植物工厂中不同供液方式对辣椒育苗的影响

苗妍秀，曲梅，李伟，高永雷，高丽红，陈青云

（中国农业大学农学与生物技术学院，北京，100193）

植物工厂中不同供液方式对辣椒育苗的影响

苗妍秀，曲梅，李伟，高永雷，高丽红，陈青云

（中国农业大学农学与生物技术学院，北京，100193）

以植物工厂辣椒育苗为对象，研究漂浮式与潮汐式供液方式对育苗的影响。试验结果表明，漂浮式处理营养液和基质pH值显著高于潮汐式处理，EC值显著低于潮汐式处理；与潮汐式处理相比，漂浮式处理中幼苗株高、茎粗分别增加18.4%，23.6%；漂浮式处理幼苗根尖数、总根长、直径在0~0.5 mm的根长分别增加了37.0%，45.5%，50.1%；幼苗地上部鲜质量、全株鲜质量、地上部含水量、植株含水量分别增加45.6%，32.1%，2.5%，1.8%。漂浮式育苗显著促进辣椒幼苗侧根生长，形成良好的根系系统，促进根系对水分和可溶性盐类的吸收，加快地上部形态建成，提升种苗整体质量。

植物工厂；辣椒育苗；漂浮式；潮汐式

植物工厂是继温室工厂化育苗之后发展起来的一种高度专业化、现代化、自动化的种苗生产方式[1]，能实现对温度、湿度、营养液等环境条件的自动控制。就植物工厂的供液方式而言，日本普遍使用潮汐式育苗，其采用底部定时给水和排水的营养液供液技术，具有节水节肥、生产效率高、降低环境污染等优点，主要针对盆栽植物和容器育苗，亦可应用于设施花卉、蔬菜生产及种苗生产[2，3]。与此同时，温室工厂化育苗开始逐渐推广漂浮式育苗，这是一种将种子播于装有轻质育苗基质的泡沫穴盘上，使之漂浮于水面，由水床和基质提供水分和养分的供液技术[4]，已成功应用于烟草[5]、番茄[6]、草莓[7]等园艺作物育苗。前人研究表明，潮汐式灌溉通过毛细作用可以满足植物的水肥供应，有利于植株根系及植株的快速生长[8]，漂浮式育苗能促进植株根系主根生长、侧根发生[9]，从而增加植株生长量，提高营养液的pH值[10]。尽管目前有很多关于漂浮式育苗与传统育苗方式的报道，但有关植物工厂中漂浮式与潮汐式供液方式对育苗影响的报道很少。

试验以植物工厂辣椒幼苗为对象，研究国际种苗生产中常见的漂浮式与潮汐式供液方式对育苗的影响，旨在为植物工厂育苗供液方式提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

辣椒品种为农大9921。营养液为日本山崎配方，1倍营养液的基本理化性状为pH值6.3，EC值2.31 mS/cm。

育苗基质为草炭、蛭石与珍珠岩（3∶1∶1）混合基质，其pH值6.87，EC值0.31 mS/cm，容重0.32 g/cm3，总孔隙度74.18%，通气空隙度5.30%，持水孔隙度68.89%。

试验地点设在中国农业大学人工光型密闭式植物工厂内，植物工厂的环境为空气温度26℃/ 20℃（昼/夜），相对湿度60%~80%，光照强度均为210 μmol·m-2·s-1，光照时间为12 h/d。CO2浓度和营养液浓度设定为：在辣椒幼苗第一片真叶展开前，CO2为自然浓度，清水灌溉；第一片真叶展开后，CO2浓度为800 mg/L，1/2倍营养液灌溉；第三片真叶展开后，CO2为1 200 mg/L，1倍营养液灌溉。

试验共有2个处理，处理A：潮汐式育苗。使用200孔塑料PS穴盘，将其置于塑料托盘中，灌溉时，开启电磁阀使营养液流入托盘，液面高于托盘底部3~5 cm，然后开始回流，50 min内使营养液全部流回储液罐，关闭电磁阀；处理B：漂浮式育苗，使用160孔白色泡沫漂浮盘，将其置于塑料托盘中，及时补充营养液，使漂浮盘在育苗期间始终高于托盘底部2~4 cm。塑料穴盘和漂浮盘的上口径均为2.5 cm，即两者的土壤营养面积相同，每孔播1粒辣椒种子。每个处理重复4次，每盘为1个重复。

