菊芋塊莖基質(zhì)漂浮育苗營(yíng)養(yǎng)機(jī)理研究

李 杰，李青峰，姚季倫，羅賽男，唐桂梅，張 力，劉 洋，易志龍

（1.信陽市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，河南 信陽 464000；2.湖南省園藝研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125；3.湖南生物機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410129）

菊芋屬菊科向日葵屬洋姜種，又稱洋姜[1]， 多年生草本植物。菊芋耐寒、耐旱、耐鹽堿[2]，非常適宜在干旱半干旱的荒漠土地以及鹽堿地區(qū)種植，可作為鄉(xiāng)村生態(tài)景觀植物成片種植，也是保持水土、防風(fēng)固沙和改良土壤的優(yōu)良作物[3]。其藥用價(jià)值十分顯著：菊芋根莖均可入藥，切片烘干制成茶飲，沖泡時(shí)會(huì)散發(fā)出綿厚的烘焙香味，是天然的保健良藥[4]；菊芋花可觀賞，制成菊茶后，內(nèi)含特有的菊芋花色素苷，該成分具有抗氧化[5]、消炎[6]、抗突變[7]、降糖、降壓、降脂[8]、美容養(yǎng)顏、調(diào)理氣色等功效[4]；菊芋深加工后的菊粉、高果糖漿、低聚果糖等系列產(chǎn)品被稱為“第三代糖原”，是世界范圍內(nèi)公認(rèn)的保健功能性食品[9]。菊芋及其莖葉是一種優(yōu)良的家畜飼料，也可以用來發(fā)酵生產(chǎn)乙醇[10]。

菊芋種苗目前一般采用塊莖（芽）營(yíng)養(yǎng)土繁育[1,11-12]，以土壤為基礎(chǔ)，無法避免土傳病害與人為難以控制的土壤理化性質(zhì)所造成的負(fù)面影響，這一定程度上制約著壯苗的培育[13]。漂浮育苗技術(shù)是一項(xiàng)集無土栽培、營(yíng)養(yǎng)液栽培、容器栽培、保健栽培等優(yōu)勢(shì)于一體的規(guī)模化、工廠化育苗新技術(shù)，在集約化管理、生產(chǎn)效率和培育種苗素質(zhì)方面具有管理與技術(shù)優(yōu)勢(shì)[14]。筆者研發(fā)了一種環(huán)保節(jié)能、成本低的菊芋塊莖基質(zhì)漂浮育苗方法，并對(duì)其營(yíng)養(yǎng)機(jī)理進(jìn)行了探索。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

育苗基質(zhì)：自配，由鋸末、珍珠巖、菌渣、谷殼等廢棄物組成。生物有機(jī)肥：湖南浩博生物科技有限公司生產(chǎn)。試驗(yàn)容器：50孔泡沫育苗漂浮盤。

育苗配方配比及營(yíng)養(yǎng)成分見表1。配方1主要成分為鋸末，配方2—5主要由不同比例的鋸末和珍珠巖、菌渣、谷殼等廢棄物和生物有機(jī)肥組成。各配方均重復(fù)3組（即3個(gè)漂浮盤）。

1.2 試驗(yàn)方法

2019年1 月18 日播種，將菊芋塊莖切成1.0～1.5 cm見方的小塊，每塊上面附1個(gè)芽，插播于50孔泡沫漂浮盤基質(zhì)中，每個(gè)配方處理播3個(gè)漂浮盤。插播完成后薄撒1層基質(zhì)且覆蓋住塊莖。試驗(yàn)在湖南省園藝研究所加溫雙層保護(hù)溫室內(nèi)進(jìn)行。大棚由保溫系統(tǒng)、內(nèi)外遮陰網(wǎng)和水簾降溫系統(tǒng)組成，棚內(nèi)低溫5～10 ℃，高溫30～35 ℃，濕度60%～80%。

1.3 測(cè)定指標(biāo)及數(shù)據(jù)分析

2019年3 月20 日，各處理選取30株測(cè)量植株性狀（株高、莖粗、葉片數(shù)、總根數(shù)、鮮質(zhì)量等），所有樣品總氮、總磷、總鉀、總養(yǎng)分、鈣、鎂、硫、鐵、酸度、水分檢測(cè)化驗(yàn)由湖南省土壤肥料研究所根據(jù)相關(guān)項(xiàng)目國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。用意大利HANNAHI99121便攜式土壤酸度計(jì)測(cè)試基質(zhì)pH值。

