沙芥露地栽培基質(zhì)篩選試驗(yàn)

李 丹，張鳳蘭，楊忠仁，黃修梅，劉金泉

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝與植保學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010019；2.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014109）

沙芥[Pugionium cornutum(L.)Gaertn]俗稱沙蓋、沙蘿卜、沙白菜，是十字花科二年生草本植物。分布于我國(guó)和蒙古國(guó)的沙漠地帶。葉叢生，葉片羽狀深裂，灰綠色，較肥厚，富含粗蛋白、氨基酸、糖、纖維素和維生素C及鈣、鐵、鋅、銅等元素。沙芥具有食用、藥用、飼用和固沙等多種價(jià)值。根及葉有芥子味，并有清香風(fēng)味，既能鮮食，又可腌酸菜或干制，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高于白菜、蘿卜、菠菜、芹菜等。據(jù)《中草藥大典》記載，沙芥全株均可食用，有一定藥用價(jià)值，具有行氣、止痛、消食、解毒、宣散清肺等功效，可治療消化不良、胸肋脹滿、咳嗽有痰等癥[1]。

天然沙芥的生長(zhǎng)受諸多方面因素的制約，例如沙漠干旱的天氣、水量較少等。人工露地沙芥的開(kāi)發(fā)種植具有寬廣的前景，可解決沙芥低產(chǎn)、生長(zhǎng)受限等問(wèn)題，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人工種植沙芥每667 m2產(chǎn)量約1 500 kg，目前市場(chǎng)收購(gòu)價(jià)最低0.6 元·kg-1，每667 m2收入可達(dá)900元，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀[2]。研究發(fā)現(xiàn)，露地栽培基質(zhì)與其原生質(zhì)相比能夠有效改善作物的生長(zhǎng)環(huán)境、提高產(chǎn)量等，例如在“法國(guó)藍(lán)”薰衣草在漳州地區(qū)露地栽培的基質(zhì)篩選研究中發(fā)現(xiàn)不同的基質(zhì)配比對(duì)薰衣草的長(zhǎng)勢(shì)、成活率、鮮花產(chǎn)量及鮮花質(zhì)量均有一定程度的影響，在不同的生長(zhǎng)階段對(duì)薰衣草的影響有所不同，在營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段，對(duì)基質(zhì)的通氣孔隙度要求較高，薰衣草在通氣孔隙高、持水孔隙度低的環(huán)境中的生長(zhǎng)最好；生殖階段根系對(duì)基質(zhì)透氣性要求有所下降[3]；在不同基質(zhì)和栽培方式對(duì)組培半夏移栽成活及生長(zhǎng)發(fā)育的影響中發(fā)現(xiàn)，在同一栽培方式下，不同基質(zhì)配比對(duì)組培半夏移栽成活及生長(zhǎng)發(fā)育影響不同，移栽至“泥炭土+沙土(1∶1)”和“泥炭土+沙土+珍珠巖”(1∶1∶1)（均為體積比）兩種基質(zhì)上，幼苗長(zhǎng)勢(shì)最好，生長(zhǎng)健壯，成活率最高[4]；由3個(gè)茶梅新品種在杭州露地栽培的生態(tài)適應(yīng)性試驗(yàn)中得出，基質(zhì)配方為“60%黃泥+30%泥炭+10%黃沙”對(duì)茶梅的株高、冠幅均有明顯的增加，葉片單位面積質(zhì)量增加較為明顯，葉色更濃綠，花色更鮮艷，盛花期也明顯延長(zhǎng)，單株花數(shù)和平均花徑也比其他基質(zhì)栽培有較大的增加[5]?？梢?jiàn)，露地栽培有很好的應(yīng)用前景。

本試驗(yàn)取沙芥原生境的沙子和人工栽培的土壤按照一定比例混合，篩選適宜沙芥大面積栽培的土壤改良基質(zhì)，以期為沙芥規(guī)?；a(chǎn)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

