李潤根，盧其能，劉佳麗

(宜春學院生命科學與資源環(huán)境學院 江西省作物生長發(fā)育調(diào)控重點實驗室，江西 宜春 336000)

無土栽培是指采用固體基質(zhì)固定植物或讓根系直接生長在液體中，用營養(yǎng)液而不是土壤提供營養(yǎng)的一種栽培方法[1]，有時也稱水培。無土栽培可以追溯到公元前數(shù)百年前，例如古代的埃及、巴比倫、墨西哥等國家已經(jīng)出現(xiàn)水耕栽培[2]，我國古代也有像“流動菜園”這樣的原始無土栽培方法[3]。而真正具有深遠意義的無土栽培科學技術(shù)研究是從德國科學家薩奇斯(Sachs)和克諾普(Knop)開始的，他們在1859—1869年自己配制營養(yǎng)液來培養(yǎng)植物并獲得了成功[4]。無土栽培的核心要素在營養(yǎng)液，它是為植物提供生長所需營養(yǎng)的主要來源。營養(yǎng)液內(nèi)要求含有植物生長必需的各種營養(yǎng)元素，并且可以根據(jù)具體植物的具體栽培條件進行合理調(diào)整，以保證能給植物提供正常生長所需的營養(yǎng)[5]。因此，研究甘薯在不同營養(yǎng)液的生長情況，可以為尋找適合甘薯水培的營養(yǎng)液提供參考和借鑒。

甘薯(Ipomoeabatatas)，又名紅薯、紅苕、紅芋等，原產(chǎn)美洲，為旋花科甘薯屬蔓生草本植物，菜用薯尖，又稱菜用甘薯、葉用甘薯、薯尖、苕尖等，以幼嫩的莖葉供食，且其中含有較高的營養(yǎng)價值，在國際上有著“長壽蔬菜” “蔬菜皇后”的美譽，深受消費者喜愛[6]。隨著消費者對高品質(zhì)蔬菜的需求越來越大[7]，提高蔬菜生產(chǎn)效益勢在必行。水培種植是目前我國推廣越來越廣泛的設(shè)施栽培方式之一[8]。水培蔬菜不僅方便管理，能高效利用空間，還能大大縮短蔬菜的生長周期[9]，配套園藝設(shè)施如大棚，在生產(chǎn)中往往能實現(xiàn)反季節(jié)栽培。反季節(jié)栽培可以滿足消費者在淡季對蔬菜的需求，經(jīng)濟效益不言而喻。目前，對甘薯進行水培方面的研究較少。探索適合甘薯的營養(yǎng)液，從而提高甘薯的生產(chǎn)效益和經(jīng)濟效益，為甘薯水培生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材料

菜用型甘薯品種臺農(nóng)71。

1.2 方法

試驗自2019年3月15日至4月28日，在宜春學院基地大溫室棚內(nèi)進行。室內(nèi)試驗在江西省作物生長發(fā)育調(diào)控重點實驗室進行。試驗分3次進行，第1次試驗時間為3月15日至4月7日，第2次試驗時間為3月26日至4月19日，第3次試驗時間為4月5—28日。

營養(yǎng)液：改良Hoagland全營養(yǎng)液(考慮到大規(guī)模培養(yǎng)時不同試劑的價格成本，根據(jù)營養(yǎng)元素等量置換，下同)、改良日本園試全營養(yǎng)液(修改)、Knop全營養(yǎng)液、Copper全營養(yǎng)液[10]和華南農(nóng)業(yè)大學葉菜類A(華南農(nóng)大A)全營養(yǎng)液。以上配方均用pH為7.63的自來水配制。5種營養(yǎng)液微量元素為通用配方，大量元素配方見表1，3次重復(fù)。

表1 5種營養(yǎng)液的大量元素 單位：mg·L-1

注：華南農(nóng)大A表示華南農(nóng)業(yè)大學葉菜類A。表2同。

實驗設(shè)6個處理，分別為5種營養(yǎng)液和自來水(對照，CK)。每次試驗周期為24 d。試驗前，將植株定植于裝有150 mL營養(yǎng)液或自來水的培養(yǎng)瓶內(nèi)，標記凹液面高度。每4 d記錄瓶中液面下降高度，記錄后在培養(yǎng)瓶內(nèi)加入自來水，直到凹液面達到原標記線處。每6 d對每株植株進行指標測定。3次重復(fù)中，第1次與第3次重復(fù)樣本均為帶頂端的植株，第2次重復(fù)樣本均為不帶頂端的植株。

1.3 測量指標

試驗的待測指標分別為：鮮質(zhì)量、株高、葉片數(shù)、芽數(shù)目、主根數(shù)目和蒸騰液面差。采用千分之一電子天平稱量鮮質(zhì)量，采用數(shù)顯游標卡尺測量株高、蒸騰液面差，采用目測計數(shù)法計算葉片數(shù)、芽數(shù)目、主根數(shù)目。

1.4 數(shù)據(jù)整理

采用Excel 2010和SPSS 22進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 營養(yǎng)液對植株株高、葉數(shù)和根數(shù)的影響

不同營養(yǎng)液中甘薯的凈增株高不同。華南農(nóng)大A凈增株高最大(12.0 cm·株-1)，其次是Copper(11.5 cm·株-1)，對照凈增株高最小，為2.6 cm·株-1。5種營養(yǎng)液中甘薯的凈增株高均顯著高于對照(表2)。

