咸水灌溉对基质栽培甜脆豌豆生长及营养品质的影响

冯 棣，朱玉宁, ，周 婷，张敬敏，王志和*

（1.山东省高校设施园艺重点实验室/潍坊科技学院，山东 寿光 262700；2.河北农业大学 园艺学院，河北 保定 071000）

0 引 言

盐碱地在我国分布广泛，总面积近1亿hm2[1]，是一类重要的土地资源。为了充分利用盐碱地，增加耕地面积，前人针对其改良做了众多研究和实践[2-5]。近年来，无土栽培技术在国内大范围推广，主要包括水培、雾化培养和基质栽培3种形式。无土栽培的特点是以人工创造的作物根系生长环境取代土壤环境，因此摆脱了土壤的限制，极大地拓展了农业生产的空间，且可获得高产、优质的农产品。鉴于此，无土栽培技术成为一些地区充分利用盐碱地发展现代农业的重要方式之一。与传统农业相似的是，无土栽培对灌溉水的量与质都有较高要求。然而，在滨海盐碱地分布区，淡水资源紧缺是发展农业的重要限制因素。幸运的是该区浅层地下咸水资源储量丰富，前人针对传统农业的咸水灌溉做了大量研究，得出了一些作物的灌溉制度和灌溉水矿化度阈值[6-10]。在无土栽培下开展咸水灌溉的研究较少，翟红梅等[11]对比了土壤和基质（腐熟秸秆、珍珠岩和炉渣按质量比1∶1∶1混合）栽培下3 g/L微咸水灌溉对番茄、青椒、茄子生长的影响，发现基质栽培下作物生长表现均较土壤栽培差。亓艳艳[12]研究了基质栽培下3 g/L微咸水营养液中不同黄腐酸浓度对番茄、油菜和菠菜的影响，发现在相同黄腐酸浓度下微咸水处理的作物产量显著低于淡水，但是番茄的有机酸和可溶性糖量等更高。可以发现，微咸水灌溉在上述研究中仅作为基础条件，没有详细论述，然而关于基质栽培下灌溉制度和灌水矿化度阈值的研究也是十分必要的。甜脆豌豆是近几年我国出口创汇的蔬菜品种之一，市场价格较其他豌豆高，具有较好的开发前景。本文主要研究基质栽培下不同矿化度咸水灌溉对甜脆豌豆出苗、生长和营养品质的影响，旨在为水资源紧缺地区开展无土栽培咸水灌溉技术提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设置

盆栽试验于2019年3—5月在潍坊科技学院实验基地塑料拱棚内开展，以甜脆豌豆（先风1号，商品名“美国甜脆豌豆”）为试验对象。设置 0.6、1.6、2.6、3.6、4.6 g/L共5个矿化度灌水处理，分别标记为S1、S2、S3、S4和S5。其中0.6 g/L水为当地深层地下水，水质组成如表1所示，其他4种水质为深层地下水掺兑NaCl而成。培养基质由草炭土、珍珠岩和蛭石按比例掺拌而成（金盛，山东寿光），养分量：有机质量35.3%，水解氮量2 531 mg/kg，有效磷量338.9 mg/kg，速效钾量2 334 mg/kg。基质填装入盆内并用手压实，盆高16.5 cm、盆口和盆底直径分别为19 cm和14 cm。试验共5个处理，每个处理设3次重复，共15盆。播种前精选甜脆豌豆种子，用50 ℃的温水浸泡种子15～25 min，再用清水浸泡种子12 h至种子膨胀，之后用吸水纸将种子表面的水分吸干，最后在每盆均匀点播6粒种子。播种后盆顶覆盖透明薄膜，待幼苗顶到薄膜时撤掉地膜。通过预试验明确盆底不漏水时的最大灌水量Q，并采用称质量法按照盆中含水率为最大灌水量的 65%作为灌水下限控制灌溉，灌水上限为1.1Q，以保证一定的淋洗水量，降低盐分累积。

表1 当地深层地下水主要离子组成Table 1 Main ion composition of local deep groundwater

1.2 测定项目与方法

从播种后开始计数甜脆豌豆的出苗数至播后14 d，计算逐日出苗率。分别于播后16 d和32 d调查甜脆豌豆的株高、地上部鲜质量、地上部干质量和根干质量，每次调查生长指标时所有处理都需要用掉 1个重复。地上部在采样前先用蒸馏水洗净，待水分蒸发后采样，并在现场使用精度为0.01 g的电子天平称质量。地上部经过30 min 105 ℃杀青后与洗净的根系一起在75 ℃下烘干至恒质量，之后使用精度为0.000 1 g的电子天平称的质量。在第1次取样（播后16 d）每盆定苗为4棵。

于播后74 d采集达到可食用水平的甜脆豌豆荚，剥皮获得豌豆。分别采用考马斯亮蓝法G-250染色法、蒽酮比色法和旋光法测定豌豆可溶性蛋白量、可溶性糖量和总淀粉量[13]。

1.3 数据分析

试验数据采用Excel软件进行处理、分析并绘制图表。使用SPSS 17.0数据处理软件，采用LSD法进行方差分析及显著性检验。

2 结果与分析

2.1 咸水灌溉对甜脆豌豆出苗的影响

图 1显示了不同矿化度咸水灌溉下甜脆豌豆的出苗情况。从图1可以看出，所有处理都在播后8 d开始出苗，播后9 d即基本完成出苗过程，说明咸水灌溉对甜脆豌豆出苗进程影响较小；播后14 d时，与S1处理相比，S2、S3、S4和S5处理的出苗率分别降低6.2%、6.2%、12.5%和31.2%，其中S4和S5处理较S1处理显著降低（P<0.05）。