為了研究菊芋基質(zhì)漂浮育苗的營(yíng)養(yǎng)機(jī)理和最佳配方，根據(jù)2019年3月20日植株測(cè)量結(jié)果，按照徐向宏等[15]和張琪等[16]的方法采用SPSS 15.0軟件和Excel對(duì)所有配方數(shù)據(jù)進(jìn)行分析（通徑分析和系統(tǒng)分析）。

表1 基質(zhì)配方營(yíng)養(yǎng)成分

2 結(jié)果與分析

2.1 菊芋生長(zhǎng)發(fā)育考察結(jié)果分析

2.1.1 菊芋基質(zhì)配方試驗(yàn)方差分析

菊芋基質(zhì)配方試驗(yàn)結(jié)果（表2）表明：配方2和配方3生長(zhǎng)效果較好，其次為配方4、配方5和配方1。育苗基質(zhì)配方3最大葉長(zhǎng)Y4和總根數(shù)Y2表現(xiàn)突出，具有極顯著效果。育苗基質(zhì)配方2對(duì)菊芋生長(zhǎng)指標(biāo)影響效果明顯，其中株高Y5、最大葉寬Y3、莖粗Y7、葉片數(shù)Y8、鮮質(zhì)量Y1均極顯著高于配方1及配方5。

2.1.2 質(zhì)量性狀鮮質(zhì)量Y1通徑分析

鮮質(zhì)量反映植物的生長(zhǎng)量。通徑分析表明（表3）：以質(zhì)量性狀鮮質(zhì)量Y1為指標(biāo)分析菊芋生長(zhǎng)，主要影響因子為最大葉寬Y3和總根數(shù)Y2。最大葉寬Y3和總根數(shù)Y2對(duì)鮮質(zhì)量Y1直接正面影響極顯著，其次是葉片數(shù)Y8對(duì)鮮質(zhì)量Y1也有值得關(guān)注的正面影響，但未達(dá)顯著水平。說明菊芋育苗的關(guān)鍵在于培育強(qiáng)大的根系，增加葉寬。

2.1.3 數(shù)量性狀葉片數(shù)Y8通徑分析

葉片數(shù)反映植物生長(zhǎng)發(fā)育的階段，為植物育苗的重要指標(biāo)之一，以葉片數(shù)為指標(biāo)，通徑分析結(jié)果表明顯著影響因子有株高Y5，極顯著影響因子有最大葉長(zhǎng)Y4、莖粗Y7和分枝數(shù)Y6，而總根數(shù)Y2和最大葉寬Y3則沒有顯著影響（表4）。

2.2 肥料（即基質(zhì)各營(yíng)養(yǎng)成分）對(duì)菊芋生長(zhǎng)的效應(yīng)分析

2.2.1 肥料影響鮮質(zhì)量Y1的因子分析

肥料對(duì)菊芋鮮質(zhì)量Y1通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與鮮質(zhì)量沒有通徑關(guān)系，鈣X4和鐵X7對(duì)鮮質(zhì)量Y1直接效應(yīng)極顯著，鐵X7對(duì)鮮質(zhì)量Y1有極顯著負(fù)面影響。鈣X4值增加1%，鮮質(zhì)量Y1增加12.722 g。鐵X7值增加1%，鮮質(zhì)量Y1減少21.815 g。總磷X2對(duì)鮮質(zhì)量Y1直接效應(yīng)顯著，總磷增加1%，鮮質(zhì)量Y1增加9.371 g。

表2 不同配方生長(zhǎng)指標(biāo)多重比較

表3 菊芋鮮質(zhì)量Y1通徑分析

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，用回歸方程求極值：獲得苗期最大鮮質(zhì)量Y1的最佳總氮為X1＝0.617 9%，最佳總磷為X2＝0.170 2%，最佳總鉀為X3＝0.823 1%，最佳總鈣為X4＝0.306 3%，最佳鎂為X5＝0.220 4%，最佳硫?yàn)閄6＝0.136 0%，最佳鐵為X7＝1.443 1%。

