Effect of Size of Stem Segment and Plug on Overwintering Seedlings of Leaf-vegetable Sweet Potato in North China

MAOSishuai, PEIZhichao, LIRenkun, SUNDan, CAOYue, YANGLiguo

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Chinese Agricultural Science Bulletin ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (21) : 45-51. DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0737

Effect of Size of Stem Segment and Plug on Overwintering Seedlings of Leaf-vegetable Sweet Potato in North China

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Abstract

In order to explore the overwintering plug seedlings of leaf-vegetable sweet potato in North China, 4 stem sizes (D1, D2, D3, D4 for 4, 6, 8, 10 cm) and 5 plug sizes (32, 50, 72, 105, 128 holes) were set to match 14 treatments, to study the effects of different combinations on seedling survival rate, growth (stem diameter, plant height, etc.) and fresh weight, etc. The results indicated that under the same plug, with the increase of stem segment, the survival rate of seedlings, the number of leaves, stem diameter of the base region and plant height of seedlings showed an increasing trend, and then the fresh weight of the aboveground part and the whole plant also increased, and the highest value was under the treatment of D4. Under the same stem segment, as the number of holes in the plug increased, the number of leaves, stem diameter of the base region, plant height, fresh weight above the ground and fresh weight of the whole plant decreased, due to the effect of the plug size on the underground part, with the treatment of 32 holes being the highest. Under different stem segments and plug sizes, the growth of D4-32 treatment was the best. In mid-March, for the fresh weight of the aboveground part, the treatment of D2-72 achieved the same effect as the treatment of D4-32(no significant difference between the two treatments), with the number of leaves, stem diameter of the base region, plant height and other indexs of seedlings meeting the transplanting conditions; for the fresh weight of the whole plant, the treatment of D2-105 treatment (10.21 g) achieved the same effect as the treatment of D4-32, which could save 228.1% of the seedling area. According to its weight, in mid-January, the fresh weight of the aboveground part and the whole plant under the treatment of D3-72 was close to the level of the above two treatments, which could save 125.0% of the seedling area. Considering the growth and economic benefits of seedlings, D2-105 is recommended when transplanted in mid-March, that is, the combination of stem segment with 2 axillary buds and 105-hole plug. If there is condition for transplanting in mid-January, D3-72 is recommended, that is, the combination of stem segment with 3 axillary buds and 72-hole plug.

Key words

leaf-vegetable sweet potato / North China / overwintering seedlings / stem segment size / plug size

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MAO Sishuai , PEI Zhichao , LI Renkun , SUN Dan , CAO Yue , YANG Liguo. Effect of Size of Stem Segment and Plug on Overwintering Seedlings of Leaf-vegetable Sweet Potato in North China. Chinese Agricultural Science Bulletin. 2024, 40(21): 45-51 https://doi.org/10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0737

0 引言

叶用甘薯是一种营养丰富均衡、保健作用强、口感风味好的绿色保健型蔬菜,以叶片、叶柄、嫩茎等作为食用部位,被誉为“蔬菜皇后”“长寿菜”[1-4],可以补充叶类蔬菜供应,尤其是在夏季[5-6]。叶用甘薯,区别于食用块根甘薯品种[7-9],其茎叶食用口感嫩滑[10-12],但因其同食用块根甘薯品种一样,属于喜温短日照作物,当气温低于15℃时,地上部分停止生长,当气温低于6~8℃时,植株呈现组织柔软、萎蔫,遇霜植株枯死[13-15]。叶用甘薯以采摘嫩茎叶为产品,不易形成块根,且种薯小难以保存,种薯繁苗第二年出苗较慢,难以抢占市场,在南方,利用大棚内套小拱棚加地热线的方式对叶用甘薯薯苗进行越冬保苗[16]。在北方,冬季与南方温度差异较大,大棚中无法越冬,春季种植叶用甘薯,种苗从南方调运,成本高,定植时间也无法自主掌握,因此,北方种植发展叶用甘薯,必须解决好种苗越冬繁育的问题。在霜冻前可利用温室为其提供适宜的环境条件,将叶用甘薯的主枝或侧枝剪下,插入穴盘基质中生根。穴盘育苗是不少作物的主要育苗方式[17],定植以后无缓苗期,成苗率高,不同穴盘规格在西兰花[18]、花椰菜[19]和番茄[20]等其他作物上的研究均有报道,关于叶用甘薯穴盘育苗在北方生产中未见相关探索。不同于蔬菜作物采用种子育苗,叶用甘薯穴盘育苗需采用茎段扦插,茎段大小和穴盘规格是首要考虑的问题。本研究在育苗温室中,设置4个长度的茎段与5种规格穴盘搭配组合,对比不同时期种苗长势,探索较为适宜的搭配,为越冬穴盘基质育苗提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料及试验地

