摘 要： 为筛选出利于奶白菜生长的基质配比, 以沙子、草炭、腐殖酸配比成6种基质处理相互对照 (T1～T6) , 采用随机排列的方法, 研究了6种基质处理对奶白菜生长的影响。结果表明:T1、T2、T3处理株高、开展度、叶龄、鲜质量和干质量指标均高于其它处理, 不同处理对奶白菜的株高、开展度、叶龄和干鲜质量有显着性影响;T1、T2处理的奶白菜最大叶片的柄长、叶长、叶宽指标高于其它处理, 但不同处理的奶白菜最大叶片的柄长、叶长、叶宽的差异不明显;T1、T2、T3处理奶白菜的维生素C含量多, 不同处理对奶白菜的维生素C含量呈极显着影响;T1、T2、T4处理奶白菜的粗蛋白和可溶性糖含量高, 不同处理对奶白菜粗蛋白和可溶性糖含量呈极显着影响;综合评价分析说明, T1、T2处理综合评价指数高, 奶白菜的生长效果较好。综上所述, 推荐使用T1 (20%沙子+60%草炭+20%腐殖酸) 和T2 (30%沙子+60%草炭+10%腐殖酸) 2种基质。
关键词： 基质配比; 奶白菜; 生长指标; 品质;
Abstract： In order to select the suitable ratio which is beneficial to the growth of cabbage, six substrates were treated with sand, peat and humic acid and compared with each other (T1-T6) , and the effects of the growth of cabbage were studied by random arrangement.The results showed that the plant height, development degree, leaf age, fresh weight and dry weight indexes of T1, T2 and T3 treatments were higher than those of other treatments.Different treatments had significant effects on plant height, development degree, leaf age and dry weight and fresh weight of cabbage;the petiole length, leaf length and leaf width of the largest leaf of cabbage of T1 and T2 treatments were higher than those of other treatments, but there was no significant difference;the contents of vitamin C in cabbage of T1, T2 and T3 treatments were higher, and there was significantly affected by different treatments;the contents of crude protein and soluble sugar in cabbage of T1, T2 and T4 treatments were higher, and there was significantly affected by different treatments;comprehensive evaluation analysis showed that the comprehensive evaluation index of T1 and T2 treatments were higher, and the growth effect of cabbage was better.In conclusion, T1 (20% sand+60% peat+20% humic acid) and T2 (30%sand+60% peat+10% humic acid) were recommended.
Keyword： matrix ratio; Chinese cabbage; growth index; quality;
无土栽培以人工创造的作物根系环境取代土壤环境, 不仅能满足作物对矿物质营养、水分和氧气的需要, 还能应用人工技术对这些环境加以控制和调整, 使其在品质方面按照需求发展[1]。无土栽培技术在我国已经有了重大发展[2], 已成为设施园艺的重要内容和园艺作物工厂化生产的主要形式。目前世界上应用无土栽培技术的国家和地区已达100多个[3,4], 而蔬菜栽培基质的研究也越来越受到重视, 栽培基质质量的好坏直接影响到蔬菜的生长和发育[5]。
蔬菜施有机肥和其与无机肥的合理配施比例, 对蔬菜的产量和品质有重要影响, 对土壤有机质也有影响[6], 优质基质是植株正常生长的关键因素之一[7]。因此, 基质的选择至关重要。草炭是一种天然的有机物质, 具有改善土壤理化性状、保水保肥等特点, 草炭还可以促进植物的生长发育, 改善产品的品质, 广泛应用于农业生产中[8]。腐殖酸主要是由动植物遗骸经过多年物理化学变化积累而成的有机物质, 其含有多种活性基团, 能增加土壤的代换容量, 具有改良土壤的作用。腐殖酸能加速营养物质进入作物体, 增进肥效, 刺激作物生长发育, 增强作物抗旱、抗寒、抗病能力, 具有改善作物品质, 增加作物产量的功能[9,10]。
奶白菜是不结球白菜中的一个株型中矮肥、叶柄宽厚的一个种类, 株高约20～22cm, 开展度约25～27cm[11]。奶白菜具有清热解火、解毒、明目、润肠等功效, 深受消费者喜爱。奶白菜作为一种新型蔬菜, 国内目前对其研究较少, 张白鸽等[12]研究了施用不同肥料种植对矮脚奶白菜产量和养分吸收的影响, 而通过基质的不同配比研究奶白菜生长效果的报道更鲜有报道。该研究以奶白菜为试材, 研究草炭、腐殖酸和沙子的不同配比处理对奶白菜生长的影响, 旨在筛选奶白菜适宜的生长基质, 为其推广和农业生产提供依据。