2.2.2 肥料影響總根數(shù)Y2的因子分析

肥料對(duì)菊芋總根數(shù)Y2通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與總根數(shù)Y2沒有通徑關(guān)系，鈣X4和鐵X7對(duì)總根數(shù)Y2直接效應(yīng)極顯著，鐵X7對(duì)總根數(shù)Y2有極顯著負(fù)面影響。鈣X4值增加1%，總根數(shù)Y2增加19.450根。鐵X7值增加1%，總根數(shù)Y2減少20.202根。總磷X2對(duì)總根數(shù)Y2直接效應(yīng)不顯著。

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，用回歸方程求極值：獲得苗期總根數(shù)Y2的最佳總氮為X1＝0.866 0%，最佳總磷為X2＝0.154 4%，最佳總鉀為X3＝0.758 5%，最佳鈣為X4＝0.288 0%，最佳總鎂為X5＝0.202 9%，最佳總硫?yàn)閄6＝0.124 7%，最佳總鐵為X7＝1.311 8%。

2.2.3 肥料影響最大葉寬Y3的因子分析

肥料對(duì)菊芋最大葉寬Y3通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與最大葉寬Y3沒有通徑關(guān)系，鈣X4對(duì)最大葉寬Y3有直接正影響，同時(shí)鐵X7對(duì)最大葉寬Y3有一定的負(fù)面影響。鈣X4值增加1%，最大葉寬Y3增加12.359 cm。鐵X7值增加1%，最大葉寬Y3減少18.004 cm。總磷對(duì)最大葉寬Y3直接效應(yīng)不顯著。

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，總氮X1與最大葉寬Y3有極顯著二次曲線關(guān)系，求極值：獲得苗期最大葉寬Y3的最佳總氮為X1＝0.597 3%，最佳總磷為X2＝0.162 6%，最佳總鉀為X3＝0.790 0%，最佳總鈣為X4＝0.211 3%，最佳總鎂為X5＝0.211 3%，最佳總硫?yàn)閄6＝0.130 1%，最佳總鐵為X7＝1.374 0%。

2.2.4 肥料影響最大葉長(zhǎng)Y4的因子分析

肥料對(duì)菊芋最大葉長(zhǎng)Y4通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與最大葉長(zhǎng)Y4沒有通徑關(guān)系，鈣X4對(duì)最大葉長(zhǎng)Y4有極顯著直接正影響，鐵X7對(duì)最大葉長(zhǎng)Y4有極顯著的負(fù)面影響。總磷X2對(duì)最大葉長(zhǎng)Y4有一定的負(fù)面影響但不顯著，鈣X4值增加1%，最大葉長(zhǎng)Y4增加16.451 cm。鐵X7值增加1%，最大葉長(zhǎng)Y4減少15.044 cm。

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，總氮X1與最大葉長(zhǎng)Y4有極顯著二次曲線關(guān)系，求極值：獲得苗期最大葉長(zhǎng)Y4的最佳總氮為X1＝0.560 7%，最佳總磷為X2＝0.148 6%，最佳總鉀為X3＝0.732 2%，最佳總鈣X4＝0.281 2%，最佳總鎂為X5＝0.195 5%，最佳總硫?yàn)閄6＝0.120 0%，最佳總鐵為X7＝1.256 4%。

表4 葉片數(shù)Y8通徑分析

表5 基質(zhì)養(yǎng)分對(duì)菊芋生長(zhǎng)影響的通徑分析

2.2.5 肥料影響株高Y5的因子分析

肥料對(duì)菊芋株高Y5通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與株高Y5沒有通徑關(guān)系，鈣X4對(duì)株高Y5有極顯著直接正影響，鐵X7對(duì)株高Y5有極顯著的負(fù)面影響。總磷X2對(duì)株高Y5影響不顯著，鈣X4值增加1%，株高Y5增加12.852 cm。鐵X7值增加1%，株高Y5減少20.305 cm。

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，獲得苗期最大株高Y5的最佳總氮為X1＝0.575 6%，最佳總磷為X2＝0.154 3%，最佳總鉀為X3＝0.755 5%，最佳總鈣為X4＝0.287 5%，最佳總鎂為X5＝0.201 9%，最佳總硫X6＝0.124 1%，最佳總鐵為X7＝1.304 6%。

2.2.6 肥料影響莖粗Y7的因子分析

肥料對(duì)菊芋莖粗Y7通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與莖粗Y7沒有通徑關(guān)系，磷和鈣對(duì)莖粗Y7有極顯著直接正影響，鐵對(duì)莖粗Y7有極顯著的負(fù)面影響。總磷X2對(duì)莖粗Y7影響極顯著，總磷X4值增加1%，莖粗Y7增加20.351 mm。鈣X4值增加1%，莖粗Y7增加14.318 mm。鐵X7值增加1%，莖粗Y7減少34.726 mm。