供试叶用甘薯品种为‘福菜薯18号’,由福建省农业科学院作物研究所、湖北省农业科学院粮食作物研究所选育。试验于2018—2019年在北京市昌平区小汤山特菜大观园育苗温室内进行。期间,育苗温室内日平均温度17.8℃,日平均最高温度31.9℃,日平均最低温度12.7℃,在1月份间隔有3 d日最低温度低于10℃,在2月份间隔有7 d日最低温度低于10℃。育苗基质来自山东商道生物科技股份有限公司,供试穴盘为PS塑料片材吸塑而成,颜色为黑色,穴孔形状倒四锥形。水肥管理同常规蔬菜育苗,根据天气和基质情况灌溉施肥。

1.2 试验设计

试验设茎段和穴盘大小2种因素,茎段设4个长度,分别为4、6、8、10 cm,用D1、D2、D3、D4表示,分别有1、2、3、4个腋芽,埋深2~4 cm;穴盘设5种规格:32、50、72、105、128孔(规格详见表1),盘体长宽为54 cm×28 cm。根据茎段长度,结合实际,搭配14个处理(见表2),用D1-128、D1-105等表示(D1-128处理为茎段D1与128孔穴盘搭配的处理,D1-105处理为茎段D1与105孔穴盘搭配的处理,其他类同),每个处理3次重复,1个重复1盘,于2018年10月12日栽插。
表1 不同规格穴盘参数
穴盘规格/孔 穴盘深度/cm 口径/cm 单穴容积/cm3
128 3.6 3 20
105 4 3.5 25
72 4.5 4 40
50 5 4.8 55
32 5.3 5.8 110
表2 茎段大小和穴盘规格搭配的14个处理
穴盘规格/孔 茎段大小
128 D1
105 D1 D2
72 D1 D2 D3
50 D1 D2 D3 D4
32 D1 D2 D3 D4

1.3 调查指标

温度(℃):用农业环境数据监测平台监测育苗温室内温度变化;成活率(%):11月12日,调查各处理的成活株数,成活率计算见公式(1)。
=×100%
(1)
形态指标:分别于11月12日、12月12日、1月12日、2月12日、3月12日测定各处理的叶片数、株高、基部茎粗,株高(cm)用直尺测量,茎粗(mm)用游标卡尺测量幼苗基部处的粗度;鲜重(g):分别于1月12日和3月12日随机取样,用电子天平测定单株地上部鲜重、地下部鲜重,重点分析这2个时间节点的指标。全株鲜重计算见公式(2)。
=+
(2)

1.4 数据处理

采用新复极差法对处理间数据进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同茎段和穴盘大小对种苗成活率的影响

表3可知,扦插茎段为D1(含1个腋芽)的种苗平均成活率为84.1%,D2(含2个腋芽)以上茎段的成活率在92.4%以上。同一茎段大小下,穴盘大小对种苗成活率影响不大。
表3 不同茎段和穴盘大小处理下的种苗成活率
穴盘规格/孔 茎段大小
D1 D2 D3 D4
128 83.6%
105 83.8% 92.4%
72 84.7% 94.4% 94.4%
50 84.0% 94.0% 94.0% 98.0%
32 84.4% 93.8% 96.9% 96.9%

