不同营养液浓度和气象因子对黄瓜茎流速率的影响

　　蒸腾速率是反映作物水分状况的基本信息。

　　蒸腾过程影响着作物体内水分的变化，作物的茎流速率也相应地随之变化。由于蒸腾过程与环境因子息息相关，因此，环境因子也将深刻地影响着作物茎流速率的变化。目前，针对作物茎流速率变化的研究，主要采用茎流计进行测量。茎流计可以实时监测植物茎流速率的变化，操作简单、维护方便，测量精度也比较高。茎流计主要有插针式和包裹式两大类：插针式茎流计适用于茎秆较为粗壮的树型作物，包裹式茎流计适用于茎秆较细的农田作物。近年来，采用茎流计研究作物茎流速率变化的方法受到了诸多学者的关注。李会等利用茎流计对全生育期的夏玉米茎流速率和茎直径变化进行了研究，揭示了夏玉米茎流速率和茎直径的变化规律及其影响因素，通过这些生理指标预测作物水分需求、监测作物水分状况。刘浩等采用 Dynamax 公司开发的包裹式茎流计观测日光温室番茄植株的茎流变化，利用试验数据建立了环境气象因子与番茄植株茎流量之间的数量关系，用以预测植物的蒸腾耗水量。

　　水资源是国民经济和社会发展的重要基础资源，在现代农业发展过程中，肥水一体化灌溉凭借节水省肥的特点而在设施农业中得到越来越广泛的应用。因此，明确肥水一体化灌溉条件下作物茎流速率与营养液浓度及环境因子的关系规律是目前亟待研究的问题。

　　本试验在总结吸收国内外许多研究成果的基础上，研究温室无土栽培条件下黄瓜茎流速率的变化特征，进一步探讨不同营养液浓度和气象因子等环境因素对黄瓜茎流速率的影响，旨在为通过茎流监测结果辅助植株营养供给水平决策提供一定的理论基础。

　　1 材料和方法

　　1.1 试验区域概况

　　本研究在南京农业大学工学院试验基地 Venlo型玻璃温室中进行，地处 N 32°7′51″，E 118°43′2″，属亚热带季风气候，四季分明，年平均气温 15.4 ℃，年极端气温最高 39.7 ℃，最低 -13.1 ℃，年平均降水量 1 106 mm。温室长 16 m，宽 8 m，高 5.2 m，采用现代化管理模式，具有内遮阳、外遮阳、天窗、滴灌、喷淋降温系统以及肥水精准灌溉系统，温室环境参数采集采用 Eco-Watch 生态环境监测系统，实时采集温室内空气温度、湿度、土壤温湿度和太阳辐射等环境参数。

　　1.2 田间布置及试验设计

　　本试验的研究对象是黄瓜，品种选用苏粉八号，于 2014 年 5 月 11 日移栽。种植方式为无土栽培，基质使用 Galuku 椰糠；灌溉营养液选用山崎番茄营养液配方；作物分布为 6 行，每行 16 株，行距60 cm，株距 45 cm。灌溉方式采用滴灌方式，椰糠袋置于支架上方（支架距地面 20 cm）。为确保黄瓜在试验期间生理生长状况相同，在种植初期均采用标准营养液配方进行灌溉，保证黄瓜健康生长。鉴于茎流传感器对于作物茎秆直径的客观要求，茎流试验于黄瓜开花坐果期开始，此时黄瓜茎秆初步长成，能够保证茎流测量的准确性。试验开始前，对作物进行为期 3 d 的纯水灌溉，所用纯水预先采用净水器过滤处理，以排除不同地域水分所含离子浓度对试验结果的影响。试验于 2014 年 6 月 5 日开始，2014 年 6 月 20 日终止，设置 3 种营养液浓度处理，分别为欠营养配方灌溉、标准营养配方灌溉、过营养配方灌溉，对植株茎流速率进行连续监测。

　　1.3 测定项目及方法

　　1.3.1 茎流选用美国 Dynamax 公司开发的SGB9-WS 包裹式茎流传感器测定，其工作原理为热脉冲和热扩散原理，由 Dynagage 软件分析得到作物茎流。将 3 组茎流传感器分别连接在 3 组黄瓜试验植株上，将茎流传感器均包裹在黄瓜的第 3 节茎秆上，以排除基质对热量耗散过程的影响。每 15min自动测定并记录一次茎流速率，每 6 d 左右重新连接茎流传感器，检查包裹部位的生长状态，防止因为长期包裹避光而造成茎秆损伤。

