不同营养供应方式对西瓜种苗质量的影响

孙齐宇 张江涛 郑勋领 别之龙

编者按

化肥越撒越多，农药越打越多，土地越种越瘦……这是我国设施蔬菜迅猛发展背后的尴尬现实。过量、不合理施肥用药，不仅增加生产成本，也严重威胁着农产品质量安全和农业生态环境安全。从农业部制定《到2020年化肥使用量零增长行动方案》和《到2020年农药使用量零增长行动方案》，到科技部启动“化学肥料和农药减施增效综合技术研发”专项，一时间，设施蔬菜“化肥、农药双减”项目在全国遍地开花，试验田里的无数次探索，承载了人们“绿色农田、放心菜园”的殷殷期盼。

穴盘育苗是集约化育苗的主要方式，与传统土壤冷床育苗方式相比，穴盘育苗采用一次成苗技术，可节约用种量，幼苗生长整齐，育苗周期短，适合长距离运输[1]。但是在穴盘苗生产过程中，由于穴盘体积较小，同时幼苗对养分的吸收及利用受到多方面的影响，难以准确控制穴盘苗养分的供给，因此，育苗过程中的营养供应显得十分重要[2]。

目前穴盘育苗的施肥主要采用播种前肥料与基质混配方式[3]、育苗期间浇灌营养液[4]及两者供应结合的方式[5]，不同的育苗场所采用的施肥方法和施肥量也不一样。我国西瓜的集约化育苗生产绝大多数采用穴盘育苗方式，目前尚无针对西瓜穴盘育苗中施肥量和施肥方式的报道，西瓜穴盘苗生产中的肥料供应还是基于经验型的管理模式，也制约了西瓜穴盘苗种苗质量的提高。不同的苗期营养供应方式和供应量会影响蔬菜幼苗的生长发育和种苗质量，培育健壮的蔬菜幼苗是穴盘苗生产的重要目标，湖北格林凯尔农业科技有限公司生产的莱瑞育苗专用肥1号、2号已经作为水溶肥在生产中应用，本试验旨在研究西瓜穴盘育苗生产中，莱瑞育苗专用肥的不同施用量和施用方法对西瓜幼苗生长发育和种苗质量的影响，以期为西瓜穴盘苗生产科学施肥提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料与条件

试验于2020年4~5月在华中农业大学校内的国家蔬菜改良中心华中分中心人工气候室内完成，幼苗的形态指标及生理指标的测定在园艺植物生物学教育部重点实验室完成。

试验所用西瓜品种为早佳84-24，购自新疆明鑫科鸿农业科技有限责任公司。试验采用70孔穴盘，购自浙江省路桥区新桥农用塑料厂（穴盘材质为聚氯乙烯，简写为PVC）。育苗基质按草炭∶蛭石=2∶1的体积比混配（品氏草炭规格为0~6 mm，国产蛭石规格为2~4 mm）。

所用肥料为莱瑞育苗专用肥1号、2号，由湖北格林凯尔农业科技有限公司提供，肥料的元素含量及配比如下。1号肥料：总氮∶有效磷∶有效钾=20∶10∶20，同时含有铁（0.1%）、锰（0.05%）、锌（0.05%）、铜（0.025%）、硼（0.025%）、钼（0.01%）、镁（0.4%）、硫（0.5%）等中、微量元素。2号肥料：总氮∶有效磷∶有效钾=17∶4∶17，同时含有铁（0.085%）、锰（0.042%）、锌（0.042%）、铜（0.021%）、硼（0.021%）、钼（0.008%）、镁（1%）、钙（4%）等中、微量元素。

西瓜种子采用温汤浸种方法处理，浸种后平铺在垫有2层湿润纱布的培养皿中，于28℃培养箱催芽，待90%种子露白后播种，播于70孔穴盘中，统一播种深度2 cm，育苗基质的初始含水量为60%左右，播种后放在人工气候室内育苗，培育至3叶1心期。人工气候室的环境数据为昼夜温度28℃/18℃、光周期14 h/10 h，相对湿度65%~85%。