2.2 不同茎段和穴盘大小对种苗叶片数的影响

表4可知,相同茎段下,随着穴盘孔数的减少,幼苗叶片数呈增加趋势;相同穴盘下,随着茎段增长,幼苗的叶片数也增加;各处理间以D4-32处理最高。其中,1月12日时,与D4-32处理相比,D2-105、D1-32、D1-50、D1-72、D1-105、D1-128处理下,幼苗的叶片数减幅显著(P<0.05,下同),分别减少41.3%、40.7%、45.4%、47.2%、53.7%、61.1%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异,叶片数在11.0片以上,该指标已可满足移栽。后期各处理叶片数增加比较明显,3月12日时,与D4-32处理相比,仅D4-50、D3-32处理下叶片数减幅未达到显著性差异,其余处理下叶片数显著减少,达28.0%以上,D1-128处理下叶片数最少,为14.7片;D1-50、D1-32、D2-105、D2-72、D2-50、D2-32、D3-72、D3-50处理间的叶片数差异不显著,在28.3~41.0片之间。
表4 不同茎段和穴盘大小处理下不同时期的种苗叶片数
茎段 穴盘/孔 日期
11月12日 12月12日 1月12日 2月12日 3月12日
D1 128 5.0 b 6.2 f 7.0 d 9.3 i 14.7 e
105 5.2 b 7.3 ef 8.3 d 12.3 hi 26.0 d
72 5.2 b 8.2 def 9.5 cd 13.0 ghi 27.7 d
50 5.3 b 8.7 def 9.8 bcd 13.7 fgh 28.3 cd
32 6.3 ab 9.5 bcde 10.7 bcd 14.7 efgh 29.7 cd
D2 105 5.3 b 9.2 cdef 10.6 bcd 15.7 defgh 32.7 cd
72 6.3 ab 9.7 bcde 11.7 abcd 17.0 defg 34.0 cd
50 6.5 ab 9.8 bcde 12.3 abcd 17.7 cedf 35.0 cd
32 7.5 ab 10.8 abcd 13.5 abcd 18.7 cde 36.3 cd
D3 72 6.5 ab 10.7 abcd 13.5 abcd 19.3 cd 37.7 cd
50 7.3 ab 11.5 abcd 14.0 abcd 21.3 bc 41.0 bc
32 8.3 a 12.3 abc 16.0 abc 23.7 ab 49.3 ab
D4 50 7.5 ab 12.7 ab 17.0 ab 25.0 ab 50.7 ab
32 8.7 a 13.8 a 18.0 a 26.7 a 57.3 a
注:同列数值后的不同字母表示差异显著(P<0.05),下同。

2.3 不同茎段和穴盘大小对种苗基部茎粗的影响

表5可知,相同茎段下,随着穴盘孔数的减少,幼苗基部茎粗呈增加趋势,以32孔处理最高;相同穴盘下,随着茎段增长,幼苗基部茎粗也增加,以D4处理最高。其中,1月12日,与D4-32处理相比,D1-50、D1-72、D1-105、D1-128处理下,基部茎粗减幅显著,分别减少20.9%、25.3%、25.8%、27.7%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异,基部茎粗在3.5 mm以上。后期各处理间基部茎节粗差异减少,3月12日,仅D1-128处理较D4-32处理显著减少26.3%,其余各处理间的基部茎节粗差异不显著。
表5 不同茎段和穴盘大处理下不同时期的基部茎粗 mm
茎段 穴盘/孔 日期
11月12日 12月12日 1月12日 2月12日 3月12日
D1 128 2.15 e 2.69 b 3.18 c 3.50 c 3.99 b
105 2.43 de 2.76 b 3.27 c 4.00 bc 4.18 ab
72 2.52 cde 3.12 ab 3.29 c 4.00 bc 4.33 ab
50 2.76 bcd 3.16 ab 3.48 bc 4.13 abc 4.42 ab
32 2.81 bcd 3.20 ab 3.53 abc 4.53 abc 4.60 ab
D2 105 2.80 bcd 3.21 ab 3.79 abc 4.17 abc 4.76 ab
72 2.86 bcd 3.34 a 3.88 abc 4.57 ab 4.81 ab
50 3.10 abc 3.39 a 3.93 abc 4.71 ab 4.85 ab
32 3.22 ab 3.44 a 3.94 abc 4.67 ab 4.94 ab
D3 72 3.25 ab 3.39 a 3.97 abc 4.70 ab 4.99 ab
50 3.27 ab 3.45 a 3.98 abc 4.72 ab 5.03 ab
32 3.29 ab 3.49 a 4.02 abc 4.83 ab 5.16 ab
D4 50 3.32 ab 3.47 a 4.20 ab 5.00 ab 5.21 ab
32 3.54 a 3.60 a 4.40 a 5.10 a 5.42 a