1 、材料与方法
1.1、 试验材料
试验于2017年12月至2018年2月, 在北京市昌平区流村镇黑寨村 (东经116°02′, 北纬40°11′, 海拔112m) 温室大棚内进行。奶白菜种子为京研益农种业科技有限公司提供。试验中所用基质均购置于昌平区土肥站。
1.2、 试验方法
试验开始前, 于2016年7—8月进行预试验, 预试验设置20%沙子+80%草炭、30%沙子+70%草炭、40%沙子+60%草炭、50%沙子+50%草炭、60%沙子+40%草炭5组不同配比基质处理, 试验结果发现40%沙子+60%草炭、50%沙子+50%草炭基质处理的奶白菜的株高和开展度明显好于其它处理, 在此基础上再施加少量腐植酸, 配置6种不同栽培基质处理。试验采用控制变量法, 在保证基质的不同配比这一个变量的情况下, 其它条件均不变。基质的成分及配比见表1。试验分6个处理, 每处理3个重复, 每个重复定植4行×8列 (奶白菜纵横间距均为15cm) , 共32株奶白菜, 各重复随机排列, 具体试验布置如图1。试验期间, 均采取统一管护措施。
1.3 、项目测定
1.3.1 、基质理化性质的测定
基质的物理性质:容重、总孔隙度、最大持水量, 采用常规测定方法[13]。基质的化学性质:pH用酸度计测定, 按照中国农业行业标准中的方法测定[14]。全氮含量用元素分析仪法测定;全磷含量用紫外可见分光光度法测定;全钾含量用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定;水解氮含量用容量法测定;有效磷含量用紫外可见分光光度法;速效钾含量用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定;碳氮比用分析天平测定;有机质含量用容量法测定;EC值用电导率法测定, 按照中国林业行业标准中的方法测定[15]。以上各指标重复3次。
表1 各试验基质配比 (体积比)
图1 试验设置
Fig.1 Experimental layout
1.3.2、 植株生长指标和生长品质的测定
定植后的10、18、24、32d, 在每重复中取有代表性的4株测量株高、开展度、叶龄、最大叶片柄长、最大叶片叶长、最大叶片叶宽。定植的第32天在每个重复中选取有代表性的4株测量鲜质量、干质量、粗蛋白含量、可溶性糖含量、维生素C含量。
用常规直尺测量植株的苗高、开展度、叶龄、最大叶片柄长、最大叶片叶长、最大叶片叶宽。用电子天平称鲜质量, 然后置于烘箱内经105℃杀青30min, 80℃烘干至恒质量, 再测量干质量。另外, 所测量奶白菜均已去根。维生素C含量用2, 4二硝基苯肼比色法测定;粗蛋白含量用开氏法测定;可溶性糖含量用蒽酮比色法测定[16]。
1.3.3、 综合评分法
采用综合评分法对奶白菜的总体生长状况进行评定。求出不同配比基质栽培条件下的形态指标隶属函数值:X (μ) = (X-Xmin) / (XmaxXmin) 。式中, X为该指标 (μ) 的测定值;Xmax (Xmin) 为该指标测定的最大 (小) 值。将各基质条件下不同形态指标的隶属函数值进行累加后求平均值, 即得到植株形态综合评价指数, 值越大说明该基质栽培处理下的植株生长越好[17]。
1.4、 数据分析
利用Excel 2003软件和SPSS 19.0软件对试验数据进行处理与分析。
2、 结果与分析
2.1、 不同基质的理化性质
容重能够反映一种基质的透气性、透水性及其保水能力, 容重越小说明该基质透气性透水性能越好, 植物在容重为0.1～0.8g·cm-3的基质上能正常生长[18];孔隙度是基质中气体部分占总体积的百分数, 理想基质的总孔隙度应该处于70%～90%[19];最大持水量反映了基质中容纳水的最高含量。由表2可知, 不同基质处理的容重、总孔隙度、最大持水量依次为:T5>T3>T6>T4>T2>T1;T1>T2>T4>T6>T5>T3;T1>T2>T4>T6>T3>T5。T1、T2、T4处理容重、总孔隙度和最大持水量优于其它处理。
由表2还可知, T3处理pH最大, 为7.1, T6处理pH最小, 为5.6, pH影响到基质养分的形态和有效性, 一般要求基质的pH在6.5～7.0可以满足绝大多数作物的生长[17];T4处理全氮含量最高, 为5.32 g·kg-1, 其次T1处理为5.26g·kg-1, T6处理全氮含量最低, 为3.12g·kg-1, 其它处理全氮含量均在3.40～4.85 g·kg-1;T4处理全磷含量最高, 为0.80g·kg-1, T5处理全磷含量最低, 仅为0.68g·kg-1, 其它处理全磷含量在0.72g·kg-1左右;T6处理全钾含量最高, 为23.3g·kg-1, 其它处理全钾含量在19.8～21.6g·kg-1;T6处理水解氮含量最低, 为173mg·kg-1, 其它处理水解氮含量在188～423mg·kg-1;T4处理有效磷含量最高, 为49.8mg·kg-1;T3处理有效磷含量最低, 为8.6mg·kg-1;T4处理速效钾含量最高, 为407.0mg·kg-1, T3处理速效钾含量最低, 为43.8mg·kg-1, 其它处理速效钾含量在105.0～352.0mg·kg-1;T6处理碳氮比最低, 为17.5, 其它处理在18.2～21.7;T6处理有机质含量最低, 仅为94g·kg-1, T4处理有机质含量最高, 为201g·kg-1, 其它处理有机质含量均在112～197g·kg-1。
表2 不同试验基质的基本理化性状比较
注:不同字母表示不同处理差异显着 (P<0.05) , 下同。
Note:Different letters indicate significant differences in processing (P<0.05) , the same below.
