蓝莓新梢温室扦插育苗主要环境因子调控研究

来源 :山东农业科学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenlinwu
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  摘 要:为解决蓝莓繁育困难问题,选配改进后的现代温控仪表和适宜的湿度、光照监测仪表,研制了蓝莓扦插育苗专用的时序喷淋控制器,连续2年用于蓝莓新梢温室扦插育苗环境控制,取得预期效果。插后90天,蓝莓新梢插穗生根率高于9600%,每株平均生根数多于691条,插穗死亡率低于400%,新苗壮苗率大于9390%,与传统的蓝莓枝条扦插和组培繁育相比,育苗周期和成本显著降低。
  关键词:蓝莓;温室繁育;新梢扦插;环境因子;测控仪表
  中图分类号:S663.904+.3 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2013)11-0042-05
  温度、湿度和光照强度是蓝莓(Vaccinium corymbosum L)新梢温室扦插育苗的主要环境因子,这3种因子的调控精度和范围,对育苗成活率和新苗质量具有关键作用[1~4]。目前国内蓝莓繁育,主要靠露地扦插、保护地扦插、组织培养3种方式[5~7]。蓝莓新梢温室扦插育苗,是保护地扦插育苗常用的一种[8],因其育苗周期、操作难度和成本均低于组培育苗[9],而成活率又显著高于露地扦插[10],所以这种繁育方式发展迅速,全国各地出现了多种类型的蓝莓扦插育苗温室。但由于受技术水平、设施育苗经验和经济基础等条件限制,对温室育苗环境主要因子的监测,仍普遍沿用传统的水银柱、煤油柱和机械感应式等检测仪表[11]。这类仪器反应速度慢,功能单一,使用过程需频繁进入温室内查看检测点数值,对不同高度、不同位置易造成检测值差异以及在风雨天气很难及时检测到环境因子准确数据,造成插穗生根难、育苗成活率低、新苗质量差的后果[12]。而先进的现代测控仪表,功能灵敏,检测速度快,经合理选配或改进后,可实现对主要育苗环境因子的多点遥测、遥控及可远距离观察的LED检测值显示[13],有利于对育苗环境不同高度、不同位置的温度、湿度等环境因子场的高精度宽范围调控。为此,本试验应用现代测控技术连续两年进行调控育苗环境研究,选配了改进的现代温控仪表和适宜的湿度、光照监测仪表,研制了配套的时序喷淋控制器,用于蓝莓新梢温室扦插育苗环境控制,达到了提高育苗成活率和新苗质量,降低育苗成本的目的。
  1 材料与方法
  11 试材及扦插管理
  试验设在山东省果树研究所蓝莓繁育试验基地(山东省泰安市夏张镇),2010、2011年均在3个相同的育苗温室内对3个蓝莓品种进行扦插育苗重复试验,每个温室扦插1个品种,每个品种扦插8万株,品种分别为北高丛蓝莓喜来(Sierra)、南高丛蓝莓夏普蓝(Sharpblue)和半高丛蓝莓品种北陆(Northland)。 每年5月5日扦插,8月5日起苗,插穗选取上年育成的健壮新苗,剪取半木质化顶端新梢10~15 cm为插穗,去除基部3~5 cm区段内的叶片,插穗基部剪成光滑斜面,扦插前用1 000 mg/L吲哚丁酸(IBA)处理插穗基部30 s,处理后插穗垂直插入基质为苔藓的育苗穴盘中,扦插完成后,根据小拱棚内的环境因子检测数据,手动设定间歇喷淋控制器的喷淋和间歇时间,同时调节遮阳面积、棚膜缝隙及喷水形状,使小拱棚内温湿度参数尽快达到指标要求。插后1周内是插穗的适应期,温湿度及光照都不宜太高,1周后要求高温高湿环境,且波动幅度要小,25天插穗生根后温湿度下限值可适当下调,波动范围可适当增加,育苗期内基质含水量控制在17%~21%范围内,每周进行1次杀菌剂处理,扦插后不同时期3种环境因子调控范围及平均检测值如表1所示,插后85天3个蓝莓品种的插穗新苗及根系生长情况见图1。
  表1 扦插后不同时期3种环境因子 调控范围及平均检测值
  12 育苗温室结构与测控仪表配置