2.4 不同茎段和穴盘大小对种苗株高的影响

表6可知,相同茎段下,随着穴盘孔数的减少,幼苗株高呈增加趋势,以32孔处理最高;相同穴盘下,随着茎段增长,幼苗株高也增加,以D4处理最高。其中,1月12日,与D4-32处理相比,D2-72、D2-105、D1-32、D1-50、D1-72、D1-105、D1-128处理下,幼苗的株高减幅显著,分别减少22.0%、27.5%、24.7%、30.5%、36.9%、40.9%、48.0%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异(其中除D2-50处理外,幼苗株高均在12.0 cm以上)。3月12日,与D4-32处理相比,仅D4-50、D3-32、D3-50处理下的株高减幅未达到显著性差异,其余处理下幼苗株高显著减少,达12.0%以上,D1-128处理下株高最小,为11.9 cm;D2-72、D2-50、D2-32、D3-72处理间的株高差异不显著,在18.3~19.9 cm之间。
表6 不同茎段和穴盘大小处理下不同时期的种苗株高 cm
茎段 穴盘/孔 日期
11月12日 12月12日 1月12日 2月12日 3月12日
D1 128 3.3 g 5.9 f 7.4 f 9.1 i 11.9 j
105 3.9 fg 6.6 ef 8.4 ef 10.5 hi 13.8 ij
72 4.2 fg 7.2 def 9.0 ef 11.1 gh 14.6 hi
50 4.9 defg 7.5 cdef 9.9 def 12.5 fg 16.6 gh
32 5.1 cdefg 8.3 bcdef 10.7 bcde 13.4 def 17.5 fg
D2 105 4.5 efg 7.8 bcdef 10.3 cde 13.2 ef 17.4 fg
72 5.2 bcdef 8.5 abcdef 11.1 bcde 14.0 def 18.3 efg
50 5.9 abcde 9.3 abcde 11.8 abcd 14.7 cde 19.1 def
32 6.2 abcd 9.6 abcd 12.2 abcd 15.1 bcde 19.5 cdef
D3 72 5.9 abcde 9.4 abcde 12.0 abcd 15.2 bcd 19.9 bcde
50 6.6 abc 10.1 abc 12.7 abc 16.0 abc 20.8 abcd
32 6.8 ab 10.3 abc 13.0 abc 16.3 abc 21.3 abc
D4 50 6.8 ab 10.7 ab 13.5 ab 16.8 ab 21.9 ab
32 7.1 a 11.2 a 14.2 a 17.5 a 22.7 a