1.2 试验设计

本试验共设4个处理，T1：CK，基质中不添加肥料；T2：播种前在基质中添加莱瑞育苗专用肥1号0.5 kg/m3，后期不再用肥；T3：播种前基质中不添加肥料，子叶展平后开始浇灌莱瑞育苗专用肥（只用莱瑞育苗专用肥1号），2叶1心前施用1 000~1 200倍液，2叶1心后施用800~1 000倍液；T4：播种前基质中不添加肥料，子叶展平后开始浇灌莱瑞育苗专用肥（1号、2号交替施用），2叶1心前施用1 000~1 200倍液，2叶1心后施用800~1 000倍液，方法为施用育苗专用肥1号2次后交替施用育苗专用肥2号1次。

西瓜幼苗子叶展平后至2叶1心期每3 d浇灌1次肥料，2叶1心期至3叶1心期每2 d浇灌1次肥料。T3、T4处理浇灌肥料的同时，T1、T2处理浇灌等量清水，每个处理设置4次重复（即每1盘为1个重复，每处理共计4盘）。

1.3 测定指标和方法

①形态指标 幼苗的形态指标测定时期为2叶1心期、3叶1心期。每个处理每个穴盘随机选取5株幼苗，每处理4个穴盘共选取20株幼苗，用自来水冲洗根部，洗净后擦干植物表面的水分，进行形态指标的测量。用直尺测量幼苗株高（基质表面到幼苗生长点的距离）；用游标卡尺测量幼苗茎粗（子叶节下方1 cm处）。将洗干净后的幼苗根系放入注纯水的根盘中，用玻璃棒将根系分开，然后采用Expression 11000XL扫描仪（爱普生公司）进行黑白模式扫描，利用WinRHIZO分析系统进行根长、根表面积、根直径、根体积等指标的测定。采用LI-3100 C叶面积仪（美国LI-COR）测量幼苗的叶片总面积（子叶及真叶面积总和）。干质量的测定则是将幼苗放在烘箱中，先在105℃下杀青15 min，之后将烘箱温度调整为80℃，烘干至恒重后用电子天平称量地上部（茎和叶）及地下部（根）的干质量。

壮苗指数=茎粗/株高×全株干质量[6]。

②生理指标 在西瓜幼苗3叶1心期，进行幼苗生理指标的测定。叶片可溶性糖含量（%）的测定采用蒽酮比色法[7]；根系活力（mg·g-1·h-1）测定采用TTC染色法[7]；叶绿素含量采用SPAD-502（Konica Minolta）测定，选取西瓜第1片真叶进行测定；使用便携式光合仪LI-6400 XT测定西瓜幼苗的光合参数，选取第一片真叶进行测量。

1.4 数据处理

利用Excel 2016进行试验数据的计算及作图；采用SPSS-Statistics 22.0数据处理软件对数据进行方差分析，利用Duncan's新复极差法进行显著性分析（P＜0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同营养供应方式对西瓜幼苗形态指标的影响

从图1中可以直观地看出，与不施肥的对照相比，2叶1心和3叶1心期各施肥处理的幼苗长势均优于对照。

西瓜幼苗生长到2叶1心期时（表1），3个施肥处理的西瓜幼苗株高显著大于对照，但3个施肥处理之间无显著差异。与不施肥的对照相比，3个施肥处理的茎粗及叶面积显著大于对照，其中茎粗相比对照分别增加8.7%、14.2%、23.7%，叶面积比对照分别增加49.8%、93.8%、130.2%。对照处理的西瓜幼苗根长显著小于其他处理。3个施肥处理的西瓜幼苗根表面积显著大于对照，比对照分别增加26.8%、43.2%、71.9%。对照处理的西瓜幼苗根直径显著小于其他处理。3个施肥处理的西瓜幼苗根体积显著大于对照，比对照分别增加21.7%、29.6%、93.4%。不同处理的西瓜幼苗地上及地下干质量与对照相比均存在显著差异，即干质量由大到小依次为T4＞T3＞T2＞T1。与对照相比，3个施肥处理西瓜幼苗全株干质量显著大于对照，比对照分别增加31.4%、42.1%、76.9%。

