如何培育植物健康的根系

以下文章来源于武涛翻译国外设施农业文章 ，作者武涛

为了让植物在生长初期就有一个强壮健康的根系，必须牢记根系形成的一些原则。其中最主要的当然是选择优质的基质。没有它，就不可能创造出最佳的水-气条件，也不可能高效地管理植物的营养和生长。

不过，其他因素也会导致根系发育不良。让我们以SPELAND基质为例，重点讨论其中一些因素的解决方案。

在播种前准备岩棉种植块

这是首先要关注的问题。

为了平衡盐分和pH值，岩棉种植块需要提前3天进行准备。种植块的纤维应该均匀的浸泡在营养液中，让基质的结构完全饱和。还必须记住，岩棉吸收的溶液是其自身重量的10倍。因此，第一次浇水的量应该最大，是岩棉体积的1 - 2倍。之后的浇水量相当于一个立方体的体积即可。

简单来说，在准备种植块时，对于尺寸10x10x6.5 cm的种植块，最少需要2 – 3 升的营养液。在这个阶段，如果节约营养液的使用量，可能会导致植物生长不均匀。

同时，需要注意控制温度：营养液的温度应该在18 °C – 20 °C。

种植条件

在种植的开始阶段（子房出现之前），植物的同化物在地上和地下部分之间流动，正在快速形成根系。此时，为根系的健康发展创造一切必要条件非常重要：保持最佳的温度、光照和空气湿度，为根系提供充足的氧气、水分和养分。

基质的湿度

对岩棉块进行灌溉，通常在岩棉块的重量下降30% - 35%（黄瓜）或者35% - 40%（西红柿）时进行。但是基质湿度下降幅度不够却频繁的灌溉，可能会导致基质湿度过高，造成植物根系缺氧。

缺氧是通过以下方式产生的：在最佳温度下，营养液中包含7 – 9 mg/L的氧气。如果灌溉水源或者管道中有很多微生物，甚至是2价铁，就会导致溶液中的氧气下降。当然，植物也从空气中获取氧气，这取决于基质的孔隙率，氧气从大气扩散到根系的速度，根系对氧气的消耗强度以及灌溉频率。但是这仍然可能导致氧气不足。如果供氧量低于需求量的80%，就会导致根毛的死亡，从而降低根系对水和营养物质的吸收（特别是钙和镁元素）。基质含氧量不足的第一表现是根系出现在岩棉种植块的外面。

可以通过控制灌溉水量和灌溉间隔以及排水量来控制基质中的含氧量。少量频繁灌溉会减少排水量，增加基质的湿度；长间隔灌溉策略会降低基质的湿度并增加基质的排水量。

使用SPELAND岩棉可以更精确的控制基质的最佳湿度。它具有足够的水容量，并含有大量植物可以吸收的营养液；优良的排水性能使得营养液很容易进行更新；有利于稳定的向植物根部供应氧气。SPELAND基质的机械强度和结构稳定性有助于在整个生长季节保持根区的水气平衡。

基质的温度

基质在育苗时，温度不能低于16°C，不能高于26°C。否则根系会开始死亡，而且有可感染病原体的高风险。根区的最佳温度为18 °C - 24 °C。如果基质温度偏离16 °C - 2 6 °C这个范围，植物整体和根系的生长都会减弱，地下部分和地上部分的发育平衡就会被打破。例如，如果温度过高，植物的生长会超过发育，导致基质中的氧气含量降低，因为随着温度的升高，根系呼吸作用增加，溶解氧含量降低，从而造成基质内部缺氧。

在基质温度高、光照不足的情况下，同化物的合成量不足，这会限制植物对水分和养分的吸收。

在光照充足的条件下，基质温度升高会增加流向根部的同化物，植物开始 “变胖”，发育延迟。温暖的根部和相对寒冷的顶部结合在一起，会造成根部压力过大，从而导致植物的茎和果实开裂。相反，基质温度过低也会抑制根系的生长，使镁和磷的吸收变得困难。

在气温高但是基质温度低的情况下，植株会伸长，茎干变得软弱，形成很长的节间。灌溉溶液温度高和基质排水不良会为植物感染腐霉菌（Pythium）创造理想的条件。

空气相对湿度

种子发芽前的最佳空气湿度为 90% - 95%。在岩棉种植块上面覆盖一层薄膜，就很容易达到上述湿度。

困难通常出现在发芽后，需要去掉覆盖薄膜的时候。这时的叶片面积非常少，现有的叶片面积本身无法保证植物生长需要的空气湿度。对于黄瓜需要尽可能保持空气相对湿度不低于70% - 75%，对于西红柿，空气相对湿度不低于60% - 70%（和黄瓜相比较，西红柿对干燥空气并不敏感）。对于幼苗，空气的临界湿度是50%。