2.5 不同茎段和穴盘大小对种苗鲜重的影响

表7可知,幼苗的地上部鲜重、全株鲜重随着茎段增长而增加,随着穴盘孔数的减少而增加,各处理间以D4-32处理最高。1月12日,与D4-32处理相比,D1-72、D1-105、D1-128处理下,幼苗的地上部鲜重减幅显著,分别减少58.8%、59.4%、72.1%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异。与D4-32处理相比,D1-32、D1-50、D1-72、D1-105、D1-128处理下根部鲜重分别显著减少56.8%、51.7%、66.4%、73.4%、78.6%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异。与D4-32处理相比,D1-72、D1-105、D1-128处理下整株鲜重分别显著减少60.1%、61.7%、73.2%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异。
表7 不同茎段和穴盘大小处理下的种苗地上部、地下部和全株鲜重 g
茎段 穴盘/孔 1月12日 3月12日
地上部 根部 全株 地上部 根部 全株
D1 128 3.62 c 0.54 e 4.16 c 4.43 c 0.60 d 5.03 c
105 5.28 bc 0.67 e 5.95 bc 5.74 bc 0.71 cd 6.44 bc
72 5.35 bc 0.85 de 6.20 bc 7.79 bc 0.96 bcd 8.74 bc
50 6.95 abc 1.22 bcde 8.17 abc 7.81 bc 1.32 abcd 9.13 bc
32 7.05 abc 1.09 cde 8.15 abc 8.46 bc 1.34 abcd 9.80 bc
D2 105 7.12 abc 1.40 abcde 8.52 abc 8.65 bc 1.57 abcd 10.21 abc
72 7.27 abc 1.42 abcde 8.69 abc 9.79 abc 1.54 abcd 11.33 abc
50 7.33 abc 1.73 abcde 9.06 abc 10.05 abc 1.86 abcd 11.92 abc
32 8.01 abc 1.54 abcde 9.55 abc 10.78 abc 1.82 abcd 12.59 abc
D3 72 9.08 abc 1.76 abcde 10.83 abc 11.83 abc 1.87 abcd 13.70 abc
50 11.46 ab 1.94 abcd 13.39 ab 13.52 abc 2.22 abcd 15.74 abc
32 11.95 ab 2.17 abc 14.12 ab 14.25 abc 2.36 abc 16.61 abc
D4 50 12.75 a 2.39 ab 15.14 a 15.24 ab 2.50 ab 17.74 ab
32 12.99 a 2.53 a 15.52 a 19.33 a 2.63 a 21.96 a
3月12日,与D4-32处理相比,D2-105、D1-32、D1-50、D1-72、D1-105、D1-128处理下,幼苗的地上部鲜重减幅显著,分别减少55.3%、56.2%、59.6%、59.7%、70.3%、77.1%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异。与D4-32处理相比,D1-72、D1-105、D1-128处理下根部鲜重分别显著减少63.7%、73.1%、77.4%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异。与D4-32处理相比,D1-32、D1-50、D1-72、D1-105、D1-128处理下整株鲜重分别显著减少55.4%、58.4%、60.2%、70.7%、77.1%,其余处理的减少幅度未达到显著性差异。
3月12日,对于地上部鲜重而言,D2-72处理下即可达到与D4-32处理相同的效果,且接近可用种苗重量水平;对于整株鲜重而言,D2-105处理下即可达到与D4-32处理相同的效果。参考其重量,1月12日,D3-72处理下的地上部和整株鲜重接近上述两个处理的水平。

2.6 不同茎段和穴盘大小下种苗性状的相关分析

对两个时期的不同茎段和穴盘大小下种苗形态指标和鲜重之间的相关关系见表8表9。种苗地上部鲜重和全株鲜重分别与叶片数呈显著正相关、与基部茎粗呈极显著正相关,种苗叶片数与株高呈极显著正相关、与基部茎粗呈极显著负相关。
表8 不同茎段和穴盘大小处理下种苗形态指标和地上部鲜重的相关性
相关因子 株高 基部茎粗 叶片数 地上部鲜重
株高 1 - - -
基部茎粗 0.519 1 - -
叶片数 0.944** -0.646** 1
地上部鲜重 -0.329 0.880** 0.554* 1
相关系数临界值 R0.05=0.523 R0.01=0.609 - -
注:*为显著,**为极显著。下表同。
表9 不同茎段和穴盘大小处理下种苗形态指标和全株鲜重的相关性
相关因子 株高 基部茎粗 叶片数 全株鲜重
株高 1 - - -
基部茎粗 0.48 1 - -
叶片数 0.943** -0.620** 1 -
全株鲜重 -0.294 0.897** 0.524* 1
相关系数临界值 R0.05=0.523 R0.01=0.609 - -