采用栽培槽，栽培槽大小為80 cm×20 cm×40 cm。沙子取自沙芥原生境毛烏素沙地（東經(jīng)107°20'～111°30'，北緯37°27.5'～39°22.5'），沙子理化性質(zhì)為：pH值8.72，含有機(jī)質(zhì)2.72 g·kg-1、速效磷27.5 mg·kg-1、速效鉀1.57 mg·kg-1。試驗(yàn)用土取自中國(guó)敕勒川現(xiàn)代農(nóng)業(yè)博覽園人工栽培沙芥地（東經(jīng)110°34'，北緯40°35'），供試土壤為栗鈣土，土壤基本理化性質(zhì)為：pH值8.00，含有機(jī)質(zhì)24.0 g·kg-1、全氮0.14%、全磷0.078%、全鉀2.04%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，分別為對(duì)照T1（純沙）、T2[V(土壤)∶V(沙子)＝1∶1]、T3[V(土壤)∶V(沙子)＝1∶2]、T4[V(土壤)∶V(沙子)＝2∶1]、T5（純土），3 次重復(fù)，每個(gè)處理加入基質(zhì)體積20%的羊糞。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，于2022年5月20日在中國(guó)敕勒川現(xiàn)代農(nóng)業(yè)博覽園播種，統(tǒng)一水分管理。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及方法

出苗后，每5 d 測(cè)量一次株高，直至沙芥長(zhǎng)至10～12 片真片[6]，測(cè)定產(chǎn)量、地上地下干鮮質(zhì)量，根系長(zhǎng)度、根數(shù)。

參照郭世榮[7]的方法測(cè)定基質(zhì)的理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤鹽分。

用葉綠素測(cè)定儀（SPAD-502）測(cè)定從植株（植株達(dá)到4 片心葉）頂葉向下第三片功能葉的葉綠素含量。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)用SPSSS 20.0 軟件進(jìn)行方差分析、顯著性分析及主成分分析，采用Origin 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析及圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)對(duì)沙芥生長(zhǎng)的影響

2.1.1 不同基質(zhì)對(duì)沙芥株高的影響

由圖1可見(jiàn)，第5天時(shí)，T4的株高最高，為6.22 cm；T1 的株高最低，為3.76 cm。然后依次為T5、T3 和T2，其株高分別為5.38、5.24 和4.48 cm。隨著植株的生長(zhǎng)，各個(gè)處理之間開(kāi)始出現(xiàn)較大差異，在40～45 d時(shí)，各個(gè)處理的植株生長(zhǎng)趨于平緩，T1～T5的株高依次為29.52、27.94、30.42、32.48、26.58 cm；在45 d 時(shí)，T4的株高顯著高于其他處理。

圖1 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥株高的影響

2.1.2 不同基質(zhì)對(duì)沙芥地上、地下干鮮重和根冠比的影響

不同處理對(duì)沙芥地上、地下部干鮮重、根冠比有顯著影響（見(jiàn)表1）。T4地上部、地下部鮮重最大，分別為14.56、7.26 g，是T1（純沙）的1.44、3.20 倍，是T5（純土）的4.09、6.37 倍；T4 的地上部、地下部干重也顯著高于其他處理，分別為2.52、0.31 g，是T1（純沙）的1.85、1.07 倍，是T5（純土）的3.88、1.94倍；T4的根冠比為0.13，與T1呈顯著性差異，與其他處理間差異性不顯著，是T1（純沙）的59.10%，是T5（純土）的46.43%。由此可見(jiàn)，T4 處理沙芥的植株和根系的生長(zhǎng)優(yōu)于其他處理。

表1 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥植株干、鮮重及根冠比的影響

2.1.3 不同基質(zhì)對(duì)沙芥根系的影響

由圖2可知，5個(gè)處理之間的根長(zhǎng)表現(xiàn)出有顯著性差異，其中T4的根最長(zhǎng)，為26.73 cm，T5根最短（16 cm）。

圖2 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥根長(zhǎng)的影響

由圖3 可知，根分蘗數(shù)T4 與T1 之間差異性不顯著，但與其他處理均有顯著性差異，且顯著高于其他處理，T2、T3 和T5 之間差異性不顯著，根分蘗數(shù)最少的處理是T5，顯著低于其他處理。

圖3 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥根數(shù)的影響

2.1.4 不同基質(zhì)對(duì)沙芥產(chǎn)量的影響

沙芥產(chǎn)量如圖4 所示，各個(gè)處理之間表現(xiàn)出有顯著性差異，T4 的產(chǎn)量最高，為3 484.37 kg/667 m2，顯著高于其他處理，T5 產(chǎn)量最低（2 687.88 kg/667 m2），是T5的77.14%。