1.2 测量项目及方法

2011年12月14日播种辣椒，12月19日出芽，2012年1月7日测量营养液和基质的理化性状，以及辣椒幼苗的形态和生理指标。 使用DELTA 320 pH计测定营养液和基质的pH值，用FE30电导率仪测定营养液和基质的EC值，用差量法测定基质容重、总孔隙度、通气空隙度、持水孔隙度。使用直尺测定株高，游标卡尺测定茎粗，Epson Perfection 4990 Photo根系扫描仪扫描叶片、根系，WinRHIZO 2007根系分析软件分析根尖数、总根长、根平均直径、根体积以及直径在0~0.5 mm、0.5~1 mm、1~1.5 mm、＞1.5 mm的根长，使用电子天平称量地上部鲜质量及干质量、地下部鲜质量及干质量。比叶质量=叶鲜质量/叶面积，生长速率G（g·d-1）=全株干质量/育苗天数，干质量根冠比=地下部干质量/地上部干质量，壮苗指数=茎粗/株高×单株干质量[11]。营养液和基质的理化性状重复4次，植株的形态指标测定均重复10次。

1.3 数据处理

采用Excel 2007软件处理数据，SPSS 19.0软件进行方差分析。

表1 不同供液方式对基质及营养液理化性状的影响

表2 不同供液方式对辣椒幼苗地上部形态指标的影响

2 结果与分析

2.1 不同供液方式对营养液及基质理化性状的影响

适宜的营养液一般要求pH值 5~7，EC值为2~4 mS/cm[12]。适宜的育苗基质一般要求pH值5.8~ 7.0，容重0.2~0.8 g/cm3，总孔隙度在54%以上[13]。本试验中，2个处理的营养液与基质理化性状基本在要求的范围内，都能为辣椒幼苗的健康生长创造良好条件。

本试验供液后，潮汐式与漂浮式处理中营养液pH值升高，EC值降低，说明植株大量吸收Ca（NO3）2、KNO3等生理碱性盐中的NO3-离子，使营养液中阳离子积累；植株吸收这些可溶性盐的同时，使其总浓度降低。供液后潮汐式处理与漂浮式处理中基质的pH值下降，说明基质具有一定的缓冲作用，可保持根系生长环境比较稳定；潮汐式处理基质的EC值升高，可能是因为每次供液时间短、水分蒸发快，造成了基质中盐分积累。

由表1可知，供液后，漂浮式处理中营养液和基质的pH值显著高于潮汐式处理，而其EC值显著低于潮汐式处理，说明漂浮式处理显著提高了植株根系对营养液和基质中的可溶性盐类，尤其是生理碱性盐的吸收能力。但2个处理间基质物理性状的差异均不显著。

2.2 不同供液方式对辣椒幼苗形态指标的影响

植株的地上部形态能直接说明幼苗的生长发育程度。辣椒工厂化育苗200孔穴盘苗的质量标准为株高10 cm左右，茎粗0.2 cm左右，具4~5片真叶[14]。由表2可知，这2个处理的辣椒幼苗株高、茎粗、叶片数基本达到育苗要求。与潮汐式处理相比，漂浮式处理的株高、茎粗分别增加18.4%，23.6%，差异均达显著水平，而叶片数、叶面积差异均不显著。表明漂浮式处理的辣椒幼苗地上部生长状态较好，且更接近育苗的质量标准。

图1 潮汐式供液（A）和漂浮式育苗（B）下辣椒幼苗根系形态

表3 不同供液方式对辣椒幼苗根系形态指标的影响

表4 不同供液方式对辣椒幼苗生物量的影响

植株根系生长与植株地上部生长关系密切。由图1和表3可知，与潮汐式处理相比，漂浮式处理根尖数、总根长、直径在0~0.5 mm范围内的根长分别增加了37.0%，45.5%，50.1%，平均直径减少11.5%，与潮汐式处理差异显著。说明漂浮式处理显著促使辣椒幼苗侧根生长、总根长增加、形成良好的根系系统，为地上部的形态建成奠定良好的基础。

幼苗的生物量能够客观反映同化产物和水分的分配状况。由表4可知，与潮汐式处理相比，漂浮式处理幼苗地上部鲜质量、全株鲜质量、地上部含水量、植株含水量分别增加45.6%，32.1%，2.5%，1.8%，均与潮汐式处理差异显著。说明漂浮式处理能增加辣椒幼苗根系对水分的吸收能力，促进对地上部的水分输送，增加植株的含水量和鲜质量。

