沙芥露地栽培基質篩選試驗

李 丹，張鳳蘭，楊忠仁，黃修梅，劉金泉

（1.內蒙古農業大學園藝與植保學院，內蒙古呼和浩特 010019；2.內蒙古農業大學職業技術學院，內蒙古包頭 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。分布于我國和蒙古國的沙漠地帶。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值。根及葉有芥子味，并有清香風味，既能鮮食，又可腌酸菜或干制，營養價值高于白菜、蘿卜、菠菜、芹菜等。據《中草藥大典》記載，沙芥全株均可食用，有一定藥用價值，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。人工露地沙芥的開發種植具有寬廣的前景，可解決沙芥低產、生長受限等問題，調查發現，人工種植沙芥每667 m2產量約1 500 kg，目前市場收購價最低0.6 元·kg-1，每667 m2收入可達900元，經濟效益十分可觀[2]。研究發現，露地栽培基質與其原生質相比能夠有效改善作物的生長環境、提高產量等，例如在“法國藍”薰衣草在漳州地區露地栽培的基質篩選研究中發現不同的基質配比對薰衣草的長勢、成活率、鮮花產量及鮮花質量均有一定程度的影響，在不同的生長階段對薰衣草的影響有所不同，在營養生長階段，對基質的通氣孔隙度要求較高，薰衣草在通氣孔隙高、持水孔隙度低的環境中的生長最好；生殖階段根系對基質透氣性要求有所下降[3]；在不同基質和栽培方式對組培半夏移栽成活及生長發育的影響中發現，在同一栽培方式下，不同基質配比對組培半夏移栽成活及生長發育影響不同，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）兩種基質上，幼苗長勢最好，生長健壯，成活率最高[4]；由3個茶梅新品種在杭州露地栽培的生態適應性試驗中得出，基質配方為“60%黃泥+30%泥炭+10%黃沙”對茶梅的株高、冠幅均有明顯的增加，葉片單位面積質量增加較為明顯，葉色更濃綠，花色更鮮艷，盛花期也明顯延長，單株花數和平均花徑也比其他基質栽培有較大的增加[5]。可見，露地栽培有很好的應用前景。

本試驗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，以期為沙芥規模化生產提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

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107°20'～111°30'，北緯37°27.5'～39°22.5'），沙子理化性質為：pH值8.72，含有機質2.72 g·kg-1、速效磷27.5 mg·kg-1、速效鉀1.57 mg·kg-1。試驗用土取自中國敕勒川現代農業博覽園人工栽培沙芥地（東經110°34'，北緯40°35'），供試土壤為栗鈣土，土壤基本理化性質為：pH值8.00，含有機質24.0 g·kg-1、全氮0.14%、全磷0.078%、全鉀2.04%。

1.2 試驗設計

試驗共設5個處理，分別為對照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，每個處理加入基質體積20%的羊糞。試驗采用完全隨機區組設計，于2022年5月20日在中國敕勒川現代農業博覽園播種，統一水分管理。

1.3 測定指標及方法

出苗后，每5 d 測量一次株高，直至沙芥長至10～12 片真片[6]，測定產量、地上地下干鮮質量，根系長度、根數。

參照郭世榮[7]的方法測定基質的理化性質、土壤養分、土壤鹽分。

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

試驗數據用SPSSS 20.0 軟件進行方差分析、顯著性分析及主成分分析，采用Origin 進行數據分析及圖表制作。

2 結果與分析

2.1 不同基質對沙芥生長的影響

2.1.1 不同基質對沙芥株高的影響

由圖1可見，第5天時，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，各個處理之間開始出現較大差異，在40～45 d時，各個處理的植株生長趨于平緩，T1～T5的株高依次為29.52、27.94、30.42、32.48、26.58 cm；在45 d 時，T4的株高顯著高于其他處理。

圖1 不同基質栽培對沙芥株高的影響

2.1.2 不同基質對沙芥地上、地下干鮮重和根冠比的影響

不同處理對沙芥地上、地下部干鮮重、根冠比有顯著影響（見表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，T4 處理沙芥的植株和根系的生長優于其他處理。

表1 不同基質栽培對沙芥植株干、鮮重及根冠比的影響

2.1.3 不同基質對沙芥根系的影響

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

圖2 不同基質栽培對沙芥根長的影響

由圖3 可知，根分蘗數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，根分蘗數最少的處理是T5，顯著低于其他處理。

圖3 不同基質栽培對沙芥根數的影響

2.1.4 不同基質對沙芥產量的影響

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

圖4 不同基質栽培對沙芥產量的影響

2.2 不同基質對沙芥葉片葉綠素和含氮量的影響

由表2 可見，葉綠素SPAD 值T1、T2、T3、T4 之間無顯著性差異，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為T4＞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 不同基質栽培對沙芥葉片葉綠素和含氮量的影響

