不同水肥供应水平对设施无土栽培草莓生长及水分利用率的影响

杨振华，王 锋，张 迪，张 雯

(杨凌职业技术学院，陕西 杨凌 712100)

0 引言

随着设施草莓产业化进一步发展，立体栽培形式逐渐代替传统平面栽培成为设施草莓高效生产的新方向。立体无土栽培具有单位面积生产效率高、果品质量好和田间劳作省力等特点。但是，在9—10月的草莓苗期，设施内昼夜温湿度差异大，草莓植株对水肥利用率各不相同，严格控制无土栽培水肥灌溉管理，可直接影响到草莓营养生长向生殖生长的转化，降低因高温高湿基质环境引发根腐病的发病率。探索设施草莓无土栽培基质最佳含水量和补肥措施是立体栽培关键技术环节的重中之重，是推进陕西关中地区草莓产业朝着集约化、规模化发展的基础[1-5]。

1 试验目的

为了探索适宜陕西关中气候特点的立体草莓栽培水肥灌溉最佳浓度组合，本试验以“A”字型3层槽装填无土栽培基质(草炭∶蛭石∶无机盐=1∶2∶1)为栽培体系，研究在“A”字型草莓栽培槽架中，不同梯度水肥管理对植株生长、干物质积累及水分利用率的影响，筛选出立体栽培最佳水肥管理体系，为立体栽培草莓生产精量水肥管理应用提供依据。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验在杨凌职业技术学院草莓产业发展示范基地内进行，红颜草莓品种三叶一心定植到A型槽架，株距15 cm，栽培槽架(图1)主体框架为钢结构，共有3层，顶层1排栽培槽，中层及底层左右两侧栽培架各安装2排栽培槽，栽培槽直径0.2 m。滴灌头插入每个草莓植株根系周围，槽底部有排水装置。试验在坐北朝南的冬暖日温室(北纬34°16′，东经108°4′)中进行，温室东西长100 m，南北跨度12 m，每个槽架间距1.5 m，总共摆放30架。

图1 立体栽培槽架Fig.1 Three dimensional cultivation trough frame

2.2 试验方法

试验在苗期定植7 d缓苗结束后(2019年9月5日)开始，至40%显蕾期结束(2019年10月15日)，设置3个水肥浓度梯度(雅冉平衡水溶肥N∶P∶K=15∶16∶17，TE：MgO)，浓度梯度分别为F1(0.05%)、F2(0.1%)和F3(0.2%)。设置3个肥水滴管水平：W1(低水，基质水分含量30%)、W2(高水，基质水分含量70%)、CK(清水，基质水分含量100%)。利用水分检测仪(托普云TZS-2X-G型土壤水分记录仪)对基质进行实时监测记录，基质水分含量保持各个处理水平上。试验采用完全随机区组设计，共6个处理，每个处理3个重复，即W1F1、W1F2、W1F3、W2F1、W2F2、W2F3及CK，各处理采用单独的贮液滴灌系统，通过计时器控制水流量[6-9]。

2.3 测定项目及指标

2.3.1 温室环境因子

在日光温室内安装智能化物连设备(彭云物联)，每隔2 min采集1次设施内温度、相对湿度，并将气象因子数据传送到手机端进行保存。

2.3.2 植株生长指标测定及根腐病调查

显蕾40%(2019年10月15日)时开始统计每个处理生长指标，测定草莓植株株高、茎粗。每处理随机取出6株，分根、茎、叶进行清洗称量，置于105 ℃杀青，然后75 ℃烘干至恒质量，计算干鲜质量和根冠比。定植7 d至现蕾期统计每个处理的根腐病发病率。

2.3.3 耗水量测定

测定“A”型立体栽培槽架3个层面逐日的耗水量变化：每天上午9∶00称取基质和草莓植株的总质量；安装水表记录每天单个基质槽的灌溉量；称取单个基质槽的回水量。采用水量平衡法测定草莓的耗水量，水量平衡法的基本原理是根据计算区域内水质量的收入和支出的差额来推算作物蒸发蒸腾量，水量平衡方程如式(1)所示[10]。

ET=ΔG+(I-B)

(1)

式中ET——草莓蒸发蒸腾量，kg/(株·d-1)

△G——植株和基质总质量变化差值，kg/(株·d-1)

I——灌溉量，kg/(株·d-1)

B——回水量，kg/(株·d-1)

