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限根对设施无土栽培精品西瓜品质及产量的影响.pdf

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限根对设施无土栽培精品西瓜品质及产量的影响.pdf

, , , . [J]. ,2018,46(16)113 - 115. doi10. 15889/ j. issn. 1002 - 1302. 2018. 16. 028 限根对设施无土栽培精品西瓜品质及产量的影响 , , , , , (新疆生产建设兵团第六师农业科学研究所,新疆五家渠 831301)摘要在坑式无土栽培条件下,设置限根(坑内两壁和底部铺膜)、半限根(坑内两壁和底部铺膜,每隔10 ~ 15 cm 用直径2. 5 cm的钢管将底部膜穿孔)、对照(坑内不铺膜)3种方式栽种西瓜,于2016年8月28日西瓜膨大期采用英 国Hansatech公司生产的FMS- 2型脉冲调制式荧光仪测定植株顶部向下第1张完全展开功能叶片的叶绿素荧光参 数,在10月25日西瓜采收期测定果实横纵径、单果质量、糖度、可滴定酸等果实性状。结果表明,限根栽培、半限根栽 培都会使西瓜的最大纵横径、单果质量减小,不利于产量的形成,果实的边缘可溶性固形物含量有明显提高;半限根栽 培的西瓜与限根栽培相比产量有明显提高,因其有较高的光合潜力,有利于形成较高的产量。关键词限根栽培;叶绿素荧光参数;生长发育;西瓜;坑式无土栽培;品质;产量中图分类号S651. 04 文献标志码 A 文章编号1002 - 1302(2018)16 - 0113 - 03 收稿日期2017 - 02 - 15 基金项目新疆生产建设兵团师域计划(编号2015AF015);新疆生 产建设兵团第六师科技攻关计划(编号1509)。 作者简介吴杨焕(1990),男,湖北孝感人,硕士,助理研究员,从事 农业信息化与精准农业研究。 E -mail52331015@qq. com。 通信作者周 进,高级农艺师,从事设施果蔬新品种选育与栽培技 术研究。 E -mail571349271@qq. com。西瓜( )果实汁多味美、营养丰富,是世界 上一种重要的经济园艺作物,而我国是世界上西瓜产量最大 的国家。随着城市化进程加快,我国许多地区的环境条件恶 化,土地资源受到破坏,再加上连年耕作而导致的土壤次生盐 渍化和连作障碍问题,使得土地资源无法持续高效利用。 无 土栽培采取基质代替土壤,不仅可提高设施土地资源的重复 利用率,在某种程度可克服土壤连作障碍问题,而且可提高西 瓜产量,有效改善西瓜的品质 [1 - 3] ,已成为设施西甜瓜生产的 主要栽培方法。 限根栽培是指利用一定的方法将植物根系控制在一定的 空间或范围内,通过限制根系的分布和生长,减少根系生长冗 余,提高经济系数的一种栽培方式 [4] ,主要栽培方式有垄式、 箱筐式和坑式。垄式适合在冬季没有土壤结冻的温暖区域使 用,在夏季会导致土壤温度和水分不稳定;箱筐式由于方便移 动,适宜在设施栽培条件下使用;与垄式和箱筐式相比,坑式 中根系区域的水分温度变化幅度相对较小,较适合在北方寒 冷的地区应用 [5] 。 Imai等研究葡萄、樱桃等果树限根栽培时 发现,限根栽培的葡萄、樱桃等果树生长受到抑制,坐果率得 到明显提高,果实品质有较大改善 [6 - 8] 。 本试验通过设施西 瓜坑式无土限根栽培,研究不同限根栽培方式对西瓜产量、品 质及叶绿素荧光参数的影响,为设施西瓜无土限根栽培在北 方地区的推广应用提供理论依据。 材料与方法 1. 1 供试西瓜品种为新优62号,属早熟品种,为新疆生产建 设兵团第六师农业科学研究所育成,生育期75 d,果实发育期 28 d,生长势中等,第1朵雌花出现在主蔓第5 ~ 7节,坐瓜节 位一般在主蔓8 ~ 10节;果实圆形,果型指数为1;果皮黑绿, 平均皮厚0. 9 cm;肉色大红,质地细脆多汁,风味上乘,中心 可溶性固形物含量11. 5% ~ 13. 5%;种子中等偏小,种皮黑 麻色,千粒质量 38. 2 g;平均单瓜质量 2. 5 kg,平均单产 45 t/ hm 2 ;不裂瓜,耐贮运、耐低温和高湿,适宜露地和保护地 栽培。 1. 2 试验在新疆五家渠共青团农业科技园区温室内进行,温 室坐北朝南。西瓜种植采用坑式无土栽培模式,无土栽培基 质为草炭、蛭石、珍珠岩按体积比2 ∶ 1 ∶ 1的比例配制而成, 其容重为0. 225 g/ cm 3 ,pH值为6. 89,EC值为1. 11 mS/ cm。 1. 