楊紹聰 沐嬋 錢榮青 羅躍祿 姚照兵 蔡述江 張艷軍

摘 ? ?要：為探討空心菜和薄荷在不同種植環(huán)境下的作物生長量和養(yǎng)分吸收量，選擇入星云湖河水及其附近農(nóng)田為種植載體，開展空心菜、薄荷的漂浮水栽與土栽的比較試驗(yàn)。結(jié)果表明，空心菜水栽的植株高度、分枝數(shù)及莖葉產(chǎn)量分別為41.3 cm、6.2個(gè)及4.17 kg·m-2，比土栽的提高45.9%、37.8%及59.8%;水栽空心菜的莖葉全N含量（w，后同）達(dá)3.25%、全P含量0.45%、全K含量4.21%，比土栽的增加14.0%、32.4%、19.6%，增加量均達(dá)顯著水平。薄荷水栽的植株高度、分枝數(shù)及莖葉產(chǎn)量分別為27.5 cm、8.0個(gè)及1.68 kg·m-2，比土栽的提高23.3%、23.1%及24.3%;水栽薄荷的莖葉全N含量達(dá)3.18%、全P含量0.36%、全K含量3.75%，比土栽的增加15.6%、16.1%、24.2%，增加量均達(dá)顯著水平。因此，在湖泊保護(hù)和治理中，可利用調(diào)蓄大溝或緩沖池漂浮種植空心菜和薄荷，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的平衡發(fā)展。

關(guān)鍵詞：空心菜;薄荷;水栽;土栽;產(chǎn)量;養(yǎng)分吸收

中圖分類號：S645+S636.9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-2871（2022）02-085-05

Comparative analysis of growth and nutrient uptake of water spinach and mint cultivated in different environments

YANG Shaocong1， MU Chan 1， QIAN Rongqing1， LUO Yuelu2， YAO Zhaobing3， CAI Shujiang1， ZHANG Yanjun1

（1. Yuxi Academy of Agriculture Science， Yuxi 653100， Yunnan， China; 2. Environmental Monitoring Station of Jiangchuan District Branch of Yuxi Ecological Environment Bureau ， Jiangchuan 652600， Yunnan， China; 3. Yuxi Characteristic Crop Nutrition Engineering and Technology Research Center， Yuxi 653100， Yunnan， China）

Abstract：In order to investigate the crop growth and nutrient uptake of water spinach and mint in different planting environments， the water of Xingyun Lake and nearby farmland was selected as the planting carrier， and a comparison experiment of floating hydroponic and soil cultivation of convolvulus and mint. The results showed that the plant height， number of branches and yield of stem and leaf were 41.3 cm， 6.2 and 4.17 kg·m-2 of water spinach respectively， which were 45.9%， 37.8% and 59.8% higher than that of soil cultivation; the stems and leaves of water spinach are all The N content is 3.25%， the total P content is 0.45%， and the total K content is 4.21%， which are 14.0%， 32.4%， and 19.6% higher than that of soil planting， and the increase has reached a significant level. The plant height， number of branches， and stem and leaf yield of water-planted peppermint are 27.5 cm， 8.0 and 1.68 kg·m-2， respectively， which are 23.3%， 23.1% and 24.3% higher than that of soil culture; the stems and leaves of water-planted peppermint are all The N content reached 3.18%， the total P content was 0.36%， and the total K content was 3.75%， which were 15.6%， 16.1%， and 24.2% higher than those grown in soil， and the increase reached a significant level. Therefore，in the protection and government of lakes， the large ditch or buffer pond can be used to plant float water spinach and mint to achieve the balanced development of ecological and economic benefits.