水分利用效率WUE(kg/m3)计算公式为

WUE=Y/ET

(2)

式中Y——干物质产量，kg/hm2

3 结果分析

3.1 植株定植到显蕾前温室内日平均温湿度变化

设施内环境仪器记录的温湿度变化如图2所示。在植株缓苗期到显蕾期日平均温度14.6～27.5 ℃，平均空气相对湿度22.3%～64.4%，夜间平均温度9.3～16.25 ℃，平均空气相对湿度73.2%～100%。据统计，设施内15 ℃累计以下280 h，但根据草莓花芽分化对环境的要求，温度在5～15 ℃的时间≤200 h时，有利于花芽分化和花芽内源的形成。

图2 温室内昼夜平均温湿度Fig.2 Average temperature and humidity of day and night in greenhouse

3.2 不同灌溉水平处理对植株生长影响

不同灌溉水平处理对植株生长的影响如图3所示。W1、W2两个水平下6个处理的茎粗和株高都高于CK。100%土壤饱和湿度的根腐病发病率最大，高出W1F3处理3倍。W2水平下3个处理的植株高度和根腐病发病率高于W1，茎粗都小于W1。这说明高水分下的草莓植株在同一设施环境温湿度条件下，营养生长旺盛，易于徒长，高水分在高温环境更易诱发根腐病害发生。W1水平下3个处理的株高与根腐病发病率小于W2水平的3个处理，但茎粗高于W2水平。对比低水W1中3个处理，W1F2中茎粗与两个处理存在差异且与W1F1差异显著，根腐病发病率无差异，W1F2的株高最大为21.99 cm，W1F2处理下株型相比其他处理农艺性状较大，是相对理想的高产性矮壮株型。

图3 不同灌溉水平处理对植株生长的影响Fig.3 Effects of different irrigation levels on plant growth

根冠比是反应植株健壮的重要指标，它的大小反映了植株地下部分和地上部分的相关性，根冠比大说明根系发达，对养分利用率高，促进根部向茎部的养分运输，促进植株营养生长。不同灌溉处理对植株根冠比的影响如图4所示，6个处理的根冠比都高于CK处理，其中W1F2高出CK值25%，且差异显著于其他5个处理。

图4 不同灌溉处理对植株根冠比的影响Fig.4 Effects of different irrigation treatments on root shoot ratio

3.3 不同灌溉处理对水分利用率的影响

植株的水分利用率是衡量植物对水分吸收利用的重要指标，采用水肥一体化的管理模式，分析植株水分利用率，可减少水肥的资源浪费，同时精量的水分供给可减少蒸发，降低设施内空气相对湿度[10-13]。从图5分析，两个水分水平下6个处理的水分利用效率显著高于CK，其中W1F2水分利用率高于CK 45.36%，而W1低水分水平下3个处理水分利用率高于W2的3个处理，不同水平下的水分利用率随着灌溉量的增多而降低，结合植株健壮程度和根腐病发病率的因素，推荐W1F1，W1F2供水水平，适当的低水供给有利于植株的水分利用。

图5 不同灌溉处理对水分利用率的影响Fig.5 Effects of different irrigation treatments on water use efficiency

4 结论

研究表明，草莓植株生长、花芽分化及果实生长呈单S型生长曲线，具有明显的增长特征，必须进行跟踪观测分析研究，得出精细化水肥管理方案[14-16]。草莓植株在低水分胁迫情况下，植株的生长受抑制，节间较短。在适量的基质含水量条件下，植株生长正常，茎粗开始增粗，逐渐向壮苗转变，由此可见，水分对植株高度、茎粗的影响明显增强，使植株生长健壮。缓苗结束后的草莓植株对水肥非常敏感，高水肥高温条件容易造成植株徒长，从而抑制草莓植株生殖生长的转化，花芽分化推迟，花朵数少，影响产量。W1F2(基质含水量30%，水溶肥浓度0.1%)在保障植株正常的营养生长情况下，未造成植株徒长，地下部分干物质积累较多，根冠比大于高水肥灌溉模式。根系在W1(低水)基质环境中水分利用率高于W2(高水)，原因是根系有向水性和向肥性，适当的缺水少肥可以促进根系锻炼发育衍生，根在低水环境下的干物质积累高于高水环境。因此，低肥低水供给不仅能提高植株水分利用率，还节约水资源，这与吕清海研究相近[17]。