3 试验设3个处理,分别为限根(root restriction,简称RR)、 半限根(half root restriction,简称HRR)、对照(CK),限根组处 理方法为挖深30 cm、宽40 cm、长6 m的长形沟,底部和两壁 铺上膜,用基质进行回填;半限根处理方法为在限根铺膜后每 隔10 ~ 15 cm用直径2. 5 cm的钢管将底部膜穿孔;以不铺膜 为对照。每个试验小区长 6 m、宽 80 m,西瓜种植株距为 35 cm、种植密度为3. 75万株/ hm 2 。 每处理重复3次。 根据 西瓜生长发育特点,均留单蔓,选取第2朵雌花授粉留果。 1. 4 1. 4. 1 果实性状 于2016年10月25日西瓜果实采收期, 随机选取5个果实,分别采用游标卡尺、凯KF-H2型电子秤 测量果实横纵径、单果质量;采用日本爱拓公司产PAL - 1型 数显糖度计测定果心、果皮内侧(果肉边缘)可溶性固形物含 量,重复3次;采用酸碱滴定法 [4] 测定可滴定酸含量,重复3 次。出汁率测定方法用直径10 mm的打孔器分别从3个果 实上各取1片厚约3 mm的果肉圆片,装进垫有吸水纸的离 心管中,3 500 r/ min离心10 min,以果肉圆片离心后的失重 率作为出汁率。 1. 4. 2 叶绿素荧光参数 在8月28日西瓜膨大期,用英国 3 1 1 江苏农业科学 2018年第46卷第16期 Hansatech公司生产的FMS - 2型脉冲调制式荧光仪测定植 株顶部向下第1张完全展开功能叶片的叶绿素荧光参数,包 括光测定初始荧光( o )、最大荧光( m )、稳态荧光( s )、光 下最大荧光( m ′ )、光下最小荧光( o ′ ),计算可变荧光( v )、 PSⅡ最大光化学效率、PSⅡ量子产额(Φ PSⅡ )、光化学猝灭系 数( P )、非光化学猝灭系数( N ),公式分别为 v = m - o ; PSⅡ最大光化学效率= v / m ; Φ PSⅡ = ( m ′ - s )/ m ′ ; P = ( m ′ - s )/ ( m ′ - o ′ ); N = 1 - ( m ′ - o ′ )/ ( m - o )。 1. 5 采用Excel 2010软件整理试验数据及作图,采用 SPSS 19. 0软件及最小显著性差异法(least significant difference, )对数据进行差异显著性分析。 结果与分析 2. 1 由表1可知,限根栽培的西瓜果实最大横径、最大纵径分 别比CK显著减小4. 29、4. 82 mm,平均单果质量、产量比CK 显著减少1. 74 kg、65. 250 t/ hm 2 ( < 0. 05);半限根栽培的西 瓜果实最大纵径、平均单果质量、产量分别为 15. 96 mm、 2. 03 kg、76. 125 t/ hm 2 ,显著高于限根栽培、低于CK不铺膜 处理( < 0. 05),半限根栽培的西瓜果实最大横径与限根、 CK处理相比差异不显著( > 0. 05);限根、半限根、CK处理 的西瓜果实皮厚、果形指数相互间差异不显著( > 0. 05)。 表 限根对西瓜果实发育及产量的影响 处理 皮厚(mm) 最大纵径(mm) 最大横径(mm) 果形指数 平均单果质量(kg) 产量(t/ hm 2 ) RR 0 L . 74 0. 09a 13 B . 16 0. 46c 13 “ . 36 0. 56b 0 蝌 . 99 0. 01a 1 栽 . 24 0. 13c 46 ⅱ . 500 0. 662c HRR 0 L . 70 0. 10a 15 B . 96 0. 84b 15 “ . 62 0. 71ab 1 蝌 . 02 0. 03a 2 栽 . 03 0. 21b 76 ⅱ . 125 0. 674b CK 0 L . 70 0. 08a 17 B . 98 0. 61a 17 “ . 65 0. 93a 1 蝌 . 02 0. 03a 2 栽 . 98 0. 32a 111 ⅱ . 750 0. 643a注同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著( < 0. 05)。 表 2同。 2. 2 由表2可知,限根栽培对新优62号西瓜的果实品质产生 明显的影响;限根栽培可显著提高果心和边缘可溶性固形物 含量( < 0. 05),分别达到11. 78%、9. 42%,限根栽培、半限 根栽培、对照处理的可溶性固形物含量相互间差异显著( < 0. 05);限根栽培处理的果实可滴定酸含量降低,与半限根栽 培差异不显著,显著低于对照处理;限根栽培处理的西瓜果实 出汁率提高,达到 76. 