Key words： Water spinach; Mint; Hydroponics; Soil planted; Production; Nutrient uptake

空心菜（Ipomoea aquatica）又名蕹菜、通菜等，屬于旋花科多年生水生植物，為須根系，根系發(fā)達(dá)，植株再生能力強(qiáng)，生長迅速，具有較強(qiáng)的耐污及污水凈化能力[1]，是一種對水體具有很強(qiáng)凈化能力的水生植物。薄荷（Mentha Canadensis L.）為唇形科多年生宿根性草本植物，多生于山野濕地河旁，全株青氣芳香，屬中國常用中藥，是一種有特種經(jīng)濟(jì)價(jià)值的芳香作物[2]?？招牟擞糜谒晕震B(yǎng)分而治理污水或富營養(yǎng)化水的試驗(yàn)報(bào)道較多，但多為采用養(yǎng)殖污水[3-5]、生活污水[6-8]、不同N、P濃度水體[9-13]等水體開展靜態(tài)模擬試驗(yàn)，也有在過水河道[14]和魚塘[15] 開展動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的，且在研究方向上主要針對水體中N、P養(yǎng)分去除方面，而針對水栽空心菜的生長量及養(yǎng)分吸收量分析研究較少。薄荷主要以土壤栽培方式為主，很少見水栽的報(bào)道。雖有空心菜水栽與土栽對比的試驗(yàn) [16-18]，但所用水源為魚塘養(yǎng)殖廢水或?qū)嶒?yàn)池污水，水栽區(qū)域與土栽區(qū)域距離較遠(yuǎn)，或土栽為盆栽;而薄荷水栽與土栽對比的試驗(yàn)尚未見報(bào)道。為此，作者在開展“作物漂浮吸收入湖河水氮磷養(yǎng)分研究與示范”過程中，研究空心菜和薄荷漂浮種植吸收入星云湖河水N、P、K養(yǎng)分及農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量的同時(shí)，選擇附近農(nóng)田開展土栽空心菜和薄荷作為對照，以探討兩種作物在不同種植環(huán)境下的生長量和養(yǎng)分吸收量，為進(jìn)一步開展相關(guān)試驗(yàn)及示范推廣提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選擇空心菜和薄荷兩種作物，以漂浮水栽（簡稱水栽，下同）與土栽為不同的種植載體，采用對比法進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。設(shè)空心菜的水栽與土栽比較試驗(yàn)，薄荷的水栽與土栽比較試驗(yàn)。每個(gè)作物品種設(shè)5次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植10 m2。選用相同素質(zhì)的苗，同一時(shí)間定植、調(diào)查和收獲產(chǎn)量。試驗(yàn)于2017年4—7月在云南省江川區(qū)星云湖岸池塘水域和農(nóng)田中進(jìn)行。

1.2 方法

試驗(yàn)用苗為基質(zhì)漂浮育苗，空心菜采用種子育苗，薄荷采用扦插育苗，于4月10日播種或扦插?？招牟嗣缬?月10日定植，定植時(shí)打頂，平均單株分枝數(shù)2.5個(gè)（含主莖，下同）;薄荷苗于5月10日定植，定植時(shí)打頂，平均單株分枝數(shù)3.4個(gè)?？招牟藶樘﹪~空心菜（從當(dāng)?shù)胤N子經(jīng)銷商處購買），薄荷為本地常規(guī)栽培品種（江川薄荷，來源于本地種植戶）。

水栽在與星云湖相通的緩沖池塘（水面積6000 m2、水深0.6～0.7 m）中采用作物漂浮種植設(shè)施[19]進(jìn)行，空心菜和薄荷均為1 m2定植50株，池塘中的水為流動(dòng)的入湖河水（農(nóng)田及農(nóng)村生活排水），其養(yǎng)分含量見表1，在整個(gè)試驗(yàn)過程中不施用任何肥料。土栽用的田塊為距離緩沖池塘100 m左右的農(nóng)田，土壤有效態(tài)N、P、K養(yǎng)分含量及試驗(yàn)期間的養(yǎng)分施用量見表1。

1.3 相關(guān)性狀測量及產(chǎn)量收獲方法

調(diào)查植株主莖和分枝的高度、分枝數(shù)，每個(gè)重復(fù)任選2株，每個(gè)處理（對照）共調(diào)查10株，高度量取莖基部至頂部生長點(diǎn);于5月24日第1次調(diào)查，至6月21日第1次收獲莖葉產(chǎn)量時(shí)共調(diào)查5次。7月20日收獲第2次莖葉產(chǎn)量;產(chǎn)量收獲采取收割方式，基部留6 cm左右，稱量鮮質(zhì)量作為試驗(yàn)產(chǎn)量。