3 讨论与结论

考虑到越冬周期长、取材方便,为指导规模育苗,研究扦插茎段选用非顶端苗。相同穴盘下,随着茎段腋芽数增加,成活率增加,应该是自身中所储藏的营养物质主要为扦插过程中愈伤组织形成及不定根发生提供物质和能量;同时幼苗的叶片数、基部茎粗、株高呈现增加的趋势(表4~6),进而地上部鲜重和整株鲜重也随之增加(表7),以茎段为D4的处理的最高。通过相关性分析,种苗地上部鲜重和全株鲜重分别与叶片数呈显著正相关、与基部茎粗呈极显著正相关,这表明种苗生物量受叶片数和基部茎粗的影响更大。在繁苗过程中,结合实际情况,亦可选用顶端苗。
赵瑞等[21]研究表明穴盘营养面积对幼苗质量的影响几乎是其他育苗环境因子无法改变与替代的,其作用的后效应持续时间较长,甚至反映到总产量上。本研究中相同茎段下,随着穴盘孔数的减少,单穴容积增大,幼苗地上部鲜重、全株鲜重增加,以32孔处理最高。试验中幼苗的叶片数、基部茎粗、株高随着穴孔增大(穴盘孔数减少)而增加,反之减少。地下根部鲜重变化趋势一致,穴盘应该主要是通过影响根系变化影响幼苗生长的,进而影响地上部鲜重和全株鲜重。根系限制会对植物的生长发育产生显著影响[22],周加翔等[23]在番茄、黄瓜和青花菜等作物上研究表明,105孔穴盘限制了蔬菜的根系发育,降低了叶片光合电子传递速率,导致了3种蔬菜的生物量降低,不适宜其工厂化育苗。
育苗盘孔大,根系营养面积大,有利于幼苗生长,但基质用量大,生产成本高;育苗盘孔小,根系营养面积小,不利于秧苗生长,但基质用量少,可降低生产成本[24-25]。本研究中,D4-32处理的生长情况最好,3月12日,对于地上部鲜重而言,D2-72处理(9.79 g)即可达到与D4-32处理相同的效果,其叶片数、基部茎粗、株高等指标满足移栽水平;对于整株鲜重而言,D2-105处理(10.21 g)即可达到与D4-32处理相同的效果,但105孔穴盘较32孔穴盘可节省228.1%的育苗面积。参考其重量,1月12日,D3-72处理下的地上部和整株鲜重接近上述两个处理的水平,接近可用茎尖种苗重量(百株重近1 kg)水平[26],但72孔穴盘较32孔穴盘可节省125.0%的育苗面积。陈杰等[27]和梁芳等[28]认为在工厂化青菜穴盘育苗、规模化苔草穴盘育苗中,穴盘规格的选择应综合考虑幼苗的生长、育苗季节和经济效益等因素,合理选择穴盘规格。
综合秧苗生长情况与经济效益,越冬育苗3月中旬移栽时,推荐D2-105,即含2个腋芽茎段与105孔穴盘的搭配,如有生产条件在1月中旬移栽,推荐D3-72,即含3个腋芽茎段与72孔穴盘的搭配。若育苗材料充足,选取相应茎段的顶端苗,可缩短育苗周期,提前移栽。

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探究穴盘孔径对蔬菜幼苗生长机制的影响,为工厂化育苗穴盘孔径选择提供理论依据。研究4种孔径规格(32、50、72、105 孔,其容积分别为110、55、40、32 cm3)对番茄、黄瓜和青花菜幼苗生长的影响。结果表明,105 孔穴盘中蔬菜幼苗生长受到抑制,壮苗指数显著下降,与32 孔穴盘相比,番茄、黄瓜和青花菜分别降低了67.45%、42.20%和68.22%,其中32、50、72 孔穴盘中番茄和黄瓜的壮苗指数无明显差异,青花菜在32 孔穴盘的壮苗指数明显高于50、72 孔穴盘(P<0.05)。蔬菜幼苗的实际光合效率ΦPSII随穴盘孔径增加呈下降趋势,在105 孔径下显著降低(P<0.05),在32、50、72 孔穴盘中无显著差异。ΦPSII降低主要是由于光化学猝灭系数qP的降低。105 孔径穴盘抑制了3 种蔬菜的根系生长,番茄、黄瓜和青花菜地下部干重显著降低,与32 孔穴盘相比分别下降了65.21%、57.69%和76.03%,根系总体积分别降低了51.24%、27.86%和70.30%,根尖数目分别减少了67.40%、29.23%和67.87%。这些结果表明,105 孔穴盘限制了番茄、黄瓜和青花菜根系发育,降低了叶片光合电子传递速率,导致了蔬菜的生物量和壮苗指数降低,因此不适宜于番茄、黄瓜和青花菜的工厂化育苗。50、72 孔穴盘几乎没有明显影响,结合经济成本与生产效率考虑,均可作为适宜的育苗孔径。
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