不同灌溉水温对西藏设施栽培草莓脱毒原种苗根区温度及生长的影响

敬志豪,尤 宝,巴 桑,次旦伦珠,尼玛顿珠,曲 珍

(西藏农牧学院 植物科学学院,西藏 林芝 860000)

0 引言

根系温度对植物水分、矿质营养有着极大的影响,对植物生长激素也有一定的作用[1-4]。为种植出高品质、高产量作物,需对根区温度进行研究。而植物对根部温度变化非常敏感,地温变化1 ℃相当于空气温度变化2 ℃,有可能显著改变植物的生长情况及养分吸收。矿质元素的吸收及利用受到根系温度的显著影响[5],而根区温度会直接影响根部的生理活动,包括影响根区呼吸、根系养分及水分吸收、根系物质合成及活性等,间接影响作物的长势及果实品质。现代化温室种植可准确控制气温,令地温控制成为可能,通过控制土温来提高根系活力成为重要的设施农业调控手段[6-7]。西藏地处高原,灌溉水资源大部分为雪山融水,常温大约14 ℃左右,相对于一般常温水低5 ℃～8 ℃[8]。而灌溉水温过低会大大影响草莓根系的生长习性及光合速率。本实验探究了灌溉水温对根区温度的影响,为实现草莓高产提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及环境

试验于2022年4月3日至5月4日在西藏农牧学院农场实习地连栋玻璃温室草莓立体栽培场地进行。该试验点位属于温带季风气候,昼夜温差较大且蒸发量大。试验期间温室日平均温度为15.02 ℃,供试材料为宁玉草莓的组培脱毒原种苗。

1.2 试验方法

将地温计插入土壤表层以下10 cm处,在浇灌水量相同的条件下使用不同水温(5 ℃,10 ℃、15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃)灌溉,从14∶35开始在24 h内分别间隔10 min、30 min、1 h连续测量基质温度,观察根区温度变化。

净光合速率的测定：每个处理随机选择4株大小一致的植株,用便携式光合测定系统(LI-6400XT,Li-Cor,USA)测定功能叶的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、胞间CO2浓度(Ci)、蒸腾速率(Tr),重复3次。测定时间为每次采样后上午9∶30—13∶30,每2 h测一次,叶室温度为25 ℃,空气相对湿度为60%～70%。测定时,将光强设定为饱和光强1000 μmol/(m2·s)。

以各温度的水温持续一个月不间断灌溉,测量各温度灌溉下草莓叶片叶绿素含量及株高、叶长叶宽及叶面积。

2 结果与分析

2.1 不同灌溉水温对草莓根区基质温度的影响

图1中, 5 ℃～30 ℃的基质初始温度分别为16.1 ℃、16.5 ℃、16.5 ℃、14.5 ℃、15 ℃、14.9 ℃。当水灌溉至基质时,基质温度立马发生变化,其中5 ℃处理和10 ℃处理明显下降,而后基质温度又慢慢升高,灌溉水温的不同令基质回温所需时间也有所不同。用5 ℃水温灌溉初始温度16.1 ℃的基质时,大约需要5 h回到最接近原基质温度;用10 ℃水温灌溉基质时,原本16.5 ℃的基质马上变成14.0 ℃,大约需要2 h基质才能回到最接近原基质温度;15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃处理明显上升,而后基质温度又慢慢降低,随着时间的增加,基质温度慢慢恢复;用15 ℃水温灌溉基质时,原本16.5 ℃的基质变成了17.0 ℃;当用20 ℃水温灌溉时,原本14.5 ℃的基质变成了16.9 ℃;当用25 ℃水温灌溉时,原本15 ℃的基质变成了20.1 ℃,大约需要4 h可追回温度;当用30 ℃的水温灌溉时,原本14.9 ℃的基质变成了23.0 ℃。试验在下午14∶35开始,温室的温度持续增高,故用15 ℃、20 ℃、25 ℃、30 ℃水温灌溉处理的组呈很长一段时间的持续上升。12 h后,5 ℃及其他水温灌溉后的基质温度变化趋于一致,后续灌溉水温不再对基质产生影响。

图1 不同灌溉水温对草莓根区温度的影响Fig.1 Influence of different irrigation water temperature on strawberry root zone temperature

2.2 持续灌溉一个月后草莓叶绿素含量及生长情况

6种温度中,5 ℃、20 ℃、25 ℃三组温度较为典型,灌溉一个月后20 ℃水温灌溉时叶绿素相对含量较高,当灌溉水温继续提高到25 ℃时,叶绿素相对含量略微下降,而用5 ℃水温灌溉时,叶绿素含量明显低于其他水温灌溉。

由表1可知,平均株高、平均叶面积及叶长叶宽变化不是特别明显,但5 ℃水温灌溉时各项数据明显偏低。经过一个月的连续灌溉后发现,5 ℃水温灌溉处理组草莓苗出现了萎蔫、枯黄症状,将草莓苗挖出发现有的根系开始发黑。

表1 不同灌溉水温对草莓叶绿素含量及生长情况的影响Tab.1 Influence of different irrigation water temperature on chlorophyll content and growth of strawberry

表2 灌溉水温对草莓叶片光合参数的影响Tab.2 Influence of irrigation water temperature on photosynthetic parameters of strawberry leaves

2.3 灌溉水温对草莓叶片的影响

不同的灌溉水温对草莓叶片的光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率影响差异显著,基本上都呈现先增后减的趋势。其中光合速率在5 ℃时最低,30 ℃其次,20 ℃时最高;气孔导度在5 ℃最低,10 ℃时最高,其他温度时变化不大;胞间CO2浓度及蒸腾速率在灌溉水温为5 ℃时呈最低值,此组数据在5 ℃水温灌溉时所有数据均为最低值,根据植物生理判断,低温灌溉时草莓可能产生了某种低温胁迫。由于外界及室内光照强度及气温的变化,实验数据可能有些许偏差,故处理的数据均为平均值。

3 结论与讨论

用不同水温灌溉时,5 ℃的水对基质温度影响时间最长,影响最大,变化幅度较大。30 ℃和25 ℃影响时间最短,变化较平缓的是15 ℃和20 ℃的水温。不同灌溉水温下,草莓叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率都有先增加后下降的过程,其中15 ℃～20 ℃时叶片光合速率最合适,5 ℃时叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率都最低。可见,低温会严重影响叶片的叶绿素含量,5 ℃和30 ℃水温灌溉对叶绿素含量、叶长、叶宽、叶面积、作物果实品质有较大影响。

草莓喜温凉的气候环境,根区土壤温度为15 ℃～22 ℃时生长状况较好。高原地区的常温水大约为12 ℃～15 ℃,冬季更低,而冬季是设施栽培草莓苗生长的关键时期,灌溉水温低会影响草莓原种苗的叶绿素含量、光合作用、叶片大小,进而影响栽培种的扩繁,将水温提高至15 ℃～20 ℃有望解决西藏草莓原种苗扩繁问题。