萌發特性測定

選取若干籽粒飽滿的黃瓜種子，置于去離子水中浸泡5 h，然后將30粒置于直徑9 cm培養皿中（鋪有一張濾紙），加入8 mL相應的不同配方營養液，將培養皿置于人工氣候箱中進行培養，培養條件為(25 ± 1) ℃的溫度，L/D=12 h : 12 h，70%的濕度。之后，每天統計萌發種子數，以胚根突破種皮1 mm作為發芽標準，連續7 d。每處理設5次重復，每皿為1個重復。同時設去離子水空白對照。計算萌發率、發芽勢、發芽指數及活力指數等指標。計算公式如下：

萌發率（GR）=n/N × 100%；

發芽勢（GP）=規定時間（3 d）內發芽數/N ×100%；

發芽指數（GI）=∑Gt/Dt；

活力指數（VI）=發芽指數（GI）× FW。

其中 n為最終發芽數；N處理的種子數；Gt為處理第t天的發芽數；Dt為相應的發芽天數；FW為10株幼苗鮮重。

1.2.2 不同配方營養液中黃瓜幼苗生長特性測定

選取已萌發的黃瓜種子10粒置于容積50 mL的玻璃燒杯中，燒杯底部鋪有1層玻璃珠（直徑5 mm）和1張濾紙，用移液器加入8 mL相應營養液（對照直接加入相同量的去離子水），然后將燒杯置于溫度為(25 ± 1) ℃，L/D=12 h : 12 h，濕度為70%的人工氣候箱中進行培養，7 d后用直尺測量各植株的根長和苗高，同時測定 10株的鮮質量。每處理設5次重復，每燒杯為1個重復。

1.3 數據處理

所有數據均采用excel和SPSS 19.0軟件進行統計處理，采用Duncan檢驗法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同配方營養液對黃瓜種子萌發特性的影響

圖1和表1顯示了不同配方營養液對黃瓜種子萌發特性的影響?？梢?，不同營養液中黃瓜種子的萌發特性雖然存在一定的差異，但差異并不顯著。各營養液及對照中，黃瓜種子最終萌發率均大于94%，發芽勢均大于90%，且各處理間沒有顯著差異（P＞ 0.05）。對照、配方1和2溶液中黃瓜種子的發芽指數相對較高，之間沒有顯著差異（P＞0.05），但對照中的發芽指數顯著高于配方3和4溶液（P＜ 0.05），分別是后兩個處理的1.14倍和1.13倍。對照和配方2營養液中黃瓜種子的活力指數顯著高于配方1、3和4（P＜ 0.05），且配方3的活力指數最小，僅為對照的78.74%。

圖1 不同營養液中黃瓜種子的萌發進程Fig.1 The seed germination process of cucumber in different nutrient solutions

表1 不同營養液對黃瓜種子萌發率、發芽勢、發芽指數及活力指數的影響Table 1 Effects of different nutrient solutions on the germination rate, germination potential, germination index and vigor index of cucumber

2.2 不同配方營養液對黃瓜幼苗生長的影響

2.2.1 不同配方營養液對黃瓜幼苗根長和苗高的影響

圖2顯示了不同營養液對黃瓜幼苗根長和苗高的影響。對照處理中黃瓜幼苗的根長最大，為(7.38± 0.33 cm)，其后依次為配方2、1、3和4，且對照與配方2營養液處理間沒有顯著差異(P＞ 0.05)，對照處理顯著高于配方3和4營養液處理(P＜ 0.05)，配方4營養液中黃瓜幼苗的根長最小(5.02 ± 0.21) cm，為對照的68.02%。配方1和3營養液中黃瓜幼苗的苗高相對較大，分別為(13.37 ± 0.26) cm和(13.42 ±0.22) cm，兩處理間沒有顯著差異（P＞ 0.05），但顯著高于對照、配方2和4（P＜ 0.05），且對照中的苗高最小，僅為配方1和3處理下苗高的85%左右。

圖2 不同配方營養液對黃瓜幼苗根長和苗高的影響Fig.2 Effects of different nutrient solutions on the seedling root length and seeding height of cucumber

2.2.2 不同配方營養液對黃瓜幼苗鮮重的影響

圖3顯示了不同營養液配方對黃瓜幼苗鮮重的影響?？梢?，配方3溶液中黃瓜幼苗的單株鮮重最高（448.23 ± 5.66 mg），其后依次為配方1、4、2和對照，且配方3處理顯著高于其它處理（P＜ 0.05），其單株鮮重是對照的1.31倍。