47%,显著高于半限根栽培处理( < 0. 05),而与对照处理之间差异不显著。 表 限根栽培对西瓜果实品质的影响 处理 果心可溶性固形物含量(%) 边缘可溶性固形物含量(%) 可滴定酸含量(%) 出汁率(%) RR 11 圹 . 78 0. 33a 9 珑 . 42 0. 27a 0 妸 . 12 0. 01b 76 x . 47 2. 29a HRR 9 圹 . 64 0. 72c 9 珑 . 08 0. 39b 0 妸 . 13 0. 01ab 72 x . 23 5. 34b CK 10 圹 . 35 0. 58b 8 珑 . 90 0. 15c 0 妸 . 14 0. 00a 75 x . 73 6. 02ab 2. 3 2. 3. 1 初始荧光、最大荧光、最大光化学效率及量子产额 最大光化学效率的变化可直接判断植物是否受到光抑制,比 值越小,则其发生的光抑制作用越大,而量子产额可以表明实 际光化学效率 [8] ,其大小可直接反映PSⅡ反应中心的开放程 度。由图1可知,与对照相比,限根栽培、半限根栽培条件下 的西瓜叶片初始荧光、最大荧光均有所降低,限根栽培的西瓜 叶片最大光化学效率及量子产额明显大于对照,这说明与对 照相比,限根栽培条件下的西瓜叶片PSⅡ反应中心可能受到 破坏,导致初始荧光与最大荧光降低、最大光化学效率与量子 产额增加,在限制根系生长的条件下西瓜更容易受到环境胁 迫;限根栽培、半限根、对照处理下的西瓜叶片最大光化学效 率分别为0. 832 0、0. 833 2、0. 826 7,说明半限根栽培下西瓜 叶片具有更高的光能利用率;西瓜叶片量子产额由高到低顺 序为半限根栽培>限根栽培 >对照,半限根栽培较高的量子 产额有利于西瓜叶片光能转化效率的提高,可为暗反应中的 光合碳化积累更多的能量,有利于促进碳同化的运转和有机 物的积累。 2. 3. 2 光化学猝灭系数和非光化学猝灭系数 光化学猝灭 系数可以反映电子传递的活性大小 [9] ,而非光化学猝灭系数 可以反映植物耗散过剩光能发热的能力,热耗散可以防御光 抑制的破坏,对光合机构起自我保护作用 [10] 。 由图2可知, 限根栽培、半限根栽培、对照处理下的光化学猝灭系数分别为 0. 957 5、0. 983 0、0. 912 9,而非光化学猝灭系数分别为 0. 540 6、0. 548 7、0. 554 0,各处理间的光化学猝灭系数和非 光化学猝灭系数差异不显著( < 0. 05),说明与对照相比,限 根栽培能有效提高电子的传递活性,但同时更容易受到光 抑制。 结论与讨论 植物在自然条件下生长,当光照不足时,较高的株高可有 效提高其光合效率,而水分不足时,较大的根系能够在有限的 环境内获取更多水分。 盛承发等研究认为,植物产生过多的 器官并不利于形成较高的经济产量 [11 - 12] 。 植物通过根系吸 收营养、积累干物质,而积累量的大小可直接反映在果实品质 上,充分发挥植物部分根系的作用,限制根系生长,可实现植 物的高产优质。本试验结果表明,限根栽培会使西瓜的最大 纵横径及单果质量减小,这与杨洪强等的研究结果 [13] 不太一 致,可能是由于根系限制程度过小,导致根系生长较为缓慢, 或是由于限根区域覆盖塑料膜导致基质含水量一直保持在较 高水平,造成西瓜贪青晚熟,不利于其生长发育;限根栽培可 使西瓜果心、边缘的可溶性固形物含量和出汁率提高,这与舒 海波等的研究结果 [14] 基本一致;限根栽培在果实发育期限制 了根系向下生长,增加了根系密度,控制地上部植株的生长, 4 1 1 江苏农业科学 2018年第46卷第16期 能较好地调节光合产物的分配,果实品质明显提高。因此,在 限根栽培条件下要减少灌水量,以少量、高频次灌水为宜,而 对限根区域大小对西瓜生长发育的影响须进一步研究。 光合作用是作物形成生物学产量和经济产量的基础,光 合强度不但与叶片的生理状况有关,而且和根系的发育密切 相关。本研究结果表明,与对照相比,限根栽培能有效提高电 子的传递活性,也更容易受到光抑制,这与杨洪强等的研究结 果 [13] 基本一致。 目前,虽有限根对植株光合无影响的报 道 [15] ,但极度限根会使光合速率下降 [16] 。 本试验结果表明, 限根栽培会减小西瓜最大纵横径及单果质量,不利于产量的 形成,而与限根栽培相比,半限根栽培的西瓜产量有明显提 高,因其有较高的光合潜力,有利于形成较高的产量。 参考文献 [1]万振煌,任有凤,徐华义,等.西瓜不同基质栽培试验[J].长江 蔬菜,2002(1)39 - 40. 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