植物根系越发达，气温越接近最佳值，低空气湿度对植物生长的负面影响就越小。

因此，对于幼苗来说，长期暴露在干燥的小气候中尤其具有破坏性。植株越小，受到的伤害就越大。

在低空气湿度的影响下，植物的蒸腾作用和呼吸作用在最初阶段会增加。然后，这些过程减慢，脱落酸的浓度增加，气孔关闭，这会导致叶片温度升高。二氧化碳摄入量减少，光合作用强度下降，同化物流出速度减慢，水分无法到达叶片边缘，出现叶片边缘焦枯，如果不采取增加空气湿度的措施，会导致叶片完全枯萎。

所有这一切首先抑制了植物地上部分的生长（抑制叶面积增加以减少水分损失），然后抑制根部的生长，根毛枯死。通风会使情况更加恶化：由于缺钙，新叶片会变浅。

在高温条件下，植物需要更高的湿度。可以通过以下措施增加空气湿度：

-降低空气温度（气温每降低1 °C，空气的相对湿度就会增加 2% - 4%），降低空气温度应该与光照强度相符合；

-使用空气蒸发冷却系统；

-上午，把水洒到温室的水泥路上用来增加空气湿度；

-使用遮阳系统。使用这个方法，需要确保使用遮阳系统后的光照强度满足植物的生长需要。

光照

黄瓜幼苗的临界光照值为 2000 勒克斯，此时光合作用大于呼吸作用。在这种条件下，幼苗生长缓慢，根系很弱。只有在6000 勒克斯的条件下，才可能正常生长，但不能大幅度超过6000 勒克斯：过强的光照会导致植物灼伤。

补光的强度必须始终与温度相匹配。如果光照强度增加，气温也应随之提高，否则根系吸收水分和养分的速度会比植物所需的慢。缺乏磷和镁，嫩叶出现皱纹 - 所有这些都会在温度不足时表现出来。如果给幼苗灌溉冷水，同时又打开人工补光，则可能出现另外一种问题：叶片萎黄。

相反，如果空气温度很高，但是光照不足，幼苗可能会细长。在这种条件下，通常会形成与根系不成比例的大量茎干和叶子。在种植这种幼苗时，生根会很困难。

疾病

疾病只影响无力抵抗感染的弱小植物。生长条件不理想也是导致它们抵抗力下降的原因之一。

植物感染疾病可能是在幼苗期，在定值时或者结果期，当太阳辐射增强，对水分的需求增加时，植物才出现症状。岩棉基质具有生物惰性，需要定期使用生物制剂来保护植物：它们会在根区形成一个有用的微生物群落。

定植期

干燥期：植物在基质中形成根系的重要阶段。在这个阶段，随着基质逐渐变干燥，根系在整个基质中伸展来寻找水分。基质干燥的过程应该逐渐进行，基质的湿度每天下降1% - 2%，所以在这个阶段不进行灌溉，只在必要情况下增加种植块的湿度。岩棉种植块过于干燥（湿度低于40%），影响年轻根系的生长，导致只有数量有限的粗根从生长块进入到岩棉种植条中。为了避免这种情况，可以进行小水量灌溉（每次60 – 80 毫升/棵）

在10-14天内，基质的湿度应该从80%降低到50% - 60%。SPELAND基质丰富的毛细管结构和高持水能力确保了均匀的湿度梯度，因此植物根系会很快长满整个基质。

在生根期，为了促进根系生长，需要保持昼夜温度接近。在幼苗期，根系的形成情况对植物来说非常重要。通常情况下，生长块中的根系需要2 - 3天才能进入到岩棉生长条中，但如果这段时间延长或根系没有进入生长条中，原因可能如下：

1.岩棉生长条的上部湿润不足或有没有湿透的区域：岩棉条在使用前应该用营养液均匀浸透。

2.栽种的幼苗太大或根部受损。

3.生长条温度太低或种植块与生长条之间的温差过大（种植时温差不应超过3 °C）。生长条的温度应保持在18 °C - 20 °C，且与生长块中的幼苗温度相差不大。

4.排水孔剪开得过晚，导致根部缺氧。

5.生长条提取物的EC值高于生长块提取物的EC值。定植时，生长条中的盐浓度至少要比生长块中的盐浓度低0.5 - 1.0 mSm，因为植物的根系会向低浓度方向生长。

6.在弱光条件下，由于缺乏可用的碳水化合物，根的生长很慢。

7.基质密度对根系生长非常重要。SPELAND 纤维的弹性、最佳结构和密度有助于根系以最小的能量在基质中扩散。

均衡的营养液

植物的营养问题往往不是因为缺乏某种元素，而是因为营养液的pH值超出了最佳范围（pH值低于5.5或高于6.5），导致植物无法吸收这些元素。

植物在营养生长阶段和幼苗期会消耗大量硝态氮，导致pH值偏向碱性。因此，在育苗时很难调节生长块中的pH值。如果灌溉营养液的pH值保持在5.2 - 5.5左右，那么在育苗期间pH值的升高不会对植物生长产生负面影响。

在植物生长初期，最好使用高质量的螯合剂，这种螯合剂在较广的pH值范围内有效（DTPA-Fe螯合剂在pH不超过7的时候有效，Fe-EDDHA在pH值不超过10的时候有效）。在最佳的小气候和均衡的营养条件下，即使pH值为7单位，幼苗也能生长良好。