圖3 不同配方營養液對黃瓜幼苗鮮重的影響Fig.3 Effects of different nutrient solutions on the seedling fresh weight of cucumber

3 討論

植物種子萌發是植物發育過程中的關鍵階段，其直接決定著植株的存活及后期的生長發育狀況[21]。環境條件是影響植物種子萌發的重要因素。大多數植物種子的萌發不需要光照，而一些植物種子的萌發光照條件將對其產生重要影響。比如光照對紫莖澤蘭（Eupatorium adenophorum）、醴腸（Eclipta prostrata）及大狼把草（Bidens frondosa）等部分菊科植物瘦果萌發產生促進作用，而黑暗不利于其萌發[22-24]。溫度對植物種子的萌發產生重要影響，不同植物顯示了不同的適宜溫度，昆侖雪菊（Kunlun chrysanthemum）[25]等較多植物種子萌發的適宜溫度常為25 ℃左右，白莧（Amaranthus albus）[26]和木棉（Bombax malabaricum）[27]等少量植物種子萌發的適宜溫度為30 ℃左右，而關蒼術（Atractylodes japonica）[28]等的適宜溫度為15 ℃左右，溫度過高和過低都將對植物種子萌發產生抑制作用。不同鹽離子種類和同種鹽離子的不同濃度均對植物種子的萌發產生顯著影響[29-30]。不同營養液中可以提供不同類型、不同含量的鹽離子，因此營養液的差異也對植物種子的萌發產生一定的影響。本研究結果表明，不同營養液中黃瓜種子的萌發特性雖然存在一定的差異。最終萌發率均大于94%，發芽勢均大于90%，各處理間沒有顯著差異（P＞ 0.05）。對照、配方1和配方2溶液中黃瓜種子的發芽指數相對較高，且對照中的發芽指數顯著高于配方3和配方4溶液（P＜ 0.05）。對照和配方2營養液中黃瓜種子的活力指數顯著高于配方1、3和4（P＜ 0.05）?？梢?，雖然不同營養液中黃瓜的最終種子萌發率沒有顯著差異，但部分營養液間的萌發進程存在顯著差異，配方2和配方1相對較適合于黃瓜種子的萌發。

幼苗生長是植物生長發育的另一重要階段，而幼苗也是植物生活史中最脆弱的階段，對極端環境的耐受性相對較弱[31]。本研究表明，對照處理中黃瓜幼苗的根長最大，其后依次為配方 2、配方 1、配方3和配方4，且對照與配方2營養液以及配方2和配方 1營養液處理間沒有顯著差異（P＞0.05）。配方1和配方3營養液中黃瓜幼苗的苗高顯著高于對照、配方2和配方4（P＜ 0.05）。配方3溶液中黃瓜幼苗的單株鮮重最高（448.23 ± 5.66）mg，其后依次為配方1、配方4、配方2和對照，且配方3處理顯著高于其它處理（P＜ 0.05）。這一結果一方面顯示了不同營養液配方中黃瓜幼苗生長的差異性，另一方面也表明配方1和配方3溶液較適合于黃瓜幼苗的生長。這種差異性在其它研究中也得到驗證。張曉勇等[6]研究表明，在塊莖膨大期，低離子濃度營養液（C≤2124.26 mg·L-1）有利于其塊莖的形成，但不利于匍匐莖的形成，同時降低了植株的葉面積、根系活力及光合作用效率，而高離子濃度營養液（4248.51 mg·L-1）雖然可以促進植株地上部分生長和葉綠素合成，但不利于塊莖形成，只有中等離子濃度營養液（3186.38 ）mg·L-1最適于其植株的生長發育。蔡東升等[7]研究發現，與清水對照相比，施加不同量的營養液對番茄單株產量均有增加作用，但并不是隨著施用量的增加而一直提高，中等供液量（58.5 L/株）時產量最高。

可見，配方2溶液最適合于黃瓜種子的萌發，其次為配方1溶液；而配方3溶液最適合于其幼苗生長，其次為配方1溶液。因此，一方面可根據不同階段選擇不同的營養液，萌發期選擇配方2溶液，幼苗期選擇配方3溶液，也可以選擇萌發期和幼苗期均適合的配方1溶液。這將為黃瓜的水培提供重要的理論依據和指導作用。而關于水培過程中，溫度、光照及供氧量等對黃瓜植株生長、產量及果實品質的影響還有待于進一步研究和探討。