臺農71菜用甘薯水培營養液配方篩選

李潤根，盧其能，劉佳麗

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

無土栽培是指采用固體基質固定植物或讓根系直接生長在液體中，用營養液而不是土壤提供營養的一種栽培方法[1]，有時也稱水培。無土栽培可以追溯到公元前數百年前，例如古代的埃及、巴比倫、墨西哥等國家已經出現水耕栽培[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年自己配制營養液來培養植物并獲得了成功[4]。無土栽培的核心要素在營養液，它是為植物提供生長所需營養的主要來源。營養液內要求含有植物生長必需的各種營養元素，并且可以根據具體植物的具體栽培條件進行合理調整，以保證能給植物提供正常生長所需的營養[5]。因此，研究甘薯在不同營養液的生長情況，可以為尋找適合甘薯水培的營養液提供參考和借鑒。

甘薯(Ipomoeabatatas)，又名紅薯、紅苕、紅芋等，原產美洲，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蔬菜的需求越來越大[7]，提高蔬菜生產效益勢在必行。水培種植是目前我國推廣越來越廣泛的設施栽培方式之一[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]，配套園藝設施如大棚，在生產中往往能實現反季節栽培。反季節栽培可以滿足消費者在淡季對蔬菜的需求，經濟效益不言而喻。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液，從而提高甘薯的生產效益和經濟效益，為甘薯水培生產提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 材料

菜用型甘薯品種臺農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進行。室內試驗在江西省作物生長發育調控重點實驗室進行。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。

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

表1 5種營養液的大量元素 單位：mg·L-1

注：華南農大A表示華南農業大學葉菜類A。表2同。

實驗設6個處理，分別為5種營養液和自來水(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營養液或自來水的培養瓶內，標記凹液面高度。每4 d記錄瓶中液面下降高度，記錄后在培養瓶內加入自來水，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次重復中，第1次與第3次重復樣本均為帶頂端的植株，第2次重復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：鮮質量、株高、葉片數、芽數目、主根數目和蒸騰液面差。采用千分之一電子天平稱量鮮質量，采用數顯游標卡尺測量株高、蒸騰液面差，采用目測計數法計算葉片數、芽數目、主根數目。

1.4 數據整理

采用Excel 2010和SPSS 22進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 營養液對植株株高、葉數和根數的影響

不同營養液中甘薯的凈增株高不同。華南農大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種營養液中甘薯的凈增株高均顯著高于對照(表2)。

表2 不同營養液對植株株高、葉數和根數的影響

注：同列數據后無相同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

不同營養液中甘薯的葉片凈增數量不同。Knop、華南農大A中甘薯的葉片凈增數量分別為10.0、8.5葉·株-1，自來水中甘薯的葉片凈增數量最少，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量最少，均為24.2條·株-1(圖1和表2)。

圖1 臺農71在不同營養液培養24 d的生長情況

2.2 不同營養液對甘薯芽數目的影響

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

圖2 不同營養液對臺農71芽數目的影響

2.3 不同營養液的蒸騰液面差

在臺農71的生長過程中，蒸騰液面差出現2個高峰，第1個小高峰出現在第4天，主要因為那幾天的氣溫高，平均最高氣溫有29 ℃，導致植株的蒸騰作用、營養液的蒸騰作用加快，蒸騰液面差增大；第2個小高峰是在植物逐漸恢復生命活力后，隨著植株的葉片數增多、葉面積增大，植株生長需要更多的養分和更強的蒸騰作用，因此，蒸騰液面差繼續增大(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液而只是添加水，由于營養不夠，植株提前進入衰老狀態，生長速率開始減弱，蒸騰速率也出現下降。消耗營養較慢的是華南農大A和改良的Hoagland。

圖3 不同營養液蒸騰液面差變化

2.4 對甘薯鮮質量的影響

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

3 小結與討論

植株的生長狀態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量、株高、根數目、葉片數、芽數目的影響。鮮質量增加較多的是改良Hoagland、改良日本園試和華南農大A；株高增加較多是華南農大A和Copper；根系數量增加較多的為Knop、華南農大A和改良Hoagland；植株葉片凈增數量較多的是Knop和華南農大A；芽數目增加最多的是華南農大A；消耗營養較慢的是華南農大A和改良Hoagland。綜合來看，華南農大A較適宜臺農71液體培養。臺農71在改良日本園試和自來水中培養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、油麥菜的產量，且葉菜的株高、莖粗、葉寬和葉長等外觀品質方面明顯優于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，華南農大A對秋冬季豆瓣菜的產量和品質的促進作用優于Knop、Copper和日本園試，本實驗結果與此基本一致。