1.4 樣品采集及檢測方法

產(chǎn)量收獲時(shí)每個(gè)重復(fù)采取500 g左右鮮莖葉，進(jìn)行烘干及制樣處理。莖葉總N含量采用 GB 5009.5—2010 蒸餾滴定法測定，莖葉總P含量采用 GB/T 5009.87—2003 酸消化-分光光度法測定，莖葉總 K 含量采用 GB/T 5009.91—2003 酸消化-原子吸收法測定。水溶性 N為銨態(tài)氮與硝態(tài)氮之和，銨態(tài)氮含量采用靛酚藍(lán)比色法測定，硝態(tài)氮含量采用紫外分光光度法測定;水中水溶性 P 含量采用鉬藍(lán)比色法測定;水溶性 K含量 采用原子吸收分光光度法測定。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

為了便于比較不同時(shí)期生長量變化，以單株分枝高度的總和為生長量。采用 Microsoft Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，用SPSS 12.0 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)t檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 空心菜水栽與土栽的生長量及養(yǎng)分吸收量比較

2.1.1 空心菜水栽與土栽的生長量變化比較 空心菜5月10日定植后，生長較緩慢，到5月24日時(shí)，水栽與土栽的植株高度已有明顯差異，水栽空心菜的分枝數(shù)較多，且分枝高度快速增加，水栽的生長量比土栽極顯著增加。之后到6月21日收獲前，生長量也一直表現(xiàn)為水栽比土栽極顯著增加，水栽生長量均比土栽增加57.9%～76.2%（圖1）。到6月21日第1次收獲產(chǎn)量時(shí)，水栽空心菜植株高度達(dá)41.3 cm，比5月24日增加32.5 cm，平均日增長高度達(dá)1.20 cm，單株分枝數(shù)達(dá)6.2個(gè);而土栽的植株高度只增加了19.8 cm，平均日增長高度僅為0.73 cm，單株分枝數(shù)有4.5個(gè)。株高增長量、日均增長高度、分枝數(shù)及產(chǎn)量，水栽均比土栽極顯著增加，7月20日收獲的產(chǎn)量也表現(xiàn)為水栽比土栽極顯著增加（表2）。

2.1.2 空心菜水栽與土栽的莖葉養(yǎng)分含量比較

在與星云湖相通的緩沖池塘，以流動(dòng)的入湖河水作為植物漂浮種植的水體，在水溶性N含量（ρ，后同） 6.54 mg·L-1、P 含量0.584 mg·L-1、K含量 20.78 mg·L-1的水環(huán)境下漂浮種植空心菜，植株根系發(fā)達(dá)，不但生長量大，生物產(chǎn)量高，而且對養(yǎng)分的吸收能力較強(qiáng)，莖葉全N含量達(dá)3.25%、全P含量0.45%、全K含量4.21%，分別比土栽的2.85%、0.34%、3.52%相應(yīng)增加14.0%、32.4%、19.6%，增加量均達(dá)顯著水平（表2）。

2.2 薄荷水栽與土栽的生長量及養(yǎng)分吸收量比較

2.2.1 薄荷水栽與土栽的生長量變化比較 薄荷5月10日定植后，生長較緩慢，到5月24日時(shí)水栽與土栽的植株高度已有明顯差異，但水栽的分枝數(shù)較多，且分枝高度快速增加，水栽的生長量比土栽極顯著增加。之后到6月21日收獲前，生長量一直表現(xiàn)水栽比土栽極顯著增加，水栽生長量均比土栽增加38.5%～66.8%（圖2）。到6月21日第1次收獲產(chǎn)量時(shí)，水栽薄荷植株高度達(dá)27.5 cm，比5月24日增加22.0 cm，平均日增長高度達(dá)0.81 cm，單株分枝數(shù)達(dá)8.0個(gè);而土栽的只增加了17.2 cm，平均日增長高度僅為0.64 cm，單株分枝數(shù)有6.5個(gè)。株高增長量、平均日增長高度、分枝數(shù)及產(chǎn)量，水栽均比土栽極顯著增加，7月20日收獲的產(chǎn)量也表現(xiàn)為水栽比土栽極顯著增加（表3）。