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，總氮X1與莖粗Y7有極顯著二次曲線關(guān)系，獲得苗期最大莖粗Y7的最佳總氮為X1＝0.519 5%，最佳總磷為X2＝0.133 6%，最佳總鉀為X3＝0.665 2%，最佳總鈣為X4＝0.262 8%，最佳總鎂為X5＝0.177 1%，最佳總硫?yàn)閄6＝0.108 2%，最佳總鐵為X7＝1.118 6%。

2.2.7 肥料影響葉片數(shù)Y8的因子分析

肥料對(duì)菊芋葉片數(shù)Y8通徑分析（表5）表明：本試驗(yàn)總氮、總鉀、鎂、硫與葉片數(shù)Y8沒有通徑關(guān)系，鈣X4對(duì)葉片數(shù)Y8有極顯著直接正影響，鐵X7對(duì)葉片數(shù)Y8有極顯著的負(fù)面影響。總磷X2對(duì)葉片數(shù)Y8影響不顯著。鈣X4值增加1%，葉片數(shù)Y8增加11.389片。鐵X7值增加1%，葉片數(shù)Y8減少15.828片。

回歸分析表明（表6）：在常數(shù)b0絕對(duì)值最小的前提下，總氮X1與葉片數(shù)Y8有極顯著二次曲線關(guān)系，獲得苗期最大葉片數(shù)Y8的最佳總氮為X1＝0.493 2%，最佳總氮為X2＝0.149 6%，最佳總鉀為X3＝0.738 9%，最佳總鈣為X4＝0.282 1%，最佳總鎂為X5＝0.196 5%，最佳總硫?yàn)閄6＝0.120 6%，最佳總鐵為X7＝0.493 2%。

3 結(jié)論

不同配方生長(zhǎng)指標(biāo)多重比較方差分析表明，育苗基質(zhì)配方2對(duì)菊芋單株株高Y5、最大葉長(zhǎng)Y4、最大葉寬Y3、莖粗Y7、分枝數(shù)Y6、葉片數(shù)Y8、總根數(shù)Y2和鮮質(zhì)量Y1影響效果明顯，對(duì)株高Y5、最大葉寬Y3、莖粗Y7、葉片數(shù)Y8、鮮質(zhì)量Y1具有極顯著效果。以鮮質(zhì)量Y1為指標(biāo)分析菊芋生長(zhǎng)，主要影響因子為最大葉寬Y3和總根數(shù)Y2。表明菊芋育苗的關(guān)鍵在于培育強(qiáng)大的根系，增加葉寬。

肥料成分氮、鉀、鎂、硫與菊芋生長(zhǎng)指標(biāo)沒有通徑關(guān)系。鈣X4和鐵X7對(duì)菊芋生長(zhǎng)具有極顯著影響，本試驗(yàn)中鈣X4值增加1%，總根數(shù)Y2增加19.5根；鐵X7值增加1%，總根數(shù)Y2減少20.2根。鈣X4值增加1%，最大葉寬Y3增加12.359 cm；鐵X7值增加1%，最大葉寬Y3減少18.004 cm。

菊芋總根數(shù)Y2與鈣X4和鐵X7直接效應(yīng)極顯著，總根數(shù)Y2與鈣X4、鐵X7的回歸分析表明最佳鈣X4值為0.288 0%，最佳鐵X7值為1.311 8%；菊芋最大葉寬Y3與鈣X4、鐵X7有極顯著回歸關(guān)系，最大葉寬Y3與鈣X4、鐵X7的回歸分析表明最佳鈣X4值為0.211 3%，最佳鐵X7值為1.374 0%。

總磷X2對(duì)株高Y5影響極顯著，總磷X2值增加1%，莖粗Y7增加20.351 mm。總磷X2對(duì)鮮質(zhì)量Y1直接效應(yīng)顯著，總磷X2增加1%，鮮質(zhì)量Y1增加9.371 g。總磷X2對(duì)葉片數(shù)Y8影響不顯著。

表6 影響菊芋生長(zhǎng)的養(yǎng)分因子的系統(tǒng)回歸分析

續(xù)表6