圖4 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥產(chǎn)量的影響

2.2 不同基質(zhì)對(duì)沙芥葉片葉綠素和含氮量的影響

由表2 可見(jiàn)，葉綠素SPAD 值T1、T2、T3、T4 之間無(wú)顯著性差異，但均與T5 形成顯著性差異；T4 葉綠素SPAD 值最高，為35.23，最低的是T5，為17.40，各處理間葉綠素含量排序?yàn)門4＞T2＞T1＞T3＞T5。葉片含氮量T1、T2、T4之間差異性不顯著，與T3和T5呈顯著性差異；T4葉片的N含量最高，為32.50 mg·g-1，最低為T5（14.57mg·g-1）；各處理間葉片N 含量大小為T4＞T5＞T2＞T3＞T1。

表2 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥葉片葉綠素和含氮量的影響

2.3 不同栽培基質(zhì)物理性質(zhì)分析

2.3.1 不同栽培基質(zhì)配方的理化性質(zhì)

由表3 可知，不同處理的基質(zhì)容重、通氣孔隙和持水孔隙均呈顯著性差異，基質(zhì)容重T3 和T4 之間差異不顯著，但顯著高于T1、T2 和T5，最高值為T4（1.07 g·cm-3），最低值為T5（0.82 g·cm-3）；總孔隙度各個(gè)處理之間差異性皆不顯著；通氣孔隙度T1、T2、T4 與T5 之間表現(xiàn)顯著性差異，且顯著高于T5；持水孔隙度T1、T3、T4 之間差異性不顯著，但顯著高于T2 和T5；T4 處理土壤理化性質(zhì)中的各項(xiàng)指標(biāo)均為最高。

表3 不同栽培基質(zhì)配方的理化性質(zhì)

2.3.2 土壤養(yǎng)分分析

從表4 可以看出，不同處理土壤養(yǎng)分的各個(gè)指標(biāo)之間差異顯著，T4的有機(jī)質(zhì)含量、總氮含量、總磷含量、總鉀含量和堿解氮含量與其他處理之間差異顯著，顯著高于T1（純沙）和T5（純土）；速效磷含量T2 最高（127.96 mg·kg-1），與T3 之間差異性不顯著，是T1（純沙）的1.10倍，是T5（純土）的9.50倍；速效鉀含量T3 最高，與其他處理之間差異顯著，T5 最低（940 mg·kg-1），是T3 的64.60%；在各基質(zhì)配方的化學(xué)性質(zhì)中，T4 與T1、T5 相比均有提高，表明T4 的養(yǎng)分高于T1和T5，能為植株提供更多的養(yǎng)分。

表4 不同栽培基質(zhì)配方的土壤養(yǎng)分

2.3.3 土壤鹽分分析

如圖5所示，土壤鹽分含量T2、T4與各處理之間均表現(xiàn)顯著性差異，但兩者之間差異性不顯著；T1、T3、T5三個(gè)處理之間也表現(xiàn)顯著性差異，T5的土壤鹽分含量最高（3.79 mg·g-1），T3土壤鹽分最低（2.01 mg·g-1）；各處理間土壤鹽分含量排序?yàn)門5＞T2＞T4＞T1＞T3。

圖5 不同基質(zhì)栽培對(duì)沙芥土壤鹽分的影響

2.4 植株生長(zhǎng)性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

為了考察沙芥不同農(nóng)藝性狀與產(chǎn)量之間的關(guān)系，對(duì)測(cè)定的14個(gè)數(shù)量性狀與產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表5。土壤容重與氣水比、土壤鹽分、根長(zhǎng)顯著正相關(guān)（p＜0.05）；總孔隙度與持水孔隙度顯著正相關(guān)（p＜0.05）；通氣孔隙與地下部干重極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）；持水孔隙與地下部干重顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）；氣水比與地上部干重顯著正相關(guān)（p＜0.05），與根冠比極顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.01）；地上部干重與土壤鹽分顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05）；地下部干重與根長(zhǎng)顯著正相關(guān)（p＜0.05）；根冠比與土壤鹽分顯著負(fù)相關(guān)（p＜0.05），與葉綠素含量極顯著正相關(guān)（p＜0.01）；葉綠素含量與葉片N 含量呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01）；產(chǎn)量與葉片N 含量、根長(zhǎng)顯著正相關(guān)（p＜0.05）。由此得出，各個(gè)數(shù)量性狀之間相互關(guān)聯(lián)程度較高，有必要對(duì)上述指標(biāo)進(jìn)行主成分分析。