为了获得平衡的营养液，必须保持氮、磷、钾、镁和钙等基本营养元素在一定比例。钙由根尖吸收，如果根尖变黄，则表明钙吸收困难。出现钙吸收困难的原因可能包括：基质中的电导率（EC）过高；基质湿度过低；铵态氮、钾或镁的浓度过高；pH值过高（钙在碱性环境中形成不溶性物质）；小气候不活跃（限制植物蒸腾的条件阻碍了钙到达生长细胞：例如，早上植物顶端温度较低）；基质中钠的积累会阻碍钙的吸收（在这种情况下，有必要增加钙的含量，同时保持与钾的比例）。

缺镁或无法吸收镁会抑制根系的生长。因此，光合作用的产物会积聚在叶片中，无法有效的在植物内部输送。造成这一问题的原因包括：光照不足、基质温度过低或基质过干和EC升高、氮含量过高、pH值过低（镁吸收的最佳pH值为6.0 - 6.5）、夜间温度过高、营养元素失衡。

铵态氮 通常以不超过1.5毫摩尔的量添加到营养液中，氨态氮在氮总含量中所占比例应为 10%左右。为调节pH值，铵含量可短暂增加至25毫克/升。

氨在根部参与反应，这需要根区有充足的氧气和足够的碳水化合物供应。这就是为什么光照不足时施用过量的铵态氮是危险的：此时碳水化合物的合成速度减慢，不能保证足够的数量来处理铵化合物。在高温条件下过量氨态氮也很危险，因为呼吸作用和碳水化合物分解增强，根区的含氧量降低。

如果缺氧，铵转化为硝酸盐的速度就会减慢，导致氮以中间形式--亚硝酸盐离子的方式积累，它对根系产生毒害作用。灌溉系统中的营养液长时间停留在管道不使用，也会形成亚硝酸盐离子。

如果根毛区周围的铵含量增加，pH值就会非常低：这会使根系受到创伤，降低其吸收能力。根系会变得粗糙，结构变细，分枝少。由于蒸腾作用弱和叶片过热，叶片上会出现坏死的灼伤斑。过量的铵态氮会抑制钙和镁的吸收。

压载元素

氯和钠通常同时存在，是压载元素，因为它们能在基质中积聚，增加基质的EC。它们还会抑制其他元素的吸收（氯会减少硫、氮和磷的吸收，钠会减少钾、钙和镁的吸收）。高浓度的氯对黄瓜和沙拉菜等怕氯作物尤其危险。营养液中的氯浓度超过1.5毫摩尔/升会对根系造成损害，降低这些植物的产量。

氯能与硝酸根离子竞争，防止硝酸盐在农产品中积累。当基质中氯过量时，就会出现缺氮症状：从叶片枯黄到出现坏死的斑点。由于蒸腾作用受到限制，叶片面积会大量减少。如果溶液中氯化物含量高，增加氮的用量会减少氯元素到达叶片。番茄在大量结果期间对氯的施用反应很好。由于氯参与氮代谢，它能促进硝酸盐还原，降低硝酸盐过量风险，改善果实质量和风味。

为了抵消钠的负面影响，应增加营养液中钾、钙和镁的浓度，并保持它们的比例。灌溉水中的钠含量不应超过钙和钾以及钙和镁的总和。

在黄瓜栽培中，基质提取物中的钠含量最高为6毫摩尔/升（138毫克/升），番茄栽培中的钠含量最高为8毫摩尔/升（184 毫克/升）。黄瓜栽培中允许的氯含量为0.2 - 0.5毫摩尔/升，番茄栽培中允许的氯含量为8毫摩尔/升（最佳值为1.5毫摩尔/升）。

如果灌溉水中含有大量压载元素，最好使用岩棉基质，因为岩棉基质没有阳离子交换能力，不会在其结构中保留这些离子。SPELAND基质具有良好的排水性能，在必要时，可以很容易地更新基质中的营养液。

增强根系

水和矿物盐的主要吸收是在根的延伸区和根毛中进行的，而根毛的寿命只有几天。在一条根中，活性吸收区的长度平均为5厘米，根的生长速度越慢，活性吸收区的长度就越短。

子房形成后，流向根部的同化物会减少，转而流向正在生长的果实。如果植株结出的果实过多，根系就得不到必要的生长物质，生长速度就会减慢，老根毛会枯死，新根毛也不会形成。因此，在植物生长的整个阶段保持果实和根系发育之间的平衡非常重要。保持合理的果实数量和定期采收是确保整个生长期根系健康的关键。

因此，要想培养出强健且功能良好的根系，必须考虑到许多因素。选择合适的基质（包括SPELAND）将更容易为根系生长创造最佳条件：容易维持良好的水-气平衡，并为植物提供充足的水分和养分。所有这些都有助于延长生长期，并生产出高产优质的果实。

俄文作者：亚历山德拉-斯塔茨娃（Alexandra Startseva），

TECHNONICOL 公司农学顾问，农业科学博士。