幼苗的复合形态指标能较全面地反映种苗整体质量。由表5可知，与潮汐式处理相比，漂浮式处理生长速度G值、壮苗指数分别增加5.0%，8.6%，根冠比降低25%，但两者的差异未达到显著水平。说明漂浮式处理加快辣椒植株的生长速度，促使根冠比降低，提高种苗质量。

3 结论与讨论

与潮汐式育苗相比，漂浮式育苗能显著促进根系对可溶性盐类的吸收。育苗期间，营养液和基质的pH值过高或者过低都会影响养分的有效性和植物根系的生长，而EC值则反映营养液或基质中可溶性盐类的浓度。本试验中，漂浮式育苗与潮汐式育苗的营养液和基质理化性质均在育苗要求的范围内，漂浮式处理营养液和基质的pH值显著高于潮汐式处理，EC值显著低于潮汐式处理；与潮汐式处理相比，漂浮式处理的幼苗株高、茎粗分别增加18.4%，23.6%，根尖数、总根长、直径在0~0.5 mm的根长分别增了37.0%，45.5%，50.1%，地上部鲜质量、全株鲜质量、地上部含水量、植株含水量分别增加45.6%，32.1%，2.5%，1.8%，可见漂浮式处理显著促进根系生长，促进其对可溶性盐类的吸收，显著加快地上部形态建成，提升种苗整体质量。

表5 不同供液方式对辣椒幼苗复合形态指标的影响

与潮汐式育苗相比，漂浮式育苗能显著促进根系生长，形成良好的根系系统。熊格生等[15，16]报道了漂浮育苗移栽棉的根系发达，其根长、根体积、侧根数有显著优势。许如意等[17]研究发现，漂浮盘育苗能显著提高幼苗在第10天、17天、24天的根长。本试验中，潮汐式育苗的辣椒幼苗根系全部紧紧缠绕着基质，而漂浮式育苗的幼苗上部分根系生长在基质中，下部分根系生长在营养液中，后者显著促进幼苗侧根生长、根尖数增加、总根长增加、形成良好的根系系统，促进植物对水分和矿质营养物质的吸收，加快植株整体生长。

与潮汐式育苗相比，漂浮式育苗能显著提升种苗质量。齐选民等[9]研究表明，漂浮育苗能提高瓜苗总体素质。本试验结果与上述报道结果一致，潮汐式与漂浮式处理的辣椒幼苗均达到种苗要求，并且漂浮式处理辣椒幼苗的表观生长量更接近种苗质量标准。漂浮式处理通过促进幼苗根系生长，显著促进地上部形态建成，同时，地上部为根系提供营养物质，形成良性循环，提高种苗整体质量。

本试验主要针对植物工厂中潮汐式与漂浮式这2种不同的供液方式的辣椒育苗进行了初步研究，还需对幼苗缓苗期及生物学产量做进一步研究。

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Effects of Different Irrigation Systems on Pepper Seedling in Plant Factory

MIAO Yanxiu,QU Mei,LI Wei,GAO Yonglei,GAO Lihong,CHEN Qingyun
(College of Agriculture and Biotechnology,China Agricultural University,Beijing 100193)

This paper studied the effects of the floating system and ebb and flow bench system on the pepper seedlings in the plant factory.The results showed that the pH value of nutrient solution and substrate in floating system were significantly higher than those in ebb and flow bench system,but its EC value of nutrient solution and substrate were significantly lower than those in ebb and flow bench system.Compared with the ebb and flow bench system,the floating system could increase the plant height and stem diameter of seedlings by 18.4%and 23.6%.It could also increase the numbers of root tips,total root length,root diameter within the range of 0-0.5 mm by 37.0%,45.5%,50.1%,and it increased the fresh weight of the shoot and the whole plant by 45.6%and 32.1%,increased the water content of the shoot and the whole plant by 2.5%and 1.8%.In all,nursing seedlings by the floating system significantly promoted the growth of lateral roots and formed a good root system of pepper seedlings,promoting the root absorption of water and soluble salts,accelerating the shoot morphogenesis and improving the quality of seedlings.

Plant factory;Pepper seedling;Floating system;Ebb and flow bench system

10.3865/j.issn.1001-3547.2012.06.010

苗妍秀（1988-），女，硕士，研究方向为无土栽培与设施园艺，E-mail：miaoyanxiu@163.com

陈青云，男，通信作者，教授，电话：18601214616，E-mail：caucqy@163.com

2012-02-22