  温室结构是根据蓝莓嫩梢扦插育苗的特点设计的,其组成与结构如图2所示。砖墙厚50 cm,弧形钢管支架上下端分别固定在墙体和地面上,钢管横梁固定在钢管支架上,钢管横梁外覆塑料薄膜、遮阳网和保温棉被。温室沿东西方向建成,其长、宽、顶高尺寸分别为50、7、3 m,砖墙垒在北端,墙体顶部固定有15 kW电动卷帘机,该卷帘机的卷轴分别卷接外遮阳网和保温棉被的上端。在外覆塑料薄膜顶部距墙体50 cm和距地面35 cm处沿钢管横梁方向设有两个与温室长度相同、宽度可调的换气缝隙。温室内的顶部中间位置沿东西方向每5 m设有一个1 kW 热光灯,可调喷头连通在温室主水管下方,距小拱棚顶部垂直高度50 cm,沿东西方向每2 m设1个。小拱棚建在温室内,东西走向,其长、宽、顶高尺寸分别为47、2、07 m,小拱棚由拱形支架及搭接在支架上的塑料薄膜和遮阳网组成,内塑料薄膜与地面的连接处,设置成两处宽度可调的换气缝隙,缝隙长度与
  1:电动卷帘机;2:保温棉被;3:温室遮阳网;4:温室塑料薄膜;5:钢管横梁;6:钢管支架;7:小拱棚遮阳网;8:小拱棚塑料薄膜;9:小拱棚支架;10:生根穴盘;11:漏水沙床;12:砖墙;13:热光灯;14:主水管固定钢筋;15、16、17:主水管;18、19、20:可调喷雾头;P1、P2、P3:3个相同的小拱棚结构。
  图2 育苗温室结构与测控仪表配置
  小拱棚长度相同,每个小拱棚内设有均匀分布的生根穴盘,以及相应的测控仪表的温湿度探头,生根穴盘的底部设有漏水沙床。设于小拱棚内的主水管固定在生根穴盘的上方,可调喷头距穴盘垂直高度40 cm,沿东西方向每15 m设1个。
  本试验选配3种现代测控仪表与时序喷淋控制器等执行器件组合,分别完成对育苗环境温度、湿度、光照3种主要因子的监测。选用仪表分别为数显温度调节仪、 数显湿度调节仪和数显照度计,其中温度调节仪因温度漂移参数达不到要求而自行进行了电路改进[14],时序喷淋控制器[15、16]系根据需要自行研制。
  13 育苗环境因子调控方法
  对温室育苗环境主要环境因子的调控,主要通过现代测控仪表监测和人工操作调控的方法完成。育苗环境是指温室内相对独立的局部环境,一个检测点只能检测某一点的环境因子值,而温室内不同高度和位置的检测值存在较大差异,靠单点监测,无法完成对育苗环境的准确调控。为此,本试验应用现代测控仪表,通过对育苗环境不同位置的多点监测和数据分析,根据育苗环境不同位置形成的因子场分布和变化规律进行调控,实现了对育苗环境主要因子的宽范围、高精度动态调控,其调控方法如图3所示。主要经温室育苗环境监测、温室外层一级调控、环境因子检验、小拱棚内育苗环境二级调控、小拱棚内扦插育苗适宜环境五部分完成。   图3 蓝莓新梢温室扦插育苗主要环境因子调控方法
  温室内温度和光照强度的一级调控由人工根据监测数据调节卷帘机、遮阳网、时序喷淋、热光灯、外层膜缝隙等设施的工作状态来完成。湿度调控由自行研制时序喷淋装置自动完成,喷淋时间可在1~99 s内任意设定,间歇时间可在1~99 min内任意设定。当一级调控使温室内各项因子指标达到设定要求时,由人工将小拱棚膜缝隙调整到最大,使小拱棚内各项因子指标与温室内一致;当一级调控不能使温室内各项因子指标达到设定要求时,再由小拱棚进行二级调控,小拱棚内温度和光照强度的二级调控由人工根据监测数据调节小拱棚遮阳网、热光灯、小拱棚膜缝隙等设施的工作状态来完成,湿度调控仍由自行研制的时序喷淋器自动完成。经小拱棚二级调控,使小拱棚内主要环境指标都能适宜蓝莓嫩梢扦插育苗要求。
  2 主要环境因子的调控
  21 温度调控
  育苗环境温度包括气温和育苗基质温度,气温调控主要由人工操控的电动卷帘机、热光灯、保温棉被、遮阳网、棚膜缝隙等装置完成,气温检测由设置在棚外的温度测控仪表完成,其测温探头采用具有防水功能的PT-100型热敏电阻,固定于温室内具有温度代表性的位置。白天,当外界气温高于温室且温室气温需调高时,电动卷帘机把保温棉被卷到最小,同时,调节温室塑膜缝隙,增加温室内外空气交换量,缩小温室遮阳面积,如遮阳面积降到最小后还需升温,则减少温室内小拱棚上遮阳面积,如小拱棚遮阳面积达到最小后仍需升温,则需关闭小拱棚塑膜缝隙,开启热光灯加温。根据国内气候条件,经过这三级升温措施,可以在一年四季都满足蓝莓新梢扦插生根对高温的需求。同理,当需降低育苗环境气温时,通过增加遮阳面积和调节塑膜缝隙完成。当温室和小拱棚全被遮阳网遮蔽后仍需降温,则开启温室主水管,通过可调喷头向小拱棚喷淋井水,利用较低的水温,降低小拱棚内温度。当需要保温或夜间调节温度时,也是通过调控以上装置完成。该调控方式可在育苗期内把小拱棚温度,动态控制在蓝莓嫩梢扦插育苗适宜温度20~35℃以内。