表5 沙芥植株生長(zhǎng)性狀與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

2.5 主成分分析

如表6 所示，通過(guò)主成分分析發(fā)現(xiàn)前兩個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率分別為71.297%、28.703%，契合條件，表明上述提取的兩個(gè)公因子能夠代表所觀測(cè)的14 項(xiàng)指標(biāo)，所以原來(lái)的觀測(cè)因子可以由這兩個(gè)主成分來(lái)代替，這樣就避免了對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行繁瑣分析。第一主成分的特征值為9.982，貢獻(xiàn)率達(dá)到了71.297%，以產(chǎn)量的影響為主；第二主成分的特征值為4.018，貢獻(xiàn)率為28.703%，以通氣孔隙為主。

表6 主成分分析

可以利用因子得分矩陣表，把所觀測(cè)的所有成分由各個(gè)變量的線性組合代替，進(jìn)而得出各個(gè)處理的主要成分得分具體情況，最后再結(jié)合主成分的特征值和貢獻(xiàn)率得出具體排名。由表7 可以看出，T4 的綜合得分最高，且遠(yuǎn)高于T1、T5，這表明T4 基質(zhì)配方更有利于沙芥的生長(zhǎng)，與其他基質(zhì)配方相比，T4為最適宜沙芥生長(zhǎng)的基質(zhì)配方。

表7 因子得分矩陣表

3 小結(jié)

在無(wú)土栽培中最重要的部分就是基質(zhì)育苗，所以基質(zhì)育苗在植株幼苗生長(zhǎng)過(guò)程中有重要作用，怎樣保持基質(zhì)養(yǎng)分、保證植株生長(zhǎng)過(guò)程中穩(wěn)定的水分供應(yīng)、怎樣能夠保證根際環(huán)境條件的穩(wěn)定協(xié)調(diào)、是否具有良好的透氣性和緩沖性能等，均有必要開(kāi)展研究。在栽培過(guò)程中基質(zhì)的孔隙狀況直接由其總孔隙度體現(xiàn)，植株在總孔隙度大、通氣孔隙大的基質(zhì)中能夠健壯生長(zhǎng)，總孔隙度大，說(shuō)明基質(zhì)較輕、較疏松，能夠容納空氣和水的能力也更強(qiáng)，植株更容易扎根。在本試驗(yàn)中，T4土壤理化性質(zhì)中的總孔隙度、持水孔隙度均明顯高于其他處理，所以，T4與其他處理相比是最適宜沙芥生長(zhǎng)的基質(zhì)配方；從沙芥的株高來(lái)看，沙芥在T4的基質(zhì)中生長(zhǎng)最高，顯著高于T1、T5，說(shuō)明T4 的基質(zhì)與原生境相比能夠提高植株的株高。植物的光合能力由植物的葉綠素體現(xiàn)出來(lái)，植物通過(guò)光合作用來(lái)補(bǔ)充生長(zhǎng)所需的能量，因此反映植株的生長(zhǎng)情況葉綠素含量是不可缺少的指標(biāo)，本研究中，T4處理的葉綠素含量顯著高于其他處理，說(shuō)明沙芥在T4基質(zhì)中能夠積累更多的有機(jī)物。植株隨著時(shí)間的推移會(huì)進(jìn)入生長(zhǎng)后期，生長(zhǎng)緩慢，有機(jī)物合成減少，逐漸進(jìn)入衰老期，而衰老期的植株?duì)I養(yǎng)物質(zhì)含量會(huì)明顯減少，例如葉綠素、N 含量等，沙芥在T4 中的葉綠素含量、N 含量最高，也說(shuō)明T4 最適宜植株生長(zhǎng)；土壤鹽分T5 最高，鹽分含量高會(huì)造成吸水量減少，會(huì)使植物細(xì)胞原生質(zhì)受到損傷，蛋白質(zhì)的合成受阻，妨礙氣孔保衛(wèi)細(xì)胞的淀粉形成過(guò)程，氣孔不能關(guān)閉，植物容易干旱枯萎。綜上所述，T4[V(土壤)∶V(沙子)＝2∶1]是最適宜沙芥生長(zhǎng)的基質(zhì)。