分析各种基质的化学性质, T1、T2、T4处理的pH为6.5～7.0, 满足奶白菜的生长条件。T1、T2、T4处理的全氮、全磷、水解氮、有效磷、有机质含量和碳氮比高于其它处理。T2、T4、T5、T6处理全钾含量高于其它处理, T1、T4、T5处理速效钾含量高于其它处理。
2.2 、不同基质对奶白菜生长指标的影响
2.2.1 、株高、开展度、叶龄
如表3所示, 基质的不同配比对株高、开展度和叶龄的影响显着 (P<0.05) 。图2反应了基质的不同配比对奶白菜生长指标的影响, 可知奶白菜的株高、开展度、叶龄随着时间的推移越来越大。不同处理奶白菜株高依次为T2>T3>T1>T5>T6>T4, T2处理的株高最高, 达到了26.1cm, T4处理株高最低, 为20.93cm;不同处理奶白菜开展度依次为T2>T3>T1>T6>T5>T4, T2处理奶白菜最开展, 开展度达到了23.53cm;叶龄也是反映苗木质量的重要指标之一[20], T1处理叶龄最高, 约为16片, 不同处理奶白菜叶龄依次为T1>T3>T2>T6>T5>T4。
图2 不同基质对奶白菜生长指标的影响
Fig.2 Effects of different treatments on growth index of cabbage
2.2.2、 最大叶片的柄长、叶长、叶宽
不同处理奶白菜最大叶片的叶长和叶宽随时间推移越来越宽;而奶白菜的柄长反而有减小的情况 (图2) 。表3表明, 显着性分析说明奶白菜最大叶片的柄长、叶长、叶宽的差异不显着 (P>0.05) 。最后的测量结果可以看到, 柄长、叶长、叶宽分别依次为T1>T3>T2>T5>T4>T6;T2>T1=T4>T3>T5>T6;T1>T2>T3>T5>T4>T6。
不同处理奶白菜的株高、开展度、叶龄、鲜质量、干质量随着时间变化越来越大, 并且长势明显, 而奶白菜最大叶片的叶宽、叶长后期长势不明显, 说明奶白菜最大叶片的叶宽和叶长较其它指标更早达到成熟。奶白菜最大叶片的柄长甚至出现了变短的情况, 这可能因为选取的最大叶片的柄长并不一定是柄长最长的叶片造成的。
2.2.3 、鲜质量、干质量
表3表明, 不同处理间奶白菜鲜质量差异显着 (P<0.05) , 干质量间差异显着 (P<0.05) 。不同处理奶白菜鲜质量依次为T2>T3>T1>T5>T6>T4, 与T4处理相比, T2、T3、T1、T5、T6处理的鲜质量分别增加了35.61%、28.82%、27.15%、1.63%、0.58%。
植株生长量的大小, 主要看其物质积累多少, 干质量是反映物质积累状况最主要的指标, 因此干质量是指示植株质量的较好指标[21], 不同处理奶白菜干质量依次为T2>T3>T1>T6>T4>T5, 与T5处理相比, T2、T3、T1、T6、T4处理的干质量分别增加了24.96%、21.07%、18.61%、10.91%、5.51%。
表3 不同处理对奶白菜生长指标的影响
2.3、 不同基质处理对奶白菜维生素C、粗蛋白、可溶性糖含量的影响
由表4可知, 不同处理维生素C含量依次为T3>T1>T2>T4>T6>T5, 与T3、T1、T2、T4、T6处理维生素C含量相比, T5处理分别增加了60.61%、25.76%、13.64%、12.12%、9.85%;不同处理粗蛋白含量依次为T1>T4>T2>T5>T6>T3, 其中T1处理粗蛋白含量最高, 为42.00% (干质量占比) , T3处理含量最低, 为35.39%;不同处理的可溶性糖含量依次为T2>T1>T4>T6>T3>T5, T2处理可溶性糖含量最高, 为0.344%, 相比T1、T4、T6、T3、T5处理分别增加了28.20%、36.92%、43.60%、49.71%、51.45%。显着性分析结果说明, 基质的不同配比对奶白菜的维生素C、粗蛋白、可溶性糖含量的影响显着 (P<0.05) 。