2.3 不同栽培基質物理性質分析

2.3.1 不同栽培基質配方的理化性質

由表3 可知，不同處理的基質容重、通氣孔隙和持水孔隙均呈顯著性差異，基質容重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 處理土壤理化性質中的各項指標均為最高。

表3 不同栽培基質配方的理化性質

2.3.2 土壤養分分析

從表4 可以看出，不同處理土壤養分的各個指標之間差異顯著，T4的有機質含量、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%；在各基質配方的化學性質中，T4 與T1、T5 相比均有提高，表明T4 的養分高于T1和T5，能為植株提供更多的養分。

表4 不同栽培基質配方的土壤養分

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顯著性差異，但兩者之間差異性不顯著；T1、T3、T5三個處理之間也表現顯著性差異，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為T5＞T2＞T4＞T1＞T3。

圖5 不同基質栽培對沙芥土壤鹽分的影響

2.4 植株生長性狀與產量的相關性分析

為了考察沙芥不同農藝性狀與產量之間的關系，對測定的14個數量性狀與產量進行相關性分析，結果見表5。土壤容重與氣水比、土壤鹽分、根長顯著正相關（p＜0.05）；總孔隙度與持水孔隙度顯著正相關（p＜0.05）；通氣孔隙與地下部干重極顯著負相關（p＜0.01）；持水孔隙與地下部干重顯著負相關（p＜0.05）；氣水比與地上部干重顯著正相關（p＜0.05），與根冠比極顯著負相關（p＜0.01）；地上部干重與土壤鹽分顯著負相關（p＜0.05）；地下部干重與根長顯著正相關（p＜0.05）；根冠比與土壤鹽分顯著負相關（p＜0.05），與葉綠素含量極顯著正相關（p＜0.01）；葉綠素含量與葉片N 含量呈極顯著正相關（p＜0.01）；產量與葉片N 含量、根長顯著正相關（p＜0.05）。由此得出，各個數量性狀之間相互關聯程度較高，有必要對上述指標進行主成分分析。

表5 沙芥植株生長性狀與產量的相關性分析

2.5 主成分分析

如表6 所示，通過主成分分析發現前兩個主成分的貢獻率分別為71.297%、28.703%，契合條件，表明上述提取的兩個公因子能夠代表所觀測的14 項指標，所以原來的觀測因子可以由這兩個主成分來代替，這樣就避免了對所有數據進行繁瑣分析。第一主成分的特征值為9.982，貢獻率達到了71.297%，以產量的影響為主；第二主成分的特征值為4.018，貢獻率為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，把所觀測的所有成分由各個變量的線性組合代替，進而得出各個處理的主要成分得分具體情況，最后再結合主成分的特征值和貢獻率得出具體排名。由表7 可以看出，T4 的綜合得分最高，且遠高于T1、T5，這表明T4 基質配方更有利于沙芥的生長，與其他基質配方相比，T4為最適宜沙芥生長的基質配方。

表7 因子得分矩陣表

3 小結

在無土栽培中最重要的部分就是基質育苗，所以基質育苗在植株幼苗生長過程中有重要作用，怎樣保持基質養分、保證植株生長過程中穩定的水分供應、怎樣能夠保證根際環境條件的穩定協調、是否具有良好的透氣性和緩沖性能等，均有必要開展研究。在栽培過程中基質的孔隙狀況直接由其總孔隙度體現，植株在總孔隙度大、通氣孔隙大的基質中能夠健壯生長，總孔隙度大，說明基質較輕、較疏松，能夠容納空氣和水的能力也更強，植株更容易扎根。在本試驗中，T4土壤理化性質中的總孔隙度、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的基質配方；從沙芥的株高來看，沙芥在T4的基質中生長最高，顯著高于T1、T5，說明T4 的基質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出來，植物通過光合作用來補充生長所需的能量，因此反映植株的生長情況葉綠素含量是不可缺少的指標，本研究中，T4處理的葉綠素含量顯著高于其他處理，說明沙芥在T4基質中能夠積累更多的有機物。植株隨著時間的推移會進入生長后期，生長緩慢，有機物合成減少，逐漸進入衰老期，而衰老期的植株營養物質含量會明顯減少，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，也說明T4 最適宜植株生長；土壤鹽分T5 最高，鹽分含量高會造成吸水量減少，會使植物細胞原生質受到損傷，蛋白質的合成受阻，妨礙氣孔保衛細胞的淀粉形成過程，氣孔不能關閉，植物容易干旱枯萎。綜上所述，T4[V(土壤)∶V(沙子)＝2∶1]是最適宜沙芥生長的基質。