　　1.3.2 环境参数 采用 Eco-Watch 生态环境监测系统对试验期间温室内的环境参数进行全程实时监测，每 15 min 采集并保存一次，采集数据自动保存在 DT80 数据采集器中。

　　饱和水气压差（VPD）是利用空气的实际气压与同温度的饱和空气的压差来表示湿度的一种方法。它可以作为气象条件的综合衡量指标，表示空气中的水分情况。表 1 是 SGB9-WS 探头规格和工作参数及被测样株基本特征。

　　2 结果与分析

　　2.1 环境因子与黄瓜茎流速率变化规律

　　黄瓜茎流是黄瓜复杂的生理生化过程，各环境因子对植物蒸腾过程的影响是一个十分复杂的过程，相关研究表明，植物茎流变化影响因子主要有太阳辐射强度、相对湿度、大气温度和土壤水分等。

　　图 1 为 2014 年 6 月 13—17 日的黄瓜茎流速率与温室太阳辐射强度、空气温度和湿度的综合分析。从图 1 可以看出，温室环境中太阳辐射强度、环境温湿度对黄瓜茎流都有一定的影响。黄瓜茎流速率变化与太阳辐射强度呈正相关且变化趋势基本一致，说明太阳辐射强度对黄瓜茎流的影响作用较大，是黄瓜茎流速率变化的主要决定因子之一。空气温度和湿度对黄瓜茎流也有一定的影响，适宜的温度条件对黄瓜茎流速率有一定的加强作用，高湿环境抑制黄瓜的蒸腾作用，导致黄瓜的茎流速率普遍偏小。

　　2.2 不同营养液浓度对黄瓜茎流速率的影响

　　矿质元素是植物生长的必需营养元素，合理的营养液配比不仅能保证植物的健康生长，更能达到丰产、提高作物及果实品质的效果。图 2 分别为晴天（6 月 13 日）、多云（6 月 15 日）和阴雨天（6 月16 日） 天气条件下 3 组试验植株营养液浓度与茎流速率的日变化规律。由图 2 可知，在其他因素相同的情况下，标准营养配方灌溉条件下的黄瓜茎流速率最大，欠营养配方和过营养配方灌溉方式都不同程度地对黄瓜植株的茎流产生一定的抑制作用，进而降低植株的新陈代谢速率和光合作用产物的运输效率，影响作物品质。分析其原因，过营养配方使根系周围离子浓度过高，致使黄瓜根系细胞液浓度与外界浓度差减小，黄瓜根系吸水能力减弱，代谢减慢，茎流速率随之变小。在欠营养液配方灌溉方式下，营养液浓度较低，不能满足植株正常健康生长的需求，导致植株长期处于亚健康状态，作物各项生理指标降低，茎流速率降低。相应地，在标准营养配方灌溉条件下的黄瓜植株，由于其生长在最适浓度环境中，植株的各项生理指标达到最优，黄瓜茎流速率最大。6 月 16 日标准营养液配方灌溉的黄瓜植株的茎流速率有所下降，低于过营养灌溉配方的黄瓜植株茎流，可能是因为阴雨天气空气湿度大，基质水分耗散慢，导致黄瓜根系吸收营养的能力大大降低，因而，黄瓜的茎流速率显著下降。

　　3 结论

　　本试验对 Venlo 型温室滴灌条件下不同营养液浓度对黄瓜开花坐果期茎流的影响以及与环境因子的响应关系进行了研究，结果表明：（1）黄瓜茎流是黄瓜生长发育中复杂的生理过程，不仅与黄瓜自身的生理条件有关，而且与周围环境因子（空气温度、湿度以及太阳辐射等）有密切联系。空气温湿度对作物的影响可以用 VPD 来综合反映。VPD 增大，水分子的扩散速率加快，黄瓜茎流速率增大；反之，茎流速率减小。（2）在其他条件均相同的情况下，设施滴灌的营养液浓度对黄瓜茎流速率的影响也非常显著。按照标准营养浓度灌溉的黄瓜茎流速率最大，偏离标准配方的营养液浓度无论是偏高或偏低都会不同程度地抑制黄瓜的茎流速率，进而影响黄瓜新陈代谢的速率和光合产物的运输以及养分的贮存等生理活动，对黄瓜的生长产生不利影响。

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