表4 不同处理对奶白菜生长品质的影响
2.4、 不同基质奶白菜生长情况的综合评价
不同处理的奶白菜生长情况存在差异, 且各生长指标差异表现并不一致, 需要进行综合评价。评价结果如表5所示, 综合评价指数依次为T2>T1>T3>T4>T6>T5, 说明T2和T1处理优于其它处理。
3 、讨论与结论
3.1、 讨论
不同的基质配比对植株的生长有着不同的影响, 合理的基质配比养分更加全面, 能够促进植株的生长[22]。该研究中所选用的沙子、草炭、腐殖酸3种原料都有其各自的特点, 其容重、持水量、营养元素含量等各不相同, 而使用单一基质就不可避免地存在透水透气性能差、营养元素缺乏等问题, 因此, 生产上普遍使用的是2～3种基质原料配比而成的复合基质。配比合理的复合基质因组分得以互补, 可使各评价指标达到理想标准, 发挥优良的理化性能, 提高栽培效果[23]。沙子水分渗透速度快, 草炭能改善土壤理化性状、保水保肥, 腐殖酸有机物含量高, 采用3种物质配比试验基质, 试验结果表明, T1、T2、T3处理的株高、开展度、叶龄、鲜质量、干质量、维生素C含量均高于其它3个处理;T1、T2处理奶白菜最大叶片的柄长、叶长、叶宽3项指标高于其它4种基质;T1、T2、T4处理配比基质奶白菜的粗蛋白和可溶性糖含量高;从综合评价指数来看, T1、T2处理高于其它处理, 说明其平均生长效果较优。
表5 不同基质奶白菜生长情况的综合评价指数
从不同处理的物理化学性质来看, T1、T2、T4处理容重、总孔隙度和最大持水量优于其它处理, 说明基质的物理性质可能是奶白菜生长差异的原因。T1、T2、T4处理的pH为6.5～7.0, 满足奶白菜的生长条件。T1、T4处理的全氮、水解氮、有效磷、有机质含量和碳氮比高于其它处理。T2、T4处理全磷含量高于其它处理, T2、T6处理全钾含量高于其它处理, 这与林霞等[24]的研究结果相同, 基质化学性质对植株生长的影响更是一个综合的影响, 具体植株的差异还需要进一步的研究证实。
该试验并未对无土栽培奶白菜中硝酸盐的含量进行检测和分析, 后续研究还需对硝酸盐含量进行检测分析。此外, 基质的不同配比, 虽然会造成成本差异, 但这种成本差异并不大, 试验旨在筛选出最合适奶白菜生长的基质配比, 因此该问题不在该研究涉及范围之内。
3.2、 结论
6种基质中T1、T2、T3的株高、开展度、叶龄、鲜质量和干质量5项指标均高于其它3组, 基质的不同配比对奶白菜的株高、开展度、叶龄和干鲜质量有显着性影响;T1、T2处理奶白菜最大叶片的柄长、叶长、叶宽3项指标高于其它4种基质, 但基质的不同配比对奶白菜最大叶片的柄长、叶长、叶宽的差异不明显;T1、T2、T3处理奶白菜的维生素C含量多, 基质的不同配比对奶白菜维生素C含量呈极显着影响;T1、T2、T4处理奶白菜的粗蛋白和可溶性糖含量高, 不同处理间奶白菜粗蛋白和可溶性糖含量呈显着差异。
不同配比基质对奶白菜的生长有不同的影响。综合来看20%沙子+60%草炭+20%腐殖酸和30%沙子+60%草炭+10%腐殖酸这2种配比基质的综合评价指数最高, 奶白菜综合表现较好, 是一种可推广的配比方式。
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