2.2 咸水灌溉对甜脆豌豆地上部生长的影响

表2给出了甜脆豌豆2次地上部生长调查情况。由表 2可知，甜脆豌豆的株高、地上部鲜/干物质量均随灌溉水矿化度的增加而降低，且与S1处理相比所有处理均显著（P<0.05）降低。此外，随着灌溉水矿化度的增加，播后16 d时地上部干鲜比表现为先增后减的趋势，最大值出现在S3处理；播后32 d时地上部干鲜比呈递增趋势。

图1 不同矿化度咸水灌溉下甜脆豌豆的出苗进程Fig.1 Emergence process of sweet and crisp pea under saline water irrigation with different salinity

2.3 咸水灌溉对甜脆豌豆根冠比的影响

表3为甜脆豌豆单株地下部生长调查结果。由表3可以看出，在播后16 d时，S1、S2与S3处理的根干物质量基本一致，S4和S5处理分别比S1降低16.2%和28.1%；在播后32 d时，根干物质量随灌溉水矿化度的增加而降低，与S1相比，S2、S3、S4和S5处理分别降低28.9%、40.5%、52.2%和53.1%。说明在试验初期采用2.6 g/L及以下矿化度咸水灌溉不会抑制甜脆豌豆根系干物质积累，但是随着咸水灌溉时间和次数的增加所有处理的根系生长都受到盐分抑制。2次调查时各处理的根冠比都表现为随灌溉水矿化度增加而升高。与播后16 d相比，播后32 d时同一处理的根冠比均明显下降，反映出甜脆豌豆在生长初期具有将光合产物优先分配给根系的特性。

表2 甜脆豌豆单株地上部生长调查结果Table 2 Growth investigation on the aerial part of sweet crisp pea

表3 甜脆豌豆单株地下部生长调查结果Table 3 Growth investigation on the root of sweet crisp pea

2.4 咸水灌溉对甜脆豌豆营养品质的影响

表4给出了甜脆豌豆的3项营养品质指标。

表4 不同处理甜脆豌豆的营养品质指标Table 4 Nutritional quality of sweet and crisp pea under various treatments

表4为不同处理甜脆豌豆的营养品质指标。从表4可以看出，随着灌溉水矿化度的增加，可溶性蛋白量和可溶性糖量表现出先增加后减少的趋势，最大值都出现在S3处理；与S1处理相比，除S5处理的可溶性蛋白量和可溶性糖量降低外，其余处理的可溶性蛋白量和可溶性糖量均有所增加。淀粉量随灌溉水矿化度的增加而降低，与S1处理相比，S2—S5处理依次降低4.6%、9.6%、17.8%和22.6%，但S1、S2和S3处理间差异不显著（P≥0.05）。

3 讨 论

盐分胁迫是影响作物生长发育的重要逆境因素之一。众多研究表明，适量质量浓度的盐分胁迫对作物生长影响不大，甚至会产生促进作用，但超过一定限度便会导致作物叶面积减少、株高降低、干物质积累量和产量下降[6-10]。此外，不同作物种类、同一种类不同品种以及同一作物品种不同生长阶段的耐盐能力差异较大，如：物种间耐盐能力表现为棉花>小麦>大豆>番茄>玉米>菜豆>草莓；绝大多数作物在萌发和幼苗阶段对盐分最为敏感[14]。本研究中，随着盐胁迫程度的增加，甜脆豌豆萌发和幼苗生长受到明显的抑制，这与前人关于豌豆的研究结果基本一致[15-16]；此外，各处理的根系生长都受到抑制，但根冠比均表现为升高趋势，主要原因是豌豆在受到盐分胁迫时地上部受到的抑制大于根系[17]。研究中甜脆豌豆的可溶性蛋白和可溶性糖量在适度的咸水灌溉下有所提高，这主要是因为甜脆豌豆在进行渗透调节过程中通过增加有机溶质量来增加细胞液质量浓度，进而降低水势，维持体内水分代谢平衡。但是盐分胁迫导致淀粉量降低，这应该与盐分胁迫导致光合产物减少，同化物输向籽粒量降低有关。前人有关粳稻和小麦淀粉量对盐分胁迫响应的研究也得出过相似的结果[18-19]。由于目前关于盐分胁迫对豌豆影响的研究多集中在萌发和幼苗阶段以及根瘤固氮方面，有关甜脆豌豆生长和营养品质响应的研究鲜见，因此本文结果的重现性有待验证，形成机理有待进一步揭示。

4 结 论

1）在基质栽培下，灌溉水矿化度≥3.6 g/L时出苗率显著（P<0.05）降低；随灌溉水矿化度的增加，甜脆豌豆的株高、地上部鲜/干物质量均显著（P<0.05）降低；在试验初期采用≤2.6 g/L咸水灌溉不会抑制甜脆豌豆根系干物质积累，但随着咸水灌溉时间和次数的增加所有处理的根系生长都受到盐分抑制。

2）甜脆豌豆的可溶性蛋白量和可溶性糖量在适度的咸水灌溉下有所提高，最大值都出现在 2.6 g/L处理；淀粉量随灌溉水矿化度的增加而降低，但 2.6 g/L与0.6 g/L处理间差异不显著（P≥0.05）。

3）从甜脆豌豆的生长情况和营养品质来看，开展基质栽培咸水灌溉是可行的，但灌溉水矿化度应≤2.6 g/L。