表1 不同营养供应方式对西瓜幼苗形态指标的影响

西瓜幼苗3叶1心期时（表1），T3、T4处理的西瓜幼苗株高显著高于对照，分别比对照增加13.6%、18.0%，T2处理与对照无显著差异。与对照相比，3个施肥处理西瓜幼苗茎粗显著高于对照，相比对照增加12.3%、33.5%、47.2%。3个施肥处理下西瓜幼苗叶面积显著高于对照，T4处理的叶面积最大。3个施肥处理的西瓜幼苗根长、根表面积、根直径、根体积显著高于对照，T4处理的各项根系指标均最大，其各指标分别比对照增加48.7%、69.9%、18.2%、69.8%。不同处理的西瓜幼苗干质量存在显著差异，地上干质量、地下干质量、全株干质量具有相同的差异显著分析结果，各处理均显著大于对照，其中T2、T3和T4地上干质量分别比对照T1增加40.7%、89.2%、125.7%；而地下干质量分别比对照T1分别增加18.8%、31.3%、81.3%；全株干质量分别比对照T1增加37.2%、79.9%、118.6%。

2.2 不同营养供应方式对3叶1心期西瓜幼苗壮苗指数的影响

壮苗指数是反映蔬菜幼苗是否符合壮苗标准的重要指标。由图2可知，3个施肥处理的西瓜幼苗壮苗指数均显著大于对照T1处理，T2、T3和T4处理的壮苗指数分别比对照T1处理增加80.9%、173.5%、214.7%，表明3种施肥处理均显著提高了西瓜幼苗种苗质量。

图2 不同营养供应方式对西瓜幼苗壮苗指数的影响

2.3 不同营养供应方式对西瓜幼苗生理指标的影响

由表2可知，在西瓜幼苗3叶1心期，不同营养供应方式对西瓜幼苗生理指标的影响存在显著差异。与对照相比，3个施肥处理的西瓜幼苗叶片SPAD值分别比对照T1处理增加19.5%、35.0%、41.5%。3个施肥处理的西瓜幼苗根系活力显著大于对照，相比对照分别增加18.8%、56.3%、87.5%。3个施肥处理的西瓜幼苗叶片可溶性糖含量显著高于对照，分别比对照增加47.0%、139.5%、194.1%；3个施肥处理的西瓜幼苗叶片可溶性蛋白含量显著高于对照，相比对照分别增加29.3%、69.5%、73.1%。

表2 不同营养供应方式对西瓜幼苗生理指标的影响

2.4 不同营养供应方式对西瓜幼苗光合特性的影响

由表3可知，3个施肥处理的西瓜幼苗光合速率显著大于对照T1处理，相比对照依次增加139.6%、185.7%、243.1%。3个施肥处理的西瓜幼苗气孔导度显著大于对照，而T3和T4间无显著差异。3个施肥处理的西瓜幼苗胞间CO2浓度均显著高于对照，相比对照分别增加40.4%、62.2%、63.5%，而T3和T4间无显著差异。3个施肥处理的西瓜幼苗蒸腾速率显著大于对照。

表3 不同营养供应方式对西瓜幼苗光合参数的影响

3 讨论

目前以穴盘育苗为代表的蔬菜集约化育苗发展迅速，已成为我国最主要的育苗方式，西瓜以穴盘育苗为主，穴盘苗的营养供应极为重要。穴盘苗的营养供应方式主要有以下3种：第1种是播种前向基质中添加一定数量的底肥，后期不再施肥；第2种是播种前基质中不添加底肥，播种后开始使用水溶肥；第3种是播种前添加一定数量的底肥，播种后使用水溶肥。这3种营养供应方式各有优缺点，第1种方式降低成本、节时省工，但是在幼苗后期容易出现生长势弱、幼苗质量差的现象。第2种方式较适宜集约化工厂化育苗操作，因为幼苗出土后至子叶展平期幼苗根系发育还不是很好，对营养的需求量不大，后期进行追肥时便于对种苗生长发育进行调控，幼苗期对肥料敏感的蔬菜幼苗可以采用这种方式。第3种方式则是结合了前面2种营养供应方式的优点。