表2 不同營養(yǎng)液對植株株高、葉數(shù)和根數(shù)的影響

注：同列數(shù)據(jù)后無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

不同營養(yǎng)液中甘薯的葉片凈增數(shù)量不同。Knop、華南農(nóng)大A中甘薯的葉片凈增數(shù)量分別為10.0、8.5葉·株-1，自來水中甘薯的葉片凈增數(shù)量最少，為3.7葉·株-1，但各處理間差異不顯著(表2)。

Knop中甘薯的根系數(shù)量最多，為44.0條·株-1。改良日本園試和自來水中甘薯的根系數(shù)量最少，均為24.2條·株-1(圖1和表2)。

圖1 臺農(nóng)71在不同營養(yǎng)液培養(yǎng)24 d的生長情況

2.2 不同營養(yǎng)液對甘薯芽數(shù)目的影響

甘薯的發(fā)芽數(shù)體現(xiàn)植株產(chǎn)生分枝的能力，在不同營養(yǎng)液中，臺農(nóng)71芽數(shù)目變化多呈現(xiàn)先上升后下降、再升高情況(圖2)，主要是因為前期生根階段伴隨著發(fā)出許多芽，后期因為部分芽獲得生長優(yōu)勢而長成了新的分枝，在生長過程中奪取了其他新芽的養(yǎng)分而使部分弱勢芽枯萎，導(dǎo)致芽數(shù)出現(xiàn)下降，下降后，優(yōu)勢生長的芽伸長到一定長度產(chǎn)生少量新的分枝，從而出現(xiàn)芽數(shù)再升高。第24天華南農(nóng)大A的芽數(shù)目最多，為2.67個·株-1，日本園試配方最少。自來水中與其他營養(yǎng)液中一樣，臺農(nóng)71芽數(shù)目也先升后降，再升高。

圖2 不同營養(yǎng)液對臺農(nóng)71芽數(shù)目的影響

2.3 不同營養(yǎng)液的蒸騰液面差

在臺農(nóng)71的生長過程中，蒸騰液面差出現(xiàn)2個高峰，第1個小高峰出現(xiàn)在第4天，主要因為那幾天的氣溫高，平均最高氣溫有29 ℃，導(dǎo)致植株的蒸騰作用、營養(yǎng)液的蒸騰作用加快，蒸騰液面差增大；第2個小高峰是在植物逐漸恢復(fù)生命活力后，隨著植株的葉片數(shù)增多、葉面積增大，植株生長需要更多的養(yǎng)分和更強的蒸騰作用，因此，蒸騰液面差繼續(xù)增大(圖3)。后期蒸騰液面差下降可能是由于在試驗過程中沒有添加更多營養(yǎng)液而只是添加水，由于營養(yǎng)不夠，植株提前進入衰老狀態(tài)，生長速率開始減弱，蒸騰速率也出現(xiàn)下降。消耗營養(yǎng)較慢的是華南農(nóng)大A和改良的Hoagland。

圖3 不同營養(yǎng)液蒸騰液面差變化

2.4 對甘薯鮮質(zhì)量的影響

不同營養(yǎng)液中臺農(nóng)71的鮮質(zhì)量不同。培養(yǎng)24 d，改良Hoagland中臺農(nóng)71的鮮質(zhì)量平均增量最大，達6.87 g·株-1；其次是改良的日本園試，鮮質(zhì)量為6.77 g·株-1。自來水中臺農(nóng)71的鮮質(zhì)量平均增量最小，為1.14 g·株-1，顯著小于5個營養(yǎng)液處理，不同營養(yǎng)液之間差異不顯著。表明營養(yǎng)液可以顯著促進甘薯生長(表2)。

3 小結(jié)與討論

植株的生長狀態(tài)受多種因素的綜合影響，因此，需要綜合考慮每個配方對甘薯鮮質(zhì)量、株高、根數(shù)目、葉片數(shù)、芽數(shù)目的影響。鮮質(zhì)量增加較多的是改良Hoagland、改良日本園試和華南農(nóng)大A；株高增加較多是華南農(nóng)大A和Copper；根系數(shù)量增加較多的為Knop、華南農(nóng)大A和改良Hoagland；植株葉片凈增數(shù)量較多的是Knop和華南農(nóng)大A；芽數(shù)目增加最多的是華南農(nóng)大A；消耗營養(yǎng)較慢的是華南農(nóng)大A和改良Hoagland。綜合來看，華南農(nóng)大A較適宜臺農(nóng)71液體培養(yǎng)。臺農(nóng)71在改良日本園試和自來水中培養(yǎng)24 d，根系生長平均增量相同，具體原因需要進一步探討。

李燦等[11]研究表明，與Hoagland相比，日本園試配方可顯著提高莧菜、芥菜、菜心、生菜、油麥菜的產(chǎn)量，且葉菜的株高、莖粗、葉寬和葉長等外觀品質(zhì)方面明顯優(yōu)于Hoagland配方。在本試驗中改良Hoagland、改良日本園試可以促進甘薯鮮質(zhì)量增加，對株高的促進效果不顯著。這可能是因為試驗材料不同，本試驗的Hoagland和日本園試配方均為改良后的配方。覃華勇等[12]研究表明，日本園試最適宜湘菜薯2號等菜用薯的水培。本試驗結(jié)果與此不一致，可能是甘薯品種不同或配方修改所致。陳曉紅等[13]研究認為，華南農(nóng)大A對秋冬季豆瓣菜的產(chǎn)量和品質(zhì)的促進作用優(yōu)于Knop、Copper和日本園試，本實驗結(jié)果與此基本一致。