  穴盘内育苗基质的温度调控,主要靠调整喷淋时间、喷水量及气温完成,需增加基质温度时,除增加或保持棚温外,还要在保证湿度的前提下减少喷水时间,使基质内漏过的水量减小,基质温度回升。反之,增加喷水时间,使基质温度下降。该研究使用的育苗基质是苔藓,其温度明显受漏过的水量大小和气温控制,该调控方式可在育苗期内把育苗基质温度,动态控制在蓝莓嫩梢扦插育苗适宜温度18~32℃以内。
  22 湿度调控
  育苗环境湿度调控以测控仪表检测值为依据,当温室温湿度等指标全部符合要求时,由人工操作将小拱棚塑膜缝隙调节到最大即可。当湿度指标达不到要求时,小拱棚内的湿度调控,由自行研制的时序喷淋控制器控制水泵、喷头等装置自动完成。调控过程主要由小拱棚湿度检测、小拱棚塑膜缝隙、喷淋时间时序控制、执行设备、可调喷头和育苗环境湿度6个单元部分组成。图4是其工作原理框图。
  图4 时序喷淋控制装置湿度调控过程工作原理
  喷淋时由时序控制单元、控制执行设备和可调喷头控制对生根穴盘喷淋。喷淋时间可通过时序喷淋控制器的机械式拨码器在1~99 s内任意设定,间歇时间可通过时序喷淋控制器的另一机械式拨码器在1~99 min内任意设定,喷淋和间歇时间自动循环运行;喷淋形状可通过可调喷头手动调节,可以是雾状、点状和细丝状。可通过增加工作时间或减少循环时间,也可通过增加喷淋时间或减少间隔时间来加大小拱棚湿度。同理,可通过减少工作时间或增加循环时间,也可通过减少喷淋时间或增加间隔时间降低小拱棚湿度,该调控方式可在育苗期内把小拱棚湿度,动态控制在蓝莓嫩梢扦插育苗适宜相对湿度70%~99%以内。
  23 光照调控
  育苗环境光强度调控主要通过调节温室和小拱棚遮阳网遮盖面积和改变热光灯光照时间实现,需增加光强时,可减小遮阳面积或利用热光灯补光。反之增加遮阳面积,关闭减少热光灯工作时间。光强度调控也会影响温室及小拱棚温度,所以在调控过程要结合当时光温相互影响规律,共同调控。
  3 结果与分析
  3个温室所育3个品种的蓝莓新苗,普遍根系发达,长势旺盛,插后90天起苗,起苗前在每个温室内的多个位置随机抽取300棵插穗苗,调查其生根率等参数,调查结果基本一致(见表2),2011年试验结果的主要参数略好于2010年,可能与育苗期管理和操作经验有关。育苗成活率高的原因,可能与育苗期内温湿度动态调控精度高有关。本试验利用大小拱棚二次调节温度参数,加上热光灯的补偿作用,使扦插1周后的育苗环境温度稳定在上限点附近,波动范围很小,适当的高温加上稳定的高湿度,有力促进了插穗的生根效率。采用自行研制的喷淋时序控制器自动调控湿度,使扦插1周后的育苗环境相对湿度稳定在98%左右,喷淋和间歇时间的控制精度,远高于人工操作控制[17],扦插初期的高温高湿环境可能是促进插穗快速生根,从而使新苗健壮的主要原因。另外,插穗生根后温湿度下限控制范围逐渐增加,使育苗环境温湿度都相对降低,温度下降减少了叶片的蒸腾速率,使叶片保持翠绿,光合作用旺盛,湿度降低有利于育苗过程的病害预防,这两点也是新苗健壮的重要原因。
  4 结论
  4.1 应用现代测控仪表及配套的专业执行器件,监测和调控蓝莓新梢温室扦插育苗主要环境因子,调控精度远高于采用传统的老式仪表和执行器件,劳动强度显著降低,两年三品种扦插育苗成活率均在93%以上,与传统的果树扦插及组培繁育相比,育苗周期和成本显著降低。
  4.2 本试验形成的新梢扦插育苗环境控制技术,对其它品种的蓝莓扦插育苗具有重要参考价值。
  4.3 对现代测控仪表的选配、改进及研制专业性执行器件的技术水平还有待进一步提高。
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