西瓜幼苗长至3叶1心时期即为商品苗，幼苗形态、干物质积累、壮苗指数及生理特性是衡量种苗质量好坏的依据[8]。本试验研究结果表明，在幼苗形态上，幼苗1叶1心后，不施肥处理（对照）开始出现明显的缺素症状，子叶及真叶颜色逐渐变黄，幼苗生长弱，茎粗较小，真叶小且生长速率缓慢，根系发育较差；而T2处理相比对照要好一些，这是因为在播种前基质中添加了0.5 kg/m3的肥料，这与林多等[9]在空白育苗基质内添加营养源有利于培育黄瓜壮苗的研究结果类似。T2处理在2叶1心期前并没有表现出明显的缺素症状，但是在2叶1心后，其茎粗、叶面积、根长、根直径、根表面积、根体积、地上干质量、地下干质量及全株干质量显著低于T3和T4处理，表明在播种前基质中添加0.5 kg/m3的肥料不足以培育健壮优良的西瓜商品苗，需要进一步追肥才能满足西瓜幼苗的生长发育需求。T3、T4处理的西瓜幼苗并没有出现缺素症状，幼苗生长健壮，根系发达、真叶面积大，但是T4处理的西瓜幼苗在茎粗、叶面积、根长、根体积、地上干质量、地下干质量及全株干质量上显著高于T3处理，这可能是由于幼苗的不同生长发育阶段对营养元素的吸收量及需求量是有变化的。2种肥料的元素种类及含量不同，莱瑞育苗专用肥1号比莱瑞育苗专用肥2号具有较多的N元素和较少的Ca元素，Ca元素能刺激植物根系和茎叶的生长，同时提高对其他营养物质的吸收和利用[10]。2种肥料交替施用，使幼苗根系吸收丰富的营养元素，促进幼苗根系的发育，进一步促进幼苗地上部的生长，使茎秆粗壮，真叶面积增大，成苗更快。

壮苗指数是一个综合量化指标，能够反映幼苗质量的高低，壮苗指数越大，说明幼苗越壮。T2、T3、T4处理的幼苗壮苗指数都显著高于T1处理，T4处理最高，表明西瓜幼苗子叶展平后进行2种肥料交替施用处理（T4）可以显著提高幼苗的质量，培育出更为健壮优良的幼苗。前人在不同蔬菜幼苗培育的营养供应上的研究结论具有一定差异，这可能与不同的营养供应方式和营养供应数量有关，肖强等[11]认为，施用全营养基质育苗专用肥的幼苗壮苗指数最大，而张志刚等[12，13]认为，在播种前随着基质养分添加量的增加，黄瓜、番茄幼苗的壮苗指数呈现先升高再降低的趋势，可能是由于播种前基质养分量过高会对幼苗根系产生胁迫反应，进而导致幼苗生长受阻，最终导致壮苗指数随着基质养分量的增加呈现先升高后降低的趋势。

幼苗的生理特性在一定程度上反映植株生长代谢的能力。在本试验中，西瓜幼苗子叶展平后2种肥料交替施用处理（T4）显著提高了西瓜幼苗的根系活力，促进了根系的生长代谢，交替施用2种育苗专用肥使西瓜幼苗吸收的矿质元素更加丰富，促进根系的良好发育，进而促进地上部的生长，使叶片相对叶绿素含量提高，增加叶片的捕光能力从而使叶片的光合能力提高，导致叶片可溶性糖含量和可溶性蛋白含量的增加，这与鲁鸿阳[14]的研究结果类似。

4 结论

综上所述，在西瓜集约化的穴盘育苗生产中，育苗基质中必须要添加一定数量的肥料或出苗后施用育苗专用肥才能保障幼苗生长发育的需要，不施肥的处理幼苗生长瘦弱，不符合商品苗的质量要求，育苗基质单纯添加莱瑞育苗专用肥1号0.5 kg/m3能保证西瓜2叶1心之前的生长发育需要，但还不能培育高质量的西瓜壮苗；在西瓜穴盘育苗生产中，育苗基质中可不添加肥料，出苗后随着苗期生长发育采用莱瑞育苗专用肥1号浇灌可满足西瓜壮苗培育的要求，而如果出苗后交替施用莱瑞育苗专用肥1号、2号则会更好促进西瓜幼苗生长发育，能达到培育壮苗和缩短育苗时间的效果，育苗专用肥的使用浓度要注意随着幼苗生长发育逐渐提高，以达到理想的壮苗效果。