2.2.2 薄荷水栽與土栽的莖葉養(yǎng)分含量比較 在與星云湖相通的緩沖池塘中，以流動(dòng)的入湖河水作為植物漂浮種植的水體，在水溶性N含量（w，后同） 6.54 mg·L-1、P含量 0.584 mg·L-1、K含量 20.78 mg·L-1的水環(huán)境下漂浮種植薄荷，植株根系發(fā)達(dá)，不但生長量大，且對養(yǎng)分的吸收能力較強(qiáng)，莖葉全N含量達(dá)3.18%、全P含量0.36%、全K含量3.75%，分別比土栽的2.75%、0.31%、3.02%相應(yīng)增加15.6%、16.1%、24.2%，增加量均達(dá)顯著水平（表3）。

3 討論與結(jié)論

漂浮種植空心菜的水體為富營養(yǎng)化水質(zhì)，在種植過程中池塘水處于流動(dòng)狀態(tài)，根須水體養(yǎng)分濃度基本穩(wěn)定，相對于土栽環(huán)境更有利于根須生長，因此水栽產(chǎn)量顯著高于土栽，與黃婧等[16]、李今等[17]、李海燕等[18]研究結(jié)果相一致。本研究結(jié)果表明，無論是水栽還是土栽第二次收獲的產(chǎn)量均比第1次收獲的高，這與季節(jié)變化、氣溫的提高有關(guān)，與趙建剛等[1]研究結(jié)果也相一致。

種植空心菜和薄荷的土壤有效態(tài)N、P、K含量雖然是漂浮種植水體養(yǎng)分的若干倍，但其養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化利用受土壤理化性狀、水分、微生物等因素的影響，土壤中水溶性的N、P、K含量一般很低，即使施用了速效性N、P、K肥料，但研究結(jié)果表明，土壤種植的空心菜和薄荷的莖葉養(yǎng)分含量也顯著低于水栽空心菜和薄荷。主要是由于水體中水溶性的N、P、K養(yǎng)分含量較高，可直接被吸收利用，且水體處于流動(dòng)狀態(tài)而保持一定的養(yǎng)分濃度，更加有利于作物根系吸收養(yǎng)分，這與筆者在星云湖水面漂浮種植空心菜試驗(yàn)研究中得出低養(yǎng)分質(zhì)量濃度（水溶性N、P、K分別為2.41、0.46、13.73 mg·L-1）水體也能使空心菜漂浮種植正常生長并形成一定產(chǎn)量的結(jié)論一致[20]。

水生植物凈化對富營養(yǎng)化水體的研究主要集中在蘆葦（Phragmites australis）、菖蒲（Acorus? calamus）、石菖蒲（Acorus tartarinowii）、千屈菜（Lythrum salicaria）、美人蕉（Canna indica）、大薸（Pistia stratiotes）和水葫蘆等數(shù)種植物，對其他植物的研究不多 [21-30] ，這些水生植物雖然對水體N、P等養(yǎng)分吸收能力較強(qiáng)，只有移除水體才能達(dá)到凈化水質(zhì)效果，但其處理成本高，利用價(jià)值低。本研究結(jié)果表明，采用水栽空心菜和薄荷，第1次采收1 m2分別產(chǎn)出莖葉產(chǎn)量4.17 kg和1.68 kg，能形成農(nóng)產(chǎn)品，又能吸收移出水體N、P等養(yǎng)分，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益雙贏。水栽條件下空心菜莖葉生物量和N、P養(yǎng)分含量均比薄荷的高，故認(rèn)為空心菜比薄荷對水體N、P養(yǎng)分的吸收去除率高，與陳華等[5]研究結(jié)果類似。

綜上所述，在與星云湖相通的緩沖池塘，以流動(dòng)的入湖河水漂浮種植空心菜和薄荷，其生物產(chǎn)量及莖葉N、P、K含量均顯著高于土栽。因此，湖泊保護(hù)和治理可利用調(diào)蓄大溝或緩沖池漂浮種植空心菜和薄荷，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益的平衡發(fā)展。

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